Fenton试剂在废水处理中的应用

1、Fenton试剂在废水处理上的研究应用，Page -2-，目录，前言1工业废水来源的2 Fenton试剂的介绍3 Fenton试剂在废水处理上的应用4展望，Page -3-、近年来，高度氧化技术在难生物分解废水的处理上取得了一定的进展，特别是Fenton试剂Fenton试剂法是以过氧化氢为氧化剂、亚铁盐为催化剂的均匀催化氧化法，在偏酸性条件下，反应过程中产生的OH是氧化能力强的自由基，具有高氧化还原电位，能迅速氧化废水中的污染物，几乎没有选择性。 与其他氧化工艺相比，Fenton试剂氧化法具有运行成本低、工艺简单、操作简单、常温常压下反应的特点。 Page-4-、1工业废水的由来，Page -

2、5-，1.1工业废水的由来，工业废水是指工业生产中产生的废水、污水和废液，其中含有水流失的工业生产材料、中间产物和产品和生产中产生的污染物。 工业废水是水体的大污染源，占中国废水总排放量的70%以上。 工业生产的多样性，产生的排水污染的性质也很复杂，如有机污染、无机污染热污染、色度污染等。 随着工业的迅速发展，废水的种类和数量急剧增加，水体污染也日益广泛和严重，威胁人类健康和安全。 Page-6-，2 Fenton试剂的介绍，page -，7 -，2.1 Fenton试剂的发现，1894法国科学家H.J.H.Fenton在某项科学研究中发现在酸性水溶液中H2O2和Fe2共存的条件下能有效氧化酒

3、石酸，该研究具有还原性人们为了纪念这个伟大的科学家，把H2O2/Fe2命名为Fenton试剂，是标准的Fenton试剂。 标准Fenton试剂出现后得到了广泛的研究和应用，Page -8-，2.2 Fenton试剂的作用机制，(1)强氧化作用，目前普遍接受的反应机制： H2O2和Fe2分解生成羟基自由基(OH )和氢氧化物离子(OH-) 诱发连锁反应产生更多的其他自由基，然后利用这些自由基攻击有机质分子，破坏有机质分子，转化为CO2、H2O等无机质。Page -9-，氧化机制，Page -10-，2.2 Fenton试剂的作用机制，(2)凝聚/沉降作用，这些古典机制很难解释实际废水处理中存在的

4、现象。 Walling和Kato、S. H. Lin和Lo的研究表明，Fenton试剂在处理废水过程中，再生的Fe2、反应后端产生的Fe3与氢氧化物反应生成的铁水配合物具有凝聚、沉淀的功能。 Page -11-、pH为3-7时：絮凝/沉降机理、Page -12-、根据上述Fenton试剂对有机物的氧化分解机理和路径，OH是氧化有机物的有效因子，由于二价铁、过氧化氢和废水的酸碱性决定OH的收率， 影响Fenton试剂对废水难分解性的因素有2.3 Fenton试剂的影响因素、Page -13-、能催化过氧化氢的金属离子催化剂有多种，常见的有Cu2、Fe2、Fe3、Mn2等。 在不同的金属离子存在下

5、，过氧化氢水对难分解有机物的催化氧化效果不同。 研究结果表明，FeSO4是Fenton试剂的最佳催化剂。 催化剂种类、pH值是影响Fenton试剂处理效果的重要因素之一，H2O2分解为OH的速度与溶液中的OH-浓度有关，即溶液的初始pH值对过氧化氢水的分解有很大影响。 双氧水在碱性条件下极不稳定，容易分解，在酸性条件下分解反应的动力学常数最高。 pH过高还是过低不利于有机物的除去，催化过氧化氢分解的铁的有效形式为Fe(O2H)2、Fe(OH)2，在pH25的范围内浓度高。溶液pH、2.3 Fenton试剂的影响因素、Page -14-、2.3 Fenton试剂的影响因素、用Fenton试剂处理

6、废水的有效性和经济性主要取决于过氧化氢水的投入量。 以往的文献指出，随着过氧化氢的使用量的增加，氧化效率(O.E )的值降低，有可能与副反应的发生有关。 过氧化氢的使用量多的话，过氧化氢会无效分解，氧化效率会降低。 H2O2投入量、H2O2的总投入量不变，通过均等地分割投入H2O2，可以提高废水的处理效果。 其原因是，分批投入H2O2时，H2O2/Fe2 相对降低，即催化剂浓度相对上升，H2O2的OH收率增大，H2O2的利用率提高，整体氧化效果提高。 研究了利用H2O2投入方式、Page -15-、2.4 Fenton试剂的进化、2、光-Fenton试剂、Fe(iii )盐溶液、可溶性铁和铁的

7、氧化矿物(赤铁矿、针铁矿等)催化分解H2O2产生OH，达到分解有机物的目的导入Fenton试剂可以克服一般的Fenton试剂的缺点，称为光Fenton试剂，分为UV-vis/H2O2草酸铁配合物法和UV-TiO2/Fenton试剂。 Page -16-、3、电-Fenton试剂、电-Fenton氧化法以电化学法产生的H2O2和Fe2作为Fenton试剂的持续源。 与普通的Fenton试剂和光Fenton试剂相比，H2O2自动产生机理完备有机物分解的要素多，除了OH的氧化作用之外，还有阳极氧化、电吸附等阴极上散布的氧和空气能够提高反应溶液的混合作用Fe2能够从阴极再生Page-17-，Fento

8、n试剂在废水处理中的应用，Page -18-， 张先生等人对重庆钢铁基焦炭工厂实际生产的废水进行了实验研究，结果显示，在常温25下投入2次pH=3.0、反应持续时间5min、氧化剂投入量H2O2/CODCr=2:12 Fe2的投入量fe2/H2O2=1533601、h2o2时， Fenton法对焦化废水进行氧化分解处理达到最佳处理效果，CODCr从2480 mg/L到295mg/L，酚从800mg/L到84mg/L，去除率分别为88.12%、89. 45%。 3.1 Fenton试剂处理焦化废水，焦化废水是焦化纯化、气体净化及产品回收过程中焦化厂产生的废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚

9、和喹啉等几十种污染物Page -19-、武建军等使用Fenton试剂对焦炭废水SBR处理后的水进行后续氧化处理，氧化剂H2O2的投入量为1.67mL/L、FeSO47H2O的投入量为1.67g/L、废水的初始pH为6.5、静置氧化时间为4h时，Fenton氧化用3.1 Fenton试剂处理焦化废水，王春敏等对某焦化厂生化处理前的废水进行了Fenton试剂-活性炭吸附处理研究，其废水pH约为7.2，COD为1935 mg/L， 结果： Fenton试剂活性炭吸附工艺处理焦炭废水的最佳操作条件为： Fenton试剂氧化阶段H2O2投入量为55 mmol/L，Fe2 /H2O2=1:10，初期pH=

10、3； 活性炭吸附阶段的活性炭投入量为2.5 g/L，pH=3，吸附时间为30min。 在该操作条件下，焦炭废水的COD降低到48mg/L，去除率达到97. 5 %。 Page -20-、3.2 Fenton试剂处理含油废水，含油废水成分复杂，不仅含油浓度高，而且很多苯类、酚类、腐植酸类和多环芳烃等有机污染物不易溶解、生物分解。 钟萍等人采用Photo-Fenton法，以500W高压水银灯为光源，对含灯油废水进行处理研究，结果油类去除率达到75%。祭祀时等以Fenton试剂为氧化剂处理重油化石排水，Fenton试剂氧化的初始条件是质量比(H2O2/COD) R=1.52、摩尔比(H2O2/Fe2

11、 )M=10:1、初始pH=3、时间60 min、氧化温度T=25时刘建伟等人用Fenton试剂处理研究发酵甘油生产废水，处理后废水的COD从13500mg/L下降到4030mg/L，生化性从0.202提高到0.568。 Page -21-、3.3 Fenton试剂处理农药废水，农药废水污染物浓度高，COD量多，含有杀虫剂、除草剂、有机磷农药等，其中含有酚、砷、水银等有毒物质和多种难以生物分解的物质孙红文等人使用Fenton试剂和Photo-Fenton，对2，4 -二氯苯氧基乙酸(2，4d )进行了分解试验，2，4d质量浓度为200mg/L，H2O2质量浓度为200mg/L，Fe2质量浓度为

12、40 mg/L，pH为3.5，反应时间Photo-Fenton中，H2O2质量浓度为100mg/L，Fe2质量浓度为20mg/L，pH为3.5，反应时间为60min，得到了与Fenton试剂相同的处理效果。 Page -22-、3.4 Fenton试剂处理制药废水，制药废水成分复杂，毒性大，色度深，含有多种生物抑制剂，是废水水质、水量变动大，难以处理的工业废水之一。 M. Ravina等人以400W高压水银灯为光源，用Photo-Fenton处理研究含二氯苯甲酸镇痛剂的废水，在适当的试验条件下，水样的TOC去除率达到100%。 黄永辉等人用芬顿试剂处理了咪唑酮、羟基吡嗪、氯乙酰胺、长链酰亚胺类

13、化合物等杂环类制药废水，取得显着成果，废水生化性能从0.1提高到0.6。 Page -23-、3.5 Fenton试剂处理印染废水，纺织印染废水具有色度高、COD高、排放量大等特征，特别是在化学纤维生产、纺织、印染加工过程中大量使用表面活性剂、助剂、油剂、浆液、树脂和染料，产生纺织废水的COD 其中很多染料分子是以苯环为核的缩合环、杂环结构，是高度稳定的高分子有机物，其中的硝基和氨基等基具有很大的生物毒性和致癌性。 目前印染废水处理厂一般采用生化二级处理技术，处理后的水色度高，直接排放对环境造成危害。 Page -24-、王利平等用Fenton试剂对常州市某印染废水处理厂的二沉池进行深度处理，

14、在pH=6、H2O2/Fe2=0.8、Fe2投入量为1.0g/L、反应时间为3h的条件下用Fenton试剂进行COD、TP、TN、NH3-N。 3.5 Fenton试剂处理印染废水，注： DB32/1072-2007 太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值、Page-25-，4展望、Page -26-， 以太阳光和可见光为光源的Photo-Fenton法充分利用太阳光，能够节约能源和降低处理成本的电气-Fenton法不需要向外部提供H2O2，Fe2是可再利用的，是最清洁的Fenton氧化技术的紫外光， 将草酸铁和微电解等导入Fenton试剂系统，就有效降低了H2O2和Fe2的使用量，提高了Fenton试剂的利用率和有机物的矿化率。 近年来研究Fenton氧化法和其他处理过程的组合过程也受到了研究者的关注。 Fenton氧化法基本上沿着Photo-Fenton法、电-Fenton法和其他处理工艺组合的路径发展。展望，随着Fenton氧化法的不断改进和发展，出现了各种组合体系： Page -27-，虽然有了展望，但目前很多研究还处于实验室和理论探索阶段，关于实际应用