芬顿氧化工艺介绍和行业运用
时间：2024-12-09 阅读：112
一、芬顿氧化工艺原理
芬顿氧化工艺通过催化剂（如二价铁离子Fe²⁺）或光辐射、电化学作用，利用H₂O₂产生羟基自由基（·OH），实现对有机物的处理。其中，传统芬顿法是利用二价铁离子（Fe²⁺）和过氧化氢之间的链反应催化生成OH自由基，该自由基具有较强的氧化能力，其氧化电位高达2.80eV，仅次于氟。
产生的羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能力达569.3kJ，具有很强的加成反应特性。因此，芬顿试剂可无选择氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以凑效的有机废水的氧化处理。
二、芬顿氧化工艺特点
氧化能力强：芬顿试剂利用H₂O₂产生羟基自由基（·OH），其氧化电位高达2.8V，具有很强的氧化能力，可无选择氧化水中的大多数有机物。
反应条件温和：芬顿反应在常温常压下即可进行，反应条件温和。
适用范围广：芬顿试剂不仅适用于各种废水处理，而且还可以用于气态污染物的处理。
去除难降解有机物：芬顿试剂可以有效去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物。
环境友好：芬顿试剂反应过程中不产生有害物质，反应产物为水，对环境友好。
然而，芬顿技术也存在一些缺点，比如H₂O₂的利用率不高，不能充分矿化有机物，且需要消耗催化剂等。
三、芬顿氧化工艺类型
1.传统芬顿试剂法：在酸性废水中投加硫酸亚铁和过氧化氢反应组成，主要作用是将有机物氧化成二氧化碳和水，同时还可以将铁离子氧化成氢氧化铁或氢氧化亚铁，通过絮凝沉降完成反应流程。此技术对高浓度废水较为适用，但存在泥量大、操作复杂的问题。
2.芬顿流化床：也是在酸性废水中投加硫酸亚铁和过氧化氢反应组成，不过反应过程中引入了催化剂，可以将三价铁重新还原为二价铁离子，再次参与催化，实现了亚铁离子的投加量减少，多适用于深度处理达标去除部分有机物。
3.微电解联合芬顿技术：此技术是利用微电解在电化学反应断链破环基础上产生的副产品二价铁离子，加上反应过程中仍为酸性，仅需投加双氧水即可实现分段实际反应，具备较好的利用价值。
4.电芬顿技术：此技术是利用电解水或者电解产生铁离子引入双氧水产生羟基自由基，实现类芬顿的效果。
四、芬顿氧化工艺行业运用
芬顿氧化工艺因其强氧化性和广泛的适用性，在多个行业中得到了广泛应用：
1.印染工业：印染废水具有有机物含量高、色度高、水质水量变化大、可生化性差等特点。芬顿氧化法可以将印染废水中难以降解的有机物分解成为容易生物降解的物质，不仅改善了印染废水的可生化性，还能降低整体的色度。
2.含酚废水：酚类废水中含有大量的甲酚、苯酚等不同种类的酚类物质，这些酚类物质自身难以降解，稳定性强且毒性较高，是一种难以处理的工业废水。根据实验以及实际运用，芬顿氧化法有效地减少了含酚物质中的生物毒性，同时提高了含酚废水的可降解性。
3.焦化废水：以往焦化废水处理常直接使用生化处理，然而处理后难以达到工业废水排放的标准，因为焦化废水中也含有很多生物毒性物质，这些含有生物毒性的物质抑制性较高。焦化废水经芬顿氧化预处理不仅能取得较高的COD、挥发酚类物质去除率，而且能将其中有毒难降解有机污染物氧化为较易生物降解的醇、醛、酮及有机酸等中间产物，有利于后续生物处理过程。
4.香料工业：香料废水中通常含有多种芳香化合物、多环芳香烃和杂环类有机物，废水中COD高，且色度高、毒性大、难生化降解，属于典型的高浓度难降解有机废水。可采用铁碳微电解+芬顿氧化法+臭氧氧化的工艺结合，可达到预处理的要求。
5.制药废水：制药废水中有机污染物浓度高，毒性大，常含有大量的生物抑制剂而难于生物降解。芬顿氧化法的使用不仅适用于制药废水，还可在农药废水、化工废水、造纸废水、垃圾渗透液等领域得到应用。
此外，芬顿氧化工艺还可用于煤化工废水、石油化工废水、发酵工业废水、垃圾渗滤液等废水及工业园区集中废水处理厂废水的处理，提高废水可生化性、降解生物毒性、降低COD等。