【北方环境】Fenton氧化技术在废水处理方面的应用

2018-07-31 08:40:33 青州谭福环保设备有限公司 17

摘要:Fenton氧化技术是高级氧化技术的一种,是处理难降解的废水是常用的技术之一。本文对Fenton氧化技术原理和影响因素进行分析,并对Fenton氧化技术在电镀废水、染料废水、造纸废水中的应用进行了研究。(作者:叶东兴)
关键词:Fenton氧化技术;废水;影响因素

概述

高级氧化技术(advanced oxidation processes,简称AOPs),是一种有效处理难降解污染物的化学氧化法,主要包括光化学氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法、Fenton类氧化技术、超声降解法和辐照法等。Fenton氧化技术相对其他高级氧化技术而言,具有操作简单、原料易得、使用方便、反应迅速、对后续的生化处理无毒害作用和环境友好等诸多优点,已逐渐应用于制浆造纸、电镀、染料、垃圾渗滤液等废水处理,具有良好的应用前景。

1 Fenton技术简介

1894年,法国科学家H_J.Fenton发现Fe“ 能提高H O 的氧化能力,并将这一氧化体系命名为Fenton。1964年H.R.Eisenhauer首次利用Fenton试剂处理苯酚废水和烷基废水,Fenton试剂开始发展,慢慢应用于工业废水处理。

1.1 氧化原理

Fenton反应一般由Fe2+和H2O2发生反应,其中Fe2+在反应中充当着催化剂的角色,而H2O2通过反应分解产生的·OH具有强氧化性,可以氧化难降解的有机物,将大分子有机物降解为小分子有机物或矿化为CO2 和H2O等无机物,Fenton试剂在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水时,有其他方法无法比拟的优点,以此来达到氧化去除污染物,其基本作用原理如下:
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1.2 影响因素

Fenton反应受其体系影响,大量研究表明,主要影响因素为以下5个:
(1)初始pH。它决定·OH的产率和溶解性Fe2+浓度;
(2)H2O2投加量。H2O2太少,分解产生的·OH不够,影响氧化速率,H2O2 过量,会将Fe2+氧化为Fe3+,生成·02H,其氧化能力远小于·OH,致使Fenton反应效果明显降低;
(3)Fe2+ 与H2O2的投加比。最佳的投加比可以使反应顺利进行的同时减少Fenton试剂的使用,节省成本;
(4)反应温度。一定范围内,温度的升高,体系的反应速率随之增大,其氧化效率随之提升,从而减少了过氧化氢的投加量;
(5)反应时问。时问影响Fenton反应的进行程度。

2 Fenton氧化技术在废水处理中的应用

Fenton氧化技术反应迅速、条件温和、絮凝能力强,氧化能力强,广泛应用于处理各种不同的废水,如电镀废水、染料废水、造纸废水等。Fenton氧化技术也得到了发展,可以联合电一Fenton,超声一Fenton等应用于废水的处理。

2.1 Fenton氧化技术在电镀废水处理中的应用

电镀废水来源广泛,大多来自于冲洗废水和工艺废水,这些废水中含有大量的重金属离子的有机配位污染物,有的甚至含氰,一般的处理方法很难达到去除效果,现今的研究开始采用Fenton来进行处理。
江洪龙等采用Fenton一铁氧体法联合工艺氧化处理含铜、镍的络合电镀废水。考察了初始pH、H2O2投加量,Fe 与H2O2的质量比和反应温度四个因素对COD去除率的影响。研究表明,该实验中,Fenton反应的最佳氧化条件为初始pH =3、H2O2投加量为3.33 g/L、m(Fe2+)/m(H2O2)=0.1、温度25C。在此条件下,对废水进行Fenton氧化处理60min,COD去除率高达73.4%,大大降低了COD的浓度。
阮洋等采用Fenton法处理低浓度含氰电镀废水,研究了初始pH 、H2O2和FeSO4的摩尔比、H2O2投加量以及反应时间对废水中总氰去除率的影响。实验表明,在初始pH=3.5、n(H2O2 ):n(FeSO4)为3.5:1、H2O2投加量为5.0 g/L时,Fenton氧化处理60min后总氰去除率高到93%。且该法成功投产与实际应用,运行稳定,效果良好。

2.2 Fenton氧化技术在染料废水处理中的应用

染料废水成分复杂,色度深,无机盐的浓度高,大多数污染物有毒而且难降解,可生化性差,采用一般处理很难使其达标排放,一直是环境行业关注的热点和亟待解决的问题。任百祥采用超声与Fenton高级氧化技术联合处理染料废水,实验结果良好,证明了技术的可行性。同时考察了废水的初始浓度、初始pH值、超声时间、超声频率、超声功率、H2O2和Fe投加量等因素对其COD去除效果的影响。实验结果表明,当超声波频率为45 kHz,功率为200W,初始pH值为2.63,超声时间为150 min,H2O2浓度为60mmoL/L,Fe2+浓度为12 mmoL/L时,染料废水COD去除率可达到91.8% ,出水清澈。
刘春英等介绍了Fenton试剂及类Fenton试剂的反应机理,实验以甲基橙溶液模拟难降解的偶氮类染料废水,以Fenton试剂为氧化剂进行处理,探讨H2O2:和Fe2+投加量、溶液的初始pH值、溶液的初始浓度、反应时间等影响因素对甲基橙去除率的效果,并探讨了甲基橙的降解反应动力学方程。实验结果表明,处理60mg/L的甲基橙溶液的最佳条件为,3%H2O2,和5%FeSO4·7H2O的用量分别为1.2mL和0.5mL,pH为3~4;甲基橙的降解速度对甲基橙的浓度为一级反应,建立的经验速度方程为Vm= 一dCm/dt= 0.0479Cm(mgL·min-1 )。

2.3 Fenton氧化技术在造纸废水处理中的应用

造纸工业废水主要含蒸煮废水、洗浆废水、漂白废水和抄纸废水等几大类,含有大量的有机污染物和有毒有害物质,其废水排放量大,COD、悬浮物(ss)含量高,色度严重。
张金玲等利用芬顿(Fenton)法对造纸废水生化出水进行深度处理,考察了废水初始pH值、反应时间、FeSO4投加量和H2O2投加量对废水中色度和COD去除率的影响。当pH值为5、FeSO4投量为400 mg/L、30% H2O2投量为200 mg/L,反应时间为30 rain时,出水COD 可降至60 mg/L以下,色度的去除率可达到74% 。
周丹等利用Fenton试剂对造纸废水进行处理,通过试验研究确定了Fenton氧化处理造纸废水的重要参数:最佳pH为5、FeSO4与H2O2投加比1:2以及H2O2最佳用量15~2O mL/L。将Fenton氧化和混凝联用考察其处理效果时,色度去除率达到90% ,COD去除率达到80% ,同时还可减少絮凝剂的用量。

3 结语

Fenton氧化技术能迅速的氧化处理高浓度有机废水,去除COD,降低色度,是一种高效的废水处理技术,备受重视和关注,且不断的完善和发展。Fenton和其他技术的联合使用,提高了氧化效率和处理能力,显示出广阔的应用前景。