1、Fenton技術(shù)的氧化原理
Fenton技術(shù)開發(fā)者一名法國科學(xué)家,在一次無意的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Fe2+和H2O2的氧化能力非常強(qiáng),能夠氧化掉多種復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)。后來人們將這種技術(shù)用來處理工業(yè)污染廢水,并將Fe2+和H2O2組合稱為Fenton試劑。Fenton試劑他的氧化強(qiáng)是因?yàn)?,F(xiàn)enton試劑含有Fe2+和H2O2,F(xiàn)e2+和H2O2反應(yīng)生成羥基自由基(•OH),并引發(fā)更多的其他自由基,從下列的化學(xué)反應(yīng)式中我們能夠清楚看到他的分析過程:
2、Fenton技術(shù)在廢水處理中運(yùn)用
Fenton技術(shù)的首次運(yùn)用是在1964年,配置Fenton試劑進(jìn)行污水處理,F(xiàn)enton試劑也是第一次在環(huán)境工程中的運(yùn)用,他對(duì)污水的處理能力的效果顯著,這種技術(shù)對(duì)污水處理的優(yōu)點(diǎn)在于既可以進(jìn)行廢水的預(yù)處理,還可以進(jìn)行深度處理。所以,從Fenton試劑的優(yōu)點(diǎn)被環(huán)境工程的工作人員拿來進(jìn)行污水處理來看,他在廢水處理中有著非常好的前景,也受到廣大化學(xué)工程人員的研究。
通過眾多具體實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)enton試劑的氧化效果非常強(qiáng),能對(duì)不同程度的污水進(jìn)行處理。張平凡教授曾做過實(shí)驗(yàn)來分析Fenton試劑的氧化效果,選用Fenton試劑來對(duì)含大量酚的工業(yè)廢水進(jìn)行處理,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是對(duì)廢水中的氨基酚的凈化率達(dá)到了97%~98%,而且還對(duì)廢水的色澤度有明顯的改善,F(xiàn)enton試劑有著非常強(qiáng)的有機(jī)物質(zhì)的降解性能。還有孫紅文教授也做過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究Fenton法對(duì)農(nóng)藥廢水進(jìn)行講解,實(shí)驗(yàn)效果也是非常好的,F(xiàn)enton試劑在10min內(nèi)可以讓含農(nóng)藥廢水的降解率高達(dá)85%,由此可見Fenton試劑對(duì)污染物處理的降解能力的效果非常顯著。這些關(guān)于Fenton技術(shù)的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)Fenton試劑對(duì)廢水的處理能力非常顯著:處理效果的反應(yīng)速度快,在酸性條件下,常溫,常壓等各種環(huán)境下都有很好的處理效果,這種處理方法不需要大型的處理設(shè)備,設(shè)備的要求比較簡單,在工業(yè)廢水中的運(yùn)用方便。
3、Fenton技術(shù)用于廢水處理運(yùn)用
從Fenton試劑的發(fā)現(xiàn)到處理工業(yè)廢水中的具體運(yùn)用中,F(xiàn)enton試劑受到大量科學(xué)家的關(guān)注。我國許多學(xué)者已對(duì)Fenton的廢水處理技術(shù)做了許多實(shí)驗(yàn)工作,使Fenton試劑在廢水處理中的運(yùn)用越來越成熟,在Fenton試劑的實(shí)驗(yàn)中主要的反應(yīng)原理、不同程度廢水處理的工藝步驟以及將Fenton與其他廢水處理試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)尋求最優(yōu)的處理效果。
4、Fenton技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用分析
Fenton技術(shù)在進(jìn)行廢水處理的運(yùn)用中,他的缺點(diǎn)在于成本消耗大,優(yōu)點(diǎn)在于凈化效果強(qiáng),在具體的工業(yè)廢水處理運(yùn)用中我們可以從兩個(gè)層面進(jìn)行思考:1是單獨(dú)使用;2是和其他方法進(jìn)行組合使用,例如混合活性炭等方法,以達(dá)到最佳的凈化效果。
在現(xiàn)今Fenton試劑處理法和其他處理方法進(jìn)行組合研究時(shí),一些化學(xué)家對(duì)最初的Fenton操作方法進(jìn)行了改進(jìn),而且在實(shí)際生產(chǎn)中也有較好的反應(yīng)效果,改進(jìn)后的Fenton處理工藝使處理效果最佳,對(duì)污水的除色率可以高達(dá)90%以上,他的降解效果非常強(qiáng)。還有一些科學(xué)家突發(fā)奇想將Fenton試劑中加入輔助試劑進(jìn)行配合使用,能夠減少H2O2的分解效果,使H2O2具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性,這種輔助試劑的添加有利于增加他的處理能力和處理的穩(wěn)定性。這種處理方法對(duì)一些外在條件有著一定的要求,pH控制在3~5,反應(yīng)溫度需要在100℃~125℃,除此之外還需要在封閉的環(huán)境條件下進(jìn)行處理。
我們可以通過具體的實(shí)驗(yàn)來分析,曹國民教授改進(jìn)了Fenton處理方法,將“生物氧化-催化氧化-生物氧化”進(jìn)行組合處理,這種組合處理是為了處理工廠的苯酚廢水,通過生物氧化-催化氧化-生物氧化的組合方法,[3]使苯酚廢水色質(zhì)從6000mg/L~18000mg/L降到了100mg/L。這樣的高濃度廢水的處理需要首先從生物氧化開始,使廢水中的有機(jī)物質(zhì)能夠在第1步驟進(jìn)行有效的降解,第2步進(jìn)行催化氧化進(jìn)行進(jìn)一步的處理降解,第3步再進(jìn)行生物氧化,這三步對(duì)廢水的處理效果最大化。
廣西博世科環(huán)??萍加邢薰疽矊?duì)Fenton處理法進(jìn)行改進(jìn),發(fā)明了芬頓氧化塔設(shè)備,芬頓氧化塔的處理原理是依照水力條件下形成的,芬頓氧化塔可以轉(zhuǎn)化為流化床,與催化劑共同進(jìn)行反應(yīng),這樣的處理方式可以提高設(shè)備的氧化處理能力,對(duì)廢水的凈化效率更高。這種技術(shù)主要運(yùn)用在紙廠的廢水處理、生物發(fā)酵的工業(yè)廢水處理以及制藥廠藥物生產(chǎn)的廢水的處理上,具有良好的污水凈化效果。
從上述的實(shí)驗(yàn)中我們可以得知,F(xiàn)enton技術(shù)在不同的工業(yè)廢水處理的運(yùn)用中較廣泛,各個(gè)環(huán)保機(jī)構(gòu)和科研所都對(duì)Fenton技術(shù)的研究寄予非常好的前景,其中廣西博世科環(huán)保科技有限公司和東莞市水星科技環(huán)保有限公司的在廢水的處理上占有一定的分量,F(xiàn)enton試劑使用率達(dá)到了40%以上,在目前我國廢水處理技術(shù)的發(fā)展上有著很大的前景。
5、廢水的預(yù)處理
在對(duì)Fenton技術(shù)的具體運(yùn)用中,對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行凈化預(yù)處理,他的凈化原理,使(•OH)和廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行氧化反應(yīng),廢水預(yù)處理的目的是讓廢水中不容易氧化的有機(jī)物質(zhì)能夠創(chuàng)造條件進(jìn)行氧化分解,在氧化過程中可以使難以分解的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子化合物,預(yù)處理可以改變難以氧化物質(zhì)的可生化性和溶解能力,通過預(yù)處理對(duì)污水達(dá)到最優(yōu)的凈化效果,吳克明教授等對(duì)Fenton混凝沉淀法的污水處理法進(jìn)行組合研究,這種組合實(shí)驗(yàn)研究主要是通過混凝沉淀法對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行氧化處理,與氯化鐵混合組成污水處理試劑,在進(jìn)行處理時(shí)需要控制好pH值,廢水處理的反應(yīng)溫度控制在80度最佳,反應(yīng)凈化時(shí)間控制在30min時(shí),凈化組合凈化處理后,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的出焦化工業(yè)廢水色澤度和污染度的凈化率在93.1%、96.2%。可見Fenton處理效果最佳,肖羽堂教授在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí),對(duì)染料廠的工業(yè)廢水進(jìn)行凈化處理,在Fenton的處理法中混合介入鐵屑和濃度為0.08%的H2O2,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看到廢水的凈化效果有明顯的變化,廢水的色澤度從953mg/L下降到290mg/L左右。
Fenton的處理法除了可以對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理,還可以對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行深度處理。工業(yè)廢水經(jīng)過物化處理和生化處理后,工業(yè)廢水中還有一些難以降解的有機(jī)物質(zhì),這些有機(jī)物質(zhì)難以進(jìn)行氧化降解,這些有機(jī)物質(zhì)不進(jìn)行降解,難以達(dá)到國家的污水排放標(biāo)準(zhǔn),對(duì)污水的深度處理還可以使用Fenton氧化法來進(jìn)行處理。比如說,在進(jìn)行廢水中和-生化處理法時(shí),難以對(duì)殘留物質(zhì)處理干凈,凈化過后的污水,色度難以達(dá)到國家的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí),在進(jìn)行深入處理時(shí)加入少量的Fenton試劑,可使污水的有機(jī)物質(zhì)降低,色度達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。
6、結(jié)束語
Fenton的未來發(fā)展可以從光化和電化兩個(gè)方向進(jìn)行發(fā)展。在Fenton試劑的污水處理技術(shù)中光化和電化這兩個(gè)處理方向研究目的,是為了優(yōu)化環(huán)境減少工業(yè)廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的損害,響應(yīng)國家生態(tài)發(fā)展的政治號(hào)召,F(xiàn)enton處理法的優(yōu)點(diǎn)顯著但自身的缺陷不適合大范圍的廢水處理運(yùn)用,還需要進(jìn)行優(yōu)化研究使Fenton處理能夠廣泛地運(yùn)用到工業(yè)廢水的處理中去。( >
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