高浓度有机废水预处理Fenton氧化技术

  1、Fenton技术的氧化原理

  Fenton技术开发者一名法国科学家,在一次无意的实验中发现Fe2+和H2O2的氧化能力非常强,能够氧化掉多种复杂的有机物质。后来人们将这种技术用来处理工业污染废水,并将Fe2+和H2O2组合称为Fenton试剂。Fenton试剂他的氧化强是因为,Fenton试剂含有Fe2+和H2O2,Fe2+和H2O2反应生成羟基自由基(•OH),并引发更多的其他自由基,从下列的化学反应式中我们能够清楚看到他的分析过程:

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  2、Fenton技术在废水处理中运用

  Fenton技术的首次运用是在1964年,配置Fenton试剂进行污水处理,Fenton试剂也是第一次在环境工程中的运用,他对污水的处理能力的效果显著,这种技术对污水处理的优点在于既可以进行废水的预处理,还可以进行深度处理。所以,从Fenton试剂的优点被环境工程的工作人员拿来进行污水处理来看,他在废水处理中有着非常好的前景,也受到广大化学工程人员的研究。

  通过众多具体实验研究发现,Fenton试剂的氧化效果非常强,能对不同程度的污水进行处理。张平凡教授曾做过实验来分析Fenton试剂的氧化效果,选用Fenton试剂来对含大量酚的工业废水进行处理,实验的结果是对废水中的氨基酚的净化率达到了97%~98%,而且还对废水的色泽度有明显的改善,Fenton试剂有着非常强的有机物质的降解性能。还有孙红文教授也做过相关的实验研究Fenton法对农药废水进行讲解,实验效果也是非常好的,Fenton试剂在10min内可以让含农药废水的降解率高达85%,由此可见Fenton试剂对污染物处理的降解能力的效果非常显著。这些关于Fenton技术的实验可以发现Fenton试剂对废水的处理能力非常显著:处理效果的反应速度快,在酸性条件下,常温,常压等各种环境下都有很好的处理效果,这种处理方法不需要大型的处理设备,设备的要求比较简单,在工业废水中的运用方便。

  3、Fenton技术用于废水处理运用

  从Fenton试剂的发现到处理工业废水中的具体运用中,Fenton试剂受到大量科学家的关注。我国许多学者已对Fenton的废水处理技术做了许多实验工作,使Fenton试剂在废水处理中的运用越来越成熟,在Fenton试剂的实验中主要的反应原理、不同程度废水处理的工艺步骤以及将Fenton与其他废水处理试剂进行实验寻求最优的处理效果。

  4、Fenton技术在工业中的应用分析

  Fenton技术在进行废水处理的运用中,他的缺点在于成本消耗大,优点在于净化效果强,在具体的工业废水处理运用中我们可以从两个层面进行思考:1是单独使用;2是和其他方法进行组合使用,例如混合活性炭等方法,以达到最佳的净化效果。

  在现今Fenton试剂处理法和其他处理方法进行组合研究时,一些化学家对最初的Fenton操作方法进行了改进,而且在实际生产中也有较好的反应效果,改进后的Fenton处理工艺使处理效果最佳,对污水的除色率可以高达90%以上,他的降解效果非常强。还有一些科学家突发奇想将Fenton试剂中加入辅助试剂进行配合使用,能够减少H2O2的分解效果,使H2O2具有更强的稳定性,这种辅助试剂的添加有利于增加他的处理能力和处理的稳定性。这种处理方法对一些外在条件有着一定的要求,pH控制在3~5,反应温度需要在100℃~125℃,除此之外还需要在封闭的环境条件下进行处理。

  我们可以通过具体的实验来分析,曹国民教授改进了Fenton处理方法,将“生物氧化-催化氧化-生物氧化”进行组合处理,这种组合处理是为了处理工厂的苯酚废水,通过生物氧化-催化氧化-生物氧化的组合方法,[3]使苯酚废水色质从6000mg/L~18000mg/L降到了100mg/L。这样的高浓度废水的处理需要首先从生物氧化开始,使废水中的有机物质能够在第1步骤进行有效的降解,第2步进行催化氧化进行进一步的处理降解,第3步再进行生物氧化,这三步对废水的处理效果最大化。

  广西博世科环保科技有限公司也对Fenton处理法进行改进,发明了芬顿氧化塔设备,芬顿氧化塔的处理原理是依照水力条件下形成的,芬顿氧化塔可以转化为流化床,与催化剂共同进行反应,这样的处理方式可以提高设备的氧化处理能力,对废水的净化效率更高。这种技术主要运用在纸厂的废水处理、生物发酵的工业废水处理以及制药厂药物生产的废水的处理上,具有良好的污水净化效果。

  从上述的实验中我们可以得知,Fenton技术在不同的工业废水处理的运用中较广泛,各个环保机构和科研所都对Fenton技术的研究寄予非常好的前景,其中广西博世科环保科技有限公司和东莞市水星科技环保有限公司的在废水的处理上占有一定的分量,Fenton试剂使用率达到了40%以上,在目前我国废水处理技术的发展上有着很大的前景。

  5、废水的预处理

  在对Fenton技术的具体运用中,对工业废水进行净化预处理,他的净化原理,使(•OH)和废水中的有机物质进行氧化反应,废水预处理的目的是让废水中不容易氧化的有机物质能够创造条件进行氧化分解,在氧化过程中可以使难以分解的有机物质转化为小分子化合物,预处理可以改变难以氧化物质的可生化性和溶解能力,通过预处理对污水达到最优的净化效果,吴克明教授等对Fenton混凝沉淀法的污水处理法进行组合研究,这种组合实验研究主要是通过混凝沉淀法对工业废水进行氧化处理,与氯化铁混合组成污水处理试剂,在进行处理时需要控制好pH值,废水处理的反应温度控制在80度最佳,反应净化时间控制在30min时,净化组合净化处理后,实验数据的出焦化工业废水色泽度和污染度的净化率在93.1%、96.2%。可见Fenton处理效果最佳,肖羽堂教授在进行实验研究时,对染料厂的工业废水进行净化处理,在Fenton的处理法中混合介入铁屑和浓度为0.08%的H2O2,从实验结果中可以看到废水的净化效果有明显的变化,废水的色泽度从953mg/L下降到290mg/L左右。

  Fenton的处理法除了可以对工业废水进行预处理,还可以对工业废水进行深度处理。工业废水经过物化处理和生化处理后,工业废水中还有一些难以降解的有机物质,这些有机物质难以进行氧化降解,这些有机物质不进行降解,难以达到国家的污水排放标准,对污水的深度处理还可以使用Fenton氧化法来进行处理。比如说,在进行废水中和-生化处理法时,难以对残留物质处理干净,净化过后的污水,色度难以达到国家的污水排放标准。此时,在进行深入处理时加入少量的Fenton试剂,可使污水的有机物质降低,色度达到国家的排放标准。

  6、结束语

  Fenton的未来发展可以从光化和电化两个方向进行发展。在Fenton试剂的污水处理技术中光化和电化这两个处理方向研究目的,是为了优化环境减少工业废水对生态环境造成的损害,响应国家生态发展的政治号召,Fenton处理法的优点显著但自身的缺陷不适合大范围的废水处理运用,还需要进行优化研究使Fenton处理能够广泛地运用到工业废水的处理中去。( >

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