Fenton氧化法是近年來發(fā)展起來的專門處理高濃度、高色度、難降解工業(yè)有機廢水的高級氧化技術,常用于廢水的高級處理,以去除COD、色度等。
Feton試劑反應機理 :
芬頓藥劑主要組成包括
硫酸亞鐵與雙氧水。Fenton氧化法是在酸性條件下利用Fe2+催化分解H2O2產(chǎn)生的·OH降解污染物,且生成的Fe3+發(fā)生混凝沉淀去除有機物,因此Fenton試劑在水處理中具有氧化和混凝兩種作用。一方面,對有機物的氧化作用是指Fe2+與H2O2作用,生成具有氧化能力極強的羥基自由基·OH而進行的自由基反應,羥基自由基(·OH)具有很強的氧化性,僅次于氟并且是一種非選擇性的氧化劑,易氧化各種有機物和無機物,反應速度快,氧化效率高。;
另一方面,反應生成的Fe(OH)3膠體具有絮凝、吸附功能,也可以去除水中部分有機物。
Fenton氧化法在廢水處理中的應用:
Fenton試劑具有很強的氧化性,而且其氧化性沒有選擇性,能適應各種廢水的處理。因此Fenton氧化法在廢水處理中的應用具有其它方法無可比擬的優(yōu)點,但由于過氧化氫價格昂貴,如果單獨使用Fenton試劑,則成本太高,所以在實踐應用中通常與其他方法聯(lián)用,如與混凝沉降法、生物法、活性炭法等聯(lián)用,用于廢水的預處理或最終深度處理,以取得良好的效果。
處理氰化物:
氰化物是劇毒性的物質(zhì),在廢水的排放中都要嚴格控制氰化物的含量。芬頓試劑可有效地處理氰化物,處理過程中,游離的氰化物分兩步被分解。俄羅斯學者研究了采用Fenton試劑處理含有氰化物和硫氰化物的廢水(質(zhì)量濃度均為1000mg/L),前者氧化率為99.8%,后者氧化率為84.0%。
處理酚類:
酚類物質(zhì)有較高的毒性,對人體有致癌作用,屬于難降解的工業(yè)有機廢水。芬頓試劑可用于處理苯酚、甲酚、氯代酚等多種酚類,效果均極好。在室溫、pH=3-6和FeS04催化劑存在的情況下,H202可快速破壞酚結構,氧化過程中先將苯環(huán)分裂為二元酸,最后生成CO2和H2O。除了可以直接降解氯酚類物質(zhì)外,還可以用芬頓試劑氧化作為生物處理技術的前處理過程,使廢水的毒性降低,可生化性提高。
處理染料廢水:
紡織印染廢水的組成非常復雜,多數(shù)分子是以苯環(huán)為核心的稠環(huán)、雜環(huán)結構,屬于高度穩(wěn)定且有高致癌性的廢水,它難以降解,并含有大量殘余的染料和助劑。目前染料廢水主要問題是殘余染料所產(chǎn)生的色度。染料廢水中顏色來源于染料分子的共扼體系,芬頓試劑在酸性條件下生成HO·能夠氧化打破這種共扼結構,使之變成無色的有機分子進一步礦化。采用芬頓氧化法對染料廢水進行處理具有高效低耗、無二次污染的優(yōu)勢。
處理染料中間體或染料助劑廢水:
染料中間體廢水中常含有大量的蒽醌、萘、苯的各種取代基衍生物,具有COD高、色度高等特點,是目前較難處理的工業(yè)廢水之一。用芬頓試劑處理此類廢水取得良好效果。研究用芬頓試劑處理B一萘磺酸鈉。先用Fecl3,進行混凝處理,后用芬頓試劑氧化。在適宜的條件下,廢水的COD和色度去除率分別達到99.6%和95.3%,處理后廢水可達到排放標準。
處理農(nóng)藥(草甘膦)廢水:
農(nóng)藥廢水是一種難治理的有機化工廢水,具有COD高、毒性大、難生物降解等特點。近來針對這點,出現(xiàn)了一些用Fenton法進行處理的研究。用芬頓法與光芬頓法降解2,4-二氯苯氧乙烯(2,4-D),探索了反應條件對降解效果的影響。在2,4-D質(zhì)量濃度為200mg/I,H202質(zhì)量濃度為200mg/L,Fe2+質(zhì)量濃度為40200mg/L,pH為3.5的情況下,可在10min內(nèi)使農(nóng)藥的降解率達到85%,TOC去除率也可達到80%以上。
處理焦化廢水:
煉焦廢水含有數(shù)十種無機和有機化合物,包括氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物、酚、苯胺、苯并比等,其中一些是高致癌物,屬于高污染難治理的工業(yè)廢水。通過研究芬頓氧化/混凝協(xié)同處理焦化廢水經(jīng)生物處理后的出水。結果表明,經(jīng)此處理后,出水可達國家二級排放標準。如后續(xù)再經(jīng)生物處理,最后出水將可穩(wěn)定地達到國家一級排放標準。研究試驗中,還通過分析相對分子質(zhì)量分布和小分子有機物組成,揭示了焦化廢水生物處理后出水的物質(zhì)組成及其在芬頓氧化、混凝協(xié)同處理后的污染物變化規(guī)律。
處理垃圾滲濾液:
城市垃圾滲濾液是一種組成成分復雜的污水,將會污染地下水,對城市環(huán)境構成嚴重威脅。由于其含有多種有毒有害的難降解有機物,不易用傳統(tǒng)的生化法來處理。不同的填埋場的垃圾滲濾液的組成、濃度不同。垃圾滲透液中的應用,進行了用芬頓法處理垃圾滲濾液的中型試驗,反應在連續(xù)的攪拌發(fā)生器中進行,當試劑加入量適當時,COD的去除率可達67.5%,從而提高了可生化性,有利于進一步的處理。
總結:
由以上對各種廢水的研究可知用芬頓試劑處理廢水的特點,一是反應啟動快,反應在酸性的環(huán)境中,常溫常壓,條件溫和;二是不需要設計復雜的反應系統(tǒng),設備簡單、能耗小。芬頓試劑氧化性強,反應過程中可以將污染物徹底地無害化,而且氧化劑H2O2參加反應后的剩余物可以自行分解掉,不留殘余,同時也是良好的絮凝劑,效果好。