芬頓設(shè)備的簡單介紹

芬頓設(shè)備的詳細(xì)信息

Fenton（中文譯為芬頓）是為數(shù)不多的以人名命名的無機(jī)化學(xué)反應(yīng)之一。1893年,化學(xué)家Fenton HJ 發(fā)現(xiàn)，過氧化氫(H₂O₂) 與二價(jià)鐵離子的混合溶液具有強(qiáng)氧化性，可以將當(dāng)時(shí)很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)，氧化效果十分顯著。但此后半個(gè)多世紀(jì)中，這種氧化性試劑卻因?yàn)檠趸詷O強(qiáng)沒有被太多重視。

但進(jìn)入20 世紀(jì)70 年代，芬頓試劑在環(huán)境化學(xué)中找到了它的位置，具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力的芬頓試劑，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)芬頓發(fā)現(xiàn)芬頓試劑時(shí)，尚不清楚過氧化氫與二價(jià)鐵離子反應(yīng)到底生成了什么氧化劑具有如此強(qiáng)的氧化能力。二十多年后，有人假設(shè)可能反應(yīng)中產(chǎn)生了羥基自由基，否則，氧化性不會(huì)有如此強(qiáng)。因此，以后人們采用了一個(gè)較廣泛引用的化學(xué)反應(yīng)方程式來描述芬頓試劑中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：Fe²⁺ +H₂O₂ → Fe³⁺ +(OH)^-+OH ①

從上式可以看出，1mol的H₂O₂與1mol的Fe²⁺反應(yīng)后生成1mol的Fe³⁺，同時(shí)伴隨生成1mol的OH^-外加1mol的羥基自由基。正是羥基自由基的存在，使得芬頓試劑具有強(qiáng)的氧化能力。據(jù)計(jì)算在pH = 4 的溶液中，OH·自由基的氧化電勢高達(dá)2.73 V。在自然界中，氧化能力在溶液中僅次于氟氣。因此，持久性有機(jī)物，特別是通常的試劑難以氧化的芳香類化合物及一些雜環(huán)類化合物，在芬頓試劑面前全部被無選擇氧化降解掉。1975 年,美國環(huán)境化學(xué)家Walling C 系統(tǒng)研究了芬頓試劑中各類自由基的種類及Fe 在Fenton 試劑中扮演的角色，得出如下化學(xué)反應(yīng)方程：

H₂O₂ + Fe³⁺ → Fe²⁺ + O₂ + 2H⁺ ②

O₂ + Fe²⁺→ Fe³⁺ + O₂ ③

可以看出,芬頓試劑中除了產(chǎn)生1 摩爾的OH·自由基外,還伴隨著生成1 摩爾的過氧自由基O₂·，但是過氧自由基的氧化電勢只有1.3 V左右，所以，在芬頓試劑中起主要氧化作用的是OH·自由基。

芬頓反應(yīng)過程是:過氧化氫(H₂O₂) 與二價(jià)鐵離子Fe的混合溶液將很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)。反應(yīng)具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中有很廣泛的應(yīng)用。

造紙、印染、農(nóng)藥、發(fā)酵等重污染行業(yè)的毒害有機(jī)污染物，具有難降解、毒性大、殘留 時(shí)間長、深度處理與回用技術(shù)難度大等特點(diǎn)，缺乏成熟、有效而且經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法。通常的廢水深度處理與回用技術(shù)除生態(tài)的方法中，氧化技術(shù)能有效降低有機(jī)工業(yè)廢水的COD，而氧 化技術(shù)中的Fenton試劑幾乎可以氧化傳統(tǒng)技術(shù)無法去除的所有難降解有機(jī)物，如多氯聯(lián)苯、酚、三氯乙烯、偶氮染料、硝基酚、氯苯、芳香胺、表面活性劑等。利用 Fenton試劑處理COD為1100-1300mg/L的垃圾滲濾液，在滲濾液初始pH 3.0，H₂O₂與Fe²⁺摩爾比為3，H₂O₂投量為240mmol/L條件下，COD去除率達(dá)到61%。

(A)污水由進(jìn)水泵經(jīng)過流量計(jì)進(jìn)入反應(yīng)器的底部，同時(shí)雙氧水由1先加藥泵經(jīng)過流量 計(jì)進(jìn)入反應(yīng)器底部，所述的第二加藥泵為備用口;污水及雙氧水在反應(yīng)器的底部初步混合;

(B)溶液混合后經(jīng)進(jìn)水區(qū)均勻布水后進(jìn)入固體酸反應(yīng)區(qū)進(jìn)行芬頓反應(yīng)，污水在固體酸 反應(yīng)區(qū)反應(yīng)后由于外界壓力進(jìn)入管式陶瓷膜內(nèi)，過濾壓差恒定為0.1Mpa，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的 鐵泥沉淀及載體顆粒在管式陶瓷膜處得到分離，過濾后出水進(jìn)入產(chǎn)水區(qū)，芬頓反應(yīng)所需要的 酸性體系由固體酸反應(yīng)區(qū)內(nèi)的固體酸催化劑提供，廢水在異相催化的作用下通過芬頓反應(yīng)得 到降解;

(C)產(chǎn)水區(qū)頂部的氣泵在固定壓力下在產(chǎn)水區(qū)內(nèi)形成負(fù)壓，由管式陶瓷膜得到的過濾 液由出水泵排出反應(yīng)器，部分出水通過回流泵、回流管回流至反應(yīng)器底部;

管式陶瓷膜的設(shè)計(jì)盡可能減少了下方載體隨上升水流的損失;回流的部分出水對(duì)原水進(jìn)行了一定的稀釋，提高了反應(yīng)器負(fù)荷，出水流速在固體酸反應(yīng)區(qū)逐漸減緩，有利于部分鐵泥 的沉降，降低出水鹽度。新型芬頓反應(yīng)器，采用固體酸表面負(fù)載鐵氧化物，減少鐵鹽的加入和污泥 的產(chǎn)生，采用膨脹床的反應(yīng)體系，解決催化劑與反應(yīng)液的接觸問題，提高催化氧化的效率; 采用管式膜分離催化劑和處理后的廢水，可以進(jìn)一步提升出水水質(zhì)，降低色度，在工業(yè)難降 解廢水再生回用方面具有重要的意義。

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