工程中的Fenton反應(yīng)

1、工程中Fenton反應(yīng)研究反應(yīng)過程:過氧化氫（H2O2）與二價(jià)鐵離子Fe的混合溶液將許多已知的有機(jī)化合物如竣酸、醇、脂類氧化成無機(jī)態(tài)。反應(yīng)原理：Fe2+H2O2>Fe3+（OH）-+OH1mol的H2O2與1mol的F+反應(yīng)生成1mol的Fe3+,同時(shí)伴隨生成1mol的OH-外力口1mol的羥基自由基（OH）。正是羥基自由基（OH）的存在，使得Fenton試劑具有強(qiáng)的氧化能力，兩者組合技術(shù)則為高級(jí)氧化技術(shù)。在pH=24的溶液中，羥基自由基（OH）的氧化電勢(shì)高達(dá)2.73V,其氧化能力在自然界中僅次于氟氣。影響因素：影響Fenton反應(yīng)的主要因素包括pH值和ORP值（氧化還原電位：用來反映水

2、溶液中所有物質(zhì)表現(xiàn)出來的宏觀氧化還原性），一般認(rèn)定的Fenton最佳反應(yīng)條件：pH=34,ORP值為250350mv,運(yùn)營過程中可根據(jù)成本（藥劑消耗）和實(shí)際情況（COD降解效率）做微調(diào)。pH值可以由加酸系統(tǒng)與pH計(jì)自動(dòng)連鎖控制，雙氧水的投加可以通過與ORP計(jì)自動(dòng)連鎖控制。藥劑的配比和投加方式也會(huì)影響Fenton反應(yīng)的效果，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)效果得出以下的投加方式為最佳：在反應(yīng)過程中，先投加硫酸亞鐵，再調(diào)節(jié)pH,綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本和反應(yīng)效果調(diào)節(jié)pH值至34,然后分多次投加雙氧水，以便雙氧水能夠充分反應(yīng)。藥劑用量:根據(jù)COD的去除來核算藥劑用量：雙氧水在此反應(yīng)中充當(dāng)了強(qiáng)氧化劑，1mol雙氧水產(chǎn)生的

3、1mol的羥基自由基（OH）氧化1mol的COD,COD是指化學(xué)方法氧化1L廢水中的污染物所需氧的量，從理論上說氧化1kgCOD需要34/16kg雙氧水，計(jì)算得出氧化1kgCOD需要2.125kg雙氧水，具體用量還要根據(jù)雙氧水的濃度來計(jì)算。硫酸亞鐵主要作為還原劑、混凝劑使用，硫酸亞鐵與雙氧水的比例以1:1（摩爾比）計(jì)算，實(shí)際過程中如果芬頓體系中氧化性物質(zhì)多，那么硫酸亞鐵的比例就要大一些，如果還原性物質(zhì)多雙氧水的比例就要多一點(diǎn)。實(shí)際中Fenton反應(yīng)后續(xù)大部分會(huì)增加混凝裝置，通過投加PAC、PAM來保證出水效果，F(xiàn)enton反應(yīng)中的Fe3+能與巳。形成絡(luò)合離子，所以其去除COD的過程是氧化和沉淀

4、雙作用，至于哪塊的作用占主體要看實(shí)際的水質(zhì)了。雙氧水和硫酸亞鐵的實(shí)際用量要小于理論值。實(shí)例分析：來水COD=50100mg/L水量Q=50000m3/d雙氧水濃度27.5%質(zhì)量濃度275g/LFeSC47H2O濃度：80%溶液配比：10%要求出水COD達(dá)至（J40mg/L核算雙氧水和硫酸亞鐵一天的用量（t）Fe2+H2O2Fe3+（OH）-+OH27834雙氧水的用量（t）=COD降解（mg/L）冰量（m3）X2.125/雙氧水濃度（%）/1000/1000硫酸亞鐵用量（t）=雙氧水的用量（t）X氧水濃度（%）刈4/278/硫酸亞鐵濃度（%）表1理論計(jì)算中雙氧水、硫酸亞鐵的用量進(jìn)水COD(mg

5、/L)出水COD(mg/L)Fenton降解COD(mg/L)1硫酸亞1水量Q（m3/d）鐵和雙氧zl雙氧水濃度k的用量FeSO47H2O濃度雙氧水用量/t硫酸亞鐵用量/t（摩爾比1:1）10040605000027.50%80%23.1865.1695405521.2559.7390405019.3254.3085404517.3948.8780404015.4543.4475403513.5238.0170403011.5932.58654025P9.6627.156040207.7321.725540155.8016.295040103.8610.86表2、某黏膠纖維污水處理廠末端芬頓硫

6、酸亞鐵和雙氧水的用量Fenton硫酸亞鐵和雙氧水的用量進(jìn)水COD(mg/L)出水COD(mg/L)降解COD(mg/L)水量Q(m3/d)雙氧水濃度硫酸亞鐵濃度雙氧水實(shí)際用量/t雙氧水理論用量/t硫酸業(yè)鐵實(shí)際用量/t硫酸業(yè)鐵理論用量/t53302314078927.50%80%6.787.2514.719.15627294300327.50%80%6.489.6414.718.24827214315727.50%80%8.597.0014.724.15227254150227.50%80%8.148.0214.722.95629274149327.50%80%8.038.6614.722.64

7、829193931427.50%80%8.555.7714.924.05231214258627.50%80%9.706.9115.427.35635214292427.50%80%11.076.9716.431.15730274036427.50%80%5.248.4218.914.75330233863127.50%80%10.176.8718.928.65126254045927.50%80%9.287.8218.926.15127244614127.50%80%7.468.5618.221.04929204570427.50%80%9.497.0618.226.750242643931

8、27.50%80%8.218.8319.623.15527284100227.50%80%8.628.8718.924.25332214508527.50%80%8.537.3219.624.055262914765127.50%80%8.9610.6819.6125.24526194614527.50%80%7.766.7719.621.84826224253527.50%80%10.627.2318.229.963293414704827.50%80%8.7212.3618.2；24.55923364467427.50%80%11.6412.4318.332.75929304458627.

9、50%80%11.3010.3418.331.86227354262327.50%80%9.6811.5318.327.25724334253427.50%80%10.6210.8519.329.957243314338827.50%80%10.7211.0618.9130.15926334478527.50%80%7.1211.4218.620.05727304400127.50%80%8.0210.2018.322.55731264523427.50%80%7.579.0918.021.359263314725227.50%80%9.8712.0517.2127.7602931460512

10、7.50%80%9.5211.0317.526.8平均值26.84348627.5%80%8.889.0317.725.0從以上的數(shù)據(jù)（平均值）分析得出：雙氧水的實(shí)際用量與以COD去除計(jì)算的理論用量相差不大，要略小于理論計(jì)算，硫酸亞鐵的實(shí)際使用量要小于理論計(jì)算。證實(shí)實(shí)際Fenton反應(yīng)過程中COD降解是多效果作用。藥劑儲(chǔ)存：現(xiàn)場(chǎng)雙氧水和硫酸亞鐵的濃度以及存放都會(huì)影響COD的降解效果?，F(xiàn)場(chǎng)使用的雙氧水的濃度約為30%,屬于強(qiáng)氧化劑，所用儲(chǔ)罐應(yīng)存貯于陰涼、通風(fēng)的庫房中，在貯運(yùn)過程中必須要避免陽光直射或受熱，雙氧水沒有確定的儲(chǔ)存時(shí)間，但是放置時(shí)間長了會(huì)有揮發(fā)和分解，現(xiàn)場(chǎng)使用過程中一般儲(chǔ)存時(shí)間不超過1

11、5天。硫酸亞鐵具有還原性，受高熱分解放出有毒的氣體，硫酸亞鐵應(yīng)存貯于陰涼、通風(fēng)的庫房，遠(yuǎn)離火種、熱潮，防止陽光直射，包裝必須密封，切勿受潮，現(xiàn)場(chǎng)使用過程中一般儲(chǔ)存時(shí)間不超過30天。異常分析：現(xiàn)場(chǎng)Fenton反應(yīng)一般流程為：投加配制完成的硫酸亞鐵（10%）通過pH計(jì)與硫酸加藥泵連鎖控制pH值在34之間分布多次投加雙氧水使其在芬頓氧化梢里充分反應(yīng)，一般設(shè)定反應(yīng)時(shí)間為2h左右通過pH計(jì)與液堿加藥泵連鎖控制pH值至中性分別投加PAC、PAM充分反應(yīng)進(jìn)入沉淀梢進(jìn)行沉淀，一般設(shè)定沉淀時(shí)間為2h左右，出水達(dá)標(biāo)排出，底部絮體污泥進(jìn)入排泥系統(tǒng)。下表為現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的異常情況以及原因分析。表3、Fenton反應(yīng)異常情況

12、分析Fenton反應(yīng)異常情況分析現(xiàn)象出現(xiàn)原因解決方法備注沉淀槽表卸啟大塊紅色污泥上浮雙氧水過量，在pH值回調(diào)時(shí)雙氧水被還原成氧氣，帶污泥上浮減少雙氧水用量或提高硫酸亞鐵用量以控制出水COD合格為前提沉淀槽表卸啟小塊紅色污泥上浮雙氧水過量，在pH值回調(diào)時(shí)雙氧水被還原成氧氣，帶污泥上?。煌瑫r(shí)PAM加藥量不足減少雙氧水用量或提高硫酸亞鐵用量，并加大PAM加藥量沉淀槽表卸啟小塊褐色污泥上浮PAM加藥量不足加大PAM加藥量沉淀槽表卸啟大塊褐色污泥上浮，且PAM加藥量過量減小PAM加藥量有木屑狀物上浮出水COD過高雙氧水加藥量不足或系統(tǒng)負(fù)荷過高增加雙氧水加藥量或減小系統(tǒng)負(fù)荷硫酸亞鐵加藥量要與雙氧水同步增加沉淀槽表向水顏色較深，出水COD較局雙氧水及硫酸亞鐵均過量，一部分雙氧水及硫酸亞鐵轉(zhuǎn)變成COD減小雙氧水及硫酸亞鐵加藥量只用在過量1倍以上時(shí)才會(huì)有此效果來水泡沫多，沉淀槽中心筒泡沫多1、雙氧水過量，在p