Fenton高級氧化技術(shù)在水處理的應(yīng)用淺析

　　 Fenton氧化法是一種高效且經(jīng)濟(jì)的廢水高級氧化技術(shù)，過氧化氫和亞鐵離子反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基（·OH），氧化降解廢水中污染物。Fenton氧化法具有氧化能力強(qiáng)、設(shè)備簡單、易于操作、操作成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于造紙、印染、制藥等行業(yè)工業(yè)廢水處理。

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　　1、Fenton

　　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) 與二價鐵離子Fe的混合溶液具有強(qiáng)氧化性，可以將當(dāng)時很多已知的有機(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。但此后半個多世紀(jì)中，這種氧化性試劑卻因為氧化性極強(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，尚不清楚過氧化氫與二價鐵離子反應(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，氧化性不會有如此強(qiáng)。因此，以后人們采用了一個較廣泛引用的化學(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)：

　　Fe+H2O2→Fe+OH+ ·OH ①

　　從上式可以看出，1mol的H2O2與1mol的Fe反應(yīng)后生成1mol的Fe，同時伴隨生成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，美國著名環(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 + Fe→ Fe + O2 + 2H ②

　　O2 + Fe→ Fe + 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。

　　芬頓試劑法是針對一些特別難降解的機(jī)有污染物如高COD，利用硫酸亞鐵和雙氧水的強(qiáng)氧化還原性，生成反應(yīng)強(qiáng)氧化性的羥基自由基，與難降解的有機(jī)物生成自由基，最后有效的氧化分解（芬頓（Fenton）試劑反應(yīng)機(jī)理）。芬頓試劑的處理效果受到廢水污染物濃度，反應(yīng)的pH值，硫酸亞鐵與雙氧水的比例，雙氧水的投加濃度的影響。

　　2、芬頓氧化加硫酸亞鐵后多久加入雙氧水

　　芬頓試劑的主要藥劑是硫酸亞鐵與雙氧水與堿。硫酸亞鐵與雙氧水的投加順序會影響到廢水的處理效果。先通過正交實驗將硫酸亞鐵與雙氧水的投加比例得出（一旦控制不好便容易返色）。再按照先調(diào)PH值，投加硫酸亞鐵，再投加雙氧水，再進(jìn)芬頓試劑投加順序與污泥沉降處理行pH值調(diào)節(jié)的順序進(jìn)行投加。在硫酸亞鐵投加后反應(yīng)15分鐘左右，再進(jìn)行雙氧水的投加，反應(yīng)20~40分鐘后再加入堿回調(diào)pH值，處理效果更佳。