芬顿法处理工艺及其影响因素
芬顿法处理方法工艺及其影响因素
芬顿法处理工艺及其影响因素1 处理工艺1。
1 芬顿氧化法概述芬顿法的实质是二价铁离子(Fe2+)、和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基,具有较强的氧化能力,其氧化电位仅次于氟,高达2。
80V。
无机化学反应过程是，过氧化氢(H2Ｏ2）与二价铁离子(Ｆｅ２+)的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态。
另外, 羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能高达 569。
３ｋＪ具有很强的加成反应特性，因而 Fｅnton反应具有去除难降解有机污染物的高能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。
1.２氧化机理芬顿氧化法是在酸性条件下，H2O2在Fe２＋存在下生成强氧化能力的羟基自由基（·OH），并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解，其氧化过程为链式反应。
其中以·OH产生为链的开始，而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点,各活性氧被消耗，反应链终止。
其反应机理较为复杂,这些活性氧仅供有机分子并使其矿化为ＣO2和H２Ｏ等无机物。
从而使Ｆenton氧化法成为重要的高级氧化技术之一。
当芬顿发现芬顿试剂时,尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了什么氧化剂具有如此强的氧化能力。
二十多年后,有人假设可能反应中产生了羟基自由基，否则,氧化性不会有如此强。
因此，以后人们采用了一个较广泛引用的化学反应方程式来描述芬顿试剂中发生的化学反应: Ｆe2++H2O2→Fe3++OH—+ OH•①从上式可以看出，1ｍol的Ｈ2O2与1mol的Ｆe２+反应后生成1mol的Fe3＋，同时伴随生成1mol的OＨ-外加1ｍol的羟基自由基。
正是羟基自由基的存在,使得芬顿试剂具有强的氧化能力。
据计算在pH = 4 的溶液中，•OH自由基的氧化电势高达2.73 V。
在自然界中,氧化能力在溶液中仅次于氟气.因此,持久性有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。
芬顿工艺的影响因素及其在难降解工业废水处理中的应用
芬顿工艺的影响因素及其在难降解工业废水处理中的应用张一鸣【摘要】芬顿试剂能够在短时间内将工业废水中的难降解有机物氧化分解,具有氧化率高、无选择性以及无二次污染的特点.本文重点分析了影响芬顿工艺处理效率的主要因素,综述了芬顿工艺难降解工业废水处理中的应用.本文对芬顿工艺应用于难降解工业废水的处理与实践具有一定的借鉴意义.【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】2页(P39-40)【关键词】芬顿工艺;影响因素;工业废水【作者】张一鸣【作者单位】同济大学环境科学与工程学院上海200092【正文语种】中文目前工业废水处理的主流及热点技术包括厌氧生物处理技术、膜处理技术、高级氧化技术、脱氮除磷技术、生态处理技术等。
基于技术经济成本，高级氧化过程与传统工艺结合是目前技术应用方向。
芬顿工艺具有基建投资低、运行费用低、操作工艺简单等优点，近年来在难降解工业废水处理中得到了广泛应用。
与其他传统的水处理方法相比，Fenton氧化法具有以下特点[1]：(1）反应速率高，在Fe2+离子的作用下，H2O2能够迅速分解产生·OH，·OH具有极强的得电子能力也就是氧化能力，氧化电位2.8V，其氧化能力仅次于氟；(2）·OH可以直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物；(3）由于羟基自由基的氧化能力很强，所以反应速度快，可以在较短的反应时间内达到处理要求；(4）芬顿反应可以作为单独处理工艺，又可与其他处理工艺相结合，提供处理效率且能够降低处理成本。
1 芬顿反应影响因素1.1 温度温度是芬顿反应的重要影响因素之一。
一般化学反应随着温度的升高会加快反应速度，芬顿反应也不例外，温度升高会加快·OH的生成速度，有助于·OH与有机物反应，提高氧化效果和CODCr的去除率；但是，温度升高也会加速H2O2的分解，分解为O2和H2O，不利于·OH的生成。
收藏！芬顿工艺11种异常情况的原因及处理方法！
收藏！芬顿工艺11种异常情况的原因及处理方法！一、芬顿反应的原理过氧化氢(H2O2) 与二价铁离子Fe的混合溶液把大分子氧化成小分子把小分子氧化成二氧化碳和水，同时FeSO4可以被氧化成3价铁离子，有一定的絮凝的作用，3价铁离子变成氢氧化铁，有一定的网捕作用，从而达到处理水的目的。
其化学反应机制如下：H2O2+Fe2+→OH·+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓二、Fenton试剂法的优缺点1、Fenton法的优点①对环境友善：处理后不像其它的化学药品，如漂白水(次氯酸钠)，易产生氯化有机物等毒性物质，对环境造成伤害。
②占地空间小：有机物氧化的速度相当快，所需的停留时间短,约0.5~2小时即可，不像一般的生物处理约需12~24小时，因时间短，相对反应槽容积不需太大，可节省空间。
③操作弹性大：可依进流水水质的好坏来改变操作条件，提高处理量。
而一般的生物处理难以弹性操作。
针对较高的污染量只需提高亚铁及H2O2加药量及适当的pH控制即可。
④初设成本低：与一般的生物处理系统相较，约只须其投资成本1/3~1/4。
⑤氧化能力强：所产生的氢氧自由基(OH)氧化能力相当强。
可处理多种毒性物质，如氯乙烯、BTEX、氯苯、1，4Dioxane，酚、多氯联苯、TCE、DCE、PCE等，另EDTA和酮类MTBE、MEK等亦有效。
2、传统Fenton法缺点①瓶颈1：Fe2+为催化剂,使H2O2产生成OH及OH-，但同时也伴随着大量污泥,Fe(OH)3的产生成为应用中的一大缺点。
②瓶颈2：COD达一定的去除率后，无法再继续去除有机物，易造成H2O2用药的消耗。
三、 Fenton系统工艺流程简述在二沉池出水井用Fenton供料泵送至Fenton氧化塔，将废水中难以降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性；中和池废水自流至脱气池中，通过鼓风搅拌，将废水中的少量气泡脱除；脱气池出水自流至混凝反应池中，在该池中投加絮凝剂PAM并进行充分反应，使废水中铁泥絮凝；混凝反应后的废水自流至终沉池，将其中的铁泥沉淀，上清液达标排放。
芬顿反应处理不同种类废水配比
无机化学反应，过程是，过氧化氢(H2O2) 与二价铁离子Fe的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态。
反应具有去除难降解有机污染物的高能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中有很广泛的应用。
芬顿（Fenton）试剂的反应处理废水的过程主要为对污染物的有机氧化与混凝沉淀。
1、对污染物的有机氧化作用主要是因为硫酸亚铁中2价铁离子与双氧水（H2O2)的强氧化还用作用生成羟基自由基的过程。
这其中·OH会进行一系列的游离基反应过程。
2、对污染物的混凝沉淀作用主要是因为硫酸亚铁中2价铁离子与废水反应生成氢氧化铁胶体，与废水中有机污染物产生网捕吸附絮凝的作用使其沉淀。
芬顿试剂的大致反应过程为：Fe2+ +H2O2==Fe3+ +OH-+HO·Fe3+ +H2O2+OH-==Fe2+ +H2O+HO·Fe3+ +H2O2==Fe2+ +H+ +HO2HO2+H2O2==H2O+O2↑+HO[Fe(H2O)6]3++H2O→[Fe(H2O)5OH]2++H3O+[Fe(H2O)5OH]2++H2O→[Fe(H2O)4(OH)2]++H3O+一、芬顿氧化工艺简介芬顿（Fenton）试剂是一种化学催化氧化反应，因其具有很强的氧化能力且对反应条件要求较低、产物无二次污染常被用作一些含高浓度、难降解有机物废水的处理工艺，业界也称之为芬顿氧化法。
芬顿试剂的原理是二价铁离子（Fe2+）和过氧化氢（H2O2）的链反应生成烃基自由基（OH），OH自由基的氧化电位为2.8V，仅次于氟，具有超强的氧化能力，同时还具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和力约为570KJ具有很强的加成反应特性，所以芬顿试剂可以毫无选择性的对绝大多数的有机物进行氧化分解反应，尤其是一些含有生物难降解或一般化学氧化难以分解的有机物废水的处理，芬顿试剂可以有效的氧化分解此类有机物，提高废水的可生化性，同时还具有非常明显的脱色除味效果。
芬顿工艺的影响因素及应用！
芬顿工艺的影响因素及应用！一般情况下水处理需要经过厌氧、好氧以及絮凝三个环节。
多年来，我国的污水处理都是使用传统的工艺进行。
近年来，随着国家污水排放标准的提高，对废水处理的要求和力度逐渐提高，于是很多企业就会采用深度处理的工艺对废水进行处理，如臭氧处理、膜处理等，目前市场上最为认可的是利用芬顿工艺进行废水处理。
本文就芬顿工艺在工业废水处理中的应用进行分析和研究。
利用芬顿工艺对工业废水进行处理，能够在极短的时间内将工业废水中的有机物进行氧化分解，氧化率比较高，不会出现二次污染。
并且这种工艺的基建投资比较少，运用过程中不需要花费大量的费用，操作工艺比较简单。
芬顿工艺在近年来的工业废水处理中被广泛的应用，取得了良好的效果。
一、影响芬顿反应的因素1、温度因素在芬顿反应中，温度是影响其效果的重要因素，温度不断升高，芬顿反应的速度会逐渐加快，随着温度的提高，OH的生成速度会提高，能够促进OH与有机物发生反应，使氧化效果得到提升，提高CODCr 的去除率。
温度的升高也会使H2O2的分解速度加快，分解成O2与H2O，这对于OH的生成是不利的[1]。
不同类型的工业废水中，芬顿反应的最合适温度也是不同的，2、pH值通常情况下，在酸性环境下，芬顿试剂才会发生反应，pH的提高会使OH得出现受到限制，并且会出现氢氧化铁沉淀，催化能力丧失。
如果溶液中有浓度较高的H+，Fe3+不能被还原为Fe2+，催化反应就会受到阻碍[2]。
有研究结果表明在酸性环境下，尤其是pH在3-5之间时，芬顿试剂有很强的氧化能力，这时有机物的降解速度比较快，能够在几分钟内降解。
同时有机物的反应速率与Fe2+以及过氧化氢的初始浓度成正比例关系。
在工业处理中使用芬顿工艺，需要将废水的pH调到3.5左右为最佳。
3、有机物对于不同类型的工业废水，芬顿试剂的使用量以及氧化效果是存在差异的，主要是由于不同类型的工业废水中，存在着不同类型的有机物。
对于糖类等碳水化合物，由于受到羟基自由基的作用，分子会出现脱氢反应，C-C键断链;对于具有水溶性的高分子和乙烯化合物，羟基自由基会使C=C键断裂。
芬顿法(Fenton)处理难降解污水原理及案例分析
芬顿法（Fenton）处理难降解污水原理及案例分析芬顿的实质是二价铁离子和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基。
羟基自由基具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80V。
另外, 羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能高达569.3kJ，具有很强的加成反应特性，因而Fenton试剂可无选择氧化水中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以凑效的有机废水的氧化处理。
一、氧化机理由于在催化剂的存在下，能高效率地分解生成具有强氧化能力和高电负性或亲电子性(电子亲和能力569.3KJ的羟基自由基，可以氧化降解水体中的有机污染物，使其最终矿化为，及无机盐类等小分子物质。
据计算在pH=3的溶液中，的氧化电位高达2.73 V，其氧化能力在溶液中仅次于氢氟酸。
因此，芬顿试剂对绝大部分的有机物都可以氧化降解。
Fenton试剂具有很强的氧化性，而且其氧化性没有选择性，能适应各种废水的处理。
二、Fenton工艺具有如下特点：2.1 氧化能力强羟基自由基的氧化还原电位为2.8V，仅次于氟（2.87V），这意味着其氧化能力远远超过普通的化学氧化剂，能够氧化绝大多数有机物，而且可以引发后面的链反应，使反应能够顺利进行。
2.2 氧化速率快过氧化氢分解成羟基自由基的速度很快，氧化速率也较高。
羟基自由基与不同有机物的反应速率常数相差很小，反应异常迅速。
另一方面也表明羟基自由基对有机物氧化的选择性很小，一般的有机物都可氧化。
2.3 适用范围广羟基自由基具有很高的电负性或亲电性。
很容易进攻高电子云密度点，这决定了Fenton试剂在处理含硝基、磺酸基、氯基等电子密度高的有机物的氧化方面具有独特优势。
而这些物质的B/C的值小，生物化学方法很难将其降解，一般化学氧化法也难以凑效。
因此Fenton试剂弥补了这个方面的不足，具有很大的潜力。
对废水中干扰物质的承受能力较强，既可以单独使用，也可以与其他工艺联合使用，以降低成本，提高处理效果。
芬顿工艺在污水处理中应用和
芬顿试剂的成本
芬顿试剂的价格较高，增加了污 水处理成本。解决方案：通过批 量采购、自制试剂或开发廉价替 代品等方式降低试剂成本。
设备投资和维护成
本
芬顿工艺需要专业的设备和维护 人员，增加了投资和维护成本。 解决方案：采用模块化设计、标 准化生产，降低设备成本和维护 难度。
能耗和资源消耗
芬顿工艺需要消耗大量的水和能 源，增加了运行成本。解决方案 ：通过改进工艺、提高设备效率 、回收利用资源等方式降低能耗 和资源消耗。
经济效益
芬顿工艺在该城市污水处理厂的应用，提高了出水水质，减少了污染物 排放，为城市的环境保护做出了贡献，同时也为城市污水处理厂带来了 经济效益。
某工业园区废水处理项目应用案例
处理规模
该工业园区废水处理项目采用芬顿工艺处理工业废水，设 计处理能力为每天3万吨。
处理效果
通过芬顿工艺处理后，出水中的化学需氧量、重金属等指 标均达到国家排放标准，同时降低了废水的毒性，为工业 园区内的企业提供了更好的生产环境。
除磷与脱氮
芬顿工艺能够通过化学沉淀法去除磷和通过反硝化作 用脱氮。
消毒与杀菌
芬顿工艺产生的羟基自由基具有很强的氧化性，能够 杀灭废水中的细菌和病毒。
03
芬顿工艺在污水处理中的优势
高效试剂中的过氧化氢和亚铁离子反 应生成羟基自由基，具有极强的氧化 能力，能够高效地去除污水中的有机 物、重金属等污染物。
经济效益
芬顿工艺在该工业园区废水处理项目中的应用，提高了废 水处理效率，降低了企业生产成本，为工业园区的发展提 供了有力支持。
某农业示范区废水处理项目应用案例
处理规模
该农业示范区废水处理项目采用芬顿工艺处理农业废水，设计处理能力为每天2万吨。
影响芬顿工艺的因素
影响芬顿工艺的因素
1.溶液的性质：溶液的性质对芬顿工艺的效果有直接影响。
首先，溶
液的酸碱度（pH值）是一个重要的因素。
pH值的选择会影响铁离子和氢
氧自由基生成的速率，进而影响氧化反应的进行。
通常情况下，酸性条件
下芬顿工艺更容易进行。
其次，溶液中有机物的种类和浓度也会对芬顿工
艺产生影响。
有机物的种类不同，其降解速率也会有所差异。
此外，有机
物的浓度越高，可能会抑制氢氧自由基的生成，从而影响反应的速率。
2.反应条件：反应条件的选择对芬顿工艺的效果同样至关重要。
首先，温度是一个重要的因素。
温度的升高可以增加反应速率，但过高的温度可
能会导致铁离子和氢氧自由基的失活。
其次，反应时间的选择也是需要考
虑的因素。
反应时间过短可能无法完全降解污染物，反应时间过长则会浪
费资源和能源。
此外，反应物的浓度和比例也会影响反应的进行，需要根
据具体情况进行调控。
3.催化剂：芬顿工艺通常需要添加催化剂以增加氧化反应的速率。
常
用的催化剂包括氢过氧化物、过氧化氢和过硫酸盐等。
催化剂的种类和浓
度选择会直接影响反应速率和效果。
总之，影响芬顿工艺的因素包括溶液的性质、反应条件和催化剂。
正
确选择这些因素可以有效提高芬顿工艺的降解效果，从而实现对有机污染
物的高效处理。
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芬顿法处理工艺及其影响
因素
This manuscript was revised on November 28, 2020
芬顿法处理工艺及其影响因素
1 处理工艺
芬顿氧化法概述
芬顿法的实质是二价铁离子(Fe2+)、和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基，具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达。
无机化学反应过程是，过氧化氢
(H
2O
2
)与二价铁离子(Fe2+)的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为
无机态。
另外, 羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能高达具有很强的加成反应特性，因而 Fenton反应具有去除难降解有机污染物的高能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。
氧化机理
芬顿氧化法是在酸性条件下，H
2O
2
在Fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由基
(·OH)，并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解,其氧化过程为链式反应。
其中以·OH产生为链的开始，而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点，各活性氧被消耗，反应链终止。
其反应机理较为复杂,这些活性氧仅供有机分子并使其矿化为CO
2
和
H
2
O等无机物。
从而使Fenton氧化法成为重要的高级氧化技术之一。
当芬顿发现芬顿试剂时，尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了什么氧化剂具有如此强的氧化能力。
二十多年后，有人假设可能反应中产生了羟基自由基，否则，氧化性不会有如此强。
因此，以后人们采用了一个较广泛引用的化学反应方程式来
描述芬顿试剂中发生的化学反应： Fe2++ H
2O
2
→Fe3++OH-+ OH ①从上式可以看出，
1mol的H
2O
2
与1mol的Fe2+反应后生成1mol的Fe3+，同时伴随生成1mol的OH-外加1mol
的羟基自由基。
正是羟基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力。
据计算在pH = 4 的溶液中，OH自由基的氧化电势高达 V。
在自然界中，氧化能力在溶液中仅次于氟气。
因此，持久性有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。
1975 年,美国着名环境化学家
Walling C 系统研究了芬顿试剂中各类自由基的种类及Fe 在Fenton 试剂中扮演的角
色，得出如下化学反应方程： H
2O
2
+ Fe2+→ Fe3+ + O
2
+ 2H +② O
2
+ Fe2+→ Fe3+ + O
2
③可以看出,芬顿试剂中除了产生1mol的OH自由基外,还伴随着生成1mol的过氧自由基O
2
,但是过氧自由基的氧化电势只有 V左右，所以，在芬顿试剂中起主要氧化作用的是OH自由基。
Fenton系统工艺流程简述
在二沉池出水井用Fenton供料泵送至Fenton氧化塔，将废水中难以降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性；中和池废水自流至脱气池中，通过鼓风搅拌，将废水中的少量气泡脱除；脱气池出水自流至混凝反应池中，在该池中投加絮凝剂PAM并进行充分反应，使废水中铁泥絮凝；混凝反应后的废水自流至终沉池，将其中的铁泥沉淀，上清液达标排放。
终沉池铁泥由污泥泵送至原污泥处理系统进行处理。
2 影响因素
温度
温度是芬顿反应的重要影响因素之一。
一般化学反应随着温度的升高会加快反应速度，芬顿反应也不例外，温度升高会加快·OH的生成速度，有助于·OH与有机物反应，提高氧化效果和COD的去除率；但是，对于芬顿试剂这样复杂的反应体系，温度升
高，不仅加速正反应的进行，也加速副反应，温度升高也会加速H
2O
2
的分解，分解为O
2
和H
2
O，不利于·OH的生成。
不同种类工业废水的芬顿反应最佳温度，也存在一定差异。
处理聚丙烯酰胺水溶液处理时，最佳温度控制在30℃～50℃。
研究洗胶废水处理时发现最佳温度为85℃。
处理三氯（苯）酚时，当温度低于60℃时，温度有助于反应的进行，反之当高于60℃时，不利于反应。
一般来说，芬顿试剂是在酸性条件下发生反应的，在中性和碱性的环境中Fe2+不能
催化氧化H
2O
2
产生·OH，而且会产生氢氧化铁沉淀而失去催化能力。
当溶液中的H+浓度
过高，Fe3+不能顺利的被还原为Fe2+，催化反应受阻。
多项研究结果表明芬顿试剂在酸性条件下，特别是pH在3～5时氧化能力很强，此时的有机物降解速率最快，能够在短短几分钟内降解。
此时有机物的反应速率常数正比于Fe2+和过氧化氢的初始浓度。
因此，在工程上采用芬顿工艺时，建议将废水调节到=2～4，理论上在为时为最佳。
有机底物
针对不同种类的废水，芬顿试剂的投加量、氧化效果是不同的。
这是因为不同类型的废水，有机物的种类是不同的。
对于醇类（甘油）及糖类等碳水化合物，在羟基自由基作用下，分子发生脱氢反应，然后C-C键的断链；对于大分子的糖类，羟基自由基使糖分子链中的糖苷键发生断裂，降解生成小分子物质；对于水溶性的高分子及乙烯化合物，羟基自由基使得C=C键断裂；并且羟基自由基可以使得芳香族化合物的开环，形成脂肪类化合物，从而消除降低该种类废水的生物毒性，改善其可生化性；针对染料类，羟基自由基可以打开染料中官能团的不饱和键，使染料氧化分解，达到脱色和降低COD
的目的。
用芬顿试剂降解壳聚糖的实验表明当介质pH值3～5，聚糖、 H
2O
2
及催化剂的
摩尔比在240:12~24:1~2时，芬顿反应可以使壳聚糖分子链中的糖苷键发生断裂，从而生成小分子的产物。
过氧化氢与催化剂投加量
芬顿工艺在处理废水时需要判断药剂投加量及经济性。
H
2O
2
的投加量大，废水COD
的去除率会有所提高，但是当H
2O
2
投加量增加到一定程度后， COD的去除率会慢慢下
降。
因为在芬顿反应中H
2O
2
投加量增加，·OH的产量会增加，则COD的去除率会升高，
但是当H
2O
2
的浓度过高时，双氧水会发生分解，并不产生羟基自由基。
催化剂的投加量
也有与双氧水投加量相同的情况，一般情况下，增加Fe2+的用量，废水COD的去除率会增大，当Fe2+增加到一定程度后。
COD的去除率开始下降。
原因是因为当Fe2+浓度低
时，随着Fe2+浓度升高，H
2O
2
产生的·OH增加；当Fe2+的浓度过高时，也会导致H
2
O
2
发生无效分解，释放出O
2。