芬頓反(fan)應

 

芬頓(dun)反應是(shi)一種無(wu)機化學(xue)反應，過(guo)程是過(guo)氧化氫(qing)(H2O2) 與二價(jia)鐵👯🏾‍♂️離子(zi)Fe的混合(he)溶液将(jiang)很多已(yi)知的有(you)機化合(he)物如羧(suo)酸、醇、酯(zhi)類✍🏻氧化(hua)爲無機(ji)态。反應(ying)具有去(qu)除難降(jiang)解有機(ji)污染物(wu)的高能(neng)力，在印(yin)染廢水(shui)、含油廢(fei)🥑️水、含酚(fen)廢👯🏾‍♂️水、焦(jiao)化廢水(shui)、含硝基(ji)🤑苯廢水(shui)、二苯胺(an)廢水💘等(deng)廢水處(chu)理中有(you)很廣泛(fan)的應用(yong)。

企(qi)業廢水(shui)處理工(gong)藝

水處理(li)工藝最(zui)少要3個(ge)環節，如(ru)厭氧－好(hao)氧－絮凝(ning)。多年以(yi)🧑🏽‍❤️‍💋‍🧑🏻爲我國(guo)的污水(shui)處理采(cai)用傳統(tong)工藝進(jin)行污水(shui)處理，随(sui)🎅🏿着近年(nian)來國家(jia)逐漸提(ti)高污水(shui)排放标(biao)準，例如(ru)：本來印(yin)染廠就(jiu)設計COD100mg/L以(yi)内的，現(xian)在COD要提(ti)高到80mg/L，到(dao)2025年11月21日(ri)，還要求(qiu)提到60mg/L。這(zhe)表明我(wo)國對廢(fei)水的排(pai)放标準(zhun)越來越(yue)嚴格，處(chu)理力度(du)越來越(yue)大。
    傳統(tong)工藝隻(zhi)要藥劑(ji)質量不(bu)好就難(nan)以穩定(ding)達标。在(zai)這個時(shi)候，許多(duo)企業就(jiu)會采用(yong)深度處(chu)理工藝(yi)進行廢(fei)水處理(li)以适應(ying)新的廢(fei)水排放(fang)标準，比(bi)如臭氧(yang)處理，芬(fen)頓處理(li)(硫🛀🏼酸亞(ya)鐵+雙氧(yang)水），膜處(chu)理，電吸(xi)咐等等(deng)。目前應(ying)用最爲(wei)廣泛，市(shi)場最爲(wei)認可的(de)便是芬(fen)頓法(硫(liu)酸亞鐵(tie)+雙🛌🏻氧水(shui)）處理廢(fei)水。

 

芬(fen)頓處理(li)缺點與(yu)問題

采用(yong)芬頓深(shen)度處理(li)工藝的(de)特點是(shi)需要有(you)條件，要(yao)求前面(mian)處理效(xiao)果比較(jiao)好，污染(ran)物溶度(du)比較低(di)等。芬頓(dun)法處理(li)的主👹要(yao)藥劑是(shi)👿硫酸亞(ya)鐵，雙氧(yang)水，酸，堿(jian)（方法是(shi)反👩🏽‍🐰‍👩🏿應後(hou)回調PH值(zhi)）。

一(yi)、影響芬(fen)頓反應(ying)的因素(su)

1、溫度因(yin)素

在芬(fen)頓反應(ying)中，溫度(du)是影響(xiang)其效果(guo)的重要(yao)因素，溫(wen)度不斷(duan)升高，芬(fen)頓反應(ying)的速度(du)會逐漸(jian)加快，随(sui)着溫度(du)的提高(gao)， •OH的(de)生成速(su)度會提(ti)高，能夠(gou)促進 •OH與有(you)機物發(fa)生反應(ying)，使氧化(hua)效果得(de)到提升(sheng)，提高 CODCr的去(qu)除率。溫(wen)度的升(sheng)高也會(hui)使 H₂ O₂ 的分解(jie)速度加(jia)快，分解(jie)成 O₂ 與 H₂ O，這對于(yu) •OH的(de)生成是(shi)不利的(de) [1]。不(bu)同類型(xing)的工業(ye)廢水中(zhong)，芬頓反(fan)應的最(zui)合适溫(wen)度💕也🧎🏻‍♀️‍➡️是(shi)不同的(de)。

2、 pH值(zhi)

通常情(qing)況下，在(zai)酸性環(huan)境下，芬(fen)頓試劑(ji)才會發(fa)生反應(ying)🎅🏿， pH的(de)提高會(hui)使 •OH得出現(xian)受到限(xian)制，并且(qie)會出現(xian)氫氧化(hua)鐵沉澱(dian)，催化能(neng)力喪失(shi)。如😍果溶(rong)液中有(you)濃度較(jiao)高的 H⁺ ， Fe³⁺ 不能被(bei)還原爲(wei) Fe²⁺ ，催(cui)化反應(ying)就會受(shou)到阻礙(ai) [2]。有(you)研究結(jie)果表明(ming)在酸性(xing)環境下(xia)，尤其是(shi) pH在(zai) 3-5之(zhi)間時，芬(fen)頓試劑(ji)有很強(qiang)的氧化(hua)能力，這(zhe)時有機(ji)物的🛌🏻降(jiang)解速度(du)比較快(kuai)，能夠在(zai)幾分鍾(zhong)内降解(jie)。同時有(you)機物的(de)反應速(su)率與 Fe2+以及(ji)過氧化(hua)氫的初(chu)始濃度(du)成正比(bi)例關系(xi)。在工業(ye)處理中(zhong)使用芬(fen)頓工藝(yi)，需要将(jiang)廢水的(de) pH調(diao)到 3.5左右爲(wei)最佳。

3、有(you)機物

對(dui)于不同(tong)類型的(de)工業廢(fei)水，芬頓(dun)試劑的(de)使用量(liang)以及氧(yang)化效果(guo)是存在(zai)差異的(de)，主要是(shi)由于不(bu)同類型(xing)的工業(ye)廢🏃🏿‍♀️‍➡️水中(zhong)，存在😌着(zhe)不同類(lei)型的有(you)機物。對(dui)于糖類(lei)等碳水(shui)化合物(wu)，由于受(shou)到羟基(ji)自由基(ji)的作用(yong)，分子會(hui)出現脫(tuo)氫反應(ying)， C-C鍵(jian)斷鏈；對(dui)于具有(you)水溶性(xing)的高分(fen)子和乙(yi)烯化合(he)物，羟基(ji)自由基(ji)會使 C=C鍵斷(duan)裂。羟基(ji)自由基(ji)能夠使(shi)芳香族(zu)化合物(wu)出現開(kai)環進而(er)形成脂(zhi)肪類的(de)化合物(wu)，使這種(zhong)類型廢(fei)水中的(de)生🏃🏻‍♀️物毒(du)性降低(di)，使💕其可(ke)生化性(xing)得到改(gai)善。 4、 H₂ O₂ 與(yu)催化劑(ji)投入數(shu)量利用(yong)芬頓工(gong)藝對工(gong)業廢水(shui)進行處(chu)理時，需(xu)要明确(que)藥劑投(tou)入的數(shu)量及其(qi)經濟性(xing)，如果其(qi)中投入(ru)的 H₂ O₂ 量比較(jiao)大，就會(hui)提高廢(fei)水中 COD_Cr 的去(qu)除率。但(dan)是到達(da)一定數(shu)量後， COD_Cr 的去(qu)除率會(hui)呈現出(chu)逐漸下(xia)降的趨(qu)勢。催化(hua)劑的投(tou)入數量(liang)💯與 H₂ O₂ 的投入(ru)量存在(zai)着相同(tong)的情況(kuang)， Fe²⁺ 的(de)數量增(zeng)加， COD_Cr 的去除(chu)率會提(ti)高，達到(dao)一定程(cheng)度後， COD_Cr 的去(qu)除率就(jiu)會下降(jiang) [3]。在(zai)實際的(de)工作中(zhong)需要通(tong)過實驗(yan)明确 H₂ O₂ 與催(cui)化劑的(de)投入數(shu)量。

二、芬頓(dun)工藝在(zai)工業廢(fei)水處理(li)中的應(ying)用

1、印染(ran)廢水中(zhong)色度比(bi)較高，化(hua)學需氧(yang)量的濃(nong)度比較(jiao)高，含鹽(yan)量😸也比(bi)較高，可(ke)生化性(xing)不強。芬(fen)頓試劑(ji)具有較(jiao)高的氧(yang)化性👩🏿‍❤️‍💋‍👨🏽，能(neng)夠使一(yi)些難以(yi)通過生(sheng)物降解(jie)的有機(ji)物轉換(huan)成👽可生(sheng)化性比(bi)較好的(de)物質，對(dui)染料中(zhong)發色的(de)基團進(jin)行破壞(huai)，使色度(du)降低，因(yin)而🤑被廣(guang)泛的應(ying)用到印(yin)染廢水(shui)處理中(zhong)。利用芬(fen)頓衍😥生(sheng)的工藝(yi)手💞段，例(li)如利用(yong)微電解(jie) -Fenton氧(yang)化工藝(yi)對蒽醌(kun)染整廢(fei)水進行(hang)處理，這(zhe)種廢水(shui)難以😸降(jiang)解，化學(xue)需氧量(liang)的去除(chu)率在 93.5%左右(you)， BOD₅ 的(de)去除率(lü)爲 93%左右，出(chu)水色度(du)能夠除(chu)掉 95.5%左右。在(zai) pH爲(wei) 2-4之(zhi)間時，過(guo)氧化氫(qing)的投入(ru)量爲 30g/L，催化(hua)劑的投(tou)入量是(shi)過氧化(hua)氫的 1/150時，使(shi)用芬頓(dun)工藝對(dui)中間體(ti) H酸(suan)生産的(de)廢水進(jin)行處理(li)，能夠達(da)到 50%的化學(xue)需氧量(liang)去除率(lü)。

2、芬頓工(gong)藝在焦(jiao)化廢水(shui)中的應(ying)用

焦化廢(fei)水中有(you)難以生(sheng)化降解(jie)的多稠(chou)環芳烴(ting)和含氮(dan)雜環化(hua)合物，廢(fei)水中含(han)有很多(duo)生物毒(du)性，抑制(zhi)性^的物(wu)質也👀比(bi)較多，即(ji)使進行(hang)生化處(chu)理，廢水(shui)也很難(nan)達到标(biao)準。厭氧(yang)好氧工(gong)藝法無(wu)法使焦(jiao)~化廢水(shui)達到合(he)理的排(pai)放标準(zhun)，雖然使(shi)用活性(xing)炭工藝(yi)進行處(chu)理能夠(gou)達到一(yi)💯定的效(xiao)果，但是(shi)這種工(gong)藝方法(fa)的成本(ben)消耗比(bi)較高，并(bing)且會出(chu)現二次(ci)污染。芬(fen)頓工藝(yi)在難降(jiang)解有機(ji)物廢水(shui)處理中(zhong)有着廣(guang)闊的發(fa)展前景(jing)，并且能(neng)夠實現(xian)良好的(de)效果。

3、芬頓(dun)工藝在(zai)垃圾滲(shen)濾液中(zhong)的應用(yong)

垃(la)圾滲濾(lü)液中含(han)有很高(gao)濃度的(de)有機物(wu)，其中的(de)大部分(fen)👺是難以(yi)通過生(sheng)物降解(jie)的有機(ji)物，還有(you)很多有(you)毒有害(hai)的物質(zhi)，氨氮的(de)濃度比(bi)較高，微(wei)生物營(ying)養元素(su)的比例(li)嚴重失(shi)調，使用(yong)一般的(de)生化🛀🏼處(chu)理工藝(yi)，過程比(bi)較複雜(za)，效果一(yi)般。而使(shi)用芬頓(dun)工藝對(dui)生化處(chu)😗理後的(de)垃圾滲(shen)濾液進(jin)行處理(li)，出水水(shui)😁質能夠(gou)達到二(er)級污水(shui)排😝放标(biao)準，能夠(gou)提高垃(la)圾滲濾(lü)液的可(ke)生化性(xing)，能夠爲(wei)接下來(lai)的生化(hua)處理提(ti)🙂‍↔️供重要(yao)的保障(zhang)。

4、芬(fen)頓工藝(yi)在含酚(fen)物質廢(fei)水中的(de)應用

酚類(lei)物質的(de)毒性比(bi)較高，對(dui)人體有(you)緻癌的(de)作用，是(shi)比較🧜🏼‍♂️難(nan)降解的(de)工業廢(fei)水。芬頓(dun)工藝可(ke)以處理(li)苯酚、甲(jia)酚等多(duo)👽種酚類(lei)，并且有(you)很好的(de)效果。如(ru)果室溫(wen)合理，pH在(zai)3-6之間，并(bing)且有氧(yang)化鐵催(cui)化劑，過(guo)氧化氫(qing)能夠對(dui)酚結構(gou)快速的(de)破壞，在(zai)氧化的(de)🧑🏽‍🎄過程中(zhong)能夠先(xian)将苯環(huan)分裂爲(wei)二元酸(suan)，然後生(sheng)成二氧(yang)化碳和(he)水。芬頓(dun)工藝在(zai)含酚廢(fei)水中的(de)應用比(bi)較多，能(neng)夠使廢(fei)水中的(de)生物毒(du)害性減(jian)小，使廢(fei)水中的(de)生物降(jiang)解性能(neng)得到改(gai)善。

5、結束語(yu)

芬(fen)頓反應(ying)能夠很(hen)好地降(jiang)解有毒(du)有機污(wu)染物，并(bing)且有着(zhe)比較廣(guang)泛的應(ying)用氛圍(wei)，在實驗(yan)室以及(ji)實際應(ying)用中👼🏾都(dou)取得了(le)良好的(de)效😁果。當(dang)前工業(ye)廢水處(chu)理中都(dou)提倡循(xun)環經濟(ji)的發展(zhan)模式，使(shi)用單一(yi)的污水(shui)處理廠(chang)對有毒(du)的廢水(shui)進行處(chu)理，不能(neng)得到🧜🏼‍♀️理(li)想的效(xiao)✍🏻果，而芬(fen)頓工藝(yi)是一種(zhong)十分有(you)效地廢(fei)水處理(li)手段，能(neng)夠對廢(fei)水進行(hang)可生化(hua)性以💕及(ji)深度處(chu)理，加之(zhi)其🙂‍↔️他技(ji)術實現(xian)中水回(hui)用，達到(dao)循環利(li)😜用的目(mu)的。

芬頓試(shi)劑法是(shi)針對一(yi)些特别(bie)難降解(jie)的機有(you)污染物(wu)如高COD，利(li)用硫酸(suan)亞鐵和(he)雙氧水(shui)的強氧(yang)化還原(yuan)性，生成(cheng)反應強(qiang)氧化性(xing)的羟基(ji)自由基(ji)，與難降(jiang)解的有(you)機物生(sheng)成自由(you)🙂‍↕️基，最後(hou)有效的(de)氧化分(fen)🤶🏾解（芬頓(dun)（Fenton）試劑反(fan)應機理(li)）。芬頓試(shi)劑的處(chu)理效果(guo)受到廢(fei)水污染(ran)物濃度(du)，反應的(de)pH值，硫酸(suan)亞鐵與(yu)雙氧水(shui)的🧛🏾‍♀️比例(li)，雙氧水(shui)的投加(jia)濃度的(de)影響。

芬頓(dun)試劑的(de)主要藥(yao)劑是硫(liu)酸亞鐵(tie)與雙氧(yang)水與堿(jian)。硫🧎🏻‍♀️‍➡️酸亞(ya)💔鐵與雙(shuang)氧水的(de)投加順(shun)序會影(ying)響到廢(fei)水的處(chu)理🛀🏼效果(guo)😗。先通👯🏾‍♂️過(guo)正✡️交實(shi)👽驗将硫(liu)酸亞鐵(tie)與雙氧(yang)水的投(tou)加比例(li)得出（一(yi)旦控制(zhi)不好便(bian)容易返(fan)色）。再按(an)👽照先調(diao)PH值🙆🏿，投加(jia)硫酸🧛🏾‍♀️亞(ya)鐵，再投(tou)加雙氧(yang)水，再進(jin)行PH值調(diao)節的順(shun)序進行(hang)投加。在(zai)硫酸亞(ya)鐵投加(jia)後反應(ying)15分鍾左(zuo)右，再進(jin)行雙氧(yang)水的投(tou)加，反應(ying)20~40分鍾後(hou)再加入(ru)堿回調(diao)pH值，處理(li)效果更(geng)佳。

由于(yu)芬頓氧(yang)化過程(cheng)中硫酸(suan)亞鐵的(de)大量投(tou)加，使得(de)硫😘酸👋亞(ya)鐵中鐵(tie)離子的(de)大量沉(chen)澱，産了(le)大量的(de)鐵泥。甚(shen)至會造(zao)😌成大量(liang)的污泥(ni)懸浮物(wu)在廢水(shui)中難以(yi)沉降。出(chu)現這種(zhong)情😁況的(de)原因大(da)多👩🏿‍❤️‍💋‍👨🏽數是(shi)因爲硫(liu)酸亞鐵(tie)與雙氧(yang)水的投(tou)加比例(li)沒有控(kong)制好，或(huo)雙氧水(shui)投加👼🏾過(guo)量、反應(ying)不徹底(di)導緻。出(chu)現這種(zhong)情況後(hou)可以通(tong)過💞投加(jia)絮凝劑(ji)（聚丙烯(xi)酰胺）進(jin)行強化(hua)絮凝沉(chen)澱👻。或者(zhe)通過投(tou)加🧑🏽‍🎄石灰(hui)粉進行(hang) PH 值調節(jie)及助凝(ning)對懸浮(fu)物進行(hang)凝聚沉(chen)澱。

一般(ban)在污水(shui)處理工(gong)程上，采(cai)用芬頓(dun)都有特(te)殊的反(fan)應條💔件(jian)~和足🛌🏻夠(gou)的反應(ying)時間，如(ru)果确定(ding)芬頓反(fan)應進行(hang)徹底，可(ke)在水中(zhong)投加非(fei)離子型(xing)的聚丙(bing)烯酰胺(an)，它可以(yi)幫助污(wu)泥加速(su)沉降。利(li)用硫酸(suan)亞鐵芬(fen)頓對一(yi)些高色(se)度與高(gao) COD 廢水的(de)去除率(lü)都可以(yi)達到 90%-95% 。