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芬頓技術(shù)的發(fā)展

發(fā)布時(shí)間:2023-11-10 點(diǎn)擊數:314

Fenton反應:在酸性條件下,H202Fe2+反應產(chǎn)生羥基自由基,其具有超強的氧化能力(僅次于氟),能把難降解的有機物迅速氧化分解。

反應方程式:H202+Fe2+ →Fe3++OH-+·OH

其中:Fe2+是催化劑,H202是氧化劑,·OH是產(chǎn)生的羥基自由基,羥基自由基存活時(shí)間很短,且極不穩定,生成后有兩個(gè)用途:

1、沒(méi)有碰到污染物,自然分解,造成浪費;

2、接觸到污染物,發(fā)揮氧化作用。

羥基自由基是芬頓反應的核心,技術(shù)創(chuàng )新路線(xiàn)都是沿著(zhù)以上2個(gè)方面進(jìn)行。


芬頓技術(shù)的發(fā)展:

第一代芬頓(又稱(chēng)土芬頓),配套構筑物一般是混凝土澆注,僅有均相反應

優(yōu)點(diǎn):投資成本低

缺點(diǎn):COD去除率一般30%~40%,營(yíng)運成本高,污泥量大,容易返色(如雙氧水與硫酸亞鐵的投加量與投加比例控制不好,或三價(jià)鐵不沉淀容易導致廢水呈現出微黃色或黃褐色)。

瓶頸1:Fe2+為催化劑,使H2O2產(chǎn)生成?OH及OH-,但后續Fe(OH)3、Fe(OH)2的產(chǎn)生也伴隨著(zhù)大量污泥。

瓶頸2:COD達到一定的去除率后,無(wú)法再繼續去除。

傳統芬頓只有均相反應(液態(tài)硫酸亞鐵與液態(tài)雙氧水發(fā)生反應生成羥基自由基),羥基自由基大部分都是被自然分解掉,利用率不高,因此,在傳統芬頓的基礎上,芬頓技術(shù)的創(chuàng )新主要在2方面:

1、生成更多的羥基自由基;

2、提高羥基自由基的被利用率;


第二代芬頓(芬頓流化床),配套反應器+填料,均相反應+非均相反應

在傳統芬頓均相反應的基礎上,芬頓流化床增加了非均相反應(固態(tài)羥基氧化鐵與液態(tài)雙氧水發(fā)生反應),以生成更多的羥基自由基,達到降低硫酸亞鐵、雙氧水等藥劑使用量及降低污泥產(chǎn)生量,從而提高芬頓反應的效率。

芬頓流化床配套反應器,反應器內設置有用于推助反應的填料床(填料一般選擇石英砂或鐵碳類(lèi)填料),外源添加的硫酸亞鐵及雙氧水進(jìn)行催化氧化反應所產(chǎn)生的三價(jià)鐵大部份在填料表面上結晶或沉淀,形成固體顆粒,通過(guò)射流泵、循環(huán)水泵增加回流比,從而將大量固體顆粒懸浮于運動(dòng)的流體之中,使顆粒具有流體的某些表觀(guān)特征,這種流-固接觸狀態(tài)稱(chēng)為固體流態(tài)化,即流化床。

非均相反應:反應器內設有填料,硫酸亞鐵及雙氧水反應所產(chǎn)生的羥基氧化鐵(FeOOH)大部份在填料表面上結晶或沉淀,形成固體顆粒,該固體顆粒與雙氧水發(fā)生非均相反應產(chǎn)生羥基自由基FeOOH + H202→·OH

相較于均相反應,非均相反應效率較低。如下圖所示:晶體外部紅色圈圈部分即為羥基氧化鐵,隨著(zhù)附在填料上的羥基氧化鐵越來(lái)越多,晶體顆粒越來(lái)越大,當顆粒大到一定程度時(shí),就會(huì )出現板結,因此,需要定期更換填料。