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化工废水铁离子怎么去除

发布时间:2025-03-26 06:55:15

Ⅰ 我们这边化工厂较多水污染了怎么办

莱特.莱德.物理处理法

化工污水常用的物理法包括过滤法、重力沉淀法和气浮法等。过滤法是以具有孔粒状粒料层截留水中杂质,主要是降低水中的悬浮物,在化工污水的过滤处理中,常用扳框过滤机和微孔过滤机,微孔管由聚乙烯制成,孔径大小可以进行调节,调换较方便;重力沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能,在重力场的作用下自然沉降作用,以达到固液分离的一种过程;气浮法是通过生成吸附微小气泡附裹携带悬浮颗粒而带出水面的方法。这三种物理方法工艺简单,管理方便,但不能适用于可溶性废水成分的去除,具有很大的局限性。

化工厂污水处理方法3.光催化氧化技术

光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工艺,可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外,在有紫外光的Feton体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快,促进有机物的氧化去除。

所谓光化学反应,就是只有在光的作用下才能进行的化学反应。该反应中分子吸收光能被激发到高能态,然后电子激发态分子进行化学反应。光化学反应的活化能来源于光子的能量。在太阳能利用中,光电转换以及光化学转换一直是光化学研究十分活跃的领域。
80年代初,开始研究光化学应用于环境保护,其中光化学降解治理污染尤受重视,包括无催化剂和有催化剂的光化学降解。前者多采用臭氧和过氧化氢等作为氧化剂,在紫外光的照射下使污染物氧化分解;后者又称光催化降解,一般可分为均相、多相两种类型。均相光催化降解主要以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质,通过光助-芬顿(photo-Fenton)反应使污染物得到降解,此类反应能直接利用可见光;多相光催化降解就是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料,同时结合一定能量的光辐射,使光敏半导体在光的照射下激发产生电子空穴对,吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子空穴作用,产生•OH等氧化性极强的自由基,再通过与污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化,最终生成CO2、H2O及其它离子如NO3-、PO43-、S042-、Cl-等。与无催化剂的光化学降解相比,光催化降解在环境污染治理中的应用研究更为活跃。

Ⅱ 宸ヤ笟搴熸按鐨勫勭悊鏂规硶鍒嗕负鍝鍑犲ぇ绫鍚勬湁浣曞勭悊鍗曞厓

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Ⅲ 全面解析铁碳微电解技术的工艺流程和工艺特点

铁碳微电解技术是一种利用铁屑与碳颗粒构成微电池,净化废水的工艺。铁屑,多选用铸铁屑,当浸入溶液时,形成内部电解反应,即微电解。加入惰性碳颗粒,形成铸铁屑与碳之间的大原电池,即为铁碳微电解法。

技术原理基于铁的还原性、电化学性和铁离子的絮凝吸附三者共同作用。铁碳微电解工艺主要材料包括铸铁屑和活性炭或焦炭,当这些材料浸入废水中,发生内部和外部电解反应。内部反应中,铸铁屑中的碳化铁和纯铁形成电势差,产生微电池反应,铁变为二价铁离子,同时形成氢气,增强电位差,促进铁离子释放。外部反应中,铸铁屑和炭粉形成较大原电池,实现双重电解过程。在反应过程中添加催化剂可增加电位差,提高处理效果。

反应过程包括:铁作为阳极,发生Fe - 2e→Fe2+反应,碳作为阴极,发生2H+ + 2e→H2反应。生成的Fe2+和H具有高化学活性,改变有机物结构,促进断链和开环作用。若添加曝气,还会发生O2反应,生成水和氧气,进一步增加处理效果。

工艺流程涉及将废水pH调至3~4,进行反应,出水pH约为5.7,通过调整pH值去除Fe2+和Fe3+。操作方便,使用寿命长,仅需定期添加微电解填料,无需频繁更换,降低维护成本。

工艺特点包括反应速度快、作用范围广、操作简便、减少二次污染、应用方式多样。适用于各种废水处理,包括染料、印染、焦化、石油化工、石油、皮革、造纸、木材加工、电镀、印刷、采矿、农业等。

存在的问题包括铁屑结块、表面钝化、出水返色和产生铁泥。铁泥可回收利用。问题解决方案包括定期清理和更换填料,优化操作条件,减少铁泥生成。

适用废水种类包括染料、印染、焦化、石油化工、石油、皮革、造纸、木材加工、电镀、印刷、采矿、农业废水等。

山东久科环保科技有限公司专注于水处理新材料、大气处理新材料、环保处理设备的研发生产。公司提供一站式综合解决方案,技术力量雄厚,与多家科研单位、大专院校、工程公司建立了技术合作关系。公司产品包括铁碳填料、微电解填料、臭氧催化填料、芬顿催化填料及多元催化氧化设备、电催化氧化设备。产品质量优良,种类齐全,销售范围广泛,服务客户满意。如有产品需求,请联系咨询。

Ⅳ 重金属污水怎么处理

重金属的污染问题已成为今世界各国共同关注的问题,国内外对重金属的处理方面的研究正在全面进行中。我国也在这方面取得了瞩目的成绩。

重金属废水处理的方法有很多,可分为两大类:一类是使溶解性的重金属转变为不溶或者难溶的金属化合物,从而将其从水中除去。另一类是在不改变重金属化学形态的情况下进行浓缩分离,例如反渗透法、电渗析法、离子交换法、蒸发浓缩法等。

1.氢氧化物沉淀法。该方法是通过向重金属废水投加碱性沉淀剂(如石灰乳、碳酸钠液碱等),使金属离子与轻基反应,生成难溶的金属氢氧化物沉淀,从而予以分离的方法。
2.硫化物沉淀法。该方法是通过向废水中投加硫化剂,使金属离子与硫化物反应,生成难溶的金属硫化物沉淀从而得以分离的方法。硫化剂可采用硫化钠、硫化氢或硫化亚铁等。此法的优点是生成的金属硫化物的溶解度比金属氢氧化物的溶解度小,处理效果比氢氧化物沉淀更好,而且残渣量少,含水率低,便于回收有用金属。缺点是硫化物价格高。
3.还原法。该方法是通过向废水中投加还原剂,使金属离子还原为金属或低价金属离子,再投加石灰使其成为金属氢氧化物沉淀从而得以分离的方法。还原法可用于铜、汞等金属离子的回收,常用于含铅废水的处理。
4.离子交换法。离子交换法是利用离于交换剂的交换基团,与废水中的金属离子进行交换反应,将金属离子置换到交换剂上予以除去的方法。用离子交换法处理重金属废水,如Cu2+、Zn2+、Cd2+等,可以采用阳离子交换树脂;而以阴离子形式存在的金属离子络合物或酸根 (HgCl2-、Cr2O72等),则需用阴离子交换树脂予以除去。
5.铁氧体法。铁氧体是由铁离子、氧离子以及其它金属离子所组成的氧化物,是一种具有铁磁性的半导体。采用铁氧体法处理重金属废水是根据铁氧体的制造原理,利用铁氧体反应,把废水中的二价或三价金属离子,充填到铁氧体尖晶石的晶格中去,从而得到沉淀分离的方法。
6.电解法。电解法是利用电极与重金属离子发生电化学作用而消除其毒性的方法。按照阳极类型不同,将电解法分为电解沉淀法和回收重金属电解法两类。电解法设备简单、占地小、操作管理方便、而且可以回收有价金属。但电耗大、出水水质差、废水处理量小。
7.膜分离方法。该方法是利用一种特殊的半透膜,在外界压力的作用下,在不改变溶液中化学形态的基础上,将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。膜分离法包括反渗透法、电渗析法、扩散渗折法、液膜法和超滤法等。
8.吸附法。该方法是利用吸附剂将废水中的重金属离子除去的方法。吸附法由于占地面积小、工艺简单、操作方便、无二次污染,特别适用于处理含低浓度金属离子的废水。
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Ⅳ 污水处理工艺有哪几种

污水处理工艺:

一、不溶态污染物的分离技术:

1、重力沉降:沉砂池(平流、竖流、旋流、曝气)、沉淀池(平流、竖流、辐流、斜流);

2、混凝澄清;

3、浮力浮上法:隔油、气浮;

4、其他:阻力截留、离心力分离法、磁力分离法

二、污染物的生物化学转化技术:

1、活性污泥法:SBR、A/O、A/A/O、氧化沟等

2、生物膜法:生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等

3、厌氧生物处理法:厌氧消化、水解酸化池、UASB等

4、自然条件下的生物处理法:稳定塘、生态系统塘、土地处理法

三、污染物的化学转化技术:

1、中和法:酸碱中和

2、化学沉淀法:氢氧化物沉淀、铁氧体沉淀、其他化学沉淀

3、氧化还原法:药剂氧化法、药剂还原法、电化学法

4、化学物理消毒法:臭氧、紫外线、二氧化氯、氯气、次氯酸钠

四、溶解态污染物的物理化学分离技术:

1、吸附法

2、离子交换法

3、膜分离法:扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、纳滤、微滤

4、其他分离方法:吹脱和气提、萃取、蒸发、结晶、冷冻

(5)化工废水铁离子怎么去除扩展阅读:

现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级处理。

一级处理,主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水,BOD一般可去除30%左右,达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

二级处理,主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD,COD物质),去除率可达90%以上,使有机污染物达到排放标准。

三级处理,进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗分析法等。

Ⅵ 工业废水中金属离子的去除方法

1化学沉淀
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法,包括中和沉法和硫化物沉淀法等。
中和沉淀法
在含重金属的废水中加入碱进行中和反应,使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单,是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点:
(1)中和沉淀后,废水中若pH值高,需要中和处理后才可排放;
(2)废水中常常有多种重金属共存,当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时,pH值偏高,可能有再溶解倾向,因此要严格控制pH值,实行分段沉淀;
(3)废水中有些阴离子如:卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物,因此要在中和之前需经过预处理;
(4)有些颗粒小,不易沉淀,则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。
硫化物沉淀法
加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀后从废水中去除的方法。
与中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的优点是:重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低,反应时最佳pH值在7—9之间,处理后的废水不用中和。硫化物沉淀法的缺点是:硫化物沉淀物颗粒小,易形成胶体;硫化物沉淀剂本身在水中残留,遇酸生成硫化氢气体,产生二次污染。为了防止二次污染问题,英国学者研究出了改进的硫化物沉淀法,即在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子(该重金属的硫化物离子平衡浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平衡浓度高)。由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解,这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来,同时能够有效地避免硫化氢的生成和硫化物离子残留的问题。
2氧化还原处理
化学还原法
电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形态存在,因此向废水中投加还原剂将Cr6+还原成微毒的Cr3+后,投加石灰或NaOH产生Cr(OH)3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一,在我国有着广泛的应用,其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同,可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。
应用化学还原法处理含Cr废水,碱化时一般用石灰,但废渣多;用NaOH或Na2CO3,则污泥少,但药剂费用高,处理成本大,这是化学还原法的缺点。
铁氧体法
铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4,使Cr6+还原成Cr3+,Fe2+氧化成Fe3+,调节pH值至8左右,使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应,形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高,易于固液分离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外,特别适用于含重金属离子种类较多的电镀混合废水。我国应用铁氧体法已经有几十年历史,处理后的废水能达到排放标准,在国内电镀工业中应用较多。
铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70oC),能耗较高,处理后盐度高,而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。
电解法
电解法处理含Cr废水在我国已经有二十多年的历史,具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术,能减少污泥的生成量,且能回收Cu、Ag、Cd等金属,已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高,一般经浓缩后再电解经济效益较好。
近年来,电解法迅速发展,并对铁屑内电解进行了深入研究,利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。
另外,高压脉冲电凝系统()为当今世界新一代电化学水处理设备,对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%—30%;电解时间缩短30%—40%;节省电能达到30%—40%;污泥产生量少;对重金属去除率可达96%一99%。
3溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液一液接触,可连续操作,分离效果较好。使用这种方法时,要选择有较高选择性的萃取剂,废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在,例如在酸性条件下,与萃取剂发生络合反应,从水相被萃取到有机相,然后在碱性条件下被反萃取到水相,使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性,然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大,使这种方法存在一定局限性,应用受到很大的限制。
4吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭装备简单,在废水治理中应用广泛,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,一般用于电镀废水的预处理。腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂,把腐植酸做成腐植酸树脂用以处理含Cr、含Ni废水已有成功经验。有相关研究表明,壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂,壳聚糖树脂交联后,可重复使用10次,吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力,处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂,铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6+的去除率达到99%,出水中Cr6+含量低于国家排放标准,具有实际应用前暑。
5膜分离法
膜分离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术,包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。用电渗析法处理电镀工业废水,处理后废水组成不变,有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子废水都适宜用电渗析处理,已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。采用反渗透法处理电镀废水,已处理水可以回用,实现闭路循环。液膜法治理电镀废水的研究报道很多,有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段,如我国和奥地利均用乳状液膜技术处理含Zn废水,此外也应用于镀Au废液处理中。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术,该项技术在金属萃取方面有很大进展。
6离子交换法
离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法,应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等,离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性,后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大,因而在应用上受到很大限制。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力,多数情况下离子是先被吸附,再被交换,离子交换剂具有吸附、交换双重作用。这种材料的应用越来越多,如膨润土,它是以蒙脱石为主要成分的粘土,具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸附能力和离子交换能力,若经改良后其吸附及离子交换的能力更强。但是却较难再生,天然沸石在对重金属废水的处理方面比膨润土具有更大的优点:沸石是含网架结构的铝硅酸盐矿物,其内部多孔,比表面积大,具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明,沸石从废水中去除重金属离子的机理,多数情况下是吸附和离子交换双重作用,随流速增加,离子交换将取代吸附作用占主要地位。若用NaCl对天然沸石进行预处理可提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生过程,废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。沸石去除铜,在NaCl再生过程中,去除率达97%以上,可多次吸附交换,再生循环,而且对铜的去除率并不降低。
三、生物处理技术
由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点,经过多年的探索和研究,生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展,采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头,根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。
1生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外,具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止,对重金属有絮凝作用的约有十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。
2生物吸附法
生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子,有些细菌在生长过程中释放的蛋白质,能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,已经被广泛应用。
3生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明,生物化学法处理含Cr6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理,结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为246.8mg/L的溶液,当pH为4.0时,去除率达99.12%。
4植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量,以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法,它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属,主要有三部分组成:
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属;
(2)利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性,从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散:
(3)利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来,富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条,降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力,主要表现在对重金属具有很强的吸附力,利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。褐藻对Au的吸收量达400mg/g,在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%—90%,马尾藻、鼠尾藻对重金属的吸附虽然不及绿海藻,但仍具有较好的去除能力。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物,它具有生长迅速,既能耐低温、又能耐高温的特点,能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。有关研究发现凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外,还有很多草本植物具有净化作用,如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点,受到人们广泛关注。同时对土壤中Cd、Hg等有较强的吸附积累作用,由胡焕斌等试验结果表明:芦苇和池杉对重金属Pb和Cd都有较强富集能力。

Ⅶ 废水处理工艺-芬顿详解

芬顿氧化法可作为废水生化处理前的预处理工艺,也可作为废水生化处理后的深度处理工艺。该方法主要适用于含难降解有机物废水的处理,如造纸工业废水、煤化工业废水、石油化工废水、精细化工废水、发酵工业废水、垃圾渗滤液等废水,以及对工业园区集中废水处理厂等废水的处理。

芬顿反应原理

1893年,化学家Fenton发现,过氧化氢(H2O2)与二价铁离子的混合溶液具有强氧化性,可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酷类氧化为无机态,氧化效果十分显著。但此后半个多世纪中,这种氧化性试剂却因为氧化性极强而没有太被重视。

进入20世纪70年代,芬顿试剂在环境化学领域中找到了它应有的位置。芬顿试剂具有去除难降解有机污染物的功能,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得到了广泛应用。当年,芬顿发现该试剂时,并不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了何种氧化剂,只知道该氧化剂具有很强的氧化能力。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,人们采用了一个领域内较广泛使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

芬顿氧化法是在酸性条件下,其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产生作为链的开始,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转化为CO2 和H20等无机物,从而使Fenton 氧化法成为重要的高级氧化技术之一。

芬顿塔结构图

进水水质要求

01,芬顿氧化法进水应符合以下条件

(1)在酸性条件下易产生有毒有害气体的污染物(如硫离子、氰根离子等)不应进入芬顿氧化工艺单元;

(2)进水中悬浮物含量宜<200mg/ L;

(3)应控制进水中 Cl-、H2PO3-、HC03-、油类和其他影响芬顿氧化反应的无机离子或污染物浓度,其限制浓度应根据试验结果确定。

02,芬顿氧化法进水不符合条件时

应根据进水水质采取相应的预处理措施:

(1)芬顿氧化法用于生化处理预处理时,可设置粗、细格栅、沉砂池、沉淀池或混凝沉淀池,去除漂浮物、砂砾和悬浮物等易去除污染物;芬顿氧化法用于废水深度处理时,宜设置混凝沉淀或过滤工序进行预处理;

(2)进水中溶解性磷酸盐浓度过高时,宜投加熟石灰,通过混凝沉淀去除部分溶解性磷酸盐;

(3)进水中含油类时,宜设置隔油池除油;

(4)进水中含硫离子时,应采取化学沉淀或化学氧化法去除;进水中含氰离子时,应采取化学氧化法去除;

(5)进水中含有其他影响芬顿氧化反应的物质时,应根据水质采取相应的去除措施,以消除对芬顿氧化反应的影响。芬顿氧化法用于生化处理的预处理时,若进水水质水量变化较大,芬顿氧化工艺前应设置调节池。芬顿的影响因素

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。但对于芬顿试剂这样复杂的反应体系来说,温度升高不仅会加速正反应的进行,也加速副反应,同时会加速H2O2的分解,而分解得到的02和H20,不利于OH·的生成。不同种类工业废水中的芬顿反应,其适合的温度,也存在一定差异。处理聚丙烯酰胺水溶液时,温度应控制在30℃至50℃;洗胶废水处理时温度为85℃;处理三氯(苯)酚时,当温度低于60℃时, 有助于反应的进行,当高于60℃时,则不利于反应。

pH值

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H202 产生OH·,而且会产生氢氧化铁沉淀,从而失去催化能力;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,此时有机物降解速率快,能够在短短几分钟内降解,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pH值在3—5时为最佳。

有机物

对不同种类的废水,芬顿试剂的投加量、氧化效果是不同的。因为不同类型的废水中,其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,然后产生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值在3—5时,聚糖、H202及催化剂的摩尔比在240:1—2 或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。H202的投加量大,废水COD 的去除率会有所提高,但是当H202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,H202投加量增加,OH·的产量就会随之增加,而COD的去除率会相应降低。但是当H2O2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。这是因为当Fe2+浓度较低时,随着Fe2+浓度升高,H202 产生的OH·会增加;但当Fe2+的浓度过高时,也会导致H2O2发生无效分解,释放出02。

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