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电芬顿设备

发布时间:2021-07-15 11:54 点击数:

电芬顿设备

电芬顿设备

电芬顿设备(Electro-FentonProcess)是为了克服传统芬顿法的缺点,提高水处理效果而发展起来的一项新技术。电芬顿法是利用电化学法持续产生Fe2+和H2O2,两者产生后立即作用而生成具有高活性的羟基自由基,使有机物得到降解,其实质就是在电解过程中直接生成芬顿试剂。电芬顿反应的基本原理是溶解氧在适合的阴极材料表面通过发生两电子的氧还原反应产生过氧化氢(H2O2),O2+2H++2e-→H2O2。生成的H2O2能够与溶液中的Fe2+催化剂反应产生强氧化剂羟基自由基(·OH),H2O2+Fe2+→Fe3++·OH+OH-。在电芬顿系统中,由于具有催化功能的Fe2+能够通过多种途径实现有效的还原,因此只体系中仅需要少量的铁盐存在即可。在目前普遍应用的电芬顿污水处理装置中,比较常见的为单级间歇静态混合式,处理往往需要较长的停留时间。另外,单级静态式装置有效的处理区域集中在阴极附近,不利于废水的均匀混合,对电极损耗较大,且处理效率有限。
有益效果体现在:
(1)电芬顿系统中,由于Fe2+和H2O2能够原位持续产生,减少药剂的消耗;
(2)通过多级电芬顿,实现污染物多级持续降解,提高处理效率;
(3)通过多廊道折流,使污水充分混合,减少电芬顿的处理时间,减小对电极的损耗;
(4)通过阴极曝气增大过氧化氢的产生效率,且阴极板下部两侧穿孔曝气管环形相通,预防局部曝气管损坏造成的气流短路;
(5)设置pH在线检测系统,可以实时监测进水溶液的pH值,并通过pH调节罐及时调节进水pH;
(6)设备相对简单,电解过程需控制的参数只有电流和电压,易于实现自动控制;
(7)易于和其它方法结合,便于废水的综合治理。
电芬顿设备是目前应用最广泛的污水预处理设备,很多人都知道其具有较强的氧化作用,却不知芬顿设备的由来,接下来让我们一块了解一下:
在1893年时,一位化学家FentonHJ发现,当过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+的混合溶液具有强氧化作用,可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态,并且氧化效果十分的显著。
但是此后半个多世纪中,这种氧化性试剂却一直没有被太多重视,直到进入20世纪70年代,芬顿试剂在环境化学中找到了它的位置,芬顿试剂其具有的去除难降解有机污染物的高能力,在印染废水、含硝基苯废水、含油废水、二苯胺废水、焦化废水、含酚废水等废水处理中体现了非常广泛的应用。
当芬顿发现芬顿试剂时,尚不清楚过氧化氢与二价铁离子的反应中到底生成了什么氧化剂才能具有如此强的氧化能力。直到二十多年后,有人假设芬顿试剂可能反应中产生了羟基自由基,不然的话,氧化性不会具有如此强的效果。
因此,在通常的试剂难以氧化的芳香类化合物和一些杂环类的化合物,在芬顿试剂面前全部被无选择性的氧化降解掉了。芬顿试剂法是针对一些特别难降解的有机污染物如高COD,便利用硫酸亚铁和双氧水的强氧化还原性的作用,生成反应强氧化性的羟基自由基,与废水中难降解的有机物生成自由基,最后有效的氧化分解(芬顿(Fenton)试剂反应机理)。芬顿试剂的处理效果受到废水污染物浓度,反应的pH值,硫酸亚铁与双氧水的比例,双氧水的投加浓度的影响。
化学芬顿反应法在工业废水应用中非常广泛,它适应性强、处理范围广、强氧化性并且造价成本低的优势,下面让我们了解一下芬顿反应法在废水中的具体应用:
垃圾渗滤液废水中普遍含有浓度非常高的有机物和生物毒性,其中的大部分是非常难通过生物降解的有机物,并且成分复杂,氨氮的浓度偏高,微生物营养元素比例失调,如果使用普通的AO工艺进行处理,过程非常繁琐,而且处理效果一般。但使用芬顿反应法对生化处理前的垃圾渗滤液进行预处理的话,出水水质就能够稳定达标排放了,提高了垃圾渗滤液废水处理的可生化性,为了接下来的生化提供重要的保证。
焦化废水中含有较难生化降解的含氮杂环化合物以及多稠环芳烃,废水中有生物毒性,有机物也较多,即便进行了AO生化处理,废水也较难达到管网排放标准。好氧厌氧工艺法无法使焦化废水降解到国家合理排放标准,虽然可以用活性炭吸附工艺进行处理也能够达到一定的效果,但是这种工艺成本消耗高,非常容易出现第二次污染。而芬顿反应法在难降解有机物废水处理中有着广阔的前景,并且能够实现良好效果。
酚类物质的毒性是比较高,而且也会对人体产生致癌的作用,是属于较难降解的工业废水。而芬顿反应法可以处理甲酚、苯酚等多种酚类,具有很好的效果。如果温度合适,PH值也在3-4之间,在硫酸亚铁催化剂作用下,H2O2能够对酚结构进行快速破坏,在强氧化过程中可以将苯环分解为二元酸等物质,最后生成二氧化碳和水。
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