芬頓法(Fenton)處理難降解汙水原理及案例分析

北極星水處理網訊:芬頓的實質是二價鐵離子和雙氧水之間的鏈反應催化生成羥基自由基。羥基自由基具有較強的氧化能力，其氧化電位僅次於氟，高達2.80V。另外, 羥基自由基具有很高的電負性或親電性，其電子親和能高達 569.3kJ，具有很強的加成反應特性，因而 Fenton試劑可無選擇氧化水中的大多數有機物，特別適用於生物難降解或一般化學氧化難以湊效的有機廢水的氧化處理。

一、氧化機理

由於在催化劑的存在下，能高效率地分解生成具有強氧化能力和高電負性或親電子性(電子親和能力569.3KJ的羥基自由基，可以氧化降解水體中的有機汙染物，使其最終礦化為，及無機鹽類等小分子物質。據計算在pH=3的溶液中，的氧化電位高達2.73 V，其氧化能力在溶液中僅次於氫氟酸。因此，芬頓試劑對絕大部分的有機物都可以氧化降解。Fenton試劑具有很強的氧化性，而且其氧化性沒有選擇性，能適應各種廢水的處理。

二、Fenton工藝具有如下特點：

2.1 氧化能力強

羥基自由基的氧化還原電位為2.8V，僅次於氟（2.87V），這意味著其氧化能力遠遠超過普通的化學氧化劑，能夠氧化絕大多數有機物，而且可以引發後面的鏈反應，使反應能夠順利進行。

2.2 氧化速率快

過氧化氫分解成羥基自由基的速度很快，氧化速率也較高。羥基自由基與不同有機物的反應速率常數相差很小，反應異常迅速。另一方面也表明羥基自由基對有機物氧化的選擇性很小，一般的有機物都可氧化。

2.3 適用範圍廣

羥基自由基具有很高的電負性或親電性。很容易進攻高電子云密度點，這決定了Fenton試劑在處理含硝基、磺酸基、氯基等電子密度高的有機物的氧化方面具有獨特優勢。而這些物質的B/C的值小，生物化學方法很難將其降解，一般化學氧化法也難以湊效。因此 Fenton試劑彌補了這個方面的不足，具有很大的潛力。

對廢水中幹擾物質的承受能力較強，既可以單獨使用，也可以與其他工藝聯合使用，以降低成本，提高處理效果。

膠體能在低pH值範圍內使用，而在低pH值範圍內有機物大多以分子態存在，比較容易去除，這也提高了有機物的去除效率。

三、反應機理

氧化反應採用Fenton試劑，其基本組成是與，其實質為亞鐵離子和雙氧水之間的鏈式反應催化生成高活性的自由基與難降解有機物反應，使之發生部分氧化、耦合或氧化，形成分子量較小的中間產物，從而改變它們的可生化性、溶解性和混凝沉澱性。絡合物屬於難降解的一類汙染物，採用Fenton試劑進行氧化是比較好的廢水處理方法，可以達到很好的出水效果，其反應機理如下：

其生成機理如下：

四、案例

某PCB 絡合廢水處理量：1000m³/d，進水pH:8-10,1000mg/l，出水COD濃度：500mg/l。

4.1 藥劑計算

4.2 說明

1、芬頓反應pH控制在2-4之間；

2、HRT不小於2H；

3、ORP=250-300mv；

4、雙氧水與硫酸亞鐵的摩爾比，建議以小試確定。

4.3 成本計算

的藥劑成本：以98%的硫酸計，495kg*900元/噸=44.55元

的藥劑成本：以30%雙氧水計，3.03m3*3000元/m3=9090元

藥劑成本：1002kg*250元/噸=250元

小計：44.55+9090+250=9384.55元，噸水藥劑 ：9.38元/噸水，後續工藝首先需要回調pH,此處未考慮內.

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