芬頓(Fenton)是指利用過(guò)氧化氫(H2O2) 與二價(jià)鐵離子的混合溶液具有強(qiáng)氧化性,可以將當(dāng)時(shí)很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無(wú)機(jī)態(tài),氧化效果十分顯著。具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力的芬頓試劑,在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。反應(yīng)原理如下:
Fe2+ + H2O2→Fe3+ + (OH)-+OH·①
從上式可以看出,1mol的H2O2與1mol的Fe2+反應(yīng)后生成1mol的Fe3+,同時(shí)伴隨生成1mol的OH-外加1mol的羥基自由基。正是羥基自由基的存在,使得芬頓效應(yīng)具有強(qiáng)的氧化能力。據(jù)計(jì)算在pH = 4 的溶液中,OH·自由基的氧化電勢(shì)高達(dá)2. 73 V。在自然界中,氧化能力在溶液中僅次于氟氣。因此,持久性有機(jī)物,特別是通常的試劑難以氧化的芳香類化合物及一些雜環(huán)類化合物,在芬頓試劑面前全部被無(wú)選擇氧化降解掉。氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程:
H2O2 + Fe3+ → Fe2+ + O2 + 2H+ ②
O2 + Fe3+→ Fe2+ + O2·③
可以看出,芬頓試劑中除了產(chǎn)生1 摩爾的OH·自由基外,還伴隨著生成1 摩爾的過(guò)氧自由基O2·,但是過(guò)氧自由基的氧化電勢(shì)只有1.3 V左右,所以,在芬頓試劑中起主要氧化作用的是OH·自由基。
該催化氧化過(guò)程能氧化許多有機(jī)分子且系統(tǒng)不需高溫高壓,對(duì)苯類、醇類、酮類、酯類、、氯苯及硝基酚等有很好的氧化效果。在亞鐵離子的催化作用下,隨著氧化劑的分解,會(huì)產(chǎn)生大量的HO·,利用新生態(tài)的HO·對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化去除。
芬頓優(yōu)點(diǎn):1.COD去除率高,難降解有機(jī)物能被大部分分解,對(duì)于后續(xù)生化創(chuàng)造好的條件。2.操作簡(jiǎn)單,只需要投加雙氧水和藥劑即可,維護(hù)和管理方便。3.運(yùn)行穩(wěn)定,只需要定期添加藥劑即可。
缺點(diǎn):污泥量比較大,藥劑投加費(fèi)用較高