芬頓設備的簡單介紹

芬頓設備的詳細信息

Fenton（中文譯為芬頓）是為數不多的以人名命名的無機化學反應之一。1893年,化學家Fenton HJ 發現，過氧化氫(H₂O₂) 與二價鐵離子的混合溶液具有強氧化性，可以將當時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態，氧化效果十分顯著。但此后半個多世紀中，這種氧化性試劑卻因為氧化性極強沒有被太多重視。

但進入20 世紀70 年代，芬頓試劑在環境化學中找到了它的位置，具有去除難降解有機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了很廣泛的應用。

當芬頓發現芬頓試劑時，尚不清楚過氧化氫與二價鐵離子反應到底生成了什么氧化劑具有如此強的氧化能力。二十多年后，有人假設可能反應中產生了羥基自由基，否則，氧化性不會有如此強。因此，以后人們采用了一個較廣泛引用的化學反應方程式來描述芬頓試劑中發生的化學反應：Fe²⁺ +H₂O₂ → Fe³⁺ +(OH)^-+OH ①

從上式可以看出，1mol的H₂O₂與1mol的Fe²⁺反應后生成1mol的Fe³⁺，同時伴隨生成1mol的OH^-外加1mol的羥基自由基。正是羥基自由基的存在，使得芬頓試劑具有強的氧化能力。據計算在pH = 4 的溶液中，OH·自由基的氧化電勢高達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類化合物，在芬頓試劑面前全部被無選擇氧化降解掉。1975 年,美國環境化學家Walling C 系統研究了芬頓試劑中各類自由基的種類及Fe 在Fenton 試劑中扮演的角色，得出如下化學反應方程：

H₂O₂ + Fe³⁺ → Fe²⁺ + O₂ + 2H⁺ ②

O₂ + Fe²⁺→ Fe³⁺ + O₂ ③

可以看出,芬頓試劑中除了產生1 摩爾的OH·自由基外,還伴隨著生成1 摩爾的過氧自由基O₂·，但是過氧自由基的氧化電勢只有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。

芬頓反應過程是:過氧化氫(H₂O₂) 與二價鐵離子Fe的混合溶液將很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態。反應具有去除難降解有機污染物的高能力，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有很廣泛的應用。

造紙、印染、農藥、發酵等重污染行業的毒害有機污染物，具有難降解、毒性大、殘留 時間長、深度處理與回用技術難度大等特點，缺乏成熟、有效而且經濟的技術方法。通常的廢水深度處理與回用技術除生態的方法中，氧化技術能有效降低有機工業廢水的COD，而氧 化技術中的Fenton試劑幾乎可以氧化傳統技術無法去除的所有難降解有機物，如多氯聯苯、酚、三氯乙烯、偶氮染料、硝基酚、氯苯、芳香胺、表面活性劑等。利用 Fenton試劑處理COD為1100-1300mg/L的垃圾滲濾液，在滲濾液初始pH 3.0，H₂O₂與Fe²⁺摩爾比為3，H₂O₂投量為240mmol/L條件下，COD去除率達到61%。

(A)污水由進水泵經過流量計進入反應器的底部，同時雙氧水由1先加藥泵經過流量 計進入反應器底部，所述的第二加藥泵為備用口;污水及雙氧水在反應器的底部初步混合;

(B)溶液混合后經進水區均勻布水后進入固體酸反應區進行芬頓反應，污水在固體酸 反應區反應后由于外界壓力進入管式陶瓷膜內，過濾壓差恒定為0.1Mpa，反應過程中產生的 鐵泥沉淀及載體顆粒在管式陶瓷膜處得到分離，過濾后出水進入產水區，芬頓反應所需要的 酸性體系由固體酸反應區內的固體酸催化劑提供，廢水在異相催化的作用下通過芬頓反應得 到降解;

(C)產水區頂部的氣泵在固定壓力下在產水區內形成負壓，由管式陶瓷膜得到的過濾 液由出水泵排出反應器，部分出水通過回流泵、回流管回流至反應器底部;

管式陶瓷膜的設計盡可能減少了下方載體隨上升水流的損失;回流的部分出水對原水進行了一定的稀釋，提高了反應器負荷，出水流速在固體酸反應區逐漸減緩，有利于部分鐵泥 的沉降，降低出水鹽度。新型芬頓反應器，采用固體酸表面負載鐵氧化物，減少鐵鹽的加入和污泥 的產生，采用膨脹床的反應體系，解決催化劑與反應液的接觸問題，提高催化氧化的效率; 采用管式膜分離催化劑和處理后的廢水，可以進一步提升出水水質，降低色度，在工業難降 解廢水再生回用方面具有重要的意義。

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