芬顿氧化法处理苯胺废水

① 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。

② 芬顿反应原理

芬顿反应是一种高效的环境净化技术，其核心原理是过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+的协同作用。当这两种物质混合在溶液中时，它们能够将诸如羧酸、醇、酯等常见的有机污染物转化为无害的无机物质，从而有效地去除难降解的污染物。这种反应机制在废水处理中展现出了强大的应用潜力，尤其在印染废水的脱色、含油废水的乳化物分解、含酚废水的脱酚、焦化废水的硝基苯去除、以及二苯胺废水的处理等场景中，表现出显著的效果，为环境保护提供了有力的工具。

芬顿反应因其出色的去污能力，已经成为众多工业废水处理方案中的首选，其在处理过程中能够简化工艺、降低能耗，对于提升废水处理效率和减轻环境负担具有重要意义。通过芬顿反应，我们能够更有效地解决各类工业废水中复杂的有机污染问题，向着实现绿色、可持续的环境管理目标迈进。

③ 芬顿反应芬顿反应

芬顿反应，以其发现者Fenton HJ的名字命名，是一种无机化学反应。1893年，Fenton HJ发现过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe的混合溶液具有极强的氧化性，能显著地将羧酸、醇、酯类等有机化合物氧化为无机物。但在接下来的半个世纪里，由于氧化性过于强烈，这种氧化性试剂并未得到广泛应用。然而，进入20世纪70年代，芬顿试剂在环境化学中找到了其独特价值。具有高效去除难降解有机污染物能力的芬顿试剂，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发挥了广泛的应用。

起初，芬顿对芬顿试剂的反应机理了解有限，不清楚过氧化氢与二价铁离子反应生成了何种氧化剂，具有如此强大的氧化能力。多年后，有人假设反应中可能产生了羟基自由基，否则氧化性不会如此显著。因此，后来人们采用了一个较为广泛引用的化学反应方程式来描述芬顿试剂中的化学反应，即Fe+H2O2→Fe+OH+ ·OH。此方程式表明，1摩尔的H2O2与1摩尔的Fe反应后生成1摩尔的Fe，同时伴随生成1摩尔的OH和1摩尔的羟基自由基。正是羟基自由基的存在，赋予了芬顿试剂强大的氧化能力。在pH = 4的溶液中，羟基自由基的氧化电势高达2.73 V，在自然界中仅次于氟气，使得芬顿试剂能够将持久性有机物，尤其是通常难以被氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物无选择性地氧化降解。

1975年，美国著名环境化学家Walling C系统地研究了芬顿试剂中的自由基种类及Fe在芬顿试剂中的角色，并得出化学反应方程H2O2 + Fe→ Fe + O2 + 2H和O2 + Fe→ Fe + O2·。这些方程式表明，芬顿试剂除了产生1摩尔的OH·自由基外，还伴随着生成1摩尔的过氧自由基O2·，但过氧自由基的氧化电势较低，只有1.3 V左右。因此，在芬顿试剂中起主要氧化作用的是OH·自由基。

2009年，芬顿试剂和反应还进入了安徽省的高考题，以有机污染物浓度随时间的变化曲线表现芬顿反应的降解速率受溶液温度和pH影响的效果。这种开放性的问题设计不仅考查了化学反应速率，更强调了实验探究思维、变量控制方法和科学视野拓展的需要。

④ 芬顿工艺原理

芬顿工艺原理：就是过氧化氢(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、酯类氧化为无机态，氧化效果十分显著。具有去除难降解有机污染物的高能力的芬顿试剂，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体现了很广泛的应用。

芬顿氧化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、染整工业废水、煤化工废水、石油化工废水、精细化工废水、发酵工业废水、垃圾渗滤液等废水及工业园区集中废水处理厂废水等的处理。

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/和过滤工序进行预处理。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。

芬顿氧化法废水处理工程工艺流程主要包括调酸、催化剂混合、氧化反应、中和、固液分离、药剂投配及污泥处理系统，工艺流程。

⑤ 芬顿反应原理

H2O2在Fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由基(·OH，并引发更多的其他活性氧，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矿化为CO2和H2O等无机物，从而使Fenton氧化法成为重要的高级氧化技术之一。

⑥ 芬顿（fenton）反应原理

原理：

H2O2在Fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由基(·OH，并引发更多的其他活性氧回，以实现对有机答物的降解，其氧化过程为链式反应。

其中以·OH产生为链的开始，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矿化为CO2和H2O等无机物。从而使Fenton氧化法成为重要的高级氧化技术之一。

(6)芬顿氧化法处理苯胺废水扩展阅读

芬顿反应的作用：

1、处理染料中间体废水：染料中间体废水中常含有大量的蒽醌、萘、苯的各种取代基衍生物，具有COD高、色度高等特点，是目前较难处理的工业废水之一。用芬顿试剂处理此类废水的研究也在陆续开展。

2、处理农药废水：农药废水是一种难治理的有机化工废水，具有COD高、毒性大、难生物降解等特点。近来针对这点，出现了一些用Fenton法进行处理的研究。

3、处理焦化废水：炼焦废水含有数十种无机和有机化合物，包括氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物、酚、苯胺、苯并芘等，其中一些是高致癌物，属于高污染难治理的工业废水。

参考资料来源：网络-芬顿法