芬顿反应降解COD求教

通过你的描述，提出几点问题：1.芬顿氧化条件控制是否恰当？一般芬顿氧化双氧水与硫酸亚铁的投加量之比为1:3，反应pH控制在3-4左右，反应后需调节pH值为中性絮凝沉淀。水处理问题可到环-保-通进行交流。2.该工艺是否存在预处理，预处理所用药剂为哪种类型？（加酸水变澄清，而加碱变乳白浑浊），该现象可能是水体存在少量铝盐导致。

2、反应全程内应保持pH=3-4,反应完毕,应能呈现定量沉淀物,即要早调pH值,需要加PAM.

3、视清液颜色或测COD,需要则适延反应间,或调整加药量.Fenton试剂加药量反应间水异,能根据实验定.

1、Fenton试剂简介

1894年，法国科学家H.J.H.Fenton发现H2O2在Fe2+催化作用下具有氧化多种有机物的能力，后人为纪念他将亚铁盐和H2O2的组合称为Fenton试剂。Fenton试剂中Fe2+作为同质催化剂，而H2O2 具有强烈的氧化能力。特别适用于处理高浓度、难降解、毒性大的有机废水。1964年，H.R.Eisen Houser才首次使用Fenton试剂处理苯酚及烷基苯废水，开创了Fenton试剂应用于工业废水处理领域的先例。后来人们发现这种混合体系所表现出的强震化性是因为Fe2+的存在有利于H2O2分解产生出HO&dot的缘故，为进一步提高对有机物的去除效果，以标准Fenton试剂为基础，能够改变和偶合反应条件，可以得到一系列机理相似的类Fenton试剂。

2、Fenton试剂的催化机理及氧化性能

催化机理

对于Fenton试剂催化机理，目前公认的是Fenton试剂能通过催化分解产生羟基自由基(HO&dot)进攻有机物分子，并使其氧化为CO2、H2O等无机物质。这是由Harber Weiss于1943年提出的。在此体系中HO&dot实际上是氧化剂反应，反应式为：

Fe2+ +H2O2+H+—— Fe3+ +H2O+HO&dot

由于Fenton试剂在许多体系中确有羟基化作用，所以Harber Weiss机理得到普遍承认，有时人们把上式称为Fenton反应。

氧化性能

Fenton试剂之所以具有非常高的氧化能力，是因为H2O2 在Fe2+的催化作用下，产生羟基自由基HO&dot，HO&dot与其他氧化剂相比具有更强的氧化电极电位，具有很强的氧化性能。氧化还原电位以电极电位为测定值，HO&dot与其他强氧化剂电极电位见下表。

由此表可以看出，HO&dot的氧化还原电位远高于其他氧化剂，具有很高的氧化能力，故能使许多难生物降解及一般化学氧化法难以氧化的有机物有效分解，HO&dot具有较高的电负性或电子亲和能。

对于多元醇(乙二醇、甘油)以及淀粉、蔗糖、葡萄糖之类的碳水化合物在HO&dot作用下，分子结构中各处发生脱H(原子)反应，随后发生C=C键的开裂最后被完全氧化为CO2。对于水溶性高分子物(聚乙烯醇、聚丙烯醇钠、聚丙烯酰胺)和水溶性丙烯衍生物(丙烯腈、丙烯酸、丙烯醇、丙烯酸甲酯等)HO&dot加成到C=C键，使双键断裂，然后将其氧化成CO2。对于饱和脂肪族一元醇(乙醇、异丙醇)饱和脂肪族羧基化合物(乙酸、乙酸乙基丙酮、乙醛)，主链为稳定的化合物，HO&dot只能将其氧化为羧酸，由复杂大分子结构物质氧化分解成直碳链小分子化合物。

对于酚类有机物，低剂量的Fenton试剂可使其发生偶合反应生成酚的聚合物大剂量的Fenton试剂可使酚的聚合物进一步转化成CO2。对于芳香族化合物，HO&dot可以破坏芳香环，形成脂肪族化合物，从而消除芳香族化合物的生物毒性。对于染料，HO&dot可以直接攻击发色基团，打开染料发色官能团的不饱和键，使染料氧化分解。而色素的产生是因为其不饱和共轭体系的存在而对可见光有选择性的吸收，HO&dot能优先攻击其发色基团而达到漂白的效果。

Fenton试剂的作用机理

标准Fenton试剂是由H2O2 在Fe2+ 组成的混合体系，标准体系中HO&dot的引发，消耗及反应链终止的反应机理可归纳如下：

Fe2+ +H2O2 ——Fe3++ OH-+HO&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot(1)

Fe2+ + HO&dot——Fe3++ OH- &dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot(2)

H2O &dot+Fe3+ —— Fe2+ +O2 +H+ &dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot(3)

HO&dot+H2O2 ——H2O +HO2&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot(4)

Fe2+ +HO&dot——Fe3+ +HO2- &dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot(5)

Fe3+ +H2O2—— Fe2+HO2 +H+ &dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot&dot(6)

3、Fenton试剂类型

Fenton试剂自出现以来就引起了人们的广泛青睐和重视，并进行了广泛的研究，为进一步提高对有机物的氧化性能，以标准为基础，发展成了一系列机理相似的类Fenton试剂，如改性-Fenton试剂、光-Fenton试剂、电-Fenton试剂、配体-Fenton试剂等。

标准Fenton试剂

标准Fenton试剂是由Fenton试剂Fe2+和H2O2组成的混合体系，它通过催化分解H2O2 产生HO&dot来攻击有机物分子夺取氢，将大分子有机物降解成小分子有机物或CO2和H2O，或无机物。

反应过程中，溶液的pH值、反应温度、H2O浓度和Fe3+的浓度是影响氧化效率的主要因素，一般情况下，pH值3～5为Fenton试剂氧化的最佳条件，pH值的改变将影响溶液中铁的形态的分布，改变催化能力。降解速率随反应温度的升高而加快，但去除效率并不明显。

在反应过程中，Fenton试剂存在一个最佳的H2O2和Fe2+投加量比，过量的H2O2 会与HO&dot发生反应(4)过量的Fe2+会与HO&dot发生反应(5)，生成的Fe3+又可能引发反应(6)。

改性-Fenton试剂

利用Fe(Ⅲ)盐溶液、可溶性铁以及铁的氧化矿物(如赤铁矿、针铁矿等)同样可使H2O2催化分解产生HO&dot，达到降解有机物的目的，这类改性Fenton试剂，因其铁的来源较为广泛，且处理效果比标准下cnt门n试剂处理效果更为理想，所以得到广泛应用。使用Fe(Ⅲ)替代Fe(Ⅱ)与H2O2组合产生的HO&dot反应式基本为：

Fe3+ +H2O2 ——[Fe (HO2)]2+ +H+

[Fe ( HO2 )]2+ —— Fe2++HO2&dot

Fe2++H2O2 ——Fe3+ +OH-+HO&dot

为简单起见，上述反应中铁的络合体中都省去了H2O 。当pH>2时，还可能存在如下反应：

Fe3++OH-——[Fe(OH)]2+

[Fe (OH)]2++H2O2——[Fe(HO)(HO)2)]2++H+

[Fe(HO)(HO2)]2+—— Fe2++HO2 &dot+OH-

光-Fenton试剂

在Fenton试剂处理有机物的过程中光照(紫外光或可见光)可以提高有机物的降解效果，如当用紫外光照射Fenton试剂，处理部分有机废水时，COD去除率可提高10%以上。这种紫外光或可见光照下的Fenton试剂体系，称为光-Fenton试剂。在光照射条件下，除某些有机物能直接分解外，铁的羟基络合物(PH值为3～5左右，Fe3+主要以[Fe(OH)]2+形式存在)有较好的吸光性能，并吸光分解，产生更多HO&dot，同时能加强Fe3+的还原，提高Fe2+的浓度有利于H2O2催化分解，从而提高污染物的处理效果，反应式如下：

4Fe(HO)2++hv——Fe2+ +HO&dot+HO2&dot+ H2O

Fe2++H2O2 ——Fe3+ +HO&dot+HO-

Fe3+ + H2O2 ——[Fe (OH)]2+ +H+

[Fe (OH)]2+——Fe2++ HO2&dot

配体-Fenton试剂

当在Fenton试剂中引人某些配体(如草酸、EDTA等)，或直接利用铁的某些螯合体如[K3Fe(C2O4)3&dot3H2O]，影响并控制溶液中铁的形态分布，从而改善反应机制，增加对有机物的去除效果，则得到配体Fenton试剂。另外，在光照条件下，一些有机配体(如草酸)有较好的吸光性能，有的还会分解生成各种自由基，大大促进了反应的进行。

Mazellier在用Fenton试剂处理敌草隆农药废水时，引人草酸作为配体，可形成稳定的草酸铁络合物{[Fe(C2O4)]+[Fe(C2O4)2]2- 或[Fe(C2O4)3]3- }，草酸铁络合物的吸光度的波长范围宽，是光化学性很高的物质，在光照条件下会发生下述反应(以[Fe(C2O4)3]3- 为例)

因此随着草酸浓度的增加，敌草隆的降解速度加快，直到草酸浓度增加到与Fe3+浓度形成平衡时，敌草隆的降解速度最大。

电-Fenton试剂作用机理

电-Fenton系统就是在电解槽中，通过电解反应生成H2O2和Fe2+，从而形成Fenton试剂，并让废水进入电解槽，由于电化学作用，使反应机制得到改善，提高Fenton试剂的处理效果.

Panizza用石墨作为电极电解酸性Fe3+溶液，处理含萘、蒽醌-磺酸生产废水，通过外界提供的O2在阴极表面发生电化学作用生成H2O2，再与Fe2+ 发生催化反应产生HO&dot，其反应式如下：

O2十2H2O+e-——2H2O2

Fe2+ + H2O2 ——Fe3++HO &dot+OH-

陈卫国则认为电催化剂反应在碱性条件下，更利于阴极产生H2O2 ，其反应式为：

O2+H2O+ 2e-—— HO2- + OH-

HO2-+OH-+ 2e-—— HO2-+OH-

4、影响Fenton反应的因素

根据Fenton试剂反应机理可知，HO&dot是氧化有机物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2 ]、[OH-]决定了HO&dot的产生。影响Fenton试剂处理难降解难氧化有机废水的因东包括pH值、H2O2投加公及投加方式、催化剂种类、催化剂投加量、反应时间和反应温度等，每个因素之间的相互的作用是不同的。

pH值

pH值对Fenton系统会产生较大的影响，pH值过高或过低都不利于HO&dot的产生、当pH值过高时会抑制式(1)的进行，使生成HO&dot的数量减少当pH值过低时、由式(6)可见，Fe3+很难被还原为Fe2+，而使式(1)中Fe2+的供给不足，也不利于HO&dot的产生。大量试验数据表明，Fenton反应系统的最佳pH值范围为3～5，该范围与机物种类关系不大。

H2O2投量与Fe2+投量之比

H2O2投量和Fe2+投量对HO&dot的产生具有重要的影响。由式(1)可见，当H2O2 和Fe2+投量较低时，HO&dot产生的数量相对较少，同时，H2O2 又是HO&dot捕捉剂，H2O2投量过高会发生式(4)的反应使最初产生的HO&dot减少。另外，若Fe2+的投量过高，则在高催化剂浓度下，反应开始时从H2O2中非常迅速地产生大量的活性HO&dot。HO&dot同基质的反应不那么快，使未消耗的游离HO&dot积聚，这些HO&dot彼此相互反应生成水，致使一部分最初产生的HO&dot被消耗掉，所以Fe2+投量过高也不利于HO&dot的产生。而且Fe2+投量过高也会使水的色度增加。在实际应用当中应严格控制Fe2+投量与H2O2投量之比，经研究证明、该比值同处理的有机物种类有关，不同有机物最佳的Fe2+投量与H2O2 投量之比不同。

H2O2投加方式

保持H2O2总投加量不变，将H2O2均匀地分批投加，可提高废水的处理效果，其原因是H2O2分批投加时，[H2O2]/[Fe2+]相对降低，即催化剂浓度相对提高从而使H2O2的HO&dot产率增大，提高了H2O2利用率，进而提高了总的氧化效果。

催化剂种类

能催化H2O2分解生成羟基自由基(HO&dot)催化剂很多，Fe2+(Fe3+、铁粉、铁屑)、TiO2，/Cu2+/Mn2+/Ag+、活性炭等均有一定的催化能力，不同催化剂存在下H2O2对难降解有机物的氧化效果不同，不同催化剂同时使用时能产生良好的协同催化作用。

催化剂投加量

FeSO4&dot7H2O催化H2O2分解生成羟基自由基(HO&dot)最常用的催化剂。与过氧化氢相同、一般情况下，随着用量的增加，废水COD的去除率先增大，而后呈厂降趋势。其原因是在Fe2+浓度较低时，Fe2+的浓度增加，单位量H2O2产生的HO&dot增加，所产生的HO&dot全部参加了与有机物的反应当Fe2+的浓度过高时，部分H2O2发生无效分解，释放出O2。

反应时间

Fenton试剂处理难解有机废水，一个重要的特点就是反应速度快，一般来说，在反应的开始阶段，COD的去除率随时间的延长而增大，一定反应时间后，COD的去除率接近最大值，而后基本维持稳定，Fenton试剂处理有机物的实质就是HO&dot与有机物发生反应，HO&dot的产生速率以及HO&dot与有机物的反应速率的大小直接决定了Fenton试剂处理难降解有机废水所需时间的长短，所以Fenton试剂处理难降解有机废水的反应时间有关。

反应温度

温度升高HO&dot活性增大，有利于HO&dot与废水中有机物的反应，可提高废水以COD的去除率而温度过高会促使H2O2 分解为O2和H2O2，不利于HO&dot的生成，反而会降低废水COD的去除率。陈传好等研究发现Fe2+-H2O2 处理洗胶废水的最佳温度为85。C，冀小元等则通过试验证明H2O2-Fe2+/TiO2催化氧化分解放射性有机溶剂(TPB/OK)的理想温度为95～99℃。

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。

扩展资料

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：百度百科-芬顿法

水样中cod太高，大分子有机物太多，被Fenton降解成小分子有机物，但是不能再被Fenton进一步氧化，只有重铬酸钾加热的时候，才能把那些小分子有机物氧化。这就是原因。有时候还会出现cod升高的现象。

2、在反应全过程内应保持pH=3-4,应能呈现一定量的沉淀物,仅投加了21、加药量感觉双氧水少,双氧水浓度一般为29%,据此计算,如需要则适当延长反应时间,或调整加药量.3%,而亚铁加了12%.

3,反应完毕时.Fenton试剂法加药量和反应时间因水而异

再少点一点过氧化氢，反应时间长一些，甚至调至碱性把亚铁沉淀出来，多试几种方法吧，都会有效的。

工作原理

 芬顿（Fenton）试剂法是氧化处理难降解有机污染物的有效方法，Fenton试剂（Fe2+/ H2O2）体系反应原理是H2O2在 Fe2+的催化作用下生成具有极高氧化电位的羟基自由基（•OH），•OH氧化降解废水中的有机污染物。

 电芬顿技术（电催化氧化）是利用电化学法产生Fe2+和H2O2作为芬顿试剂的持续来源，两者产生后立即作用生成具有高度活性的羟基自由基，使有机物得到降解。

 本电芬顿反应系统中的Fe2+由铁板阳极氧化产生，H2O2由外界加入。电解槽通电时，体系中除产生·OH外，还有强絮凝、络合、吸附作用的Fe(OH)2、Fe(OH)3产生，对有机物的去除效果好。 电解槽内的电极反应如下：

阳极  Fe-2e-=Fe2+

2H2O-4e-=O2+4H+

阴极  2H2O+2e-=H2+2OH-

溶液中的反应 Fe2+ +H2O2=·OH+OH-+Fe3+

Fe3++3OH- = Fe(OH)3

设备优势

 体系中通过电解可持续产生高活性Fe2+和H2O2，克服了传统芬顿法中有机物的降解速率不均衡，先快后慢的现象，保证反应均衡，持续高效；

 反应体系中，除羟基自由基的氧化作用外，还有阳极氧化、阴极还原，电吸附、电气浮、电凝聚等多种作用，处理效率比传统芬顿法高；

 与传统芬顿法相比，电芬顿（电催化氧化）不需要现场加入大量药剂（只需要适量加入H2O2），节省了药剂费用；

 占地面积小，废水停留时间短，处理过程快，条件要求不苛刻；

 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；

 处理过程相对清洁，只产生少量的污泥，是传统芬顿法污泥量的1/5-1/10。

应用范围

  适用于高难度难降解有机废水前处理，可直接降解COD和将高分子结构有机物降解为易生物降解的小分子有机物，提高BOD/COD比，易于和其它方法结合，实现废水的综合治理。

  适用于高难度难降解有机废水生化后深度处理，可将不可生化的有机物直接氧化成二氧化碳和水，达到深度处理达标排放的目的。

  适用于化工、印刷、机加工、医药中间体、制药、农药、染料、精细化工等行业的多种高浓度、高色度、毒性大、难生化降解的有机废水处理

  特别适合小水量高难度难降解废水的达标处理。

应用实例

 废油漆废水处理：本项目为废油漆处理产生的废水，成分复杂，含有各种有机溶剂，COD含量极高，COD=200000mg/l，业主以前将这部分废水送到危废处理公司处理，每吨收费达到3000元以上，费用昂贵，现在想上污水处理设备进行处理，去除大部分COD，色度，满足生产用水要求。经过本公司多次取样试验，利用专有电芬顿处理技术，处理后的废水COD大大降低，降到60000mg/L，色度完全去除，完全满足生产用水要求，处理费用不到百元。

      电芬顿应用

 脱脂废水处理：本项目为机加工表面脱脂处理产生的废水，成分复杂，含有各种表面活性剂，COD含量极高，碱度大，业主要求处理后排放至城市污水管网，本公司多次取样试验，利用专有电芬顿处理技术结合传统的化学法，处理后的废水COD大大降低，完全满足排放要求。

                             电芬顿应用

烟台宜科环保工程有限责任公司是一家专业从事水污染防治新技术研发转化的高科技企业。多年来一直致力于绿色电絮凝技术及新型中水回用膜集成技术的研发及应用，为工业、市政等领域提供全新的解决方案。

公司主导产品：ECS-FT电芬顿（电催化氧化）设备、ECS-CW电化学循环水除垢设备、ECS-DH电絮凝除硬度除硅设备、ECS-DN电化学除氨氮设备、ECS-KB电絮凝杀菌设备、ECS-AF电絮凝气浮设备、ECS-HM电絮凝除重金属设备、各种膜集成中水回用设备。主要应用于循环水处理、电镀废水处理、重金属废水处理、含油废水处理、印染纺织废水处理、化工废水处理、医药中间体废水处理、中水回用处理、有毒难降解废水处理、油田废水处理。

近年来，公司积极开展对外合作和技术引进，进一步优化产品结构，开发出更满足市场需求的产品。同时，我公司始终坚持“科技领先、服务至上、诚信合作、共谋发展”的经营理念，为客户提供从方案设计、制造安装，到运营维护的全方位一条龙服务。

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