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芬頓反應塔
  • 芬頓反應塔

    芬頓反應塔

  • 産品分類: 工業污水處理設備系列
  • 生産廠家: 加拿大28
  • 産品價格: 面議
  • 添加時間: 2018.03.27
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産品詳情産品詢盤
 第一章  緒論
      
       高級氧化技術(Advanced Oxidation Processes)定義為可産生大量的•OH自由基過程,利用高活性自由基進攻大分子有機物并與之反應,從而破壞油劑分子結構達到氧化去除有機物的目的,實現高效的氧化處理。
       Fenton法處理含有羟基有機化合物的廢水時存在明顯的選擇性。羟基取代基類型、羟基數量、羟基取代位置、主鍊鍊長及主鍊的飽和度對Fenton法處理效果均存在不同程度的影響。實驗結果表明一元酚羟基對Fenton反應有着促進作用,而一元醇羟基對其有強烈的抑制作用;當碳原子數相同而羟基數不同時随羟基數量的增加其對Fenton反應的影響逐漸下降;飽和一元醇主鍊碳原子個數越多,則其對Fenton反應的抑制作用越明顯;主鍊的不飽和度對Fenton反應的影響也是不同的,脂肪族不飽和羟基化合物的Fenton法處理效果很差,而對苯環類羟基化合物有着很好的氧化處理效果;鍊長與醇羟基個數都不同時,随主鍊的增長和羟基數量的增加,其對Fenton反應的抑制作用随之下降,表現出良好的氧化降解效果。 不同體系中的羟基自由基産生量可用來直接判斷底物對芬頓試劑的抑制效應及抑制程度。脈沖式加溫對室溫下芬頓試劑的氧化效果有着促進作用,且加熱頻率越大,效果越明顯。
 
第二章 芬頓的原理
 
       當 Fenton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麼氧化劑具有如此強的氧化能力。20多年後,有人假設可能反應中産生了經基自由基,由于H2O2在催化劑Fe3+(Fe2+)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的經基自由基(·OH ),·OH 可以氧化降解水體中的有機污染物,使其最終礦化為C02,H20及無機鹽類等小分子物質。據計算在pH=4的溶液中,-OH的氧化電位高達2.73 V,其氧化能力在溶液中僅次于氫氟酸。因此,通常的試劑難以氧化持久性有機物,特别是芳香類化合物及一些雜環類化合物,芬頓試劑對其中的絕大部分都可以無選擇地氧化降解。
       有關芬頓試劑的反應機理,一種研究認為是無機物之間的反應,像Fe2+,Fe3+, H202, ·OH,HO2·和02-·,這是一般的芬頓反應體系中都存在的。這部分反應的機理研究主要通過化學捕獲劑和先進的分析儀器來完成,研究主要集中在是産生以9基自由基或烷氧自由基為主的氧化物種,還是産生以鐵為中心的高價瞬态氧化物種。近年來,研究人員發現,毗咤可以作為自由基的捕獲劑用于捕獲HO2·自由基。同時,-OH自由基的競争反應不影響到對HO2·自由基的捕獲。依據此種發現,研究人員提出了高能的自由基和氧化劑的産生機理,這也是芬頓反應比較成熟的機理論斷。然而直到現在,對鐵氧化後在反應中存在的形态等方面還有很多問題需要研究。針對這一現象,一些學者提出了許多中間過程,歸納起來主要有幾種:pH值在2.5一4.5之間時,低濃度的Fe2+主要以Fe(OH)(H20)52+的形式存在,這個反應的發生是H2O2在Fe2+的第一個配位體上發生了配位交換,随後發生了體内二電子的轉移反應,生成Fe的複合物。Fe(oH)3(H2O)4+中間體繼續反應并産生·OH,Fe(oH)(H2O)52+繼續與H2O2:發生反應,使Fe2+得以循環。 
 
第三章 芬頓氧化塔
 
       近年來,我司緻力于研究芬頓與有機物及其中間産物之間的反應規律;研究芬頓對不同有機物的動力學,并建立了不同的動力學模型。這種研究推動了我司芬頓氧化技術的成熟。我司開發了芬頓氧化塔設備。該設備能處理大部分難降解的有機廢水,如氰化物、酚類、染料廢水、染料中間體或染料助劑廢水、農藥(草甘膦)廢水、焦化廢水、垃圾滲濾液等。
       在此舉例說明我司用芬頓氧化塔對難降解的氯酚廢水的研究。我司芬頓氧化氯酚的反應特征,主要研究pH、H202、Fe2+對反應的影響。在研究中發現,如果酸性太強,溶液中的H+濃度過高,過氧化氫以H3O2+穩定存在,而且有機物在強酸性環境中不易分解,Fe3+不能被順利地還原成Fe2+,催化反應受阻。實驗證明,反應受到自由Fe2+濃度的影響,Fe2+是産生·OH的關鍵因素。被芬頓分解的小分子有機物,有一部分會加速分解,而另外一部分會和Fe2+形成穩定的化合物,很難被進一步降解,隻要有H+存在,有機物的降解反應便會繼續下去。由實驗結果得出pH=2-4時,有機物的降解速率發生在短短的幾分鐘之内,這個降解速率相對于氯酚濃度來說是一級反應,它的反應速率常數正比于Fe2+和H202的初始濃度。實驗發現,反應受到中間有機産物的影響極大,因此動力學的研究應該考慮中間産物的影響。我司技術人員對間硝基苯胺的動力學進行了研究,分别考察了H202濃度、Fe2+濃度、pH值、溫度随時間的變化。該研究用一元線性回歸的方法,對不同氧化降解時間後間硝基苯胺的殘餘濃度對反應時間的相關性進行了定量分析,發現間硝基苯胺的氧化降解符合一級動力學的模式,得到了該反應的表觀速率常數和活化能。利用紫外光譜對機理研究發現,間硝基苯胺催化氧化過程中的主要中間産物應為戊烯二酸。由于經基自由基與間硝基苯胺的反應速率常數大于有機酸的反應速率常數,根據化學動力學理論,在芬頓試劑催化降解反應中,當所投加的芬頓試劑劑量不足以完全氧化間硝基苯胺時,間硝基苯胺可被優先氧化降解去除,使降解反應終止于産酸階段。因此,在實際的難降解工業廢水處理中,可以根據需要用芬頓試劑氧化法作為間硝基苯胺等難降解廢水的預處理方法,為後續的生化處理提供良好的反應條件。但是,當芬頓試劑投加量較大時,可以對中間産物有機酸進一步降解,生成小分子化合物,直至降解為二氧化碳和水。對芬頓試劑與有機物反應的動力學進行研究可以了解有機物在芬頓試劑中的反應進程,尋找合适的反應停留時間和反應的級數和速率常數,為我司芬頓氧化塔設備的處理效果提供堅實的依據和經驗。 
 
第四章 芬頓氧化塔的優點
 
(1).芬頓體系所産生的中間态活性物種羟基自由基(·OH)跟其他氧化劑相比,具有更高的氧化電極電位。即更強的氧化能力,試劑沒有毒性,均相體系沒有質量傳輸的阻礙,操作簡單,投資小。 
(2) 芬頓體系所産生的中間态活性物種羟基自由基(·OH)是一種很強的氧化劑,其氧化電極電位 (E)為2.80V,在已知的氧化劑中僅次于F2。
(3) 芬頓體系所産生的中間态活性物種羟基自由基(·OH)具有較高的電負性或電子親和能(569.3kj),容易進攻高電子雲密度點,同時羟自由基的進攻具有一定的選擇性。
(4) 芬頓體系所産生的中間态活性物種羟基自由基(·OH)還具有加成作用,當有碳碳雙鍵存在時,除非被進攻的分子具有高度活潑的碳氫鍵, 否則,将發生加成反應。