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來源：環(huán)保尖兵公眾號

一、芬頓反應原理

過氧化氫(H2O2)與二價鐵離子(Fe2+)的混合溶液把大分子氧化成小分子把小分子氧化成二氧化碳和水，同時FeSO4可以被氧化成3價鐵離子，有一定的絮凝的作用，3價鐵離子變成氫氧化鐵，有一定的網(wǎng)捕作用，從而達到處理水的目的。

1893年,化學家Fenton HJ發(fā)現(xiàn)，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(tài)，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(huán)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(xiàn)了很廣泛的應用。當芬頓發(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(fā)生的化學反應：

Fe2++H2O2→Fe3++OH-+OH

二、芬頓法的優(yōu)點

①對環(huán)境友善：處理后不像其它的化學藥品，如漂白水(次氯酸鈉)，易產(chǎn)生氯化有機物等毒性物質(zhì)，對環(huán)境造成傷害。

②占地空間?。河袡C物氧化的速度相當快，所需的停留時間短,約0.5~2小時即可，不像一般的生物處理約需12~24小時，因時間短，相對反應槽容積不需太大，可節(jié)省空間。

③操作彈性大：可依進流水水質(zhì)的好壞來改變操作條件，提高處理量。而一般的生物處理難以彈性操作。針對較高的污染量只需提高亞鐵及H2O2加藥量及適當?shù)膒H控制即可。

④初設成本低：與一般的生物處理系統(tǒng)相較，約只須其投資成本的1/3~1/4。

⑤氧化能力強：所產(chǎn)生的氫氧自由基(OH)氧化能力相當強?？商幚矶喾N毒性物質(zhì)，如氯乙烯、BTEX、氯苯、酚、多氯聯(lián)苯、TCE、DCE、PCE等，另EDTA和酮類MTBE、MEK等亦有效。

三、芬頓法的優(yōu)點

①芬頓處理勞動強度大。雙氧水操作難度大，硫酸亞鐵投加必須是固體，且硫酸亞鐵含鐵20%左右，相對于聚鐵的11%含鐵，大大增加了污泥處理強度。

②芬頓處理的成本高，污泥多。如雙氧水的藥劑成本高也是一方面，并且現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)所計算的成本往往還不包括污泥增加（硫酸亞鐵的投加帶來的大量污泥），設備折舊，維修費用等.

③芬頓處理容易返色。（如雙氧水與硫酸亞鐵的投加量與投加比例控制不好，或三價鐵不沉淀容易導致廢水呈現(xiàn)出微黃色或黃褐色。)

④比較難控制。因為雙氧水與硫酸亞鐵的最佳比例需要進行正交實驗才可以得出，并且受到反應PH值、反映時間長短、攪拌混合程度的影響，所以比例很難控制。

⑤芬頓處理腐蝕性大，連水泥池都被腐蝕掉。雙氧水強氧化性，其氧化性僅次于氟氣（F2），如果防護不好對人體都有一定程度的腐蝕，硫酸亞鐵也具有一定的腐蝕性。

⑥芬頓的處理效果也不是像文獻說的那么好。大部份文獻說可以把COD處理到0mg/L，實際上通過眾多客戶的驗證很難以處理到50mg/L，根本達不到新的排放標準。

四、工藝影響因素

1、溫度?

溫度是芬頓反應的重要影響因素之一。一般化學反應隨著溫度的升高會加快反應速度，芬頓反應也不例外，溫度升高會加快·OH的生成速度，有助于·OH與有機物反應，提高氧化效果和COD的去除率；但是，對于芬頓試劑這樣復雜的反應體系，溫度升高，不僅加速正反應的進行，也加速副反應，溫度升高也會加速H2O2的分解，分解為O2和H2O，不利于·OH的生成。不同種類工業(yè)廢水的芬頓反應適合的溫度，也存在一定差異。處理聚丙烯酰胺水溶液處理時，溫度控制在30℃～50℃。研究洗膠廢水處理時發(fā)現(xiàn)溫度為85℃。處理三氯（苯）酚時，當溫度低于60℃時，溫度有助于反應的進行，反之當高于60℃時，不利于反應。

2、pH

一般來說，芬頓試劑是在酸性條件下發(fā)生反應的，在中性和堿性的環(huán)境中Fe2+不能催化氧化H2O2產(chǎn)生·OH，而且會產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀而失去催化能力。當溶液中的H+濃度過高，F(xiàn)e3+不能順利的被還原為Fe2+，催化反應受阻。多項研究結(jié)果表明芬頓試劑在酸性條件下，特別是pH在3～5時氧化能力很強，此時的有機物降解速率快，能夠在短短幾分鐘內(nèi)降解。此時有機物的反應速率常數(shù)正比于Fe2+和過氧化氫的初始濃度。因此，在工程上采用芬頓工藝時，建議將廢水調(diào)節(jié)到=2～4，理論上在為3.5時為佳。??

3、有機物種類

針對不同種類的廢水，芬頓試劑的投加量、氧化效果是不同的。這是因為不同類型的廢水，有機物的種類是不同的。對于醇類（甘油）及糖類等碳水化合物，在羥基自由基作用下，分子發(fā)生脫氫反應，然后C-C鍵的斷鏈；對于大分子的糖類，羥基自由基使糖分子鏈中的糖苷鍵發(fā)生斷裂，降解生成小分子物質(zhì)；對于水溶性的高分子及乙烯化合物，羥基自由基使得C=C鍵斷裂；并且羥基自由基可以使得芳香族化合物的開環(huán)，形成脂肪類化合物，從而消除降低該種類廢水的生物毒性，改善其可生化性；針對染料類，羥基自由基可以打開染料中官能團的不飽和鍵，使染料氧化分解，達到脫色和降低COD的目的。用芬頓試劑降解殼聚糖的實驗表明當介質(zhì)pH值3～5，聚糖、?H2O2及催化劑的摩爾比在240:12～24:1～2時，芬頓反應可以使殼聚糖分子鏈中的糖苷鍵發(fā)生斷裂，從而生成小分子的產(chǎn)物。??

4、過氧化氫與催化劑投加量

芬頓工藝在處理廢水時需要判斷藥劑投加量及經(jīng)濟性。H2O2?的投加量大，?廢水COD的去除率會有所提高，但是當H2O2投加量增加到一定程度后，?COD的去除率會慢慢下降。因為在芬頓反應中H2O2投加量增加，·OH的產(chǎn)量會增加，則COD的去除率會升高，但是當H2O2的濃度過高時，雙氧水會發(fā)生分解，并不產(chǎn)生羥基自由基。催化劑的投加量也有與雙氧水投加量相同的情況，一般情況下，增加Fe2+的用量，廢水COD的去除率會增大，?當Fe2+增加到一定程度后。COD的去除率開始下降。原因是因為?當Fe2+濃度低時，隨著Fe2+?濃度升高，H2O2產(chǎn)生的·OH增加；當Fe2+?的濃度過高時，?也會導致H2O2發(fā)生無效分解，釋放出O2。

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