AOP高级氧化技术重点详解.ppt

AOP高级氧化技术 Fenton氧化法 引言 主要高级氧化技术介绍 Fenton氧化 主要内容 1．引言 随着工业的高速发展, 进入水体的化学合成有机物的数量，种类急剧增加, 造成水资源的严重污染, 已经威胁到了人类的生存与发展。处理有机废水最经济的是生物处理方法, 然而对于那些有毒且难生物降解的有机化合物, 往往不能采用生物降解的方法去处理,而不得不考虑用其他方法了。 众多研究表明, 生物难于处理的污染物通常具有相应的化学稳定性, 难以被常见氧化剂完全氧化, 这就要求所采用的化学氧化剂必须具有足够的氧化能力以彻底破坏有机物, 这一趋势促使了以产生氢氧（羟基）自由基为主要特点的高级氧化技术的迅速发展。 常见氧化剂的标准电极电位见表1。 表1 常见氧化剂的标准电极电位 氧化剂 氧化电位(V)/(氢标) 氟气 3.06 羟基自由基 2.80 原子氧 2.42 臭氧 2.07 双氧水 0.87 氧气 0.40 高级氧化技术是指在水处理过程中可产生羟基自由基(·OH),使水体中的大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质,甚至直接降解成为 和 ,接近完全氧化。 它是最有前景的处理低浓度难降解有机物的方法。 常见有机污染物与 和·OH的反应速率常数比较如表2。 表2 臭氧和·OH与有机物的反应速率常数 有机物 反应速率常数（M-1?s-1） O3 ?OH 苯 2 7.8×109 氯苯 0.75 4×109 四氯乙烯 0.1 1.7×109 草酸 4×10-2 1.4×106 乙酸 3×10-5 1.6×107 高级氧化技术的特点： 反应过程中产生大量氢氧自由基 反应速度快 适用范围广,反应条件温和 可诱发链反应 可与其他处理技术连用 操作简单, 易于设备化管理 2.主要的高级氧化技术 目前, 主要的几种高级氧化方式有化学氧化、Fenton 氧化、电化学氧化、光催化氧化、光助电催化、湿式空气氧化、超临界水氧化、超声波技术等。 电化学氧化主要是电极电催化作用而产生羟基自由基。 光催化氧化是利用半导体作为光催化剂而产生羟基自由基。 湿式空气氧化是在高温高压下利用空气中的氧或其他氧化剂氧化水中高分子有机物。 超临界水氧化是用超临界水作为介质来氧化分解有机物。 Fenton法 Fenton试剂于1984年由H.J.Fenton发现并应用于苹果酸的氧化, 其实质是二价铁离子 和双氧水之间的链式反应催化生成·OH自由基, 基本作用原理如下: 在废水调至碱性并有存在时, 还会发生下列反应： 类Fenton法 光Fenton法 电Fenton法 增加紫外光照射能有效的提高Fenton试剂氧化降解污染物的能力。反应机理如下: 降解产物 光Fenton法 光Fenton 与经典Fenton 法相比, 具有如下优点: 降低了的用量,保持较高的利用率。 紫外光和对催化分解存在协同效应。 此体系可使有机物矿化程度更充分。 有机物在紫外光作用下可部分降解。 实质是把用电化学法产生的 与 作为Fenton试剂的持续来源。在酸性溶液中, 在电极上通直流电时, 首先 在阴极通过还原反应产生 , 与溶液中的 生成·OH和 , 可以在阴极上被还原再生成 ;另外,以Fe作为阳极, 可以直接由阳极氧化溶解产生。 电Fenton法 Fenton类氧化技术具有以下优点: 反应启动快，反应条件温和 设备简单，能耗小，节约运行费用 试剂氧化性强，同时也是良好的絮凝剂 运行过程稳定可靠，且不需要特别的维护，操作也很简单 结论 Fenton法在处理难降解有机废水时,具有一般化学氧化法无法比拟的优点,至今已成功运用于多种工业废水的处理。但H2O2价格昂贵,单独使用往往成本太高,因而在实际应用中,通常是与其他处理方法联用,将其用于废水的预处理或最终深度处理。用少量Fenton试剂对工业废水进行预处理,使废水中的难降解有机物发生部分氧化,改变它们的可生化性、溶解性和混凝性能,利于后续处理。另外,一些工业废水经物化、生化处理后,水中仍残留少量的生物难降解有机物,当水质不能满足排放要求时,可采用Fenton法对其进行深度处理。