芬頓試劑處理含氰廢水

A. 急求一篇關於超聲波或Fenton試劑處理廢水的外文文獻,五千到八千字，最好是處理焦化廢水的，急呀，謝謝啦！

超聲、電解與Fenton試劑聯合處理焦化廢水的試驗研究
http://www.chinaep.net/feishui_shili/104/feishui_shili-896.htm

焦化廢水種類多，有機組分復雜，目前國內主要採用A/O、A2/O生化方法進行處理，但生化處理後的焦化廢水色度高，含有大量生物難降解有機物，還不能達到國家規定的排放標准。對生化處理後的焦化廢水，一般採用活性炭吸附來脫色、去除COD，但該工藝設備龐大，且初投資和運行成本均比較高，所以尋找經濟有效的處理焦化廢水的方法一直是廢水處理領域的難題之一。李義久等[1]採用復合氯氧化劑處理焦化廢水，色度從140倍降至60倍以下，其它污染指標亦明顯降低。近二十年來，Fenton試劑在廢水處理中的應用在國內外受到普遍重視[2，3]。研究表明Fenton試劑處理含酚廢水對酚、CODCr、TOC都有較好的去除率[4]。利用光、電、聲、磁催化氧化技術處理有機廢水，尤其是難於生化降解的"三致"(致癌、致畸、致突)有機污染物，是當前世界水處理技術研究中相當活躍的領域[5]。本文採用Fenton試劑，並輔以超聲和准穩態陽極（DSA電極）催化，對生化處理後的焦化廢水作進一步的氧化處理，處理後水質達到國家一級排放標准，且大大縮短了反應時間。

1 實驗部分

1.1 實驗裝置

氟離子選擇性電極(上海雷磁儀器廠)；氰離子選擇性電極(上海雷磁儀器廠)；磁力攪拌器(JB一I) (上海雷磁儀器廠)；DSA類電極(SnO2、Sb2O3塗布Ti電極，自製，有效接觸面積為18cm2)；超聲波發生器(中科院上海聲學實驗室)，功率70W。

1.2 樣品來源

廢水取自某鋼鐵集團化工公司生化處理後的焦化廢水，主要污染物指標見表1。

色度
F-/(mg.L-1)
CN-1/(mg.L-1)
CODCr/(mg.L-1)
NH3-N/(mg.L-1)

1012
23.9
3.7
223.9
9.66

1.3 實驗方法

(1)取水樣500mL，用硫酸調節pH值，加入一定量的Fe2+和H2O2(Fenton試劑)，置於30℃恆溫水浴鍋中恆溫一定時間，再用石灰水調節pH值，加入絮凝劑FeCl3，助凝劑PAM，沉降後，過濾，取樣測定CODCr、色度、氨氮、CN-、F-。

(2)上述實驗中在加入Fenton試劑的同時，導入超聲電極進行實驗，其餘步驟相同。

(3)上述實驗中在加入Fenton試劑的同時，導入DSA電極進行實驗，其餘步驟相同。

2 結果與討論

2.1 確定Fenton試劑最佳氧化--混凝沉澱條件

綜合考慮影響Fenton試劑氧化和混凝沉降效果的因素：pH值、H2O2濃度、Fe2+的濃度、反應溫度、FeCl3的濃度和PAM的濃度，根據實際的工況條件，對實驗過程做了以下幾方面的限制：(1)考慮實際成本問題，控制H2O2的濃度盡可能低；(2)pH控制在3～4；[6](3)由於實際生化處理出水溫度為30℃以上，因此試驗溫度定為30℃；(4)反應時間為2.5小時。為此，設計了以H202的濃度、Fe2+的濃度、FeCl3的濃度和PAM的濃度為變數的4因素3水平的L9(34)正交試驗，如表2所示，試驗結果列於表3。

表2 正交試驗因素水平

水樣（500ml）
H2O2/(mg.L-1)
Fe2＋/(mg.L-1)
FeCl3/(mg.L-1)
PAM/(mg.L-1)

1
200
80
20
4

2
250
160
24
4.8

3
280
200
30
6

表3 正交試驗結果

水樣(500ml)
H2O2/(mg.L-1)
Fe2+/(mg.L-1)
FeCl3/(mg.L-1)
PAM/(mg.L-1)
COD/(mg.L-1)
COD去除率/%
1
200
80
20
4
168.5
24043
2
200
160
24
4.8
43.25
80.68
3
200
200
30
6
90.01
59.64
4
250
80
24
6
159.9
28.29
5
250
160
30
4
70.13
68.55
6
250
200
20
4.8
94.67
57.54
7
280
80
30
4.8
127.3
42.91
8
280
160
20
6
30.64
86.26
9
280
200
24
4
57.82
74.07

K1j%
54.89
31.88
56.08
55.68

K2j%
51.46
78.47
60.98
60.35

K3j%
67.75
63.75
57.03
58.06

Rj%
16.29
31.75
4.90
4.67

從表3可看出，Fe2+的投加量對CODCr去除率影響最大，其次是H2O2，再次FeCl3和PAM。最佳反應條件確定為：[H2O2]=200mg/L，[Fe2+]=160mg/L，[FeCl3] =24mg/L，[PAM]=4.8mg/L。在此條件下處理焦化廢水後水質指標見表4。

表4 Fenton試劑氧化混凝沉澱處理結果

名稱 色度 CODCr/(mg.L-1) NH3-N/(mg.L-1) F-/(mg.L-1) CN-/(mg.L-1)
指標 45 43.2 2.46 20.2 1.02
去除率/% 95.55 87.10 74.53 15.48 72.43

從表4可以看出，在所確定的反應條件下用Fenton 試劑處理焦化廢水，脫色效果明顯，CODCr去除率達87.10%，NH3-N去除率為74.53%，F-的去除率為15.48%，CN-的去除率為72.43%。

2.2 超聲與Fenton試劑聯合處理焦化廢水

由於單純使用Fenton試劑所需反應時間過長，所以在體系中引入超聲波發生器，利用超聲對Fenton反應進行催化，反應0.5小時後焦化廢水的主要污染指標見表5。

表5 超聲-Fenton試劑處理後焦化廢水的水質指標

水樣
H2O2/(mg.L-1)
Fe2+/(mg.L-1)
色度
CODCr/(mg.L-1)
CODCr去除率/(%)

1
0
0
160
216.8
2.76

2
200
0
200
218.3
2.08

3
200
160
16
37.7
83.16

4
150
120
18
68.6
69.22

5
100
80
60
90.5
59.41

從表5可以看出，在相同時間內，單獨使用超聲處理或超聲+H2O2處理，有一定的脫色效果，但CODCr去除率只有2％左右。採用超聲與Fenton試劑聯合處理效果明顯，色度可降到16度，CODCr降到37.8mg/L ，同時，在保持Fe2+與H2O2的比例不變時，適當降低Fe2+和H2O2用量，也取得較滿意的處理效果。本文確定的超聲與Fenton試劑聯合處理的反應條件為：超聲功率為70瓦，[H2O2] =200mg/L，[Fe2+]=160mg/L ，[FeCl3] =24 mg/L，[PAM]=4.8 mg/L。

2.3 DSA電極與Fenton試劑聯合處理焦化廢水

用特殊工藝製造的准穩態陽極(Dimensionally Stable Anode，簡稱DSA)對有機物有極強的催化降解效果[6]。實驗採用DSA電極與Fenton試劑聯合氧化處理焦化廢水，反應時間0.5小時結果見表6。表6表明，單獨使用電極或電極+H2O2氧化處理，CODCr的去除效果較好，但色度不能達到排放要求。採用DSA電極與Fenton試劑聯合處理，色度明顯降低，且在降低H2O2和Fe2+的用量時，亦可得到較好的處理效果。本文確定的DSA電極與Fenton試劑聯合處理的反應條件為：DSA電極的有效接觸面積為18cm2 ，[H2O2]=200mg/L，[Fe2+]=160 mg/L ，[FeCl3] =24 mg/L，[PAM]=4.8 mg/L

表6 DSA電極+Fenton試劑處理後焦化廢水的水質指標

水樣
H2O2/(mg.L-1)
Fe2+/(mg.L-1)
色度
CODCr/(mg.L-1)
CODCr去除率/(%)

1
0
0
240
85.9
61.48

2
200
0
160
39.06
82.48

3
200
160
35
38.56
82.78

4
150
120
35
51.40
76.95

5
100
80
90
46.27
79.25

2.4 三種方法處理焦化廢水的時間和效果比較

實驗還發現用超聲+Fenton和電極+Fenton兩種方法處理焦化廢水比單獨使用Fenton試劑來處理，反應時間大大縮短，表7列出了三種方法處理廢水的時間和效果比較。

處理方法 反應時間/（h） 色度 反應後CODCr/(mg.L-1) CODCr去除率/(%)
Fenton 0.5 480 170.5 23.85
1.5 220 100.2 55.25
3 45 43.25 80.68
超聲+ Fenton 0.5 16 37.7 83.16
電極+ Fenton 0.5 35 38.56 82.78

從表7可以看出，單獨使用Fenton試劑來處理焦化廢水，反應0.5小時後，CODCr的去除率僅為23.85%，而加入超聲和電極後，反應0.5小時，CODCr去除率明顯增大，分別達到83.16%和82.78%。實際工業水處理中，廢水在反應池中的停留時間比較短，通常只有0.5小時，因此縮短反應時間對於該工藝在實際工程中的推廣應用具有重要意義。

3 結 論

（1） 單獨採用Fenton試劑處理，：[H2O2]=200mg/L，[Fe2+]=160 mg/L ，[FeCl3]=24 mg/L，[PAM]=4.8 mg/L。處理後廢水色度從1012降至45，CODCr從223.9 mg/L降至43.3 mg/L，其它污染指標也有所下降。Fenton反應作為一種高級氧化方法，對一些生物難降解有機物質的處理取得了顯著的效果。

（2） 採用超聲+Fenton試劑聯合處理，色度降至16，CODCr降至37.8，脫色效果十分顯著，葯品投加量降低，反應時間明顯縮短。當具有一定功率的超聲波輻射水溶液,與Fenton試劑共同作用於生物難降解的有機物質，加速了Fenton的進行。超聲的空化效應以及其引起的溫度的升高和充分攪拌接觸，促使OH·大量迅速的產生，使得Fenton充分進行，從而使生物難降解有機物的處理效果更好。

（3） 採用DSA+Fenton試劑聯合處理，色度降至35，CODCr降至38.6，葯品投加量降低，時間縮短至0.5小時，脫色效果和CODCr去除有一定程度提高，反應時間明顯減少。電解催化氧化技術的實質是當直流電通過陽極和陰極時，在陰極和陽極表面將發生電子得失，這促進OH·的產生，有效利用了Fenton試劑，在焦化廢水的處理中也取得了一定的效果。

B. 芬頓氧化處理廢水工藝是什麼

基於傳統Fenton試劑的作用機理，electro- Fenton也是由H2O2和Fe2+反應產生強氧化性的·OH。其中H2O2的電化學產生是通過在陰極充氧或曝氣的條件下，發生氧氣的還原生成的，而Fe2+ 也可以通過陰極的還原反應得到。

在酸性條件下，通過充氧或曝氣的方法，氧氣在陰極會發生2e還原反應，產生H2O2。在此過程中，氧氣首先溶解在溶液中，然後在溶液中遷移到陰極表面，在那還原成H2O2。

而在鹼性溶液中，氧氣發生反應如式(2)所示，生成HO2-。

Agladze等通過檢測氣體擴散電極孔中鹼性介質，認為氧氣還原反應總是通過途徑(2)產生HO2-和OH-。Enric Brillas 等在此基礎上，提出在酸性介質下，HO2- 的質子化生成了H2O2。H2O2的產生和穩定性也受到其他因素的影響，包括電解池的構造、陰極性質和操作條件等。

O2+2H++2e→H2O2(1)

O2+H2O+2e→HO2-+OH- (2)

(2)芬頓試劑處理含氰廢水擴展閱讀：

用各種次氯酸鹽作氧化劑都是利用它在水溶液中電離和水解形成的次氯酸離子和次氯酸的氧化性能。氯化法處理含氰廢水是廢水處理中一個實用的典型例子。由於氰基是以共價鍵相結合，結合鍵能高達225千卡/摩爾，所以不易分解，因而常利用強氧化法促使其分解破壞。在實際應用中，一般是採用鹼性氯化法。使用液氯或氯氣時其基本離子反應式如下：

局部氧化：

CN-+HOCl─→CNCl+OH-(1)

CNCl+2OH-─→CNO-+Cl-+H2O(2)

完全氧化：

2CNO-+3OCl-+H2O─→2CO2+N2+3Cl-+2OH-(3)

C. 電芬頓法相較於傳統芬頓法在處理污水時有什麼優勢

工作原理

芬頓（Fenton）試劑法是氧化處理難降解有機污染物的有效方法，Fenton試劑（Fe2+/ H2O2）體系反應原理是H2O2在 Fe2+的催化作用下生成具有極高氧化電位的羥基自由基（•OH），•OH氧化降解廢水中的有機污染物。

電芬頓技術（電催化氧化）是利用電化學法產生Fe2+和H2O2作為芬頓試劑的持續來源，兩者產生後立即作用生成具有高度活性的羥基自由基，使有機物得到降解。

本電芬頓反應系統中的Fe2+由鐵板陽極氧化產生，H2O2由外界加入。電解槽通電時，體系中除產生·OH外，還有強絮凝、絡合、吸附作用的Fe(OH)2、Fe(OH)3產生，對有機物的去除效果好。電解槽內的電極反應如下：

陽極 Fe-2e-=Fe2+
2H2O-4e-=O2+4H+
陰極 2H2O+2e-=H2+2OH-
溶液中的反應Fe2++H2O2=·OH+OH-+Fe3+
Fe3++3OH-= Fe(OH)3

設備優勢

體系中通過電解可持續產生高活性Fe2+和H2O2，克服了傳統芬頓法中有機物的降解速率不均衡，先快後慢的現象，保證反應均衡，持續高效；

反應體系中，除羥基自由基的氧化作用外，還有陽極氧化、陰極還原，電吸附、電氣浮、電凝聚等多種作用，處理效率比傳統芬頓法高；

與傳統芬頓法相比，電芬頓（電催化氧化）不需要現場加入大量葯劑（只需要適量加入H2O2），節省了葯劑費用；

佔地面積小，廢水停留時間短，處理過程快，條件要求不苛刻；

設備相對簡單，電解過程需控制的參數只有電流和電壓，易於實現自動控制；

處理過程相對清潔，只產生少量的污泥，是傳統芬頓法污泥量的1/5-1/10。

應用范圍

適用於高難度難降解有機廢水前處理，可直接降解COD和將高分子結構有機物降解為易生物降解的小分子有機物，提高BOD/COD比，易於和其它方法結合，實現廢水的綜合治理。

適用於高難度難降解有機廢水生化後深度處理，可將不可生化的有機物直接氧化成二氧化碳和水，達到深度處理達標排放的目的。

適用於化工、印刷、機加工、醫葯中間體、制葯、農葯、染料、精細化工等行業的多種高濃度、高色度、毒性大、難生化降解的有機廢水處理

特別適合小水量高難度難降解廢水的達標處理。

應用實例

廢油漆廢水處理：本項目為廢油漆處理產生的廢水，成分復雜，含有各種有機溶劑，COD含量極高，COD=200000mg/l，業主以前將這部分廢水送到危廢處理公司處理，每噸收費達到3000元以上，費用昂貴，現在想上污水處理設備進行處理，去除大部分COD，色度，滿足生產用水要求。經過本公司多次取樣試驗，利用專有電芬頓處理技術，處理後的廢水COD大大降低，降到60000mg/L，色度完全去除，完全滿足生產用水要求，處理費用不到百元。

電芬頓應用

煙台宜科環保工程有限責任公司是一家專業從事水污染防治新技術研發轉化的高科技企業。多年來一直致力於綠色電絮凝技術及新型中水回用膜集成技術的研發及應用，為工業、市政等領域提供全新的解決方案。

公司主導產品：ECS-FT電芬頓（電催化氧化）設備、ECS-CW電化學循環水除垢設備、ECS-DH電絮凝除硬度除硅設備、ECS-DN電化學除氨氮設備、ECS-KB電絮凝殺菌設備、ECS-AF電絮凝氣浮設備、ECS-HM電絮凝除重金屬設備、各種膜集成中水回用設備。主要應用於循環水處理、電鍍廢水處理、重金屬廢水處理、含油廢水處理、印染紡織廢水處理、化工廢水處理、醫葯中間體廢水處理、中水回用處理、有毒難降解廢水處理、油田廢水處理。

近年來，公司積極開展對外合作和技術引進，進一步優化產品結構，開發出更滿足市場需求的產品。同時，我公司始終堅持「科技領先、服務至上、誠信合作、共謀發展」的經營理念，為客戶提供從方案設計、製造安裝，到運營維護的全方位一條龍服務。

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D. 芬頓（fenton）反應原理

原理：

H2O2在Fe2+存在下生成強氧化能力的羥基自由基(·OH，並引發更多的其他活性氧回，以實現對有機答物的降解，其氧化過程為鏈式反應。

其中以·OH產生為鏈的開始，而其他活性氧和反應中間體構成了鏈的節點，各活性氧被消耗，反應鏈終止。

其反應機理較為復雜，這些活性氧僅供有機分子並使其礦化為CO2和H2O等無機物。從而使Fenton氧化法成為重要的高級氧化技術之一。

(4)芬頓試劑處理含氰廢水擴展閱讀

芬頓反應的作用：

1、處理染料中間體廢水：染料中間體廢水中常含有大量的蒽醌、萘、苯的各種取代基衍生物，具有COD高、色度高等特點，是目前較難處理的工業廢水之一。用芬頓試劑處理此類廢水的研究也在陸續開展。

2、處理農葯廢水：農葯廢水是一種難治理的有機化工廢水，具有COD高、毒性大、難生物降解等特點。近來針對這點，出現了一些用Fenton法進行處理的研究。

3、處理焦化廢水：煉焦廢水含有數十種無機和有機化合物，包括氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物、酚、苯胺、苯並芘等，其中一些是高致癌物，屬於高污染難治理的工業廢水。

參考資料來源：網路-芬頓法

E. 芬頓試劑處理廢水相關問題

原水250ml，10%的硫酸亞鐵：30%雙氧水=7ml:1ml，控制ph在3左右，曝氣2小時，試一下

F. 芬頓試劑處理廢水可以採用連續進水出水嗎

芬頓試劑處理廢水要經過調節PH,，投入亞鐵離子，加入雙氧水，反應劇烈，放熱，反應之後根據情況還需要調回PH值，在實際運用中連續流很難操作控制在合理的反應條件，一般都是採用間歇處理。

G. 含氰廢水能用芬頓處理嗎

需要先破氰，在用芬頓處理，不然效果不好

H. 芬頓工藝原理

芬頓工藝原理：就是過氧化氫(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，氧化效果十分顯著。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了很廣泛的應用。

芬頓氧化法主要適用於含難降解有機物廢水的處理，如造紙工業廢水、染整工業廢水、煤化工廢水、石油化工廢水、精細化工廢水、發酵工業廢水、垃圾滲濾液等廢水及工業園區集中廢水處理廠廢水等的處理。

芬頓氧化法用於生化處理預處理時，可設置粗、細格柵、沉砂池、沉澱池或混凝沉澱池，去除漂浮物、砂礫和懸浮物等易去除污染物；芬頓氧化法用於廢水深度處理時，宜設置混凝沉澱或/和過濾工序進行預處理。用於生化處理的預處理時，若進水水質水量變化較大，芬頓氧化工藝前應設置調節池。

芬頓氧化法廢水處理工程工藝流程主要包括調酸、催化劑混合、氧化反應、中和、固液分離、葯劑投配及污泥處理系統，工藝流程。

I. 芬頓法在廢水處理中的具體操作

芬頓試劑葯劑投加比例COD：H2O2：FeSO4=20:5:1（摩爾比），雙氧水與硫酸亞鐵需要專門的投加設備。

J. 工業廢水的氧化還原法

廢水氧化還原法：把溶解於廢水中的有毒有害物質，經過氧化還原反應，轉化為無毒無害的新物質，這種廢水的處理方法稱為廢水的氧化還原法。在氧化還原反應中，有毒有害物質有時是作為還原劑的，這是需要外加氧化劑如空氣、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉等。當有毒有害物質作為氧化劑時，需要外加還原劑如硫酸亞鐵、氯化亞鐵、鋅粉等。如如果通電電解，則電解時陽極是一種氧化劑，陰極是一種還原劑。
一、葯劑氧化
廢水中的有毒有害物質為還原性物質，向其中投加氧化助劑，將有毒有害物質氧化成無毒或毒性較小的新物質，此種方法稱為葯劑氧化法。在廢水處理中用的最多的葯劑氧化法是氯氧化法，即投加的葯劑為含氯氧化物如液氯、漂白粉等，其基本原理都是利用產生的次氯酸根的強氧化作用。
氯氧化法常用來處理含氰廢水，國內外比較成熟的工藝是鹼性氯氧化法。在鹼性氯氧化法處理反應中，pH值小於8.5則有放出劇毒物質氯化氰的危險，一般工藝條件為：廢水pH值大於11，當氰離子濃度高於100mg/L時，最好控制在pH=12～13。在此情況下，反應可在10～15min內完成，實際採用的20～30min。該處理方法的缺陷是雖然氫酸鹽毒性低，僅為氰的千分之一。但產生的氰酸鹽離子易水解生成氨氣。因此，需讓次氯酸將氰酸鹽離子進一步氧化成氮氣和二氧化碳，消除氰酸鹽對環境的污染同時進一步氧化殘余的氯化氰。在進一步氧化氰酸鹽的過程中，pH值值控制是至關重要的。pH值大於12，則反應停止，pH值7.5～8.0，用硫酸調節pH值，反應過程適當攪拌以加速反應的完全進行。
二、臭氧氧化
臭氧氧化法是利用臭氧的強氧化能力，使污水（或廢水）中的污染物氧化分解成低毒或無毒的化合物，使水質得到凈化。它不僅可降低水中的BOD、COD，而且還可起脫色、除臭、除味、殺菌、殺藻等功能，因而，該處理方法愈來愈受到人們重視。
三、葯劑還原與金屬還原
葯劑還原法是利用某些化學葯劑的還原性，將廢水中的有毒有害物質還原成低毒或無毒的化合物的一種水處理方法。常見的例子是用硫酸亞鐵處理含鉻廢水。亞鐵離子起還原作用，在酸性條件下（pH值=2～3），廢水中六價鉻主要以重鉻酸根離子形式存在。六價鉻被還原成三價鉻，亞鐵離子被氧化成鐵離子，需再用中和沉澱法將三價鉻沉澱。沉澱的污染物是鉻氫氧化物和鐵氫氧化物的混合物，需要妥善處理，以防二次污染。該工藝流程包括集水、還原、沉澱、固液分離和污泥脫水等工序，可連續操作，也可間歇操作。
金屬還原法是向廢水中投加還原性較強的金屬單質，將水中氧化性的金屬離子還原成單質金屬析出，投加的金屬則被氧化成離子進入水中。此種處理方法常用來處理含重金屬離子的廢水，典型例子是鐵屑還原處理含汞廢水。其中鐵屑還原效果與水中pH值有關，當水中pH值較低時，鐵屑還會將廢水中氫離子還原成氫氣逸出，因而，當廢水的pH值較低時，應調節後再處理。反應溫度一般控制在20℃～30℃。