芬顿试剂处理含氰废水

A. 急求一篇关于超声波或Fenton试剂处理废水的外文文献,五千到八千字，最好是处理焦化废水的，急呀，谢谢啦！

超声、电解与Fenton试剂联合处理焦化废水的试验研究
http://www.chinaep.net/feishui_shili/104/feishui_shili-896.htm

焦化废水种类多，有机组分复杂，目前国内主要采用A/O、A2/O生化方法进行处理，但生化处理后的焦化废水色度高，含有大量生物难降解有机物，还不能达到国家规定的排放标准。对生化处理后的焦化废水，一般采用活性炭吸附来脱色、去除COD，但该工艺设备庞大，且初投资和运行成本均比较高，所以寻找经济有效的处理焦化废水的方法一直是废水处理领域的难题之一。李义久等[1]采用复合氯氧化剂处理焦化废水，色度从140倍降至60倍以下，其它污染指标亦明显降低。近二十年来，Fenton试剂在废水处理中的应用在国内外受到普遍重视[2，3]。研究表明Fenton试剂处理含酚废水对酚、CODCr、TOC都有较好的去除率[4]。利用光、电、声、磁催化氧化技术处理有机废水，尤其是难于生化降解的"三致"(致癌、致畸、致突)有机污染物，是当前世界水处理技术研究中相当活跃的领域[5]。本文采用Fenton试剂，并辅以超声和准稳态阳极（DSA电极）催化，对生化处理后的焦化废水作进一步的氧化处理，处理后水质达到国家一级排放标准，且大大缩短了反应时间。

1 实验部分

1.1 实验装置

氟离子选择性电极(上海雷磁仪器厂)；氰离子选择性电极(上海雷磁仪器厂)；磁力搅拌器(JB一I) (上海雷磁仪器厂)；DSA类电极(SnO2、Sb2O3涂布Ti电极，自制，有效接触面积为18cm2)；超声波发生器(中科院上海声学实验室)，功率70W。

1.2 样品来源

废水取自某钢铁集团化工公司生化处理后的焦化废水，主要污染物指标见表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 实验方法

(1)取水样500mL，用硫酸调节pH值，加入一定量的Fe2+和H2O2(Fenton试剂)，置于30℃恒温水浴锅中恒温一定时间，再用石灰水调节pH值，加入絮凝剂FeCl3，助凝剂PAM，沉降后，过滤，取样测定CODCr、色度、氨氮、CN-、F-。

(2)上述实验中在加入Fenton试剂的同时，导入超声电极进行实验，其余步骤相同。

(3)上述实验中在加入Fenton试剂的同时，导入DSA电极进行实验，其余步骤相同。

2 结果与讨论

2.1 确定Fenton试剂最佳氧化--混凝沉淀条件

综合考虑影响Fenton试剂氧化和混凝沉降效果的因素：pH值、H2O2浓度、Fe2+的浓度、反应温度、FeCl3的浓度和PAM的浓度，根据实际的工况条件，对实验过程做了以下几方面的限制：(1)考虑实际成本问题，控制H2O2的浓度尽可能低；(2)pH控制在3～4；[6](3)由于实际生化处理出水温度为30℃以上，因此试验温度定为30℃；(4)反应时间为2.5小时。为此，设计了以H202的浓度、Fe2+的浓度、FeCl3的浓度和PAM的浓度为变量的4因素3水平的L9(34)正交试验，如表2所示，试验结果列于表3。

表2 正交试验因素水平

水样（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 正交试验结果

水样(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

从表3可看出，Fe2+的投加量对CODCr去除率影响最大，其次是H2O2，再次FeCl3和PAM。最佳反应条件确定为：[H2O2]=200mg/L，[Fe2+]=160mg/L，[FeCl3] =24mg/L，[PAM]=4.8mg/L。在此条件下处理焦化废水后水质指标见表4。

表4 Fenton试剂氧化混凝沉淀处理结果

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

从表4可以看出，在所确定的反应条件下用Fenton 试剂处理焦化废水，脱色效果明显，CODCr去除率达87.10%，NH3-N去除率为74.53%，F-的去除率为15.48%，CN-的去除率为72.43%。

2.2 超声与Fenton试剂联合处理焦化废水

由于单纯使用Fenton试剂所需反应时间过长，所以在体系中引入超声波发生器，利用超声对Fenton反应进行催化，反应0.5小时后焦化废水的主要污染指标见表5。

表5 超声-Fenton试剂处理后焦化废水的水质指标

水样
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

从表5可以看出，在相同时间内，单独使用超声处理或超声+H2O2处理，有一定的脱色效果，但CODCr去除率只有2％左右。采用超声与Fenton试剂联合处理效果明显，色度可降到16度，CODCr降到37.8mg/L ，同时，在保持Fe2+与H2O2的比例不变时，适当降低Fe2+和H2O2用量，也取得较满意的处理效果。本文确定的超声与Fenton试剂联合处理的反应条件为：超声功率为70瓦，[H2O2] =200mg/L，[Fe2+]=160mg/L ，[FeCl3] =24 mg/L，[PAM]=4.8 mg/L。

2.3 DSA电极与Fenton试剂联合处理焦化废水

用特殊工艺制造的准稳态阳极(Dimensionally Stable Anode，简称DSA)对有机物有极强的催化降解效果[6]。实验采用DSA电极与Fenton试剂联合氧化处理焦化废水，反应时间0.5小时结果见表6。表6表明，单独使用电极或电极+H2O2氧化处理，CODCr的去除效果较好，但色度不能达到排放要求。采用DSA电极与Fenton试剂联合处理，色度明显降低，且在降低H2O2和Fe2+的用量时，亦可得到较好的处理效果。本文确定的DSA电极与Fenton试剂联合处理的反应条件为：DSA电极的有效接触面积为18cm2 ，[H2O2]=200mg/L，[Fe2+]=160 mg/L ，[FeCl3] =24 mg/L，[PAM]=4.8 mg/L

表6 DSA电极+Fenton试剂处理后焦化废水的水质指标

水样
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 三种方法处理焦化废水的时间和效果比较

实验还发现用超声+Fenton和电极+Fenton两种方法处理焦化废水比单独使用Fenton试剂来处理，反应时间大大缩短，表7列出了三种方法处理废水的时间和效果比较。

处理方法 反应时间/（h） 色度 反应后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
超声+ Fenton 0.5 16 37.7 83.16
电极+ Fenton 0.5 35 38.56 82.78

从表7可以看出，单独使用Fenton试剂来处理焦化废水，反应0.5小时后，CODCr的去除率仅为23.85%，而加入超声和电极后，反应0.5小时，CODCr去除率明显增大，分别达到83.16%和82.78%。实际工业水处理中，废水在反应池中的停留时间比较短，通常只有0.5小时，因此缩短反应时间对于该工艺在实际工程中的推广应用具有重要意义。

3 结 论

（1） 单独采用Fenton试剂处理，：[H2O2]=200mg/L，[Fe2+]=160 mg/L ，[FeCl3]=24 mg/L，[PAM]=4.8 mg/L。处理后废水色度从1012降至45，CODCr从223.9 mg/L降至43.3 mg/L，其它污染指标也有所下降。Fenton反应作为一种高级氧化方法，对一些生物难降解有机物质的处理取得了显著的效果。

（2） 采用超声+Fenton试剂联合处理，色度降至16，CODCr降至37.8，脱色效果十分显著，药品投加量降低，反应时间明显缩短。当具有一定功率的超声波辐射水溶液,与Fenton试剂共同作用于生物难降解的有机物质，加速了Fenton的进行。超声的空化效应以及其引起的温度的升高和充分搅拌接触，促使OH·大量迅速的产生，使得Fenton充分进行，从而使生物难降解有机物的处理效果更好。

（3） 采用DSA+Fenton试剂联合处理，色度降至35，CODCr降至38.6，药品投加量降低，时间缩短至0.5小时，脱色效果和CODCr去除有一定程度提高，反应时间明显减少。电解催化氧化技术的实质是当直流电通过阳极和阴极时，在阴极和阳极表面将发生电子得失，这促进OH·的产生，有效利用了Fenton试剂，在焦化废水的处理中也取得了一定的效果。

B. 芬顿氧化处理废水工艺是什么

基于传统Fenton试剂的作用机理，electro- Fenton也是由H2O2和Fe2+反应产生强氧化性的·OH。其中H2O2的电化学产生是通过在阴极充氧或曝气的条件下，发生氧气的还原生成的，而Fe2+ 也可以通过阴极的还原反应得到。

在酸性条件下，通过充氧或曝气的方法，氧气在阴极会发生2e还原反应，产生H2O2。在此过程中，氧气首先溶解在溶液中，然后在溶液中迁移到阴极表面，在那还原成H2O2。

而在碱性溶液中，氧气发生反应如式(2)所示，生成HO2-。

Agladze等通过检测气体扩散电极孔中碱性介质，认为氧气还原反应总是通过途径(2)产生HO2-和OH-。Enric Brillas 等在此基础上，提出在酸性介质下，HO2- 的质子化生成了H2O2。H2O2的产生和稳定性也受到其他因素的影响，包括电解池的构造、阴极性质和操作条件等。

O2+2H++2e→H2O2(1)

O2+H2O+2e→HO2-+OH- (2)

(2)芬顿试剂处理含氰废水扩展阅读：

用各种次氯酸盐作氧化剂都是利用它在水溶液中电离和水解形成的次氯酸离子和次氯酸的氧化性能。氯化法处理含氰废水是废水处理中一个实用的典型例子。由于氰基是以共价键相结合，结合键能高达225千卡/摩尔，所以不易分解，因而常利用强氧化法促使其分解破坏。在实际应用中，一般是采用碱性氯化法。使用液氯或氯气时其基本离子反应式如下：

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. 电芬顿法相较于传统芬顿法在处理污水时有什么优势

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

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。

进一步了解请关注公司网站：www.bestyk.com

D. 芬顿（fenton）反应原理

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回，以实现对有机答物的降解，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。

(4)芬顿试剂处理含氰废水扩展阅读

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：网络-芬顿法

E. 芬顿试剂处理废水相关问题

原水250ml，10%的硫酸亚铁：30%双氧水=7ml:1ml，控制ph在3左右，曝气2小时，试一下

F. 芬顿试剂处理废水可以采用连续进水出水吗

芬顿试剂处理废水要经过调节PH,，投入亚铁离子，加入双氧水，反应剧烈，放热，反应之后根据情况还需要调回PH值，在实际运用中连续流很难操作控制在合理的反应条件，一般都是采用间歇处理。

G. 含氰废水能用芬顿处理吗

需要先破氰，在用芬顿处理，不然效果不好

H. 芬顿工艺原理

芬顿工艺原理：就是过氧化氢(H2O2)与二价铁离子的混合溶液具有强氧化性，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分显著。具有去除难降解有机污染物的高能力的芬顿试剂，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。

芬顿氧化法主要适用于含难降解有机物废水的处理，如造纸工业废水、染整工业废水、煤化工废水、石油化工废水、精细化工废水、发酵工业废水、垃圾渗滤液等废水及工业园区集中废水处理厂废水等的处理。

芬顿氧化法用于生化处理预处理时，可设置粗、细格栅、沉砂池、沉淀池或混凝沉淀池，去除漂浮物、砂砾和悬浮物等易去除污染物；芬顿氧化法用于废水深度处理时，宜设置混凝沉淀或/和过滤工序进行预处理。用于生化处理的预处理时，若进水水质水量变化较大，芬顿氧化工艺前应设置调节池。

芬顿氧化法废水处理工程工艺流程主要包括调酸、催化剂混合、氧化反应、中和、固液分离、药剂投配及污泥处理系统，工艺流程。

I. 芬顿法在废水处理中的具体操作

芬顿试剂药剂投加比例COD：H2O2：FeSO4=20:5:1（摩尔比），双氧水与硫酸亚铁需要专门的投加设备。

J. 工业废水的氧化还原法

废水氧化还原法：把溶解于废水中的有毒有害物质，经过氧化还原反应，转化为无毒无害的新物质，这种废水的处理方法称为废水的氧化还原法。在氧化还原反应中，有毒有害物质有时是作为还原剂的，这是需要外加氧化剂如空气、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠等。当有毒有害物质作为氧化剂时，需要外加还原剂如硫酸亚铁、氯化亚铁、锌粉等。如如果通电电解，则电解时阳极是一种氧化剂，阴极是一种还原剂。
一、药剂氧化
废水中的有毒有害物质为还原性物质，向其中投加氧化助剂，将有毒有害物质氧化成无毒或毒性较小的新物质，此种方法称为药剂氧化法。在废水处理中用的最多的药剂氧化法是氯氧化法，即投加的药剂为含氯氧化物如液氯、漂白粉等，其基本原理都是利用产生的次氯酸根的强氧化作用。
氯氧化法常用来处理含氰废水，国内外比较成熟的工艺是碱性氯氧化法。在碱性氯氧化法处理反应中，pH值小于8.5则有放出剧毒物质氯化氰的危险，一般工艺条件为：废水pH值大于11，当氰离子浓度高于100mg/L时，最好控制在pH=12～13。在此情况下，反应可在10～15min内完成，实际采用的20～30min。该处理方法的缺陷是虽然氢酸盐毒性低，仅为氰的千分之一。但产生的氰酸盐离子易水解生成氨气。因此，需让次氯酸将氰酸盐离子进一步氧化成氮气和二氧化碳，消除氰酸盐对环境的污染同时进一步氧化残余的氯化氰。在进一步氧化氰酸盐的过程中，pH值值控制是至关重要的。pH值大于12，则反应停止，pH值7.5～8.0，用硫酸调节pH值，反应过程适当搅拌以加速反应的完全进行。
二、臭氧氧化
臭氧氧化法是利用臭氧的强氧化能力，使污水（或废水）中的污染物氧化分解成低毒或无毒的化合物，使水质得到净化。它不仅可降低水中的BOD、COD，而且还可起脱色、除臭、除味、杀菌、杀藻等功能，因而，该处理方法愈来愈受到人们重视。
三、药剂还原与金属还原
药剂还原法是利用某些化学药剂的还原性，将废水中的有毒有害物质还原成低毒或无毒的化合物的一种水处理方法。常见的例子是用硫酸亚铁处理含铬废水。亚铁离子起还原作用，在酸性条件下（pH值=2～3），废水中六价铬主要以重铬酸根离子形式存在。六价铬被还原成三价铬，亚铁离子被氧化成铁离子，需再用中和沉淀法将三价铬沉淀。沉淀的污染物是铬氢氧化物和铁氢氧化物的混合物，需要妥善处理，以防二次污染。该工艺流程包括集水、还原、沉淀、固液分离和污泥脱水等工序，可连续操作，也可间歇操作。
金属还原法是向废水中投加还原性较强的金属单质，将水中氧化性的金属离子还原成单质金属析出，投加的金属则被氧化成离子进入水中。此种处理方法常用来处理含重金属离子的废水，典型例子是铁屑还原处理含汞废水。其中铁屑还原效果与水中pH值有关，当水中pH值较低时，铁屑还会将废水中氢离子还原成氢气逸出，因而，当废水的pH值较低时，应调节后再处理。反应温度一般控制在20℃～30℃。