UV/Fenton

UV/Fenton（精选3篇）

UV/Fenton 篇1

1基本原理

Fenton法是难降解有机废水处理过程中研究较多的一项技术, 可有效处理酚类、胺类、芳烃类、农药及核废料等难降解有机废水, Fenton试剂通过催化分解产生羟基自由基 (·HO) 进攻有机物分子, 并使其氧化为 CO2、H2O等无机物质。此体系中·HO实际上是氧化剂反应中间体:

Fe2+H2O2+H+→Fe3++H2O+·OH (1)

由于Fenton试剂在许多体系中确有羟基化作用, 所以该机理得到普遍承认, 通常把反应 (1) 称为Fenton反应。

普通Fenton法设备投资少, 具有反应快速、操作简单、可自动产生絮凝的优点.在黑暗中即可与有机物反应, 但它不能完全矿化有机物.因为降解的中间产物即可与Fe3+形成稳定的络合物, 又可与·OH的生成路线发生竞争.为此人们把紫外线引入Fenton试剂。UV/Fenton法可使有机物充分矿化, 光增强作用的原因有以下两点。

(1) 紫外线和Fe2+对H2O2的催化分解存在协同效应, 即H2O2分解速率远大于Fe2+或紫外线催化H2O2分解速率的简单加和。这主要是由于铁的某些络合物在紫外线作用下生成自由基所致。如:

undefined·OH (2)

undefined·OH (3)

光还原产生的Fe2+继续与H2O2反应, 使·OH产率增加, 从而加速有机物的分解速率.反应 (2) 与波长有关, 随波长增加, ·OH的量子产率降低。

(2) 有机物矿化程度更充分, 因为 Fe3+与有机物降解过程中产生的中间产物形成的络合物是光活性物质, 可以在紫外线照射下继续降解:

undefined2+·R (4)

自由基·R与O2进一步反应而降解, Fe2+则参与新一轮的Fenton反应.羧酸根离子是有机物降解过程中形成的主要中间产物, 可以认为光脱羧作用在有机分子降解过程中起主要作用;

(3) 紫外线的引入降低了Fe2+用量, 同时保持了H2O2较高的利用率;

(4) 有机物在紫外线作用下可实现部分降解。

2药剂选用

选用工业亚硫酸铁 (FeSO4·7H2O) 、工业过氧化氢 (30%) 、工业硫酸 (98%) 。

3处理方案及效果

针对奎屯铁路化学罐车清洗废水特点, 设计采用如下工艺处理:

(1) A调节池, 有效调节容积10m3, 调节时间24h, 安装提升泵一台, 流量:

1m3/h;

(2) Uv/Fenton处理池, 有效容积3m3, 安装18只36w、波长366nmPhilips光源, 光程20cm, HRT:

3h。

冲洗化工罐废水经调节后以1m3/h的流量进入Uv/Fenton处理池, 加入硫酸控制pH在3～4之间, 加入Fenton试剂, Fe2+/ H2O2比为20, H2O2投加量控制为废水CODcr的5倍左右, 搅拌, 在紫外线照射下反应2h后, 排入B调节池, 与含油废水一同经气浮处理后外排。

化学罐车清洗废水经UV/Fenton法处理后, 废水中CODcr可去除80%左右, 苯、甲苯、挥发酚的去除率都达在95%以上。然后再与含油废水一同经气浮处理后达到了GB8978—1996污水综合排放标准。

4讨论

Fenton试剂能氧化绝大部分有机物, 在Fenton反应中产生的·OH自由基能迅速和废水中的绝大部分有机物反应, 如苯、甲苯、酚、乙醇、多环芳香烃等;反应中使用的试剂不会造成二次污染, 且容易控制; H2O2和FeSO4是相对廉价的药品, 对于少量高浓度有机有毒废水, Fenton试剂氧化法是一种较经济的废水处理方法, 而且UV/Fenton法是物化处理法, 不需启动时间, 适合铁路化学洗罐废水水质复杂多变的特点。同时应注意以下问题:

(1) 但是由于UV/Fenton法利用太阳能的能力不强, 处理设备费用也较高, 能耗大, 同时当有机物浓度高时, 被Fe3+络合物所吸收的光量子数很少, 并需较长的辐射时间, 而且H2O2的投入量也会增加, 而羟基自由基?OH易被高浓度 H2O2 所清除.所以UV/Fenton 法通常只适宜于处理中低浓度的有机废水, 因此有必要在 UV/Fenton 体系中引入光化学活性较高的物质, 以适应高浓度有机废水的处理, 如水中含Fe3+的草酸盐和柠檬酸盐络合物具有很高的光化学活性。

(2) UV/Fenton法对pH值的控制要求较高, 一般认为pH值在2-4之间, 最佳值为3.5左右, 针对化学洗罐废水处理pH值控制在3-4之间可取得满意效果。

(3) 应注意罐车走行部用油脂进入UV/Fenton法处理池对紫外灯的影响, 可在A调节池内设油脂吸附装置。

摘要：为了处理化学罐车清洗废水, 采用UV/Fenton法对化学罐车清洗废水进行氧化, 而后排入含油废水水处理设施处理, 苯、酚去除效果好, 排水达到GB8978—1996污水综合排放标准。可供同类废水处理方案设计和管理者参考。

关键词：化学罐车清洗废水,苯,UV/Fenton

参考文献

[1]张乃东, 郑威.Fenton法在水处理中的发展趋势[J].化工进展, 2001, (12) .

[2]万俊峰, 李光明.Fenton试剂在污水处理上的发展与展望[J].江苏环境科技, 2005, (18) .

UV/Fenton 篇2

UV/Fenton光氧化降解活性艳红染料废水的试验研究

摘要：目的 研究UV/Fenton法对活性艳红染料废水色度和COD的处理效果,解决染料废水色度和COD难降解的问题.方法 通过比较不同反应体系的处理效果,验证了UV/Fenton氧化法的优越性.并对影响UV/Fenton氧化法处理废水效果的主要操作条件进行了试验研究,确定了反应的最佳操作条件.结果 研究表明,H2O2投加量、Fe2+投加量、pH值条件的改变对染料废水的处理效果影响很大.当pH=3,30%H2O2投加的体积分数为2.4 mL/L,Fe2+投加的质量浓度为320 mg/L,反应时间为15 min时为氧化反应的.最佳操作条件,脱色率和COD去除率分别达99.41%和93.21%.结论 UV/Fenton法对染料废水的色度和COD能够进行有效的去除,并且操作简单.但是,该法在大规模的应用上仍然存在一定的局限性,如pH应用范围窄、二次污染问题等.作 者：李亚峰    陈萍    吕春华    班福忱    LI Yafeng    CHEN Ping    LV Chunhua    BAN Fuchen  作者单位：沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁,沈阳,110168 期 刊：沈阳建筑大学学报（自然科学版）  ISTICPKU  Journal：JOURNAL OF SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY NATURAL SCIENCE 年，卷(期)：, 23(1) 分类号：X703 关键词：UV/Fenton    活性艳红X-3B    光氧化    降解   

UV/Fenton 篇3

Fenton试剂氧化处理压裂废液已在多个油田实施应用, 对油田压裂废液处理后达到外排标准和废水净化回注发挥了重要作用[3]。UV/Fenton及其草酸盐络合物体系处理压裂废液技术, 是在Fenton体系的基础上而改进的一种高级氧化技术。原理是, 紫外线的引入降低了Fe2+和H2O2用量, 保持了H2O2较高的利用率, 使Fenton试剂的氧化能力大大增强。将草酸盐引入UV/Fenton体系中, 在反应体系中Fe3+与C2O42-可形成具有光化学活性的络合物, 其中Fe (C2O4) 33-的光化学活性最强, 在水处理中发挥主要作用[3]。Fe (C2O4) 33-在紫外光的照射下, 光解为Fe2+、C2O4-·和CO2-·, 在空气饱和的溶液中, 酸性条件下C2O4-·和CO2-·会进一步与水中溶解氧反应, 最终形成H2O2[4]。在光照下草酸铁络合物光解成Fe2+和H2O2, 为Fenton试剂提供了持续来源, 同时体系中C2O42-的引入, 提高了反应体系中羟基自由基产生能力, 有利于反应体系降解一些难以降解的化学污染物。

本文以延长某油田压裂废液的特性组分为参照基础, 以造成压裂废液中COD高的主要成分羟丙基胍胶为考查主体[5,6], 用胍胶水溶液模拟胍胶水基压裂废液, 考查UV/Fenton及其草酸盐络合物体系对此模拟压裂废液的氧化效果, 筛选出最佳适用条件, 为进一步进行油田压裂废液氧化处理提供数据依据。

1 实验部分

1.1 实验仪器及药品

主要试剂:H2O2溶液 (质量分数为30%) ;胍胶粉 (工业品) ;硫酸 (分析纯) ;氢氧化钠 (分析纯) ;硫酸亚铁 (分析纯) ;草酸钾 (分析纯) 等。

主要仪器:分析天平 (CP114型) ;精密增力电动搅拌器 (JJ-1) ;恒温水浴锅 (WRK-05W) ;乌氏粘度计;台式加热仪 (CH-02型) 等。

1.2 模拟压裂废液试样的配制

模拟延长某油田压裂废液粘度和浓度条件, 用胍胶配制模拟压裂废液:称取3.5 g的羟丙基胍胶粉, 量筒量取2 000 m L的水, 在恒温30℃搅拌下向水中缓慢的加入胍胶粉。搅拌的时间为2 h, 形成均匀的具有一定粘度的溶液, 停止搅拌, 静置10 h, 形成压裂废液的模拟液。粘度在8~10 m Pa·s。

1.3 实验方法

取100 m L的模拟试样, 调节p H值以及氧化体系中H2O2、Fe SO4和草酸钾的加药量来确定氧化体系的最佳氧化条件, 紫外光照射15 min, 恒温30℃下反应时间为1 h, 以模拟试样的粘度下降率为指标评价其氧化效果。

粘度计算公式为:

式中:ρ1————水的密度, g/cm3

η1————水在30℃时的粘度, m Pa·s

ρ2————所测样品的密度, g/cm3

t1————水在乌氏粘度计中下降所需的时间, s

t2————所测样品在乌氏粘度计中下降所需的时间, s

η2————所测样品的液体在30℃时的粘度, m Pa·s

2 结果与讨论

2.1 UV/Fenton氧化处理效果的影响因素

2.1.1 废液初始p H值的影响

调节模拟液初始p H值, 投加体积比为0.20%的双氧水, Fe SO4的投加量为20 mg/L的条件下, 紫外光照射15 min, 进行氧化反应1 h后的氧化降粘结果见图1。

由图1可见, 当p H值大于5.0时, 降粘率逐渐降低, 大于6时, 压裂废液的降粘效果明显下降, 由此, UV/Fenton体系氧化压裂废液的适宜p H值选定为5。

一般情况下, Fenton氧化体系在p H值在3~4的酸性条件下, 铁的有效形式[Fe (HO2) ]2+、Fe (OH) 2, 的浓度最高, 且生成·OH的最多, 有较好的氧化效果[7,8]。但是, UV/Fenton体系在酸性条件下, Fe3+以Fe (OH) 2+形式存在, 在紫外光照射下Fe (OH) 2+分解为Fe2+和·OH, 二价铁离子和紫外光对催化过氧化氢提高其氧化能力具有协同作用[9], 降粘效果最佳的p H值会相应提高。所以, 本实验在p H值为5时UV/Fenton体系表现出较强的氧化降粘能力。

2.1.2 Fe SO4的量对UV/Fenton体系氧化处理效果的影响

调节模拟废液值p H为5.0, 在过氧化氢的投加体积比为0.2%, 分别投加不同量的Fe SO4, 紫外光照射15 min, 进行氧化反应1 h后的氧化降粘结果见图2。

由图2可见, 在反应体系中, 开始随着Fe SO4量的加入, 即反应体系中Fe2+浓度不断增大, 降粘率也随之增大, 当Fe SO4加入量超过20 mg/L时, 降粘率明显下降。这是因为Fe2+浓度过低, 不利于H2O2分解成·OH, Fe2+浓度过高, 会使·OH的生成速率加快, 导致单位时间·OH产量过多, ·OH在与有机物作用的同时, 也容易被清除[10]。所以, 从实验得出, Fe SO4最佳量选定为15~22 mg/L, 降粘率可达到80%以上。

2.1.3 H2O2的量对UV/Fenton体系氧化处理效果的影响

调节模拟废液的初始p H值为5.0, 分别加入不同体积比的H2O2, Fe SO4的加量为20 mg/L, 紫外光照射15 min, 进行氧化处理1 h, 实验结果如图3所示。

由图3可见, 当过氧化氢的体积比在0.2%之前, 此体系氧化降粘效果随着过氧化氢的投加量的增加而增大, 当大于这个量时降粘率逐渐降低, 因此, 体系中过氧化氢的投加体积比为0.2%最佳, 此时降粘率约为80%。

2.2 草酸钾的用量对UV/Fenton草酸盐络合物体系氧化处理效果的影响

调节模拟压裂废液的初始p H值至5.0左右, Fe SO4的加量为20 mg/L, 加入不同量的草酸钾, 再加入投加体积比为0.2%的过氧化氢, 紫外光照射15 min, 氧化处理1 h。结果如图4所示。

由图4可见, 随着草酸钾的投加量增加降粘率逐渐增加;投加量超过20 mg/L, 随着草酸钾的投加量增加降粘率变化不大。因此, 本实验中草酸钾的适宜投加量为20 mg/L, 此时降粘率为87%。同时也可看出, 在体系中加入草酸钾比不加入草酸钾的氧化降粘效果有明显的提高, 这是因为C2O42-和Fe3+形成草酸络合物, 在紫外光的照射下生成羟基自由基的产率较单纯的铁离子催化过氧化氢的羟基自由基的产率高, 从而表现出更强的氧化性[11]。K2C2O4浓度过低, Fe (C2O4) 33-的生成量小。K2C2O4浓度过高, 还会对Fe (C2O4) 33-的光解反应会起抑制作用[10]。

3 结论

实验考查了氧化剂UV/Fenton体系对模拟压裂废液的氧化效果, 筛选出最佳适用条件为:p H值在5条件下, Fe SO4加入量在15~22 mg/L, 过氧化氢的加入量在0.2% (体积比) , 紫外光照射15 min, 进行氧化处理1 h, 降粘率约为80%。

在上述条件下加入草酸钾的加入量20 mg/L, UV/Fenton草酸盐络合物的降粘率约为87%, 反映出对油田压裂废液很好的氧化处理效果。

摘要：以延长某油田压裂废液的特性组分为参照基础, 以造成压裂废液中COD高的主要成分羟丙基胍胶为考查主体, 用胍胶水溶液模拟胍胶水基压裂液体系, 考查了UV/Fenton体系及其草酸盐络合物体系的氧化效果。结果表明:pH值为5的条件下, FeSO4加入量在1522 mg/L, 草酸钾的加入量在20 mg/L, 过氧化氢的加入量在0.2% (体积比) , 紫外光照射15 min, 进行氧化处理1 h, 降粘率约为87%。