芬頓氧化塔反應器
近年來,我司致力于研究芬頓與有機物及其中間產物之間的反應規律;研究芬頓對不同有機物的動力學,并建立了不同的動力學模型。這種研究推動了我司芬頓氧化技術的成熟。我司開發了芬頓反應器設備。該設備能處理大部分難降解的有機廢水,如氰化物、酚類、染料廢水、染料中間體或染料助劑廢水、農藥(草甘膦)廢水、焦化廢水、制藥廢水、垃圾滲濾液等。
在此舉例說明我司用芬頓反應器對難降解的氯酚廢水的研究。我司芬頓氧化氯酚的反應特征,主要研究pH、H202、Fe2+對反應的影響。在研究中發現,如果酸性太強,溶液中的H+濃度過高,過氧化氫以H3O2+穩定存在,而且有機物在強酸性環境中不易分解,Fe3+不能被順利地還原成Fe2+,催化反應受阻。實驗證明,反應受到自由Fe2+濃度的影響,Fe2+是產生·OH的關鍵因素。被芬頓分解的小分子有機物,有一部分會加速分解,而另外一部分會和Fe2+形成穩定的化合物,很難被進一步降解,只要有H+存在,有機物的降解反應便會繼續下去。由實驗結果得出pH=2-4時,有機物的降解速率發生在短短的幾分鐘之內,這個降解速率相對于氯酚濃度來說是一級反應,它的反應速率常數正比于Fe2+和H202的初始濃度。實驗發現,反應受到中間有機產物的影響極大,因此動力學的研究應該考慮中間產物的影響。我司技術人員對間硝基苯胺的動力學進行了研究,分別考察了H202濃度、Fe2+濃度、pH值、溫度隨時間的變化。該研究用一元線性回歸的方法,對不同氧化降解時間后間硝基苯胺的殘余濃度對反應時間的相關性進行了定量分析,發現間硝基苯胺的氧化降解符合一級動力學的模式,得到了該反應的表觀速率常數和活化能。利用紫外光譜對機理研究發現,間硝基苯胺催化氧化過程中的主要中間產物應為戊烯二酸。由于經基自由基與間硝基苯胺的反應速率常數大于有機酸的反應速率常數,根據化學動力學理論,在芬頓試劑催化降解反應中,當所投加的芬頓試劑劑量不足以完全氧化間硝基苯胺時,間硝基苯胺可被優先氧化降解去除,使降解反應終止于產酸階段。因此,在實際的難降解工業廢水處理中,可以根據需要用芬頓試劑氧化法作為間硝基苯胺等難降解廢水的預處理方法,為后續的生化處理提供良好的反應條件。但是,當芬頓試劑投加量較大時,可以對中間產物有機酸進一步降解,生成小分子化合物,直至降解為二氧化碳和水。對芬頓試劑與有機物反應的動力學進行研究可以了解有機物在芬頓試劑中的反應進程,尋找合適的反應停留時間和反應的級數和速率常數,為我司芬頓反應器設備的處理效果提供堅實的依據和經驗。