[发明专利]一体化高效芬顿沉淀装置

说明书

技术领域

本发明涉及芬顿反应水处理装置，尤其涉及一种一体化高效芬顿沉淀装置。

背景技术

1894年,法国人HJHFenton发现采用Fe²⁺/H₂O₂体系能氧化多种有机物。后人为纪念他将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂,它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物,其实质是H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH),·OH可与大多数有机物作用使其降解。随着研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸盐(C₂O₄^2-)等引入Fenton试剂中,使其氧化能力大大增强。从广义上说,Fenton法是利用催化剂、或光辐射、或电化学作用,通过H₂O₂产生羟基自由基(·OH)处理有机物的技术。 H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下分解产生·OH,其氧化电位达到2.8V,是除元素氟外最强的无机氧化剂,它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时,Fe²⁺被氧化成Fe³⁺产生混凝沉淀,去除大量有机物。可见Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。Fenton试剂在黑暗中就能降解有机物,节省了设备投资,缺点是H₂O₂的利用率不高,不能充分矿化有机物。研究表明,利用Fe³⁺、Mn²⁺等均相催化剂和铁粉、石墨、铁、锰的氧化矿物等非均相催化剂同样可使H₂O₂分解产生·OH,因其反应基本过程与Fenton试剂类似而称之为类Fenton体系。如用Fe³⁺代替Fe²⁺,由于Fe²⁺是即时产生的,减少了·OH被Fe²⁺还原的机会,可提高·OH的利用效率。若在Fenton体系中加入某些络合剂(如C₂O₄^2-、EDTA等),可增加对有机物的去除率。Fenton试剂氧化有机物的反应，是以铁离子作用于过氧化氢生成羟基自由基，并引发更多的自由基，进攻有机物分子内键，达到将有机物完全无机化或裂解为小分子的目的。

Fe²⁺+ H₂O₂→Fe³⁺+·OH+OH-        （1）

Fe³⁺+ H₂O₂→Fe²⁺+·H₂O+ H⁺         （2）

Fe²⁺+·OH→Fe³⁺+OH-              （3）

Fe³⁺+·OH₂→Fe²⁺+ H⁺+O₂           （4）

·OH+ H₂O₂→H₂O+·OH2           （5）

·O₂-+ H₂O₂→O₂⁺+·OH+OH-        （6）

经过上述反应生成了一系列的自由基，如·OH、·OH₂、·O^2-等，这些自由基进一步与有机物发生作用：

R-H⁺·OH→R·+ H₂O

X-+·OH→·X+ OH-

生成的R·和·X进一步与自由基反应，使有机物矿化或转化为易于降解的小分子物质，从而去除部分有机物，并提高可生化性。

现有技术的芬顿氧化沉淀装置一般均设置为一个个并列的反应池用管道相互连接，不但占地面积大而且反应效果并不理想，有待改进。

发明内容

本发明针对现有的技术不足，提供了一种高效的、结构紧凑的、占地面积小的一体化高效芬顿沉淀装置。