Torre de reacción de Fenton

Capítulo I Introducción

La tecnología avanzada de oxidación se define como un proceso que puede producir una gran cantidad de radicales libres • oh, utilizando radicales libres altamente activos para atacar y reaccionar con compuestos orgánicos macromoleculares, destruyendo así la estructura molecular del agente petrolero para lograr el propósito de oxidar y eliminar compuestos orgánicos y lograr un tratamiento de oxigenación eficiente.
Existe una clara selectividad en el tratamiento de aguas residuales que contienen compuestos orgánicos hidroxi por el método fenton. El tipo de grupo de sustitución hidroxi, el número de grupos hidroxi, la posición de sustitución hidroxi, la longitud de la cadena principal y la saturación de la cadena principal tienen diferentes grados de influencia en el efecto del tratamiento del método fenton. Los resultados experimentales muestran que el Grupo hidroxi fenol monobásico tiene un efecto promotor en la reacción de fenton, mientras que el Grupo hidroxi alcohólico monobásico tiene un fuerte efecto inhibidor en ella; Cuando el número de átomos de carbono es el mismo y el número de grupos hidroxi es diferente, su impacto en la reacción de Fenton disminuye gradualmente con el aumento del número de grupos hidroxi; Cuanto mayor sea el número de átomos de carbono en la cadena principal del alcohol monobásico saturado, más obvio será su inhibición de la reacción de fenton; El efecto de la insaturación de la cadena principal en la reacción de Fenton también es diferente. el método de Fenton de los compuestos hidroxi insaturados alifáticos tiene un mal efecto de tratamiento, mientras que tiene un buen efecto de tratamiento de oxidación de los compuestos hidroxi de anillo de benceno; La longitud de la cadena es diferente del número de grupos hidroxi alcohólicos, con el crecimiento de la cadena principal y el aumento del número de grupos hidroxi, su inhibición de la reacción de Fenton disminuye, mostrando un buen efecto de degradación oxidativa. La producción de radicales libres hidroxi en diferentes sistemas se puede utilizar para juzgar directamente el efecto inhibidor y el grado de inhibición del sustrato sobre el reactivo de fenton. El calentamiento pulsado promueve el efecto de oxidación del reactivo de Fenton a temperatura ambiente, y cuanto mayor sea la frecuencia de calentamiento, más obvio será el efecto.

Capítulo 2 Principios de Fenton

Cuando Fenton descubrió el reactivo de fenton, no estaba claro qué oxidante había generado la reacción del peróxido de hidrógeno con iones de hierro bivalentes con una capacidad de oxidación tan fuerte. Más de 20 años después, se ha asumido que en una posible reacción se han producido radicales radicales, ya que el h2o2, en presencia del catalizador fe3 + (fe2 +), puede descomponerse de manera eficiente para producir radicales radicales radicales (· oh) con una fuerte capacidad de oxidación y una alta Electronegatividad o electrofilicidad (569,3 kJ de afinidad electrónica), · oh puede oxidar y degradar contaminantes orgánicos en el agua, de modo que finalmente se mineralización en pequeñas moléculas como c02, H20 y sales inorgánicas. Se calcula que en una solución con pH = 4, el potencial de oxidación de - Oh es tan alto como 2,73 v, y su capacidad de oxidación es solo superada por el ácido fluorhídrico en la solución. Por lo tanto, los reactivos habituales son difíciles de oxidar compuestos orgánicos persistentes, especialmente compuestos aromáticos y algunos compuestos heterocíclicos, y los reactivos de Fenton pueden oxidar y degradar la mayoría de ellos sin opciones.
En cuanto al mecanismo de reacción de los reactivos de fenton, un estudio considera que es una reacción entre compuestos inorgánicos, como FE2 +, fe3 +, h202, · oh, ho2 · y 02 - ·, que está presente en el sistema general de reacción de fenton. El estudio del mecanismo de esta parte de la reacción se realiza principalmente a través de agentes de captura química e instrumentos analíticos avanzados, y el estudio se centra principalmente en si se producen especies de oxidación dominadas por radicales libres de 9 radicales o radicales libres de alcoxidos o especies de oxidación instantánea de alto precio centradas en hierro. En los últimos años, los investigadores han descubierto que Viza se puede utilizar como agente de captura de radicales libres para capturar radicales libres ho2. Al mismo tiempo, la respuesta competitiva de los radicales libres - Oh no afecta la captura de los radicales libres ho2. Sobre la base de este descubrimiento, los investigadores propusieron el mecanismo de producción de radicales libres de alta energía y oxidantes, que también es la afirmación del mecanismo más maduro de la reacción de fenton. Sin embargo, hasta ahora, todavía hay muchos problemas que estudiar sobre la morfología de la reacción después de la oxidación del hierro. En respuesta a este fenómeno, algunos estudiosos han propuesto muchos procesos intermedios, que se resumen en varios tipos principales: cuando el pH está entre 2,5 y 4,5, las bajas concentraciones de FE2 + existen principalmente en forma de fe (oh) (h20) 52 +, una reacción en la que el H2O2 realiza un intercambio de coordinación en el primer ligando de FE2 +, seguido de una reacción de transferencia de dos electrones en el cuerpo que produce un complejo de fe. El intermedio fe (oh) 3 (h2o) 4 + continúa reaccionando y produciendo · oh, fe (oh) (h2o) 52 + continúa reaccionando con h2o2: permitiendo la circulación de FE2 +.

Capítulo 3 torre de oxidación de Fenton

En los últimos años, nuestra empresa se ha comprometido a estudiar las leyes de reacción entre Fenton y la materia orgánica y sus productos intermedios; Se estudió la dinámica de Fenton sobre diferentes compuestos orgánicos y se establecieron diferentes modelos dinámicos. Este estudio ha impulsado la madurez de nuestra tecnología de oxidación de fenton. Nuestra empresa ha desarrollado equipos de torre de oxidación de fenton. El equipo puede tratar la mayoría de las aguas residuales orgánicas difíciles de degradar, como cianuros, fenoles, aguas residuales de tintes, aguas residuales de intermediarios de tintes o auxiliares de tintes, aguas residuales de pesticidas (glifosato), aguas residuales de coque, lixiviados de vertederos, etc.
Este ejemplo muestra el estudio de nuestra empresa sobre las aguas residuales de clorofenol difíciles de degradar con una torre de oxidación de fenton. Las características de reacción de la oxidación de clorofenol por Fenton se estudian principalmente en los efectos del ph, h202 y FE2 + en la reacción. En el estudio se encontró que si el ácido es demasiado fuerte, la concentración de H + en la solución es demasiado alta, el peróxido de hidrógeno existe de manera estable en h3o2 +, y la materia orgánica no es fácil de descomponer en un ambiente ácido fuerte, fe3 + no se puede reducir sin problemas a FE2 +, lo que bloquea la reacción catalítica. Los experimentos han demostrado que la reacción se ve afectada por la concentración de FE2 +, que es un factor clave para producir · oh. La materia orgánica de moléculas pequeñas descompuesta por fenton, una parte acelerará la descomposición, mientras que la otra parte formará un compuesto estable con FE2 +, que es difícil de degradar aún más, siempre que exista H +, la reacción de degradación de la materia orgánica continuará. A partir de los resultados experimentales, la tasa de degradación de la materia orgánica ocurre en solo unos minutos a un pH = 2 - 4, que es una reacción de primer orden en relación con la concentración de clorofenoles, y su constante de velocidad de reacción es proporcional a la concentración inicial de FE2 + y h202. Los experimentos han encontrado que la reacción se ve muy afectada por los productos orgánicos intermedios, por lo que el estudio de la dinámica debe considerar la influencia de los productos intermedios. Nuestros técnicos estudiaron la dinámica de la M - nitroanilina e investigaron los cambios de concentración de h202, concentración de FE2 +, pH y temperatura con el tiempo, respectivamente. El estudio utilizó el método de regresión lineal unitaria para analizar cuantitativamente la correlación entre la concentración residual de M - nitroanilina y el tiempo de reacción después de diferentes tiempos de degradación por oxidación, y encontró que la degradación por oxidación de M - nitroanilina cumplía con el modo de la dinámica de primer orden, obteniendo la constante de velocidad aparente y la Energía de activación de la reacción. Utilizando el estudio del mecanismo de par espectral ultravioleta, se encontró que el principal producto intermedio en el proceso de oxidación catalítica de M - nitroanilina debería ser el ácido valerénico. Debido a que la constante de velocidad de reacción entre los radicales libres y la M - nitroanilina es mayor que la constante de velocidad de reacción de los ácidos orgánicos, según la teoría de la dinámica química, en la reacción de degradación catalítica del reactivo de fenton, cuando la dosis del reactivo de Fenton añadido no es suficiente para oxidar completamente la m - nitroanilina, la M - nitroanilina puede ser eliminada por oxidación prioritaria, lo que hace que la reacción de degradación termine en la etapa de producción de ácido. Por lo tanto, en el tratamiento real de aguas residuales industriales difíciles de degradar, el método de oxidación del reactivo de Fenton se puede utilizar como método de pretratamiento de aguas residuales difíciles de degradar, como la M - nitroanilina, según sea necesario, proporcionando buenas condiciones de reacción para el tratamiento bioquímico posterior. Sin embargo, cuando la dosis del reactivo de Fenton es grande, el ácido orgánico del producto intermedio se puede degradar aún más, produciendo compuestos de moléculas pequeñas hasta que se degradan en dióxido de carbono y agua. El estudio de la dinámica de la reacción entre el reactivo de Fenton y la materia orgánica puede comprender el proceso de reacción de la materia orgánica en el reactivo de fenton, encontrar el tiempo de estancia de la reacción adecuado y el orden y la constante de velocidad de la reacción, y proporcionar una base sólida y experiencia para el efecto de tratamiento de nuestro equipo de torre de oxidación de fenton.

Capítulo 4 ventajas de la torre de oxidación de Fenton

(1). Los radicales libres hidroxi (· oh), una especie activa intermedia producida por el sistema fenton, tienen un mayor potencial de electrodos de oxidación que otros oxidantes. Es decir, una mayor capacidad de oxidación, los reactivos no son tóxicos, el sistema homogéneo no tiene obstáculos para la transmisión de calidad, la operación es simple y la inversión es pequeña.
(2) el radical hidroxi (· oh), una especie activa intermedia producida por el sistema fenton, es un oxidante muy fuerte, con un potencial de electrodo de oxidación (e) de 2,80 v, solo superado por F2 entre los oxidantes conocidos.
(3) los radicales libres hidroxi (· oh), una especie activa intermedia producida por el sistema fenton, tienen una alta Electronegatividad o afinidad electrónica (569.3kj), que es fácil de atacar puntos de alta densidad de nubes electrónicas, mientras que el ataque de los radicales libres hidroxi tiene cierta selectividad.
(4) los radicales libres hidroxi (· oh), una especie intermedia activa producida por el sistema fenton, también tienen un efecto de adición, cuando existe un doble enlace de carbono y carbono, se produce una reacción de adición, a menos que la molécula atacada tenga un enlace de hidrocarburos altamente activo.