Реакционная башня Финтона

ВВЕДЕНИЕ

Усовершенствованная технология окисления (Advanced Oxidation Processes) определяется как процесс, способный генерировать большое количество свободных радикалов OH, которые используют высокоактивные свободные радикалы для нападения на макромолекулярные органические вещества и реакции с ними, тем самым разрушая молекулярную структуру агента для достижения цели окисления и удаления органических веществ и достижения эффективной оксидирования.
При обработке сточных вод, содержащих гидроксиорганические соединения, методом Фентона проявляется явная избирательность. Типы замещающих гидроксильных радикалов, количество гидроксильных радикалов, положение замещения гидроксильных радикалов, длина основной цепи и насыщенность основной цепи в разной степени влияют на эффективность обработки методом Fenton. Эксперименты показали, что монофенол - гидроксил способствует реакции Фентона, в то время как монофенол - гидроксил оказывает сильное ингибирующее воздействие на него; Когда количество атомов углерода одинаково, а количество гидроксильных радикалов не увеличивается одновременно с увеличением количества гидроксильных радикалов, его влияние на реакцию Фентона постепенно снижается; Чем больше атомов углерода в основной цепи насыщенного монометанола, тем более очевидным является его ингибирующее воздействие на реакцию Фентона; Ненасыщенность основной цепи также влияет на реакцию Фентона по - разному, липидные ненасыщенные гидроксильные соединения плохо обрабатываются методом Фентона, а фенциклические гидроксильные соединения имеют хороший эффект окисления; Длина цепи не совпадает с числом гидроксильных радикалов, и по мере роста основной цепи и увеличения количества гидроксильных радикалов ингибирующее воздействие на реакцию Фентона снижается, демонстрируя хороший эффект окисления и деградации. Количество гидроксильных свободных радикалов в различных системах может быть использовано для непосредственного определения ингибирующего эффекта и степени ингибирования субстрата реагенту фентона. Импульсное нагревание способствует окислению реагента фентона при комнатной температуре, и чем больше частота нагрева, тем более очевидным является эффект.

Глава II. Принцип Финтона

Когда Фентон обнаружил реактив Фентона, было неясно, какой окислитель обладает такой сильной окислительной способностью в результате реакции перекиси водорода с ионами двувалентного железа. Более 20 лет спустя было допущено, что в результате возможной реакции образовались свободные радикалы, и поскольку H2O2 в присутствии катализатора Fe3 + (Fe2 +) может эффективно разлагаться, образуя свободные радикалы (· OH) с сильной окислительной способностью и высокой электрической отрицательной или эофильной способностью (569,3KJ), OH может окислять и разлагать органические загрязнители в водоемах и в конечном итоге минерализировать их в мелкие молекулярные вещества, такие как C02, H20 и неорганические соли. Согласно расчетам, в растворе pH = 4 окислительный потенциал - OH достигает 2,73 В, а его окислительная способность уступает только фтористоводородной кислоте в растворе. Таким образом, обычные реагенты затрудняют окисление стойких органических веществ, особенно ароматических соединений и некоторых гетероциклических соединений, для подавляющего большинства из которых реагенты фентона могут неизбирательно окисляться и разлагаться.
Что касается механизма реакции реагента Фентона, одно исследование предполагает реакцию между неорганическими веществами, такими как Fe2 +, Fe3 +, H202, · OH, HO2 · и 02 - ·, которые присутствуют в общей системе реакции Фентона. Изучение механизма этой части реакции в основном осуществляется с помощью химических захватчиков и современных аналитических приборов, в которых основное внимание уделяется тому, производятся ли окисляющие виды, в которых доминируют 9 или алкилкислородные свободные радикалы, или же высокоценные переходные окисляющие виды, сосредоточенные на железе. В последние годы исследователи обнаружили, что бифуран может использоваться в качестве захватчика свободных радикалов для захвата свободных радикалов HO2. В то же время конкурентная реакция свободных радикалов - OH не влияет на захват свободных радикалов HO2. Основываясь на этих выводах, исследователи предложили механизм производства высокоэнергетических свободных радикалов и окислителей, который также является более зрелым механизмом реакции Финтона. Тем не менее, до сих пор существует много вопросов, которые необходимо изучить в отношении морфологии реакции после окисления железа. В ответ на это явление некоторые ученые предложили множество промежуточных процессов, которые суммируются в основном несколькими: низкая концентрация Fe2 + присутствует в основном в форме Fe (OH) (H20) 52 +, когда pH находится между 2,5 и 4,5, и эта реакция происходит, когда H2O2 осуществляет координационный обмен на первом коллекторе Fe2 +, а затем происходит метастазы диэлектронов в организме, которые образуют комплекс Fe. Промежуточный продукт Fe (oH) 3 (H2O) 4 + продолжает реагировать и генерировать · OH, Fe (oH) (H2O) 52 + продолжает реагировать с H2O2: позволяя Fe2 + циркулировать.

Глава III. Оксидная башня Финтона

В последние годы наш отдел занимается изучением закономерностей реакции Финтона с органическими веществами и их промежуточными продуктами; Изучая динамику Финтона на различных организмах, были созданы различные динамические модели. Это исследование способствовало развитию нашей технологии окисления Sfinton. Наш отдел разработал оборудование для Оксидной башни Финтона. Устройство способно обрабатывать большинство трудноразлагаемых органических сточных вод, таких как цианиды, фенолы, сточные воды красителей, сточные воды промежуточных красителей или вспомогательных красителей, сточные воды пестицидов (глифосат), коксовые сточные воды, фильтраты для просачивания мусора и т.д.
В качестве примера можно привести исследование стойких к разложению хлорфенольных сточных вод, проведенное нашим отделом с помощью фентонской окислительной башни. Характеристики реакции оксида хлорфенола MSF, в основном изучающего влияние pH, H202, Fe2 + на реакцию. Исследование показало, что если кислотность слишком сильна, концентрация H + в растворе слишком высока, пероксид водорода стабильно присутствует в H3O2 +, а органическое вещество не легко разлагается в сильно кислой среде, Fe3 + не может быть успешно восстановлен до Fe2 +, каталитическая реакция блокируется. Эксперименты показали, что на реакцию влияет концентрация свободного Fe2 +, который является ключевым фактором в производстве · OH. Мелкие молекулярные органические вещества, разлагаемые Фентоном, частично ускоряют разложение, в то время как другие образуют стабильные соединения с Fe2 +, которые трудно разложить дальше, и реакция на разложение органических веществ продолжается до тех пор, пока существует H +. При получении pH = 2 - 4 в результате эксперимента скорость разложения органического вещества наступает всего за несколько минут, что является первой реакцией по отношению к концентрации хлорфенола, и ее константа скорости реакции пропорциональна начальной концентрации Fe2 + и H202. Эксперименты показали, что реакция сильно зависит от промежуточных органических продуктов, поэтому динамические исследования должны учитывать влияние промежуточных продуктов. Наши специалисты изучили динамику интернитроанилина, рассмотрев концентрацию H202, концентрацию Fe2 +, pH и изменение температуры со временем. В ходе этого исследования был проведен количественный анализ корреляции остаточной концентрации нитроанилина с временем реакции после различных периодов окисления и разложения с использованием метода линейной регрессии одного элемента, и было установлено, что окисление и разложение интернитроанилина соответствуют моделям первичной динамики, и были получены константы кажущейся скорости и энергия активации реакции. Изучение механизмов с использованием ультрафиолетового спектра показало, что основным промежуточным продуктом каталитического окисления интернитрофениламина должна быть амиловая кислота. Поскольку константа скорости реакции между свободными радикалами и интернитрофениламином превышает константу скорости реакции органической кислоты, согласно теории химической динамики, в реакции каталитического разложения реагента фентона, когда доза вводимого реагента фентона недостаточна для полного окисления нитрофениламина, интернитрофениламин может быть удален путем приоритетного окисления и разложения, так что реакция разложения заканчивается стадией кислотообразования. Таким образом, при фактической обработке промышленных сточных вод с высокой степенью разложения окисление реагентами фентона может использоваться, по мере необходимости, в качестве метода предварительной обработки трудноразлагаемых сточных вод, таких как интернитроанилин, обеспечивая хорошие условия реакции для последующей биохимической обработки. Однако, когда реагент Фентона подается в больших количествах, промежуточная органическая кислота может далее разлагаться, образуя мелкие молекулярные соединения до тех пор, пока она не разлагается до углекислого газа и воды. Изучение динамики реакций реагентов Фентона с органическими веществами позволяет понять процесс реакции органических веществ в реагентах Фентона, найти подходящее время пребывания реакции и последовательность реакций и константы скорости, чтобы обеспечить прочную основу и опыт для обработки нашего оборудования Оксидной башни Фентона.

Глава IV. Преимущества Оксидной башни Финтона

(1) Промежуточные активные виды гидроксильных свободных радикалов (· OH), образующиеся системой Фентона, имеют более высокий потенциал окислительных электродов, чем другие окислители. То есть, более сильная окислительная способность, реагент не токсичен, гомогенная система не имеет препятствий для передачи качества, простая операция, небольшие инвестиции.
(2) Промежуточный активный вид гидроксильных свободных радикалов (· OH), созданный системой Фентона, является мощным окислителем с оксидным электродным потенциалом (E) 2,80V, уступая только F2 среди известных окислителей.
(3) Промежуточный активный вид гидроксильных радикалов (· OH), созданный системой Фентона, обладает высокой электроотрицательной или электронной сродством (569,3 кдж) и легко атакует точки плотности облака электронов, в то время как атака гидроксильных радикалов имеет определенную избирательность.
(4) Промежуточные активные виды гидроксильные свободные радикалы (· OH), образующиеся системой Фентона, также имеют аддитивный эффект, и аддитивные реакции происходят, когда присутствуют углеродно - углеродные двойные связи, если только атакующая молекула не имеет высокоактивных углеводородных связей.