芬頓氧化法可作爲廢水生化處理前的預處理工藝，也可作爲廢水生化處理後(hòu)的深度處理工藝。該方法主要适用于含難降解有機物廢水的處理，如造紙工業廢水、煤化工業廢水、石油化工廢水、精細化工廢水、發(fā)酵工業廢水、垃圾滲濾液等廢水，以及對(duì)工業園區集中廢水處理廠等廢水的處理。
芬頓反應原理
1893年，化學(xué)家Fenton發(fā)現，過(guò)氧化氫(H2O2)與二價鐵離子的混合溶液具有強氧化性，可以將(jiāng)當時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酷類氧化爲無機态，氧化效果十分顯著。但此後(hòu)半個多世紀中，這(zhè)種(zhǒng)氧化性試劑卻因爲氧化性極強而沒(méi)有太被(bèi)重視。
進(jìn)入20世紀70年代，芬頓試劑在環境化學(xué)領域中找到了它應有的位置。芬頓試劑具有去除難降解有機污染物的功能(néng)，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中得到了廣泛應用。當年，芬頓發(fā)現該試劑時，并不清楚過(guò)氧化氫與二價鐵離子反應到底生成(chéng)了何種(zhǒng)氧化劑，隻知道(dào)該氧化劑具有很強的氧化能(néng)力。二十多年後(hòu)，有人假設可能(néng)反應中産生了羟基自由基，否則氧化性不會有如此強。因此，人們采用了一個領域内較廣泛使用的化學(xué)反應方程式來描述芬頓試劑中發(fā)生的化學(xué)反應：
Fe2++H2O2→Fe3++OH·+OH
芬頓氧化法是在酸性條件下，其H2O2在Fe2＋存在下生成(chéng)強氧化能(néng)力的羟基自由基OH·，并引發(fā)更多其他活性氧，以實現對(duì)有機物的降解，其氧化過(guò)程爲鏈式反應。其中以OH産生作爲鏈的開(kāi)始，而其他活性氧和反應中間體構成(chéng)了鏈的節點，各活性氧被(bèi)消耗，反應鏈終止。其反應機理較爲複雜，這(zhè)些活性氧僅供有機分子并使其轉化爲CO2和H20等無機物，從而使Fenton氧化法成(chéng)爲重要的高級氧化技術之一。
芬頓塔結構圖
進(jìn)水水質要求
芬頓氧化法進(jìn)水應符合以下條件
（1）在酸性條件下易産生有毒有害氣體的污染物（如硫離子、氰根離子等）不應進(jìn)入芬頓氧化工藝單元；
（2）進(jìn)水中懸浮物含量宜＜200mg/L；
（3）應控制進(jìn)水中Cl-、H2PO3-、HC03-、油類和其他影響芬頓氧化反應的無機離子或污染物濃度，其限制濃度應根據試驗結果确定.
芬頓氧化法進(jìn)水不符合條件時
應根據進(jìn)水水質采取相應的預處理措施：
（1）芬頓氧化法用于生化處理預處理時，可設置粗、細格栅、沉砂池、沉澱池或混凝沉澱池，去除漂浮物、砂礫和懸浮物等易去除污染物；芬頓氧化法用于廢水深度處理時，宜設置混凝沉澱或過(guò)濾工序進(jìn)行預處理；
（2）進(jìn)水中溶解性磷酸鹽濃度過(guò)高時，宜投加熟石灰，通過(guò)混凝沉澱去除部分溶解性磷酸鹽；
（3）進(jìn)水中含油類時，宜設置隔油池除油；
（4）進(jìn)水中含硫離子時，應采取化學(xué)沉澱或化學(xué)氧化法去除；進(jìn)水中含氰離子時，應采取化學(xué)氧化法去除；
（5）進(jìn)水中含有其他影響芬頓氧化反應的物質時，應根據水質采取相應的去除措施，以消除對(duì)芬頓氧化反應的影響。芬頓氧化法用于生化處理的預處理時，若進(jìn)水水質水量變化較大，芬頓氧化工藝前應設置調節池。
芬頓的影響因素
溫度
溫度是芬頓反應的重要影響因素之一。一般化學(xué)反應随著(zhe)溫度的升高會加快反應速度，芬頓反應也不例外，溫度升高會加快OH·的生成(chéng)速度，有助于OH·與有機物反應，提高氧化效果和COD的去除率。但對(duì)于芬頓試劑這(zhè)樣(yàng)複雜的反應體系來說，溫度升高不僅會加速正反應的進(jìn)行，也加速副反應，同時會加速H2O2的分解，而分解得到的02和H20，不利于OH·的生成(chéng)。不同種(zhǒng)類工業廢水中的芬頓反應，其适合的溫度，也存在一定差異。處理聚丙烯酰胺水溶液時，溫度應控制在30℃至50℃；洗膠廢水處理時溫度爲85℃；處理三氯（苯）酚時，當溫度低于60℃時，有助于反應的進(jìn)行，當高于60℃時，則不利于反應。
pH值
一般來說，芬頓試劑是在酸性條件下發(fā)生反應的，在中性和堿性的環境中，Fe2＋不能(néng)催化氧化H202産生OH·，而且會産生氫氧化鐵沉澱，從而失去催化能(néng)力；當溶液中的H＋濃度過(guò)高，Fe3＋不能(néng)順利的被(bèi)還(hái)原爲Fe2+，催化反應受阻。多項研究結果表明芬頓試劑在酸性條件下，特别是pH在3—5時氧化能(néng)力很強，此時有機物降解速率快，能(néng)夠在短短幾分鍾内降解，有機物的反應速率常數正比于Fe2＋和過(guò)氧化氫的初始濃度。因此，在工程上采用芬頓工藝時，建議將(jiāng)廢水調節到2—4，理論上pH值在3—5時爲最佳。
有機物
對(duì)不同種(zhǒng)類的廢水，芬頓試劑的投加量、氧化效果是不同的。因爲不同類型的廢水中，其有機物的種(zhǒng)類是不同的。對(duì)于醇類（甘油）及糖類等碳水化合物，在羟基自由基作用下，分子發(fā)生脫氫反應，然後(hòu)産生C-C鍵的斷鏈；對(duì)于大分子的糖類，羟基自由基使糖分子鏈中的糖苷鍵發(fā)生斷裂，降解生成(chéng)小分子物質；對(duì)于水溶性的高分子及乙烯化合物，羟基自由基使得C-C鍵斷裂；并且羟基自由基可以使得芳香族化合物開(kāi)環，形成(chéng)脂肪類化合物，從而消除降低該種(zhǒng)類廢水的生物毒性，改善其可生化性。
針對(duì)染料類，羟基自由基可以打開(kāi)染料中官能(néng)團的不飽和鍵，使染料氧化分解，達到脫色和降低COD的目的。用芬頓試劑降解殼聚糖的實驗表明，當介質pH值在3—5時，聚糖、H202及催化劑的摩爾比在240：1—2或24：1—2時，芬頓反應可以使殼聚糖分子鏈中的糖苷鍵發(fā)生斷裂，從而生成(chéng)小分子的産物。
過(guò)氧化氫與催化劑投加量
芬頓工藝在處理廢水時需要判斷藥劑投加量及經(jīng)濟性。H202的投加量大，廢水COD的去除率會有所提高，但是當H202投加量增加到一定程度後(hòu)，COD的去除率會慢慢下降。因爲在芬頓反應中，H202投加量增加，OH·的産量就會随之增加，而COD的去除率會相應降低。但是當H2O2的濃度過(guò)高時，雙氧水會發(fā)生分解，并不産生羟基自由基。
催化劑的投加量也有與雙氧水投加量相同的情況。一般情況下，增加Fe2＋的用量，廢水COD的去除率會增大，當Fe2＋增加到一定程度後(hòu)，COD的去除率開(kāi)始下降。這(zhè)是因爲當Fe2＋濃度較低時，随著(zhe)Fe2＋濃度升高，H202産生的OH·會增加；但當Fe2+的濃度過(guò)高時，也會導緻H2O2發(fā)生無效分解，釋放出02。
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