Torre de Reação Fenton

Capítulo 1 Preparação

Os Processos Avançados de Oxidação são definidos como processos que produzem grandes quantidades de radicais livres • OH, que usam radicais livres altamente ativos para atacar e reagir com materiais orgânicos macromoleculares, destruindo a estrutura molecular do agente oleaginoso para alcançar o objetivo de remover a oxidação dos materiais orgânicos e alcançar um tratamento oxidativo eficiente.
A Fenton tem uma seletividade evidente no tratamento de águas residuais que contêm compostos hidroxiorgânicos. O tipo de substituição de hidroxilo, a quantidade de hidroxilo, a localização da substituição de hidroxilo, o comprimento da cadeia principal e a saturação da cadeia principal afetam o efeito do tratamento Fenton em diferentes graus. Os resultados experimentais indicam que o hidroxilo monofenólico tem um efeito promotor na reação de Fenton, enquanto o hidroxilo monoalcoólico tem um forte efeito inibitório sobre ele; Quando o número de átomos de carbono é o mesmo e o número de hidroxilos não é o mesmo, seu efeito na reação de Fenton diminui gradualmente com o aumento do número de hidroxilos; Quanto maior o número de átomos de carbono da cadeia principal do monol saturado, mais evidente é a sua inibição da reação de Fenton; O efeito da insaturação da cadeia principal na reação de Fenton também é diferente, o efeito do tratamento do método de Fenton dos compostos hidroxílicos insaturados da família lipídica é muito pobre, e o efeito do tratamento oxidativo dos compostos hidroxílicos do tipo benzo-anel é excelente; O comprimento da cadeia e o número de hidroxilos alcoólicos são diferentes, com o crescimento da cadeia principal e o aumento da quantidade de hidroxilos, sua inibição da reação de Fenton diminui, mostrando bons efeitos de oxidação e degradação. A produção de radicais livres hidroxílicos em diferentes sistemas pode ser usada para determinar diretamente o efeito inibitório e o grau de inibição do substrato ao reagente fenton. O aquecimento por pulso tem um efeito estimulante sobre o efeito oxidativo do reagente Fenton a temperatura ambiente, e quanto maior a frequência de aquecimento, mais evidente o efeito.

Capítulo II O Princípio de Fenton

Quando Fenton descobriu o reagente Fenton, não estava claro exatamente o que o peróxido de hidrogênio reagiu com íons de ferro binários para produzir um oxidante com uma capacidade oxidativa tão forte. Mais de 20 anos depois, foi suposto que a reação poderia ter produzido radicais livres intermediários, e como H2O2, na presença do catalisador Fe3 + (Fe2 +), pode ser decomposto de forma eficiente para gerar radicais livres intermediários (·OH) com forte capacidade oxidativa e alta eletronegatividade ou pró-eletrônica (afinidade eletrônica de 569,3 KJ), o·OH pode oxidar e degradar poluentes orgânicos no corpo de água, tornando-os finalmente mineralizados em substâncias moleculares pequenas como C02, H20 e sais inorgânicos. Calculado em uma solução de pH = 4, o potencial oxidativo de -OH é de até 2,73 V, e sua capacidade oxidativa segue apenas ao ácido hidroflúrico na solução. Portanto, os reagentes habituais são difíceis de oxidar substâncias orgânicas persistentes, especialmente compostos aromáticos e alguns compostos heterocíclicos, a grande maioria dos quais podem ser oxidados ​​e degradados de forma indiscriminada.
No que diz respeito ao mecanismo de reação dos reagentes de Fenton, um estudo acredita que são reações entre substâncias inorgânicas, como Fe2+, Fe3+, H202, ·OH, HO2· e 02-·, que estão presentes nos sistemas de reação de Fenton em geral. O estudo do mecanismo desta parte da reação é realizado principalmente por meio de capturadores químicos e instrumentos analíticos avançados, concentrando-se principalmente na produção de espécies oxidantes baseadas em radicais livres 9 ou em radicais livres alóxidos ou na produção de espécies oxidantes transitórios de alto preço centradas em ferro. Nos últimos anos, os pesquisadores descobriram que a pipina pode ser usada como um capturador de radicais livres para capturar os radicais livres HO2. Ao mesmo tempo, a resposta competitiva dos radicais livres -OH não afeta a captura dos radicais livres HO2. Com base nesta descoberta, os pesquisadores propuseram o mecanismo de geração de radicais livres e oxidantes de alta energia, o que também é uma teoria mais madura da reação de Fenton. No entanto, até agora, há muitas questões que precisam ser estudadas sobre a forma como a reação ocorre após a oxidação do ferro. Em resposta a este fenômeno, alguns estudiosos propõem muitos processos intermediários, resumindo-se principalmente em vários: quando o pH está entre 2,5 e 4,5, a baixa concentração de Fe2+ existe principalmente na forma de Fe(OH)(H20)52+, esta reação ocorre quando H2O2 ocorre uma troca de posição no primeiro ligador de Fe2+, seguida de uma reação de transferência de dois eletrões no corpo, gerando um complexo de Fe. O intermediário Fe(oH)3(H2O)4+ continua a reagir e produzir · OH, e Fe(oH)(H2O)52+ continua a reagir com H2O2: permitindo que Fe2+ circule.

Capítulo 3 Torre de óxido de Fenton

Nos últimos anos, nossa empresa se dedicou a estudar as leis de reação entre fenton e materiais orgânicos e produtos intermediários; Estudou a dinâmica de Fenton de diferentes matérias orgânicas e construiu modelos dinâmicos diferentes. Essa pesquisa impulsionou a maturação da minha tecnologia de oxidação Sphinkton. Nossa empresa desenvolveu o equipamento Fenton Oxide Tower. O equipamento é capaz de lidar com a maioria das águas residuais orgânicas difíceis de degradar, como cianetos, fenóis, aguas residuais de corantes, aguas residuais de intermediários de corantes ou auxiliares de corantes, aguas residuais de pesticidas (glifosato), aguas residuais coxadas, filtros de lixo, etc.
Aqui é um exemplo do estudo da nossa divisão com a torre de óxido de fenton sobre as águas residuais de clorofeno difíceis de degradar. As características da reação do óxido de clorofeno de Espintone, principalmente estudando o efeito do pH, H202, Fe2 + na reação. O estudo descobriu que, se a acidez é muito forte, a concentração de H + na solução é muito alta, o peróxido de hidrogênio está estável em H3O2 +, e a matéria orgânica não é fácil de decompor em ambientes fortemente ácidos, Fe3 + não pode ser reduzido suavemente em Fe2 +, a reação catalítica é bloqueada. Experimentalmente, a reação foi influenciada pela concentração de Fe2 + livre, que é o fator-chave para a produção de OH. As pequenas moléculas orgânicas decompostas por Fenton podem acelerar a decomposição, enquanto que outras formam compostos estáveis ​​com Fe2 +, que são difíceis de decompor ainda mais, enquanto a presença de H +, a reação de decomposição da matéria orgânica continuará. Quando o pH é de 2 a 4, a taxa de degradação da substância orgânica ocorre em poucos minutos, e essa taxa de degradação é uma reação de estágio em relação à concentração de clorofeno, cuja taxa de reação constante é proporcional às concentrações iniciais de Fe2 + e H202. Os experimentos descobriram que as reações são altamente afetadas pelos produtos orgânicos intermediários, por isso os estudos de dinâmica devem considerar os efeitos dos produtos intermediários. Os técnicos da nossa empresa estudaram a dinâmica da nitrofenamina, examinando a concentração de H202, a concentração de Fe2 +, o pH e a temperatura ao longo do tempo. O estudo analisou quantitativamente a correlação da concentração residual de nitroanilina após diferentes tempos de degradação oxidativa com o tempo de reação usando o método de regressão linear monopolar, e descobriu que a degradação oxidativa de nitroanilina se ajusta ao padrão de dinâmica de nível I, obtendo a constante de taxa aparente e a energia de ativação da reação. O estudo do mecanismo da espectroscopia ultravioleta descobriu que o principal intermediário no processo de oxidação catalítica da nitrofenamina deve ser o ácido penteno. Como a constante da taxa de reação dos radicais livres intermediários e da intermanifina é maior do que a constante da taxa de reação dos ácidos orgânicos, de acordo com a teoria da dinâmica química, na reação de degradação catalítica do reagente Fenton, quando a dose do reagente Fenton não é suficiente para a completa oxidação da intermanifina, a intermanifina pode ser eliminada pela degradação oxidativa prioritária, terminando a reação de degradação na fase de produção de ácido. Portanto, no tratamento prático de águas residuais industriais difíceis de degradar, o método de oxidação do reagente Fenton pode ser usado como um método de pré-tratamento de águas residuais difíceis de degradar, como a nitrofenamina, para fornecer boas condições de reação para o tratamento bioquímico posterior. No entanto, quando o reagente Fenton é administrado em grandes quantidades, o ácido orgânico intermediário pode ser degradado ainda mais, gerando compostos de pequenas moléculas até ser degradado em dióxido de carbono e água. O estudo da dinâmica das reações de reagentes de Fenton com matérias orgânicas fornece uma base sólida e experiência para entender o processo de reação de matérias orgânicas em reagentes de Fenton, encontrar o tempo de permanência da reação apropriado e constantes de taxa e taxa de reação, fornecendo uma base sólida e experiência para o efeito do processamento de nossos equipamentos de torre de óxido de Fenton.

Capítulo IV Vantagens da Torre de Óxido de Fenton

(1). Os radicais hidroxilos livres (·OH), a espécie ativa de estado intermediário produzida pelo sistema Fenton, têm um maior potencial de eletrodo oxidativo do que outros oxidantes. Ou seja, a capacidade oxidativa mais forte, o reagente não é toxico, o sistema homofásico não tem obstáculos à transmissão de massa, a operação é simples e o investimento é pequeno.
(2) Os radicais hidroxilos livres (·OH), a espécie ativa do estado intermediário produzida pelo sistema Fenton, é um oxidante muito forte, com um potencial de eletrodo oxidante (E) de 2,80 V, segundo apenas entre os oxidantes conhecidos F2.
(3) Os radicais hidroxilos livres (·OH) da espécie ativa do estado intermediário produzida pelo sistema de Fenton têm alta eletronegatividade ou afinidade eletrônica (569,3 kj), são propensos a atacar os pontos de alta densidade de nuvens eletrônicas, ao mesmo tempo que o ataque dos radicais hidroxilos livres tem uma certa seletividade.
(4) Os radicais hidroxilos livres (·OH) da espécie ativa do estado intermediário gerada pelo sistema de Fenton também têm um efeito aditivo, quando há uma dupla ligação de carbono-carbono, a menos que a molécula atacada tenha ligações de hidrogênio altamente ativas, ocorrerá uma reação aditiva.