微波辅助芬顿氧化降解难降解有机污染物的工程实践
一、引言
化工、农药等行业排放的废水中含有大量芳香族化合物、卤代烃等难降解有机污染物,传统处理方法难以彻底去除。微波辅助芬顿氧化(Microwave-Assisted Fenton Oxidation, MAF)通过引入微波辐射增强自由基生成速率,显著提升了污染物降解效率,是近年来高级氧化领域的新兴方向。
二、技术机制与协同效应
MAF通过以下机制实现污染物高效去除:
微波激发水分子产生局部热效应;
Fe²⁺与H₂O₂反应生成·OH,裂解有机物;
微波促进Fe³⁺还原为Fe²⁺,循环利用;
提升传质效率,缩短反应时间。
三、系统组成与运行方式
典型MAF系统包括:
微波发生器(频率2.45 GHz);
芬顿试剂投加系统(Fe²⁺/H₂O₂);
反应槽与搅拌装置;
pH调节与冷却系统;
控制与监测单元。
四、关键参数优化
影响系统性能的主要参数包括:
微波功率:100–800 W;
频率范围:2.45 GHz;
H₂O₂投加量:0.5–2 g/L;
pH值:2.5–4.0最有利于反应;
处理时间:5–30分钟。
五、工程应用案例
某精细化工企业采用MAF系统处理苯甲酸类废水(初始COD约2500 mg/L),经处理后COD去除率达93%,TOC去除率为89%,出水达到《污水综合排放标准》一级标准,系统运行稳定,能耗可控。
六、未来发展方向
探索非均相催化剂替代传统试剂;
构建模块化装置便于中小企业部署;
开发智能控制系统实现精准调控;
推动与MBR、RO等工艺集成;
结合AI模型预测最佳运行参数。