Fenton反應(yīng)：在酸性條件下，H₂0₂與Fe²⁺反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，其具有超強(qiáng)的氧化能力（僅次于氟），能把難降解的有機(jī)物迅速氧化分解。

反應(yīng)方程式：H₂0₂+Fe²⁺ →Fe³⁺+OH-+·OH

其中：Fe²⁺是催化劑，H₂0₂是氧化劑，·OH是產(chǎn)生的羥基自由基,羥基自由基存活時(shí)間很短，且極不穩(wěn)定，生成后有兩個(gè)用途：

1、沒有碰到污染物，自然分解，造成浪費(fèi)；

2、接觸到污染物，發(fā)揮氧化作用。

羥基自由基是芬頓反應(yīng)的核心，技術(shù)創(chuàng)新路線都是沿著以上2個(gè)方面進(jìn)行。

芬頓技術(shù)的發(fā)展：

第一代芬頓（又稱土芬頓），配套構(gòu)筑物一般是混凝土澆注，僅有均相反應(yīng)

優(yōu)點(diǎn)：投資成本低

缺點(diǎn)：COD去除率一般30%~40%，營運(yùn)成本高，污泥量大，容易返色（如雙氧水與硫酸亞鐵的投加量與投加比例控制不好，或三價(jià)鐵不沉淀容易導(dǎo)致廢水呈現(xiàn)出微黃色或黃褐色）。

瓶頸1：Fe²⁺為催化劑，使H₂O₂產(chǎn)生成?OH及OH-，但后續(xù)Fe(OH)₃、Fe(OH)₂的產(chǎn)生也伴隨著大量污泥。

瓶頸2：COD達(dá)到一定的去除率后，無法再繼續(xù)去除。

傳統(tǒng)芬頓只有均相反應(yīng)（液態(tài)硫酸亞鐵與液態(tài)雙氧水發(fā)生反應(yīng)生成羥基自由基），羥基自由基大部分都是被自然分解掉，利用率不高，因此，在傳統(tǒng)芬頓的基礎(chǔ)上，芬頓技術(shù)的創(chuàng)新主要在2方面：

1、生成更多的羥基自由基；

2、提高羥基自由基的被利用率；

第二代芬頓（流化床芬頓），配套反應(yīng)器+填料，均相反應(yīng)+非均相反應(yīng)

在傳統(tǒng)芬頓均相反應(yīng)的基礎(chǔ)上，流化床芬頓增加了非均相反應(yīng)（固態(tài)羥基氧化鐵與液態(tài)雙氧水發(fā)生反應(yīng)），以生成更多的羥基自由基，達(dá)到降低硫酸亞鐵、雙氧水等藥劑使用量及降低污泥產(chǎn)生量，從而提高芬頓反應(yīng)的效率。

流化床芬頓配套反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有用于推助反應(yīng)的填料床（填料一般選擇石英砂或鐵碳類填料），外源添加的硫酸亞鐵及雙氧水進(jìn)行催化氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的三價(jià)鐵大部份在填料表面上結(jié)晶或沉淀，形成固體顆粒，通過射流泵、循環(huán)水泵增加回流比，從而將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動(dòng)的流體之中，使顆粒具有流體的某些表觀特征，這種流-固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化，即流化床。

非均相反應(yīng)：反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有填料，硫酸亞鐵及雙氧水反應(yīng)所產(chǎn)生的羥基氧化鐵（FeOOH）大部份在填料表面上結(jié)晶或沉淀，形成固體顆粒，該固體顆粒與雙氧水發(fā)生非均相反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基：FeOOH + H₂0₂→·OH

相較于均相反應(yīng)，非均相反應(yīng)效率較低。如下圖所示：晶體外部紅色圈圈部分即為羥基氧化鐵，隨著附在填料上的羥基氧化鐵越來越多，晶體顆粒越來越大，當(dāng)顆粒大到一定程度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)板結(jié)，因此，需要定期更換填料。

圖：芬頓流化床反應(yīng)器內(nèi)羥基氧化鐵大部份在填料表面上結(jié)晶或沉淀

流化床芬頓對傳統(tǒng)芬頓氧化法作了兩方面改良：

1）利用填料表面形成的鐵氧化物增加非均相反應(yīng)，提高羥基自由基的產(chǎn)量，從而提高芬頓反應(yīng)效率；

2）通過芬頓反應(yīng)器內(nèi)流化狀態(tài)促進(jìn)化學(xué)氧化反應(yīng)及傳質(zhì)效率，即通過重新循環(huán)反應(yīng)與芬頓體系形成協(xié)同作用，達(dá)到結(jié)合均相化學(xué)氧化（芬頓法）、非均相化學(xué)氧化（H₂O₂/FeOOH）、流體化床結(jié)晶及FeOOH的還原溶解等功能，使COD去除率提升，減少加藥量、減少污泥產(chǎn)量。

流化床芬頓以此優(yōu)勢替代傳統(tǒng)芬頓在深度處理中應(yīng)用，但依然存在2個(gè)問題：

1、在工程運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著晶體顆粒逐漸變大，需要定期清理及更換填料，從而定期產(chǎn)生耗材成本；

2、填料如果沒有得到及時(shí)清理和更換，非常容易發(fā)生板結(jié)及堵塞，造成運(yùn)行效率不高及運(yùn)行成本較高；

第三代芬頓（磁芬頓技術(shù)）：配套反應(yīng)器+無填料，僅均相反應(yīng)

與芬頓流化床通過增加非均相反應(yīng)以生成更多羥基自由基技術(shù)路線不同，磁芬頓是提高羥基自由基與污染物的接觸幾率，增加羥基自由基的利用率，從而提高芬頓反應(yīng)效率。磁芬頓的技術(shù)機(jī)理主要有以下方面：

1）磁化工藝技術(shù)：

污水以一定的流速經(jīng)過磁場區(qū)域時(shí)，順磁性的水分子按照磁力線方向重新排列，從而改變污水中溶解態(tài)和膠體態(tài)有機(jī)污染物與水分子的結(jié)合狀態(tài)，水分子團(tuán)平衡體系被打破，從而加大污染物與羥基自由基的碰撞幾率，使得化學(xué)反應(yīng)的速度和反應(yīng)程度顯著提高，節(jié)省藥劑消耗；

圖：傳統(tǒng)芬頓羥基自由基很難接觸污染物，自然分解較多，利用率不高

圖：磁芬頓大大增加羥基自由基與污染物的接觸幾率，利用率大幅提高

2）無需使用石英砂或鐵碳類填料

經(jīng)過磁化后的污水，更有利于羥基自由基發(fā)揮氧化作用，大幅降低硫酸亞鐵和雙氧水的用量，提高污染物處理的廣譜性；磁芬頓在較寬的pH范圍內(nèi)，將羥基自由基和污染物的高效接觸，大幅提高芬頓反應(yīng)的效率，磁芬頓技術(shù)是對傳統(tǒng)芬頓（均相催化氧化）技術(shù)的提升，是高級氧化技術(shù)的豐富和發(fā)展。

3）鐵鹽網(wǎng)捕、聚沉、吸附和絡(luò)合架橋作用：

硫酸亞鐵在前端是反應(yīng)系統(tǒng)催化劑，在后端固液分離單元又形成高效鐵鹽混凝劑，不需要再外源投加混凝劑，磁芬頓技術(shù)具有催化還原、催化氧化、催化縮合反應(yīng)，更有效的將有機(jī)污染物充分反應(yīng)及降解，促進(jìn)了混凝效果。

相比第二代芬頓，磁芬頓技術(shù)最大的區(qū)別在于：無需使用填料，沒有非均相反應(yīng)，大幅提高羥基自由基的利用率；

從磁芬頓與流化床芬頓的反應(yīng)器外觀可以比較容易得出以下對比結(jié)論：

1、磁芬頓反應(yīng)器高度比較矮，因?yàn)闊o需在反應(yīng)器內(nèi)部安裝填料（芬頓流化床反應(yīng)器內(nèi)約50%空間用于填充填料）；

2、磁芬頓反應(yīng)器沒有爬梯和扶梯，設(shè)備零故障（芬頓流化床反應(yīng)器須經(jīng)常檢修及更換填料，因此需配備爬梯）；

3、磁芬頓反應(yīng)器沒有回流泵/曝氣（芬頓流化床反應(yīng)器需配備回流泵及曝氣，以讓反應(yīng)器內(nèi)部的填料充分流動(dòng)）；

4、磁芬頓無需配備脫氣工藝（芬頓流化床脫氣主要用于吹脫雙氧水，磁芬頓雙氧水投加量小，不存在過量情況，無需吹脫）；

在工程項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用中，磁芬頓主要體現(xiàn)出以下幾方面的優(yōu)勢：

1）高效、廣譜、處理負(fù)荷大、抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)

磁芬頓對抗氧化、抗光化、抗生化的發(fā)色基團(tuán)具有良好脫除作用，可顯著降低污水COD、SS、色度、總磷、臭味。COD去除率達(dá)到60%-85%，脫色率高達(dá)90%。

2）運(yùn)行成本低

磁芬頓技術(shù)拓寬了反應(yīng)條件（PH相較于芬頓流化床的3-4，磁芬頓的為4-5），酸和堿用量都大幅下降，再通過磁分離技術(shù)，大幅降低硫酸亞鐵和雙氧水的使用量，降低了整體藥劑耗量。

3）無需使用填料

磁芬頓無需使用填料，沒有耗材成本，業(yè)主無需擔(dān)心綁定銷售，同時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)無需進(jìn)行回流或曝氣，也能降低運(yùn)行電耗。

4）規(guī)避板結(jié)和堵塞，系統(tǒng)穩(wěn)定性好、維護(hù)量低

芬頓流化床普遍存在結(jié)鈣、結(jié)晶的問題，填料顆粒越來越大，造成系統(tǒng)堵塞、板結(jié)情況非常普遍。磁芬頓無需使用任何填料，沒有結(jié)晶、吸附或過濾系統(tǒng)，即不存在吸附堵塞或飽和、再生問題，從根源上杜絕板結(jié)和堵塞問題，大幅降低系統(tǒng)故障率，現(xiàn)場維護(hù)工作量低，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

5）污泥產(chǎn)生量大大降低

硫酸亞鐵投加量的降低，大大減少了污泥的產(chǎn)生，較芬頓流化床污泥量可減少30%左右。

6）出水返色、飄泥問題根除

磁芬頓技術(shù)減少了亞鐵和雙氧水的使用量，殘留在污水中的Fe³⁺和H₂O₂大大減少，解決了鐵離子返色和雙氧水分解為O₂帶泥等問題，出水清澈透明。

金川的 Super Cheap 磁芬頓技術(shù)，具有一無三低（無需使用填料，藥劑耗量低+電耗低+污泥量低）的卓越特點(diǎn)，已經(jīng)得到上實(shí)環(huán)境等公司的高度認(rèn)可，并在多個(gè)工業(yè)園區(qū)污水處理項(xiàng)目中得到實(shí)際驗(yàn)證，在業(yè)內(nèi)塑造了良好的技術(shù)口碑和質(zhì)量品牌，正在為我國工業(yè)企業(yè)的污染減排及廢水資源化做出貢獻(xiàn)。