Fenton法及其衍生工藝處理棕櫚油廠廢水的研究進展

摘要： 棕櫚油作為一種重要的植物油，在我國廣泛應用于方便面制作、餐館烹飪、家庭煮食、肥皂制造以及化學油脂工業等多個領域。然而，棕櫚油廠在生產過程中產生的廢水若未經有效處理便排入水體，將會對生態環境造成嚴重的污染。因此，尋求高效、環保的廢水處理方法對于棕櫚油產業的可持續發展具有重要意義。本文綜述了Fenton法及其衍生工藝處理棕櫚油廠廢水（POME）的研究現狀，主要介紹了Fenton、Fenton氧化與傳統方法結合、電Fenton、光Fenton及Fenton衍生工藝與其他方法結合在POME處理領域的應用進展，同時詳細地介紹了各種方法對棕櫚油廠廢水的處理效果及其優缺點。最后，展望了Fenton法及其衍生工藝在POME處理領域未來的研究重點和發展趨勢。

關鍵詞：Fenton；Fenton衍生工藝；棕櫚油；棕櫚油廠廢水

中圖分類號：TQ085.41文獻標志碼： A 文章編號： 1004-0935（2025）02-0311-05

我國棕櫚油生產主要集中在南部地區，如廣東、云南、海南等省份，這些地區的氣候條件適宜油棕的生長，從而推動了棕櫚油產業的發展[1-5]。然而，棕櫚油生產過程中產生的大量廢水對環境造成了嚴重的威脅[6]。POME是黏稠的黃褐色液體，排放溫度高達80～90 ℃，pH為4.0～5.0。廢水中含有大量脂肪和脂肪酸等油類污染物，COD和BOD含量高[7]。這些特點使得POME的處理變得尤為復雜和困難。當未經處理的POME排入受納水體時，會迅速消耗水體中的溶解氧。廢水中的油脂還會形成一層薄膜，進一步阻斷空氣中的氧氣溶解入水中[8]。當POME的污染負荷超過受納水體的同化能力時，水體將變得完全沒有溶解氧，導致厭氧反應的發生。這不僅會產生H2S和其他難聞氣體，還會使水體生態系統遭到破壞[6]。此外，魚類等水生生物接觸POME后，會出現器官病理學變化，這也進一步證明了廢水對人類可能的毒性[9]?，F如今，土壤灌溉[6]、過濾[10]、混凝[11]、膜技術[12]、活性污泥法[13]和生物膜法[11]是主要的處理POME的傳統方法（具體優點和缺點見表1）。當前，利用傳統方法處理POME已遇到瓶頸期。因此，研究出一種清潔綠色、高效去除POME的新型處理技術具有極高的研究意義。

與傳統處理方法相比，Fenton法及其衍生工藝在處理POME方面確實展現出了顯著的優勢，包括反應速度快、清潔、綠色、無污染、穩定性好等特點。這些優勢使得Fenton法及其衍生工藝成為處理POME的一種有效的新型方法。本文詳細介紹了Fenton法及其衍生工藝處理POME的最新應用進展，并展望了Fenton法及其衍生工藝處理POME的發展趨勢。

1Fenton法在處理POME中的應用和研究

1.1Fenton試劑單獨降解POME

自從Fenton試劑被發現以來，其適用范圍和實際應用的研究得到了廣泛的關注。大量研究已經證實，Fenton試劑能夠有效氧化降解多種工業廢水，包括造紙廢水[14]、選礦廢水[15]、染料廢水[16]、垃圾滲濾液[17]和生活污泥[18]等。針對水體中難降解的有機物，如多環芳烴[19]、氯酚類[20]、除草劑[21]、甲基叔丁基醚[22]、硝基苯[23]等，Fenton試劑也表現出了良好的去除效果。隨著Fenton氧化技術的不斷發展和完善，越來越多的研究開始將重點放在Fenton法去除有機污染物上。其中，棕櫚油廠廢水（POME）作為一種典型的有機廢水，其處理也受到了廣泛的關注。Fenton反應作為典型的高級氧化反應，具有原料來源廣泛、能快速降解水中有機污染物、不需要復雜儀器和加壓設備的優點。在處理POME時，Fenton法能夠去除廢水中的多種物質，如TOC、油脂、COD等，同時還能提高廢水的可生化性，為后續的生物法處理創造了良好的條件。此外，Fenton法還能去除POME中的顏色和異味，降低廢水的毒性，從而減輕對環境的污染。這些優點使得Fenton法在POME處理中具有重要的應用價值。然而，Fenton法在實際應用中仍存在一些問題，如藥劑消耗量大、成本較高、可能產生鐵泥等二次污染物等。因此，未來的研究需要進一步優化Fenton法的操作條件，降低藥劑消耗量和成本，同時探索與其他廢水處理技術的結合使用，以實現更高效、更經濟的POME處理。

GAMARALALAGE等[9]在完全碳氮平衡的條件下，對POME進行了Fenton法氧化降解的研究，發現隨著H2O2濃度的增加，TOC還原率也隨之提高。在特定條件下，TOC還原率可以在180 min內達到91%，這比現有的生物處理方法要快得多。酈和生等[24]使用Fenton高級氧化技術處理模擬含油廢水。在水樣中油濃度為120 mg·L-1，c（H2O2）=40 mmol·L-1，c（Fe2+）＝4 mmol·L-1，pH為3.0，T為30 ℃的條件下，反應2 h后油的去除率最高為48.4%。ISHAK等[25]使用Fenton法提高含油廢水的可生化性。通過對Fenton工藝的優化和應用，成功地將廢水的可生化性（BOD5/COD）從0.27提高到0.43。

從這些研究中可以看出，Fenton法在處理POME時，通過調整H2O2、Fe2+的濃度和pH值等參數，可以有效地去除廢水中的有機物和油類，并提高廢水的可生化性。然而，不同的廢水成分和處理條件可能需要不同的參數設置以達到最佳的處理效果。此外，Fenton法雖然有效，但也存在一些問題，如產生的鐵泥需要處理、對pH值敏感等，因此在實際應用中需要綜合考慮各種因素。

1.2Fenton氧化與傳統方法結合降解POME

為了克服Fenton法單獨使用時的局限性，研究人員開始探索將Fenton法與其他傳統方法（如混凝、膜技術、吸附等）結合使用來治理POME。這種結合使用的方式可以充分發揮各種方法的優勢，提高處理效果并降低成本。然而，如何優化組合使用的工藝參數和操作流程，以及如何處理產生的污泥等問題，仍然需要進一步的研究和探索。

PARTHASARATHY等[26]使用殼聚糖混凝與Fenton氧化聯合處理POME。當殼聚糖濃度為2 500 mg·L-1，FeSO4濃度為2 500 mg·L-1，H2O2濃度為500mg·L-1時，TSS去除率高達98.7%，COD去除率為62.61%。殼聚糖混凝作為預處理步驟，能有效去除懸浮物和部分有機物，為Fenton氧化提供良好的反應環境。MU等[27]采用陶瓷膜（CM）與Fenton-活性炭（AC）吸附相結合的方法處理含油廢水。組合工藝對COD和TOC的去除率可達70%以上，濁度去除率高達97%。陶瓷膜與活性炭的結合，既提高了處理效率，又通過活性炭的吸附作用減少了膜污染。

這些研究案例表明，Fenton氧化法在處理POME方面具有顯著優勢，而與其他技術的結合則能進一步提高處理效率和水質。隨著研究的深入和技術的進步，Fenton氧化將在POME處理領域發揮更加重要的作用。

2Fenton衍生工藝處理POME

隨著廢水降解要求的提高和污染物復雜性的增加，傳統的Fenton法在某些情況下可能無法完全滿足處理需求。因此，研究人員開始探索Fenton法的衍生工藝，通過添加電、光等外加能量，或者改變催化劑的形態，以提高廢水處理的效率和效果。

2.1電-Fenton體系

電-Fenton法結合了電化學和Fenton試劑的特性，通過電化學過程持續生成Fe2+和H2O2，進而在酸性條件下產生·OH自由基，實現對有機污染物的有效降解[28-29]。這種方法不僅避免了大量化學藥劑的使用，減少了二次污染的風險，而且設備相對簡單，易于實現自動化控制。此外，由于Fe2+和H2O2的持續產生，有機物能夠得到更加完全的氧化，污泥產生量也較少，后續處理相對簡單。然而，電-Fenton法也存在一些缺點。首先，能量消耗較大，因為需要通電以產生Fe2+和H2O2，這增加了運行成本。其次，鐵離子消耗后難以再生，這可能導致處理效果的下降和鐵離子的累積。針對這些缺點，研究者們正在探索改進電-Fenton法的方法。例如，通過優化電極材料和反應條件來降低能量消耗；通過添加催化劑或改變反應條件來促進鐵離子的再生等。這些改進措施有望進一步提高電-Fenton法的處理效率和經濟效益。

CHAIRUNNISAK等[30]的研究結果表明，電Fenton法在處理POME時，對COD的去除效果優于電絮凝法。電Fenton法通過電化學過程持續產生Fe2+和H2O2，進而生成·OH自由基，實現對有機污染物的有效降解。該方法具有處理過程清潔、設備簡單、易于自動化控制等優點。然而，能量消耗較大和鐵離子消耗后難再生是其主要缺點。鄭季鑫[31]的研究表明，微電解與Fenton氧化聯合使用可以顯著提升含油廢水的處理效率。微電解過程產生的Fe2+與Fenton聯用達到了很好的協同作用，使得油的去除率高達98.73%，且H2O2用量更低。這種工藝充分利用了微電解法的原電池效應和Fenton氧化過程中羥基自由基的強氧化作用，實現了對難降解有機物的有效去除。

這些研究案例表明，電Fenton處理POME方面具有廣闊的應用前景，可以實現對有機污染物的有效降解和去除，同時降低處理成本和提高處理效率。隨著技術的不斷發展和完善，相信電Fenton法將在未來的POME處理領域發揮更加重要的作用。

2.2光-Fenton體系

光-Fenton法利用紫外光或可見光照射，加速Fe2+與H2O2之間的反應，產生更多的羥基自由基。光Fenton法作為一種高級氧化技術，在傳統Fenton法的基礎上引入了光輻射，從而顯著提高了有機物的降解效率[32-34]。其優點主要包括：（1）協同效應。Fe2+和紫外光對H2O2的催化分解存在協同效應，使得H2O2的分解速率遠超過單獨使用紫外光或Fe2+時的速率。這種協同效應大大加速了·OH自由基的生成，從而提高了有機污染物的降解效率。（2）有機污染物光降解。在紫外光的作用下，部分有機污染物可以直接被降解，這進一步增強了光Fenton法的處理效果。（3）Fe離子循環。光Fenton法中，Fe3+可以通過光化學還原轉化為Fe2+，從而維持了Fe離子之間的良好循環反應。這不僅降低了Fe2+的用量，提高了試劑的利用效率，還使得Fe3+也能參與反應生成·OH自由基，進一步提高了有機物的降解效率。然而，光Fenton法也存在一些缺點：（1）設備費用高、能耗大。光Fenton法需要配備紫外光源或可見光源，以及相應的反應器和控制系統，這導致設備費用較高。同時，光源的運行也需要消耗大量的電能，增加了處理成本。（2）降解濃度限制。光Fenton法在處理較低濃度的有機污染物時效果較好，但當有機物濃度較高時，需要更長的紫外線輻射時間和更多的H2O2用量，這增加了處理成本和難度。（3）太陽能利用率低。盡管光Fenton法利用了光輻射來提高處理效果，但其對太陽能的利用率仍然較低。這意味著在實際應用中，可能需要額外提供光源或利用其他方式來提高太陽能的利用率。為了克服這些缺點，研究者們正在探索新的技術和方法，如優化光源類型、改進反應器設計、開發新型催化劑等，以提高光Fenton法的處理效率和降低成本。同時，也可以考慮將光Fenton法與其他廢水處理技術相結合，如生物處理、吸附、膜分離等，以實現更高效的廢水處理。

ALJUBOURY等[35]引入太陽能光Fenton技術處理含油廢水。最佳條件下，TOC和COD的最大去除率分別為59.3%和74.7%。處理時間較以往縮短，表明該技術在處理含油廢水方面具有潛力。ARUTANTI等[36]將光催化與Fenton技術聯合用于降解POME中的木質素。在最佳條件下，非均相光Fenton對100 mg·L-1木質素的降解率可達90%。這表明光催化與Fenton技術的結合可以顯著提高處理效果。

這些研究不僅展示了光Fenton在POME處理中的有效性，還探討了不同參數對處理效果的影響，為實際應用提供了有價值的參考。然而，這些技術在實際應用中還需考慮成本、能耗、設備要求等因素，以實現經濟、環保和可持續的廢水處理。

2.3Fenton衍生工藝與其他方法結合處理POME

混合系統能夠結合物理、化學和生物技術的優勢，以更高效地去除廢水中的POME。通過不同的技術組合，可以實現更廣泛的污染物去除范圍，提高處理效率，并降低能耗和成本。然而，具體的混合系統設計和操作參數需要根據實際情況進行優化和調整?；旌舷到y技術的應用，不僅可以解決傳統單一技術無法有效去除POME的問題，還可以為廢水處理領域帶來新的發展機遇和挑戰。

BABU等[37]結合了電芬頓和生物氧化兩種技術來處理POME中的脂肪酸。電芬頓技術通過電解產生H2O2和Fe2+，從而引發Fenton反應產生·OH，能夠降解有機污染物。生物氧化則利用微生物的代謝活動來進一步降解有機物。通過電芬頓預處理，廢水中的脂肪酸被轉化為低分子量脂肪酸，隨后通過生物氧化被進一步降解為CO2。這種組合技術能夠顯著去除COD（86%）和BOD（85%），表明其在處理POME方面的有效性。周英勃等[38]采用了多級復合方法，包括絮凝劑、鐵碳微電解、Fenton試劑和DSA電化學法。絮凝劑用于去除廢水中的懸浮物和膠體物質；鐵碳微電解產生Fe2+和H2O2，進而引發Fenton反應；Fenton試劑進一步強化了氧化過程；最后，DSA電化學法通過電解產生強氧化劑來降解有機物。隨著不同處理步驟的加入，COD去除率逐漸提高。單獨使用絮凝劑時，COD去除率為38.5%；加上鐵碳微電解后，去除率提高到61.5%；再引入Fenton試劑，去除率增加到85.4%；最后，通過DSA電化學法電解3 h，總的COD去除率可達到92.31%。這表明多級復合方法在處理含油廢水方面具有顯著優勢。

這些研究不僅展示了高級氧化技術在處理POME中的廣泛應用和顯著效果，還為研究者提供了針對不同類型廢水的有效處理策略。隨著技術的不斷發展和優化，相信未來將有更多高效、環保的廢水處理方法問世。

3結束語

Fenton法及其衍生工藝在處理POME方面的應用已經取得了一些進展。研究人員通過實際應用和實驗研究，證明了Fenton法及其衍生工藝可以有效降解不同種類的有機污染物，如苯、酚、染料等，同時對重金屬離子的去除效果也較好。這些研究成果為Fenton法及其衍生工藝在POME處理領域的應用提供了有力的支持。

展望未來，Fenton法及其衍生工藝在處理POME方面的發展趨勢將主要體現在以下幾個方面：1）催化劑的進一步改進。探索新型的催化劑或改良傳統的催化劑，以提高催化劑的穩定性和再生性，同時減少鐵的泄漏。這將有助于提高Fenton法的處理效率和降低處理成本。2）反應參數的優化。進一步探究藥劑的加入次序、廢水的初始濃度、溫度和反應時間等因素對處理效果的影響，以尋求最佳的參數組合。這將有助于提高Fenton法的處理效果和穩定性。3）與其他技術的聯用。Fenton法可以與其他廢水處理技術（如混凝沉降法、活性炭法等）聯用，以降低成本并提高處理效果，實現更高效、更經濟的廢水處理。4）環保和可持續性。隨著環保意識的提高，對廢水處理技術的環保和可持續性要求也越來越高。Fenton法作為一種清潔、綠色的廢水處理技術，將受到更多的關注和重視，未來將致力于進一步提高Fenton法的環保性能和可持續性，以滿足廢水處理的需求。

總之，Fenton法及其衍生工藝在處理POME方面具有顯著的優勢和良好的發展前景。隨著技術的不斷進步和研究的深入，Fenton法將在廢水處理領域發揮更加重要的作用。

參考文獻：

[1] 張振霞. 棕櫚油和棉籽油硬脂在油條煎炸過程中的品質評價[J]. 食品研究與開發， 2024， 45（7）： 55-60.

[2] 丁艷明. 菜豆油價差可能回歸棕櫚油仍將“領漲”油脂[N]. 糧油市場報， 2024-03-30（B03）.

[3] 李建. 很多零食都含的棕櫚油真的不健康嗎？[N]. 中國消費者報， 2024-02-01（004）.

[4] 丁艷明. 國際棕櫚油市場價格重心或維持高位[N]. 糧油市場報， 2024-01-27（B03）.

[5] 張建國， 曹紅星， 張玉鋒， 等. 紅棕櫚油的營養成分及功效研究進展[J/OL]. 中國油脂，1-12[2024-05-22].

[6] 張業健. 棕油生產廢水零排放技術研究[D]. 上海： 上海交通大學， 2008.

[7] 胡維超. 棕櫚油廢水處理的工藝開發和設備研制[D]. 天津： 天津工業大學， 2007.

[8] 趙舒. 含油廢水處理技術研究進展[J]. 遼寧化工， 2024， 53（2）： 262-264.

[9] GAMARALALAGE D， SAWAI O， NUNOURA T. Degradation behavior of palm oil mill effluent in Fenton oxidation[J]. Journal of Hazardous Materials， 2019， 364： 791-799.

[10] XU Y， WANG W， ZHU Z G， et al. In Situ Fenton triggered PDA coating copper mesh with underwater superoleophobic property for oily wastewater pretreatment[J]. Processes， 2021， 9（9）： 1665-1665.

[11] 張炳雷. 生物質水煤漿技術在棕櫚油生產廢液治理中的應用[J]. 中國科技信息， 2013（1）： 43.

[12] 聶士超， 周曉吉， 劉坤朋， 等. 新型改性PVDF中空纖維膜直接分離模擬棕櫚油廢水的研究[J]. 膜科學與技術， 2016， 36（5）： 16-23.

[13] 龍秀華， 張春輝， 張業建， 等. 膨脹顆粒污泥床—接觸氧化法處理棕櫚油廢水[J]. 化工環保， 2006（4）： 310-314.

[14] 宗曉寧， 羅清， 張安龍， 等. Fe基類Fenton催化劑非均相處理造紙廢水[J]. 中國造紙， 2024， 43（3）： 135-141.

[15] 陳萍， 陶恒暢， 郭超華， 等. 非均相Fenton氧化法處理鉛鋅選礦廢水[J]. 礦冶， 2021， 30（6）： 109-112， 119.

[16] 黃昊. Fenton試劑處理弱酸艷藍染料廢水的試驗研究[J]. 中國資源綜合利用， 2023， 41（12）： 13-15.

[17] 涂樂樂. 兩級芬頓處理垃圾滲濾液工藝研究[J]. 廣東化工， 2023， 50（8）： 151-153， 146.

[18] 楊孟林. Fenton法改善生活污水生物處理出水有機物生物降解性能研究[D]. 張家口： 河北建筑工程學院， 2022.

[19] 鄭博文. 四氧化三鐵負載納米零價鐵類Fenton法處理廢水中的多環芳烴[D]. 蘭州： 蘭州交通大學， 2022.

[20] 鐘金魁， 李聞青， 謝亞瑞， 等. 氯酚類污染物在Fe3O4-nZVI類Fenton體系中的降解[J]. 中國環境科學， 2023， 43（11）： 5746-5756.

[21] 張培志， 葉美君， 周恩波， 等. Fenton試劑降解除草劑溴嘧草醚的反應動力學研究[J]. 農藥學學報， 2014， 16（5）： 580-585.

[22] 戴竹青， 戴巍， 杜爾登， 等. 芬頓氧化水中甲基叔丁基醚影響因素及機理[J]. 常州大學學報（自然科學版）， 2019， 31（3）： 71-79.

[23] 張洋. 以三維電Fenton為核心的硝基苯廢水預處理實驗研究[D]. 蘭州： 蘭州交通大學， 2023.

[24] 酈和生， 陳新芳， 劉偉， 等. Fenton試劑處理含油廢水的實驗研究[J].北京化工大學學報（自然科學版）， 2007（3）： 238-240.

[25] ISHAK S， MALAKAHMAD A. Optimization of Fenton process for refinery wastewater biodegradability augmentation[J]. The Korean Journal of Chemical Engineering， 2013， 30（5）： 1083-1090.

[26] Parthasarathy S， Gomes R L， MANICKAM S， et al. Process intensification of anaerobically digested palm oil mill effluent （AAD-POME） treatment using combined chitosan coagulation，hydrogen peroxide （H2O2） and Fenton's oxidation[J]. Clean Technologies and Environmental Policy， 2016， 18（1）： 219-230.

[27] MU H T， QIU Q， CHENG R Z， et al. Adsorption-enhanced ceramic membrane filtration using fenton oxidation for advanced treatment of refinery wastewater： treatment efficiency and membrane-fouling control[J]. Membranes， 2021，11（9）： 651-651.

[28] 唐娟， 付藝佳， 肖琪欽， 等. MoS2@FeS2催化電Fenton降解染料廢水[J]. 環境化學， 2024， 43（11）： 3854-3862.

[29] 許嗣鼎， 高崇. 三維電極-電Fenton技術處理難降解廢水研究進展[J]. 遼寧化工， 2023， 52（6）： 857-859.

[30] CHAIRUNNISAK A， ARIFIN B， SOFYAN H， et al. Comparative study on the removal of COD from POME by electrocoagulation and electro-Fenton methods： process optimization[J]. IOP Conference Series： Materials Science and Engineering， 2018， 334（1）： 012026.

[31] 鄭季鑫. 微電解-Fenton法聯合處理含油廢水的試驗研究[D]. 哈爾濱： 哈爾濱工程大學， 2017.

[32] 王旭. 強化異相光Fenton技術降解水中有機污染物的研究進展[J].皮革制作與環保科技， 2022， 3（7）： 17-18.

[33] 張永輝. 光Fenton催化劑制備及其在廢水處理中的應用[D]. 淄博：山東理工大學， 2022.

[34] 魯蔓菁. 改性凹凸棒土負載多金屬催化光Fenton處理制藥廢水的研究[D]. 鄭州： 鄭州大學， 2021.

[35] ALJUBOURY A D A D， PALANIANDY P， AZIZ A B H， et al. Treatment of petroleum wastewater using combination of solar photo-two catalyst TiO2 and photo-Fenton process[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering， 2015， 3（2）： 1117-1124.

[36] ARUTANTI O， SARI A A， BERKAH A， et al. Advanced degradation of lignin from palm oil mill effluent （POME） by a combination of photocatalytic-Fenton treatment and TiO2 nanoparticle as the catalyst[J]. Water， Air， Soil Pollution： An International Journal of Environmental Pollution， 2020， 231（5）： 43-1205.

[37] BABU R B， MEERA S K， VENKATESAN P， et al. Removal of fatty acids from palm oil effluent by combined electro-Fenton and Biological oxidation process[J].Water， Air， Soil Pollution， 2010，211（1/2/3/4）： 203-210.

[38] 周英勃， 柴濤， 房亞玲. DSA電化學法及絮凝Fenton法聯用處理輕油廢水的實驗研究[J]. 科學技術與工程， 2017， 17（14）： 343-346.

Research Progress on the Treatment of Wastewater from Palm Oil Plant by Fenton Process and Its Derivative Process

OU Huan， BAN Fuchen

（Shenyang Jianzhu University ， Shenyang Liaoning 110168， China）

Abstract： As an important vegetable oil， palm oil is widely used in many fields such as instant noodle making， restaurant cooking， home cooking， soap making and chemical oil industry. However， if the wastewater produced in the palm oil production process is discharged into the water without effective treatment， it will cause serious pollution to the ecological environment. Therefore， it is of great significance to seek efficient and environmentally friendly wastewater treatment methods for the sustainable development of palm oil industry. This paper reviews the research status of Fenton process and its derivative process in the treatment of palm oil plant wastewater （POME）， and mainly introduces the application progress of Fenton， Fenton oxidation combined with traditional methods， electro-Fenton， photo-Fenton and Fenton derivative process combined with other methods in the treatment of POME. At the same time， the treatment effect and advantages and disadvantages of various methods on wastewater from palm oil plant are introduced in detail. Finally， the future research focus and development trend of Fenton process and its derivative process in the field of POME treatment are prospected.

Key words： Fenton; Fenton derivative process; Palm oil; Palm oil plant wastewater