1、鐵碳微電解法概述

 

鐵屑(較多使用鑄鐵屑)為鐵-碳合金,當(dāng)浸沒在廢水溶液中時(shí)，就構(gòu)成一個(gè)完整的微電池回路，形成一種內(nèi)部電解反應(yīng),這就是微電解。而在鑄鐵屑中再加入惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等)顆粒時(shí)，鐵屑與炭粒接觸，形成的大原電池即為鐵碳微電解法。

 

2、技術(shù)原理

 

鐵碳微電解技術(shù)主要利用了鐵的還原性、鐵的電化學(xué)性、鐵離子的絮凝吸附三者共同作用來(lái)凈化廢水。

 

鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵屑和活性炭或者焦炭，當(dāng)材料浸沒在工業(yè)廢水（例如焦化廢水、電鍍廢水）中時(shí)，發(fā)生內(nèi)部和外部?jī)煞矫娴碾娊夥磻?yīng)。一方面鑄鐵中含有微量的碳化鐵，碳化鐵和純鐵存在明顯的氧化還原電勢(shì)差，這樣在鑄鐵屑內(nèi)部就形成了許多細(xì)微的原電池，純鐵作為原電池的陽(yáng)極，碳化鐵作為原電池的陰極，在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使鐵變?yōu)槎䞍r(jià)鐵離子進(jìn)入溶液。此外，鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池，因此在利用微電解進(jìn)行廢水處理的過程實(shí)際上是內(nèi)部和外部雙重電解的過程，或者稱之為存在微觀和宏觀的原電池反應(yīng)。另外，為了增加電位差，促進(jìn)鐵離子的釋放,也可在鐵碳微電解填料中加入一定比例催化劑。

 

發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)過程如下：

 

陽(yáng)極(Fe):Fe-2e→Fe2+E(Fe/Fe2+)=0.44V

 

陰極(C):2H++2e→H2E(H+/H2)=0.00V

 

反應(yīng)中，產(chǎn)生了初生態(tài)的Fe2+和原子H，它們具有高化學(xué)活性,能改變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性,使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。

 

若有曝氣，還會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)：

 

O2+4H++4e→2H2OE(O2)=1.23V

 

O2+2H2O+4e→4OH-E(O2/OH-)=0.41V

 

Fe2++O2+4H+→2H2O+Fe3+

 

反應(yīng)中生成的OH-是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝劑,可以有效地吸附、凝聚水中的懸浮物及重金屬離子,且吸附性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的Fe(OH)3，從而增強(qiáng)對(duì)廢水的凈化效果。

 

3、工藝流程

 

鐵碳電極反應(yīng)需要在酸性條件下進(jìn)行反應(yīng)才能達(dá)到較好的效果，因此在反應(yīng)之前需要將廢水pH值調(diào)至3~4,反應(yīng)結(jié)束后pH值為5.7左右，一般的為了除去廢水中存在的Fe2+和Fe3+需要加堿將出水pH值調(diào)至弱堿性。

 

4、工藝特點(diǎn)

 

1、反應(yīng)速度快。填料采用微孔活化技術(shù)，比表面積大，同時(shí)配加催化劑，對(duì)廢水處理提供了更大的電流密度和更好的微電解反應(yīng)效果，反應(yīng)速率快，一般工業(yè)廢水只需要30-60分鐘，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定有效。

 

2、作用污染物范圍廣。微電解處理方法可以達(dá)到化學(xué)沉淀除磷的效果，還可以通過還原除重金屬。對(duì)含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結(jié)構(gòu)的難除降解有機(jī)物質(zhì)等都有很好的降解效果。

 

3、操作方便，規(guī)整的微電解填料使用壽命長(zhǎng)，且操作維護(hù)方便，處理過程中只消耗少量的微電解填料，只需定期添加即可，無(wú)需更換，進(jìn)而大大降低了維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度。

 

4、減少二次污染。廢水經(jīng)微電解處理后會(huì)在水中形成原生態(tài)的亞鐵或鐵離子，具有比普通混凝劑更好的混凝作用，無(wú)需再加鐵鹽等混凝劑。COD去除率高，并且不會(huì)對(duì)水造成二次污染。

 

5、應(yīng)用方式多樣。該產(chǎn)品還可應(yīng)用于已建成未達(dá)標(biāo)的高濃度有機(jī)廢水處理工程，用于廢水的預(yù)處理，可確保廢水處理后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，也可將生產(chǎn)廢水中濃度較高的部分廢水單獨(dú)引出進(jìn)行微電解處理。

 

5、存在的問題

 

1.鐵屑結(jié)塊和表面鈍化問題：運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行廢水處理長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)有機(jī)物在鐵電極上沉積，形成一層鈍化膜，阻礙了鐵電極與碳形成穩(wěn)定的原電池。此外，鐵碳填料容易板結(jié)，阻礙了廢水與填料的有效接觸，形成短流，從而降低了廢水的處理效果。

 

2.出水返色問題：由于鐵屑被氧化成Fe2+離子，又生成Fe3+，它們的水解產(chǎn)物Fe(OH)2和Fe(OH)3是造成返色現(xiàn)象的主要原因，并且末完全去除的Fe2+會(huì)在一定程度上會(huì)加劇這種“返色”現(xiàn)象。

 

3.產(chǎn)生鐵泥：這個(gè)好處理，可以送往煉鐵廠或者摻合制作建筑材料。

 

6、適用廢水的種類

 

1.染料、印染廢水;焦化廢水;石油化工廢水;

 

——上述廢水在脫色的同時(shí)，處理水中的BOD/COD值顯著提高。

 

2.石油廢水;皮革廢水;造紙廢水、木材加工廢水;

 

——上述廢水處理水后的BOD/COD值大幅度提高。

 

3.電鍍廢水;印刷廢水;采礦廢水;其他含有重金屬的廢水;

 

——可以從上述廢水中去除重金屬。

 

4.有機(jī)磷農(nóng)業(yè)廢水;有機(jī)氯農(nóng)業(yè)廢水;

 

——大大提高上述廢水的可生化性，且可除磷，除硫化物

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