铁碳微电解

铁碳微电解就是利用金属腐蚀原理法，形成原电池对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。微电解技术是处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。

反应原理

电化学反应的氧化还原。

铁屑对絮体的电附集和对反应的催化作用。电池反应产物的混凝，新生絮体的吸附和床层的过滤等作用的综合效应的结果。其中主要作用是氧化还原和电附集，废铁屑的主要成分是铁和碳，当将其浸入电解质溶液中时,由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差,因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的Fe2+进入废水,进而氧化成Fe3+,形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O],在偏酸性的条件下,这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生断链降解,从而消除了有机物尤其是印染废水的色度,提高了废水的可生化度,且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-,这使得废水的pH值也有所提高。

当废水与铁碳接触后发生如下电化学反应:

阳极:Fe-2e—→Fe Eo(Fe/Fe)=0.4

阴极:2H++2e—→H2 Eo(H+/H2)=0V

当有氧存在时,阴极反应如下:

O2+4H++4e—→2H2O Eo(O2)=1.23V

O2+2H2O+4e—→4OH- Eo(O2/OH-)=0.41V

有试验在铁碳反应后加H2O2，阳极反应生成的Fe2+可作为后续催化氧化处理的催化剂,即Fe2+与H2O2构成Fenton试剂氧化体系。阴极反应生成的新生态[H]能与废水中许多组分发生氧化还原反应,破坏染料中间体分子中的发色基团(如偶氮基团),使其脱色。通过铁碳曝气反应,消耗了大量的氢离子,使废水的pH值升高,为后续催化氧化处理创造了条件。

催化氧化原理 向废水中投加适量的H2O2溶液与废水中的Fe2+组成试剂,它具有的氧化能力,特别适用于难降解有机废水的治理。Fenton试剂之所以具有的氧化能力,是由于HO被Fe催化分解产生-OH(羟基自由基)。

生化性能改善和色度去除的机理

微电解对色度去除有明显的效果。这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力,可使某些有机物的发色基团硝基—NO2 、亚硝基—NO 还原成胺基—NH2 ,另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物;新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团(如羧基—COOH、偶氮基-N=N-) 的双键打开,使发色基团破坏而除去色度,使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外,二价和三价铁离子是良好的絮凝剂,特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性,调节废水的pH 可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀,吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子,可进一步降低废水的色度,同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。

微电解处理废水自诞生以来，便引起国内外环保研究学者的关注，并进行了大量的研究!已有很多和实用技术成果。微电解处理工业废水发展十分迅速，现已用于印染、电镀、石油化工、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产等工业废水及含砷、含氟废水的处理工程，并收到了良好的经济效益和环保效果。微电解工艺对废水的脱色有良好处理的效果，且以废治废，运行费用低，因此在我国将具有良好的工业应用前景。

国内外微电解设备均是固定床，其特点是结构简单，推流性好，但存在不少实用性问题：一是效率不高，反应速度不快；二是床体易板结，造成短路和死区；三是铁屑补充劳动强度大。

内电解法处理工业废水中存在的问题

内电解法对不同结构，不同性质的染料的作用机理各异，需进一步探讨脱色降污作用机理及处理工艺。根据各类染料的特点，尤其处理高浓度废水时，需找出与混凝法、生化法、曝气氧化法等配合的适宜工艺，有效克服该法去除率偏低的缺点。

在解决酸性废水电化腐烛速率高而中性偏酸废水电极吸附及新生铁离子水解、絮凝效果好这矛盾。筛选有效催化剂、助剂使之能在较广pH范围内发挥电化腐烛及絮凝吸附效果。尤其是在酸性废水中，虽脱色率较高，但铁溶出量大，污泥量亦大。要采取有效措施尽量减少污泥量，减低污泥含水率以避免产生二次污染。 选择合适的铁屑活化方法，设计合理的过滤床，解决铁屑易钝化、易结块从而出现沟流等弊端.提高处理效率。

铁碳微电解注意事项：

1、微电解填料在使用前注意防水防腐蚀，运行一旦通水后应始终有水进行保护，不可长时间曝露在空气中，以免在空气中被氧化，影响使用；

2、微电解系统运行过程中应注意合适的曝气量，不可长时间反复曝气；

3、微电解系统不可长时间在碱性条件下运行；

4、其它注意事项可据微电解反应基础原理。油脂类废水必须先隔油。

5、对于一些特殊废水，铁碳微电解工艺仅仅能起到破链的作用，即把大分子链破解为稍小的小分子链物质，COD这时会不降反升，对于这种情况，后续采取芬顿工艺作为补充，会起到更好的电解效果。

铁碳微电解应用废水的种类：

铁碳微电解针对有机物浓度大、高毒性、高色度、难生化废水的处理,可大幅度地降低废水的色度和COD，提高B/C比值即提高废水的可生化性；可广泛应用于印染、化工、电镀、制浆造纸、制药、洗毛、农药、酒精等各类工业废水的处理及处理水回用工程。

⑴ 染料、印染废水；焦化废水；石油化工废水；橡胶助剂废水。

-----上述废水在脱色的同时，处理水中的BOD/COD值显著提高。

⑵ 石油废水；皮革废水；造纸废水、木材加工废水。

-----上述废水处理水后的BOD/COD值大幅度提高。

⑶ 电镀废水；印刷废水；采矿废水；其他含有重金属的废水。

-----可以从上述废水中去除重金属。

⑷ 有机磷农业废水；有机氯农业废水。

-----大大提高上述废水的可生化性，且可除磷，除硫化物。