鐵碳微電解在各類廢水中的應用
發布時間：2023-12-22 瀏覽:2次
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微電解法,又稱為內電解法、零價鐵法、鐵屑過濾法、鐵碳法,是近30年來被泛應用于染料、印染、重金屬、農藥廢水處理的一種新興的電化學方法，鐵碳微電解具有使用范圍廣、工藝簡單、處理效果好等特點，尤其對于高鹽度，高COD以及色度較高的工業廢水的處理較其他工藝具有更加明顯的優勢。難生物降解的廢水經鐵碳微電解工藝處理后B/C比大大提高，有利于后續生物處理效果的提高。國內一般將該工藝用于廢水的預處理，或者與其他工藝聯合以達到去除污染物的目的。目前，微電解處理技術的研究與應用主要針對某一種或某一類工業廢水，尚未形成系統的理論與技術。
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，當材料浸沒在廢水中時，發生內部和外部兩方面的電解反應。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差，這樣在鑄鐵屑內部就形成了許多細微的原電池，純鐵作為原電池的陽極，碳化鐵作為原電池的陰極;此外，鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池。電極反應生成的產物具有很高的活性，能夠跟廢水中多種組分發生氧化還原反應，包括許多難生物降解和有毒的物質都能夠被有效的降解;同時，金屬鐵能夠和廢水中金屬活動順序排在鐵之后的重金屬離子發生置換反應;其次，經鐵碳微電解處理后的廢水中含有大量的Fe2+，將廢水調制中性經曝氣之后則生成絮凝性極強的Fe(OH)3，能夠有效的吸附廢水中的懸浮物及重金屬離子如Cr3+，其吸附性能遠遠高于一般的Fe(OH)3絮凝劑。鐵碳微電解就是通過以上的各種作用達到去除水中污染物質的目的。
二、微電解在污水處理中的應用
1、在印染廢水處理中的應用：近年來由于印染技術的不斷進步和有機合成染料新產品的不斷出現，使得印染廢水具有PH 低,色澤深,毒性大,生物可降解性差等特點。因此，鐵碳微電解用于印染廢水的處理體現出了其他工藝****的優勢。
分別對色度300倍，COD為602mg/L，pH為9.76和色度700倍，COD為1223mg/L，pH為5.76 的兩種不同的印染廢水進行處理，研究發現，當鐵碳體積比為1：1，pH為3.0左右，反應時間20～30 min時，對色度的去除率能夠達到95%以上，同時COD的去除率能也能夠達到60~70%、。鐵碳微電解法對印染廢水進行處理，結果表明pH為1，接觸時間20～30 min，色度的出去率都能達到90%以上，COD去除率也能達到60%左右。
2、在造紙廢水處理中的應用：采用強化的鐵碳微電解對制漿紙二級出水進行深度處理，在鐵碳微電解反應體系中加入適量的H2O2，使電解產生的Fe2+與H2O2形成Fenton試劑，與鐵碳微電解協同作用，強化微電解反應后用Ca(OH)2調節出水的pH值至中性，并與電解液中的Fe2+和Fe3+生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮體，進一步網捕水中的CODCr并去除了水中的Fe2+和Fe3+以及SO42+等離子，使溶液的色度進一步得到改善。研究結果表明，當溶液初始pH 值為3.0 、活性炭投加量8.0g/L 、鑄鐵屑40.0g/L 、H2O2 7.17mmol/L 以及反應時間60min, 用Ca(OH)2的投入量為8.0g/ L時，總CODCr和色度去除率分別達到75%和95%，達到了國家造紙工業水污染物排放一級標準(GB3544—2001)。
3、在焦化廢水處理中的應用：
目前我國對焦化廢水主要的處理工藝主要是A/O和A-A/O工藝，但是由于出水中含有高濃度的氨氮、高毒性的CN—和SCN—以及難以生物降解的有機物等，對微生物均有抑制作用。因此，有人利用微電解技術對A2/O進水或者出水分別進行預處理和深度處理，*后使出水達到了國家一級排放標準。通過單因素實驗法確定了*佳工藝條件，在鐵碳比為4，用量分別為300mg/L和75mg/L，H2O2的用量為1000mg/L，pH值為3，反應時間為20min時,COD、NH3-N和CN-的去除率分別為61.2%、74%、56.2%和74.3%。B/C比由0.189提高到0.387，大大降低了后續生物處理的有機負荷并提高了生物處理的效率。
4、在炸藥廢水中的應用廢水處理中的應用：
炸藥廢水中含有第恩梯(TNT)、黑索今(RDX)等劇毒物質，污染物量雖不多，但是會對環境造成嚴重的危害。國內外尚未有有成熟的工藝對此進行處理，普通的吸附、、焚燒、生物降解和水解法處理效果較差、，很難達標排放。
采用的微電解反應器柱高82cm，內徑為7cm ，內裝有一定體積比例的鐵屑和焦炭，鑄鐵屑在使用前用熱堿液浸泡除油。在pH值為2~3，鐵碳比為1：1，停留時間為90min時，炸藥廢水的COD和NH3-N的去除率分別為86%和70%，且B/C提高到0.37。
5、在制藥廢水處理中的應用：目前制藥廢水處理面臨的主要問題是污染物種類多、濃度高且成分復雜,沖擊負荷大,部分廢水中抗生素的存在抑制生化處理時微生物的生長,可生化性差,色度高等特點。鐵炭微電解的*佳工藝條件為:pH值3左右,鐵屑用量120g/L,鐵炭質量比為2∶1,反應時間120min,曝氣量20mL/min;光催化氧化反應*佳條件：PH值約為3,光催化劑用量為1.5mg/L,反應時間120min,在上述反應條件下,廢水COD總去除率可高達85.08%,色度去除率達95%以上、。
6、在其他廢水處理中的應用：除上述的之外對含油廢水、垃圾滲濾液、高鹽度廢水等利用鐵碳微電解法進行處理。
三、微電解技術存在的問題
1)長時間運行后會有機物在鐵電極上沉積，形成一層鈍化膜，阻礙了鐵電極與碳形成穩定的原電池。此外，鐵碳填料容易板結，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)成本較高。
將來研究的主要方向：
1)設計新型的鐵碳微電解反應器。通過改進和優化鐵碳微電解翻譯器內部的結構和運行方式，不僅能夠是反應更加的穩定，而且能夠避免鐵碳填料的板結。
2)與其他的工藝聯用。與其他工藝進行聯合使用，不僅能夠提高對污染物的去除率，而且相對的降低了運行的成本，有望在廢水的深度處理中得以實現。如在鐵碳微電解反應過程中加入雙氧水使其與點解產生的Fe2+形成Fenton試劑，大大的提高了去除率。
