微電解法是利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進(jìn)行處理的良好工藝，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法等。該法具有適用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，并且不需消耗電力資源，使得該工藝技術(shù)自誕生開始，即在美、蘇、日等國家引起廣泛重視。該工藝是在20世紀(jì)7O年代應(yīng)用到廢水治理中的，而我國從2O世紀(jì)8O年代開始這一領(lǐng)域的研究，但是當(dāng)時(shí)存在填料板結(jié)的嚴(yán)重問題。因?yàn)榘褰Y(jié)問題該技術(shù)在當(dāng)時(shí)沒有得以大范圍推廣。近年來，濰坊華星環(huán)保材料有限公司通過高溫冶煉技術(shù)，將鐵碳融合為一體，形成一種新型的鐵碳微電解填料。這種鐵碳一體填料克服了板結(jié)的外在條件，使得微電解技術(shù)在近期進(jìn)展較快，在印染廢水、電鍍廢水、線路板廢水、橡膠助劑廢水、有機(jī)硅廢水、雙氧水廢水、樹脂廢水、硝基苯廢水、苯胺廢水、制藥廢水、焦化廢水、造紙廢水、石油化工廢水及含砷含氰廢水的治理方面得到廣泛應(yīng)用。
新型鐵碳微電解填料在克服板結(jié)方面的突破：
鐵碳微電解技術(shù)的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：
階段：本階段的鐵碳床是由小顆粒的鐵屑和小顆粒的碳粒構(gòu)成的。使用方法就是首先將鐵屑和碳?；旌暇鶆蛉缓筇钛b在反應(yīng)罐體里面，然后讓水流通過，以達(dá)到凈水的目的。但是運(yùn)行幾日內(nèi)鐵屑和碳粒就會結(jié)塊，反映效果急劇下降，并且造成罐體廢棄。
階段：本階段針對板結(jié)問題在反應(yīng)設(shè)備中加入了攪拌設(shè)施。攪拌設(shè)施對于克服板結(jié)起到了一定作用，但是因?yàn)闆]有從根源上面克服板結(jié)的條件，短期內(nèi)也會因?yàn)樾D(zhuǎn)力矩越來愈大而導(dǎo)致電機(jī)功率不夠用，最終使得設(shè)備不能運(yùn)轉(zhuǎn)。
第三階段：通過濰坊華星環(huán)保材料有限公司的技術(shù)攻關(guān)，徹底改變了填料的存在狀態(tài)，本公司通過高溫冶煉技術(shù)將鐵和碳融合為一體。使得鐵碳微電解填料由兩種物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閱我晃镔|(zhì)，而這種物質(zhì)不具有相互粘結(jié)的化學(xué)性質(zhì)，因此徹底解決了板結(jié)問題并且省去了外力攪拌。
鐵碳微電解基本原理：
(1) 電極反應(yīng)
鐵炭微電解是基于電化學(xué)中的原電池反應(yīng)。當(dāng)鐵和炭浸入電解質(zhì)溶液中時(shí)，由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，因而會形成無數(shù)的原電池系統(tǒng),在其作用空間構(gòu)成一個(gè)電場。
鐵炭原電池反應(yīng)：
陽極：Fe - 2e → Fe2+ E (Fe/Fe2+) = 0.44V
陰極：2H+ + 2e → H2 E (H+/H2) = 0.00V
當(dāng)有氧存在時(shí),陰極反應(yīng)如下：
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O E (O2) = 1.23V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH- E (O2/OH-) = 0.41V
一般微電解反應(yīng)為：鐵原子與炭原子是緊挨著或分開而形成原電池反應(yīng)。這種鐵炭接觸不利于電子的轉(zhuǎn)移，電荷效率較低，因此廢水中有機(jī)物的去除效率一般也較低。同時(shí)當(dāng)鐵炭一旦分層將更不利于有機(jī)物的去除。
架構(gòu)而形成的原電池反應(yīng)：這種鐵炭接觸不存在鐵與炭的分層問題，因此更有利于電子的轉(zhuǎn)移，電荷效率較高，廢水中有機(jī)物的去除效率也較高。
(2) 氧化還原反應(yīng)
鐵的還原作用
鐵是活潑金屬，在酸性條件下可使一些重金屬離子和有機(jī)物還原為還原態(tài)，例如：
（1）將汞離子還原為單質(zhì)汞：
（2）將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻：
（3）將偶氮型染料的發(fā)色基還原：
（4）將硝基還原為胺基：
鐵的還原作用使廢水中重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)或沉淀物而被除去，使一些大分子染料降解為小分子無色物質(zhì)，具有脫色作用，同時(shí)提高了廢水的可生化性。
氫的氧化還原作用
電極反應(yīng)中得到的新生態(tài)氫具有較大的活性。能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原作用，破壞發(fā)色、助色基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，使偶氮鍵破裂、大分子分解為小分子、硝基化臺物還原為胺基化合物，達(dá)到脫色的目的。一般地，[H]是在Fe2＋的共同作用下將偶氮鍵打斷、將硝基還原為胺基。
電化學(xué)附集
當(dāng)鐵與碳化鐵或其他雜質(zhì)之間形成一個(gè)小的原電池，將在其周圍產(chǎn)生一個(gè)電場，許多廢水中存在著穩(wěn)定的膠體如印染廢水，當(dāng)這些膠體處于電場下時(shí)將產(chǎn)生電泳作用而被附集。
在電場的作用下，膠體粒子的電泳速度可由下式求出：
式中： V——膠體粒子的電泳速度(cm／s)
——電位(V)
D——分散介質(zhì)的介電常數(shù)
E——電場強(qiáng)度(V／cm)
——分散介質(zhì)的粘度(Pa•S)
K——系數(shù)
從理論上計(jì)算20s就可完成電泳沉積過程。
物理吸附
在弱酸性溶液中，填料豐富的比表面積顯出較高的表面活性，能吸附多種金屬離子，能促進(jìn)金屬的去除。
鐵的混凝沉淀
在酸性條件下，會產(chǎn)生Fe2+ 和Fe3+ 。Fe2+ 和Fe3+ 是很好的絮凝劑，把溶液pH調(diào)至堿性且有O2存在時(shí)，會形成Fe(OH)2和Fe(OH)3很好的絮凝劑，發(fā)生絮凝沉淀。反應(yīng)式如下：
生成的Fe(OH)3 是膠體絮凝劑，它的吸附能力高于一般藥劑水解得到的Fe(OH)3吸附能力。這樣，廢水中原有的懸浮物，通過微電池反應(yīng)產(chǎn)生的不溶物和構(gòu)成色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚。
鐵離子的沉淀作用
在電池反應(yīng)的產(chǎn)物中，F(xiàn)e2+ 和Fe3+ 也將和一些無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)生成沉淀物而去除這些無機(jī)物，以減少其對后續(xù)生化工段的毒害性。如S2一、CN－等將生成FeS、Fe3[Fe(CN)6]2、Fe4[Fe(CN)6]3等沉淀而被去除。
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