鐵碳微電解是當(dāng)將鐵屑和碳顆粒浸沒(méi)在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會(huì)形成無(wú)數(shù)個(gè)微原電池。

這些細(xì)微電池是以電位低的鐵成為陽(yáng)極,電位高的碳做陰極,在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價(jià)的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除，為了增加電位差，促進(jìn)鐵離子的釋放,在鐵-碳床中加入一定比例銅粉或鉛粉。其中電位低的鐵成為陽(yáng)極，電位高的碳成為陰極，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，

其反應(yīng)過(guò)程如下：

陽(yáng)極(Fe): Fe- 2e→Fe2+,

陰極(C) : 2H++2e→2[H]→H2,

反應(yīng)中，產(chǎn)生的了初生態(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(kāi)環(huán)等作用。

若有曝氣，即充氧和防止鐵屑板結(jié)。還會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)：

O2+ 4H+ +4e→2H2O；

O2+ 2H2O+ 4e→4OH－；

2Fe2+ +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、凝聚水中的污染物,從而增強(qiáng)對(duì)廢水的凈化效果。

反應(yīng)原理

電化學(xué)反應(yīng)的氧化還原。

鐵屑對(duì)絮體的電附集和對(duì)反應(yīng)的催化作用。電池反應(yīng)產(chǎn)物的混凝，新生絮體的吸附和床層的過(guò)濾等作用的綜合效應(yīng)的結(jié)果。其中主要作用是氧化還原和電附集，廢鐵屑的主要成分是鐵和碳，當(dāng)將其浸入電解質(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(huì)形成無(wú)數(shù)的微電池系統(tǒng),在其作用空間構(gòu)成一個(gè)電場(chǎng)，陽(yáng)極反應(yīng)生成大量的Fe2+進(jìn)入廢水,進(jìn)而氧化成Fe3+,形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑。陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O],在偏酸性的條件下,這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解,從而消除了有機(jī)物尤其是印染廢水的色度,提高了廢水的可生化度,且陰極反應(yīng)消耗了大量的H+生成了大量的OH-,這使得廢水的pH值也有所提高。

當(dāng)廢水與鐵碳接觸后發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng):

陽(yáng)極:Fe-2e—→Fe Eo(Fe/Fe)=0.4

陰極:2H++2e—→H2 Eo(H+/H2)=0V

當(dāng)有氧存在時(shí),陰極反應(yīng)如下:

O2+4H++4e—→2H2O Eo(O2)=1.23V

O2+2H2O+4e—→4OH- Eo(O2/OH-)=0.41V

有試驗(yàn)在鐵碳反應(yīng)后加H2O2，陽(yáng)極反應(yīng)生成的Fe2+可作為后續(xù)催化氧化處理的催化劑,即Fe2+與H2O2構(gòu)成Fenton試劑氧化體系。陰極反應(yīng)生成的新生態(tài)[H]能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),破壞染料中間體分子中的發(fā)色基團(tuán)(如偶氮基團(tuán)),使其脫色。通過(guò)鐵碳曝氣反應(yīng),消耗了大量的氫離子,使廢水的pH值升高,為后續(xù)催化氧化處理創(chuàng)造了條件。

催化氧化原理向廢水中投加適量的H2O2溶液與廢水中的Fe2+組成試劑,它具有極強(qiáng)的氧化能力,特別適用于難降解有機(jī)廢水的治理。Fenton試劑之所以具有極強(qiáng)的氧化能力,是由于HO被Fe催化分解產(chǎn)生·OH(羥基自由基)。

生化性能改善和色度去除的機(jī)理

微電解對(duì)色度去除有明顯的效果。這是由于電極反應(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)二價(jià)鐵離子具有較強(qiáng)的還原能力,可使某些有機(jī)物的發(fā)色基團(tuán)硝基—NO2、亞硝基—NO還原成胺基—NH2 ,另胺基類(lèi)有機(jī)物的可生化性也明顯高于硝基類(lèi)有機(jī)物;新生態(tài)的二價(jià)鐵離子也可使某些不飽和發(fā)色基團(tuán)(如羧基—COOH、偶氮基-N=N-)的雙鍵打開(kāi),使發(fā)色基團(tuán)破壞而除去色度,使部分難降解環(huán)狀和長(zhǎng)鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。此外,二價(jià)和三價(jià)鐵離子是良好的絮凝劑,特別是新生的二價(jià)鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性,調(diào)節(jié)廢水的pH可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀,吸附污水中的懸浮或膠體態(tài)的微小顆粒及有機(jī)高分子,可進(jìn)一步降低廢水的色度,同時(shí)去除部分有機(jī)污染物質(zhì)使廢水得到凈

應(yīng)用范圍

本產(chǎn)品特別針對(duì)有機(jī)物濃度大、高毒性、高色度、難生化廢水的處理，可大幅度地降低廢水的色度和COD，提高B／C比值即提高廢水的可生化性，可廣泛應(yīng)用于：印染、化工、電鍍、制漿、造紙、制藥、洗毛、農(nóng)藥、醬菜、酒精等各類(lèi)工業(yè)廢水的處理及處理水回用工程。