铁碳微电解法处理有机废水的应用实例及发展趋势分析
铁碳微电解法处理有机废水的应用实例及发展趋势分析
发表时间：2015-05-15T13:48:37.690Z 来源：《工程管理前沿》2015年第5期供稿作者：赵金1, 张朋锋
[导读] 铁碳微电解法不仅能有效降低废水有机物浓度，且能去除或降低废水毒性，提高废水的可生化性。
赵金1, 张朋锋2
1. 中国恩菲工程技术有限公司,北京,100038
2. 上海凡清环境工程有限公司，上海，200942
摘要：笔者主要阐述了铁碳微电解法在电镀废水、石油化工废水、制药废水等行业废水的治理中的应用特点和技术现状，并针对目前的应用缺陷提出未来主要的发展方向，旨在为铁碳微电解技术处理有机废水创造更为有利的条件。
关键词：铁碳微电解法，有机物，工业废水，发展趋势
前言
铁碳微电解法不仅能有效降低废水有机物浓度，且能去除或降低废水毒性，提高废水的可生化性。该法是基于电化学中的电池反应，电池反应生成的产物具有强氧化还原性，使常态下很难进行的反应得以实现，从而起到处理废水的作用。本方法无需添加氧化剂，具有设备体积小，占地面积少，操作简单灵活、投资少等[1]优点。然而，本工艺处理成本高、铁屑结块与填料钝化等问题限制了此法的推广应用，如何解决具体的相关应用缺陷，目前尚无统一的改善技术规范。本文重点对存在的应用情况和技术缺陷进行归纳，旨在为今后铁碳微电解法的发展提供方向和理论基础。
1. 铁碳微电解法在典型工业废水处理中的应用现状
1.1在印染废水中处理中的应用
印染废水的特点是水量大、色度深、可生化性差、组成复杂等，其有机污染物来自染料及染整添加剂。王敏欣[2]等人使用浓度为40mg/L的四种不同染料配制成的模拟印染废水，对此进行铁碳微电解法处理。结果表明，填料以经过稀盐酸浸泡预处理的铁刨花混合粒径为5～10mm的焦炭，在曝气量为4m3/h、固液比为1:10的条件下反应60min，90%以上废水色度可去除，反应PH值与最佳铁碳比因处理染料性质不同而存在差异。
1.2在制药废水处理中的应用
目前制药废水处理的主要问题是污染物种类多、含有生物毒性物质、浓度高、成分复杂、难于生化处理，色度高等。利用铁碳微电解法结合生化法处理医药废水(CODcr=5000～7000mg/L，NH3=200～40mg/L，BOD5=1500～2000mg/L，pH在1～2)可使废水pH从平均1.6提高到平均4.5，COD降低46%～55%，随后经过活性污泥法处理后出水COD≤230～260mg/L，氨氮在35～40mg/L，BOD≤22～25mg/L，pH在6～9，SS≤110～130mg/L。各指标去除效率在80%以上。
1.3在炸药废水处理中的应用
炸药工业所排生产废水中含TNT、RDX、DNT等多种剧毒物质，是重污染源之一。对此情况，杨丽[3]设计的工艺处理了含硝基苯废水，其原理是铁碳微电解组合SBR生化法。该工艺的反应器是活性铁床，取代铁屑——碳粒混合物作填料的是(删除)铸铁块(具有一定铁碳比且粒径为20cm左右)，其流程是让废水自铁床底部流入，从上部排出。并为了加快反应速度，避免铁床板结，在微电解反应发生的同时往反应器内从铁床底部鼓入空气，最后组合生化处理的SBR工艺。其结果显示，经过其方式的预处理后，COD去除率可达60%，脱色率可达70%以上，B/C值从0.36提高到0.45，去除效果得到一定的改善。
1.4 在电镀工业废水处理中的应用
电镀废水的成分是大量的重金属、氰化物及难降解有机物，且由于各个电镀厂不同的生产工艺，废水水质差异很大，含有大量的有毒物质，难以达到达标排放的各项指标。
马青兰[4]等人基于铁碳微电解技术处理了高浓度含铬电镀废水。结果显示，通过该方法处理进水Cr6+质量浓度270mg/L以下的含铬废水，在60min内出水Cr6+可下降到0.5mg/L以下，且可达99.7%以上的去除率。对于Cr6+质量浓度高达500mg/L以上，甚至用该方法处理1000mg/L以上的高浓度含铬废水180min，处理效果也很好，可到89.7%～99.9%的去除率。
1.5在造纸工业废水处理中的应用
制浆过程中的蒸煮、筛分、清洗、漂白是造纸废水的主要来源。废水的成分是大量的木质素等难降解物质。即使经过一级物化、二级生化处理后出水的CODcr、色度等各项指标仍然高于国家造纸工业水污染物排放的一级标准，这让许多造纸企业各项指标都难以达标排放。
曲雪憬[5]等研究了基于铁碳微电解法的杨木BCTMP浆制浆废水的处理情况，探讨了此工艺给废水带来的影响。结果显示，对废水处理效果影响最大的是微电解处理时的进水pH值，其次分别是微电解处理时的填料里的铁碳质量比、反应过程时间和过程里加入的水铁比。在进水pH值为4～5，铁碳质量比是0.5:1，反应时间为15min，且铁液比为0.1到0.125的条件下，废水能去除大于90%的色度，COD能去除大于70.0%，B/C由0.3上升到0.35。此案例说明，杨木BCTMP废水经过微电解法处理，不仅废水的色度能得到有效去除，且COD也被降低，并提高了可生化性。
2.铁碳微电解工艺发展现状及未来发展方向
2.1铁碳微电解应用性特点
铁碳微电解工艺技术有多方面的优点:性价比高、适用范围广、操作维护便利及使用寿命长等。但是进一步的推广受到以下方面的限制：
(1)铁屑结块与填料钝化。铁碳微电解处理装置运行一段时间后，特别是微电解塔较高时，过大的底部铁屑压实作用让铁屑易结块并出现沟流等现象，处理效果因此大大降低。
(2)工艺成本较高。PH调节的繁琐操作和酸碱材料需求增加了此工艺的成本。此外，加碱中和时产生的废渣也需进一步处理。而填料需要的铁消耗速度快，需及时补充，运行成本因此进一步增加。
(3)难降解污染物去除不彻底。铁碳微电解技术的应用范围受到限制，高浓度难降解工业废水处理将不能单独使用此工艺。
完整word铁碳微电解处理高浓度有机废水
微电解法 技术概述： 微电解法是利用金属腐蚀原理，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。该法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等优点，并使用废铁屑为原料，也不需要消耗电力资源，使得该工艺技术自诞生开始，即在美、苏、日等国家引起广泛重视，已有很多的专利，并取得了实用性的成果。该工艺是20世纪70年代应用到废水治理中的，而我国从20世纪80年代开始这一领域的研究，也已有不少文献报道。特别是近几年来，进展较快，在印染、造纸、电镀、石油化工废水以及含砷、含氰废水治理方面相继有运行报道。 微电解技术是目前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。当系统通水后，设备内会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场。在处理过程中产生的新生态［H］、Fe2 +等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的Fe2 +进一步氧化成Fe3 +，它们的水合物具有较强的吸附-絮凝活性，特别是在加碱调pH值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水 中分散的微小颗粒，金属粒子及有机大分子。其工作原理基于电化学、 氧化-还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。该法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便，不需消耗电力资源等
优点。该工艺用于难降解高浓度废水的处理可大幅度地降低COD和色度，提高废水的可生化性，同时可对氨氮的脱除具有很好的效果。 传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要 加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。另外，传统微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，增加了吨水投资成本，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。 铁碳微电解填料是目前处理印染、电镀、造纸、医药、硝基苯、苯胺、有机硅、印刷线路板、焦化、畜牧、双氧水化工、石油化工、橡胶助剂化工以及含苯环化工废水的一种理想工艺。 但是传统的微电解填料（铁屑+碳粒）有板结缺陷。 由我公司研发的铁碳微电解填料，突破了传统填料板结钝化的瓶颈，使得铁碳微电解技术被冰封之后重新得以推广。 铁碳微电解填料通过13000摄氏度的严格控温技术将铁及金属催化剂与炭包容在一起形成架构式铁炭结构。 ①此结构铁与炭永远是一体，不会像铁炭组配组合容易出现铁与炭分离，影响原电池反应。②铁炭一体可降低原电池反应的电阻，从而提高电子的传递效率，提高处理效率。③铁炭一体可以避免钝化的产生，架构式的铁炭结构可以避免钝化。 铁碳微电解填料是铁炭微电解技术的一次技术革命。她的广泛应用将 为化工等行业的发展带来新的生机。 铁碳微电解填料采用固定流化床运行方式，其操作维护方便，运行安全可
铁碳微电解法处理有机废水的应用实例及发展趋势分析
铁碳微电解法处理有机废水的应用实例及发展趋势分析 发表时间：2015-05-15T13:48:37.690Z 来源：《工程管理前沿》2015年第5期供稿作者：赵金1, 张朋锋 [导读] 铁碳微电解法不仅能有效降低废水有机物浓度，且能去除或降低废水毒性，提高废水的可生化性。 赵金1, 张朋锋2 1. 中国恩菲工程技术有限公司,北京,100038 2. 上海凡清环境工程有限公司，上海，200942 摘要：笔者主要阐述了铁碳微电解法在电镀废水、石油化工废水、制药废水等行业废水的治理中的应用特点和技术现状，并针对目前的应用缺陷提出未来主要的发展方向，旨在为铁碳微电解技术处理有机废水创造更为有利的条件。 关键词：铁碳微电解法，有机物，工业废水，发展趋势 前言 铁碳微电解法不仅能有效降低废水有机物浓度，且能去除或降低废水毒性，提高废水的可生化性。该法是基于电化学中的电池反应，电池反应生成的产物具有强氧化还原性，使常态下很难进行的反应得以实现，从而起到处理废水的作用。本方法无需添加氧化剂，具有设备体积小，占地面积少，操作简单灵活、投资少等[1]优点。然而，本工艺处理成本高、铁屑结块与填料钝化等问题限制了此法的推广应用，如何解决具体的相关应用缺陷，目前尚无统一的改善技术规范。本文重点对存在的应用情况和技术缺陷进行归纳，旨在为今后铁碳微电解法的发展提供方向和理论基础。 1. 铁碳微电解法在典型工业废水处理中的应用现状 1.1在印染废水中处理中的应用 印染废水的特点是水量大、色度深、可生化性差、组成复杂等，其有机污染物来自染料及染整添加剂。王敏欣[2]等人使用浓度为40mg/L的四种不同染料配制成的模拟印染废水，对此进行铁碳微电解法处理。结果表明，填料以经过稀盐酸浸泡预处理的铁刨花混合粒径为5～10mm的焦炭，在曝气量为4m3/h、固液比为1:10的条件下反应60min，90%以上废水色度可去除，反应PH值与最佳铁碳比因处理染料性质不同而存在差异。 1.2在制药废水处理中的应用 目前制药废水处理的主要问题是污染物种类多、含有生物毒性物质、浓度高、成分复杂、难于生化处理，色度高等。利用铁碳微电解法结合生化法处理医药废水(CODcr=5000～7000mg/L，NH3=200～40mg/L，BOD5=1500～2000mg/L，pH在1～2)可使废水pH从平均1.6提高到平均4.5，COD降低46%～55%，随后经过活性污泥法处理后出水COD≤230～260mg/L，氨氮在35～40mg/L，BOD≤22～25mg/L，pH在6～9，SS≤110～130mg/L。各指标去除效率在80%以上。 1.3在炸药废水处理中的应用 炸药工业所排生产废水中含TNT、RDX、DNT等多种剧毒物质，是重污染源之一。对此情况，杨丽[3]设计的工艺处理了含硝基苯废水，其原理是铁碳微电解组合SBR生化法。该工艺的反应器是活性铁床，取代铁屑——碳粒混合物作填料的是(删除)铸铁块(具有一定铁碳比且粒径为20cm左右)，其流程是让废水自铁床底部流入，从上部排出。并为了加快反应速度，避免铁床板结，在微电解反应发生的同时往反应器内从铁床底部鼓入空气，最后组合生化处理的SBR工艺。其结果显示，经过其方式的预处理后，COD去除率可达60%，脱色率可达70%以上，B/C值从0.36提高到0.45，去除效果得到一定的改善。 1.4 在电镀工业废水处理中的应用 电镀废水的成分是大量的重金属、氰化物及难降解有机物，且由于各个电镀厂不同的生产工艺，废水水质差异很大，含有大量的有毒物质，难以达到达标排放的各项指标。 马青兰[4]等人基于铁碳微电解技术处理了高浓度含铬电镀废水。结果显示，通过该方法处理进水Cr6+质量浓度270mg/L以下的含铬废水，在60min内出水Cr6+可下降到0.5mg/L以下，且可达99.7%以上的去除率。对于Cr6+质量浓度高达500mg/L以上，甚至用该方法处理1000mg/L以上的高浓度含铬废水180min，处理效果也很好，可到89.7%～99.9%的去除率。 1.5在造纸工业废水处理中的应用 制浆过程中的蒸煮、筛分、清洗、漂白是造纸废水的主要来源。废水的成分是大量的木质素等难降解物质。即使经过一级物化、二级生化处理后出水的CODcr、色度等各项指标仍然高于国家造纸工业水污染物排放的一级标准，这让许多造纸企业各项指标都难以达标排放。 曲雪憬[5]等研究了基于铁碳微电解法的杨木BCTMP浆制浆废水的处理情况，探讨了此工艺给废水带来的影响。结果显示，对废水处理效果影响最大的是微电解处理时的进水pH值，其次分别是微电解处理时的填料里的铁碳质量比、反应过程时间和过程里加入的水铁比。在进水pH值为4～5，铁碳质量比是0.5:1，反应时间为15min，且铁液比为0.1到0.125的条件下，废水能去除大于90%的色度，COD能去除大于70.0%，B/C由0.3上升到0.35。此案例说明，杨木BCTMP废水经过微电解法处理，不仅废水的色度能得到有效去除，且COD也被降低，并提高了可生化性。 2.铁碳微电解工艺发展现状及未来发展方向 2.1铁碳微电解应用性特点 铁碳微电解工艺技术有多方面的优点:性价比高、适用范围广、操作维护便利及使用寿命长等。但是进一步的推广受到以下方面的限制： (1)铁屑结块与填料钝化。铁碳微电解处理装置运行一段时间后，特别是微电解塔较高时，过大的底部铁屑压实作用让铁屑易结块并出现沟流等现象，处理效果因此大大降低。 (2)工艺成本较高。PH调节的繁琐操作和酸碱材料需求增加了此工艺的成本。此外，加碱中和时产生的废渣也需进一步处理。而填料需要的铁消耗速度快，需及时补充，运行成本因此进一步增加。 (3)难降解污染物去除不彻底。铁碳微电解技术的应用范围受到限制，高浓度难降解工业废水处理将不能单独使用此工艺。
铁碳微电解法的工艺特点
铁碳微电解法的工艺特点 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
铁碳微电解法的工艺特点 近年来，微电解法在许多行业的废水处理中都有大量应用，工艺已日趋成熟。影响微电解处理效果的因素主要有废水pH值、停留时间、处理负荷、铁屑粒径、铁炭比、通气量、微电解材料选择及组合方式等，有的还会影响反应的机理[3]。一般来说： 1）入水pH值应选偏酸性，可控制到3-6.5，酸性过强虽能促进微电解的作用，但破坏了后续的絮凝体，且铁的消耗量较大，后续处理负荷重，产生铁泥多。随着微电解的进行，废水中的H+逐渐被消耗而导致pH值升高，从而使得微电解反应趋于缓和。 2）停留时间也是影响微电解处理效果的重要因素，其长短直接关系到微电解反应的进程。一般处理效果随停留时间延长而提高，但当到达一定时间后反应基本停止，且停留时间过长会带来铁消耗量大，反色等不利因素，停留时间不足则反应不完全。不同的废水其污染物不同，所需反应时间也差异很大。因此，针对某种特定的废水，其水力停留时间应通过试验确定。 3）对填料进行曝气有利于某些物质的氧化，也增加对铁屑的搅动，减少结块，能及时去除铁屑表面沉积的钝化膜，还可增加出水的絮凝效果。但曝气量过大也影响废水与铁屑的接触时间，使有机物去除率降低。而在中性条件下曝气一方面供氧，促进阳极反应的进行，另一方面也起到搅拌，震荡的作用，减弱浓差极化，加速电极反应的进行。 4)向体系中加入催化剂(如金属氧化物CuO，Mn0 2、A1 2 3 ，等)能改进阴极的电极性 能，提高其电化学活性，效果显着[4]。盐类(如氯化钠，氯化氨)的存在由于提高了废水的电导率也有助于电解反应的进行 5)合适的填料铁炭比例可使填料在废水中形成的微电池数量最大化，从而达到最佳处理效果。一般铁炭质量比可控制在一定范围内，0.5-30:1之间，针对不同的生产废水，合适的铁炭质量比能达到不同的处理效果。 6）填料粒径越小，它的比表面积就越大，在废水中形成的微电池数量也越多，微电解反应的速度就越快．对废水的处理效果就越好。但在实际工程中，采用小的填料粒径会导致更为严重的填料板结问题，综合考虑、最好使用填料粒径在10-20之间的铁粉。一般铁粉来源困难，广泛使用的是工厂的废铸铁屑。
实验四铁碳微电解处理废水实验
铁碳微电解处理废水实验 一、实验目的 1.了解铁碳微电解作用的原理； 2.比较铁碳微电解在不同条件下的处理效果。 二、实验原理 在难降解工业废水的处理技术中，微电解技术正日益受到重视，并已在工程实际中。废水的铁内电解法的原理非常简单,就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阴极,电位高的碳做阳极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。 具体的作用机理可归纳如下： （1）氢的还原作用。 从电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性，能于废水中的许多有机组份发生氧化还原作用。 （2）铁离子的混凝作用。 从阳极得到的Fe2+在有氧和碱性条件下，会生成Fe(OH )2和Fe(OH )3,反应为：Fe2++2OH－＝Fe(OH )24Fe2++8OH－+O2+2H2O = 4 Fe(OH )3 生成的Fe(OH)2是一种高效的絮凝剂，具有良好的脱色，吸附作用。而生成的Fe(OH)3也是一种高效胶体絮凝剂，它比一般的药剂水解法得到的Fe(OH)3吸附能力强，可强烈吸附废水中的悬浮物、部分有色物质及微电解产生的不溶物。（3）铁的还原作用。 铁是活泼金属，在酸性条件下，它的还原能力能使某些有机物被还原为还原态 （4）电化学腐蚀作用 废铁屑为铁—碳合金，当浸没在废水液中时，由于碳的电位高，铁的电位低，就构成一完整的微电池回路，形成一内部电解反应。电解反应如下：阳极（Fe）：Fe-2e→Fe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V 阴极（C）：2H++2e→2[H]→H2E0(H+/H2)=0.00V 有氧气时O2+4H++4e→2H2O E0(O2)=1.23V (酸性介质) O2+2H2O+4e→4OH-E0(O2/OH-)=0.40V （中性或碱性介质）在处理废水时，生成的Fe2+对废水处理有重要的意义，它能将废水中的有机分子降解，并能生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀，起吸附、捕集、架桥的作用。 三、实验设备和仪器 搅拌器；分光光度计；烧杯；移液管；漏斗。 四、试剂 苯酚废水；碳粉；铁粉；HCl溶液；NaOH溶液。
废水处理之铁碳微电解技术解析
废水处理之铁碳微电解技术解析 1、铁碳微电解法概述 铁屑（较多使用铸铁屑）为铁-碳合金，当浸没在废水溶液中时，就构成一个完整的微电池回路，形成一种内部电解反应，这就是微电解。而在铸铁屑中再加入惰性碳（如石墨、焦炭、活性炭、煤等）颗粒时，铁屑与炭粒接触，形成的大原电池即为铁碳微电解法。 2、技术原理 铁碳微电解技术主要利用了铁的还原性、铁的电化学性、铁离子的絮凝吸附三者共同作用来净化废水。 铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁屑和活性炭或者焦炭，当材料浸没在工业废水（例如焦化废水、电镀废水）中时，发生内部和外部两方面的电解反应。一方面铸铁中含有微量的碳化铁，碳化铁和纯铁存在明显的氧化还原电势差，这样在铸铁屑内部就形成了许多细微的原电池，纯铁作为原电池的阳极，碳化铁作为原电池的阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应，使铁变为二价铁离子进入溶液。此外，铸铁屑和其周围的炭粉又形成了较大的原电池，因此在利用微电解进行废水处理的过程实际上是内部和外部双重电解的过程，或者称之为存在微观和宏观的原电池反应。另外，为了增加电位差，促进铁离子的释放，也可在铁碳微电解填料中加入一定比例催化剂。 发生电化学反应过程如下： 阳极（Fe）：Fe-2e→Fe2+E（Fe/Fe2+）=0.44V 阴极（C）：2H++2e→H2E（H+/H2）=0.00V 反应中，产生了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用。 若有曝气，还会发生下面的反应： O2+4H++4e→2H2OE（O2）=1.23V O2+2H2O+4e→4OH-E（O2/OH-）=0.41V Fe2++O2+4H+→2H2O+Fe3+
铁碳微电解和芬顿氧化法在制药废水处理中应用与研究分析
铁碳微电解和芬顿氧化法在制药废水处理中应用与研究 邱国栋1 朱沈武2 （江苏维尔思环境工程有限公司，江苏盐城） 摘要：本研究分别利用铁碳微电解法和铁碳微电解+芬顿氧化法对高浓度的制药废水进行预处理，通过对比实验前后的COD值、氨氮及其去除率，探讨铁碳微电解法和Fenton氧化法对制药废水预处理效果。铁碳微电解+芬顿氧化处理比铁碳微电解处理在高浓度的制药废水的预处理过程中COD降低更加明显、COD去除率更高，提高了废水的可生化性。 关键词：铁碳微电解；芬顿氧化法；制药废水；可生化性；去除率 Research and Application of Iron-carbon Micro-electrolysis and Fenton Oxidation in Pharmaceutical Wastewater Treatment Author：Qiu Guodong1Zhu Shenwu2 (Jiangsu Wealth Environmental Engineering Co., Ltd. Jangsu Yancheng) Abstract: Iron-carbon micro-electrolysis and Fenton oxidation were respectively used to treat pharmaceutical wastewater in this study. The effect of iron-carbon micro-electrolysis and Fenton oxidation in pharmaceutical wastewater treatment was discussed by comparing the COD value, ammonia nitrogen and removal rate. Comparing iron-carbon micro-electrolysis and Combination of iron-carbon micro-electrolysis and Fenton oxidation in high concentration pharmaceutical wastewater treatment, the COD was more obviously decreased , the COD removal rate was higher, and the biodegradability of wastewater was improved. Keywords:Iron-carbon Micro-electrolysis；Fenton Oxidation；Pharmaceutical Wastewater；Biodegradability；Removal rate 正文 1前言 近些年来我国制药行业不断发展，伴随着其产生的制药废水也逐渐成为重要的污染源。近几年国家对环保的越来越重视，政府和社会发展环保的力度不断增大，如何处理这种废水也成为当今环境保护的一个重点。制药废水是工业废水中常见且比较难处理的一种废水，具有成分复杂，有机物含量高，毒性大，色度深，含盐量高，COD值高且波动性大，废水的BOD5/COD cr值差异较大，可生化性差等特点，属于难降解高浓度有机废水，易造成水环境污染，威胁人们的健康［1］。 2作用机理 2.1 铁碳微电解 2.1.1电化学反应（氧化还原反应） 铁碳微电解反应体系实际上是内部和外部双重电解反应，内部反应是铁屑中存在微量的碳化铁与纯铁之间存在明显的氧化还原电位差，产生很多细微的原电池，发生电化学反应［2］。外部反应是该体系的主要反应，废铁屑与惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等)在酸性充氧条件下发生以下的电化学反应：阳极：Fe－2e→Fe2+Eo(Fe2+/Fe) =-0.44V 阴极：2H+＋2e→2［H］→H2Eo(H+/H2)=0.00V 该反应体系中，产生的了新生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用，有机官能团发生改变，从而达到降解有机物的效果，提高了废水的可生化性。当水中存在氧化剂时，亚铁离子将会进一步被氧化为三价铁离子。制药废水中氧化性较强的离子或化合物就会被铁或亚铁离子还原成毒性较小的还原态［3］。
铁碳微电解技术处理难降解有机废水
技术交流 第31卷第5期皮革与化工 Vol.31No.52014年10月 LEATHER AND CHEMICALS Oct.2014 收稿日期：2014-09-09 基金项目：陕西省科技厅基金项目（2014JQ2077）；陕西省教育厅专项科研计划资助项目（2013JK0643）；咸阳师范学院专项基金（(No.13XSYK021) 铁碳微电解技术处理难降解有机废水 王珊，杨小玲，高奕红 （咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳712000) 摘要：本文简单介绍了铁碳微电解法的机理，以铁碳微电解技术处理己内酰胺废水为例，对影响铁碳微电解法处理废水的因素进行了分析，并展望了铁碳微电解在与其他废水处理工艺联用方面的应用。关键词：铁碳微电解；废水；机理；应用中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-0939（2014）05-0031-03 Iron Carbon Micro Electrolysis Technology in Treatment of Refractory Organic Wastewater WANG Shan ，YANG Xiao-ling ，GAO Yi-hong (School of chemistry and chemical engineering of Xianyang normal university, Xianyang 712000,China ) Abstract ：This paper briefly introduced the mechanism of iron-carbon micro-electrolysis technology.The experiment process of iron-carbon micro-electrolysis technology for the treatment of caprolactam wastewater was used as example.The influential factors were analyzed and summarized.The application of other wastewater treatment with iron-carbon micro-electrolysis technology was also proposed. Key words:iron-carbon micro-electrolysis;wastewatert;mechanism;application 1引言 微电解技术是基于金属腐蚀电化学原理，将具有不同电极电位的金属与金属(或非金属)直接接触，浸没在传导性较好的工业废水中，通过形成的宏观电池及微观电池产生的电池效应，进行工业废水 处理[1，2] 。铁碳微电解工艺的电解材料采用的填料一般为铸铁屑（铸铁是铁碳合金）及焦炭，又有采用铁刨花、中碳钢屑为电解材料，现在也有以粉煤灰或炉渣为材料的研究[3]。碳化铁比铁的腐蚀趋势低，因此，当材料浸没在废水中时，铸铁屑内部的微量碳化铁与 铁就构成数量极其庞大的完整的微电池回路，发生内部电解反应，形成很多微小的原电池，纯铁作为原电池的阳极，碳化铁作为原电池的阴极。同时铁屑再与作为宏观阴极材料的惰性碳颗粒接触，则构成宏观电池，纯铁作原电池的阳极，碳做原电池的阴极。铁屑同时进行宏观与微观的原电池反应，加快了铁屑的腐蚀。因此利用铁碳微电解工艺进行废水处理的过程实际上是内部和外部、宏观与微观相结合的双重电解的过程[4]。 2铁碳微电解技术的实验流程 以采用铁碳微电解技术处理己内酰胺废水为
铁碳微电解技术
铁碳微电解技术 一、铁碳微电解法概述 铁屑(较多使用铸铁屑)为铁-碳合金,当浸没在废水溶液中时,就构成一个完整的微电池回路,形成一种内部电解反应,这就是微电解。而在铸铁屑中再加入惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等)颗粒时,铁屑与炭粒接触,形成的大原电池即为铁碳微电解法。 二、技术原理 铁碳微电解技术主要利用了铁的还原性、铁的电化学性、铁离子的絮凝吸附三者共同作用来净化废水。 铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁屑和活性炭或者焦炭，当材料浸没在废水中时，发生内部和外部两方面的电解反应。一方面铸铁中含有微量的碳化铁，碳化铁和纯铁存在明显的氧化还原电势差，这样在铸铁屑内部就形成了许多细微的原电池，纯铁作为原电池的阳极，碳化铁作为原电池的阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应，使铁变为二价铁离子进入溶液。此外，铸铁屑和其周围的炭粉又形成了较大的原电池，因此在利用微电解进行废水处理的过程实际上是内部和外部双重电解的过程，或者称之为存在微观和宏观的原电池反应。另外，为了增加电位差，促进铁离子的释放,也可在铁碳微电解填料中加入一定比例催化剂。 发生电化学反应过程如下： 阳极(Fe):Fe - 2e→Fe2+ E(Fe/Fe2+)=0.44V 阴极(C) :2H+ + 2e→H 2 E(H+/H 2 )=0.00V 反应中，产生了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用。 若有曝气，还会发生下面的反应： O 2+ 4H+ + 4e→ 2H 2 O E(O 2 )=1.23V
O 2+ 2H 2 O + 4e → 4OH- E(O 2 /OH-)=0.41V Fe2+ + O 2 + 4H+ → 2H 2 O + Fe3+ 反应中生成的OH-是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水 解生成聚合度大的Fe(OH) 3 胶体絮凝剂,可以有效地吸附、凝聚水中的悬浮物及 重金属离子,且吸附性能远远高于一般的Fe(OH) 3 ，从而增强对废水的净化效果。 三、工艺流程 图1 铁碳微电解技术工艺流程 铁碳电极反应需要在酸性条件下进行反应才能达到较好的效果，因此在反应之前需要将废水pH值调至3~4,反应结束后pH值为5.7左右，一般的为了除去废水中存在的Fe2+和Fe3+需要加碱将出水pH值调至弱碱性。 四、工艺特点 1、反应速度快。填料采用微孔活化技术，比表面积大，同时配加催化剂，对废水处理提供了更大的电流密度和更好的微电解反应效果，反应速率快，一般工业废水只需要30-60分钟，长期运行稳定有效。 2、作用污染物范围广。微电解处理方法可以达到化学沉淀除磷的效果，还可以通过还原除重金属。对含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基结构的难除降解有机物质等都有很好的降解效果。
铁碳微电解工艺处理各类废水实验及效果
铁碳微电解工艺处理各类废水实验及效果 铁碳微电解法可以用来处理各种高难度废水，废水的种类有哪些呢?处理的效果是怎么样的呢?下面普茵沃润小编就给大家详细介绍一下。铁碳微电解工艺如何处理废水?效果如何? 普茵沃如铁碳微电解工艺的优势： 1.降低废水COD 2.破环断链，提高废水可生化性 3.去除重金属离子，降低废水的毒性 4.脱除废水的色度 那么这个四个方面是如何应用在案例中的呢? 1)制药废水 目前，制药废水处理面临的主要问题是污染物种类多、浓度高且成分复杂，冲击负荷大，部分废水中抗生素的存在抑制生化处理时微生物的生长，可生化性差，色度高等特点。工程实践表明，铁碳微电解法对各种成分的制药废水COD、色度都具有较好的去除效果，同时B/C有所提高。 2) 焦化废水 目前我国对焦化废水主要的处理工艺主要是A/O和A-A/O工艺，但是由于出水中含有高浓度的氨氮、高毒性的CN和以及难以生物降解的有机物等，对微生物均有抑制作用。因此，有人利用微电解技术对A2/O进水或者出水分别进行预处理和深度处理，最后使出水达到了国家一级排放标准。利用铁碳微电解和Fenton试剂联合氧化法对焦化废水进行预处理，大大降低了后续生物处理的有机负荷并提高了生物处理的效率。 3)印染废水 印染废水中的有机污染物主要来源于染料及染整添加剂，近年来由于印染技术的不断进步和有机合成染料新产品的不断出现，使得印染废水具有pH低，色泽深，毒性大，生物可降解性差等特点。因此，铁碳微电解用于印染废水的处理体现出了其他工艺不可比拟的优势。用铁炭微电解法对印染废水进行处理，结果表明pH为3，接触时间20～30 min，色度的去除率都能达到90%以上，COD