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全面解析鐵碳微電解技術的工藝流程和工藝特點

時間:2016-07-15 09:59來源:mp.weixin.qq.com 作者:admin 點擊:
碳微電解法概述

 

鐵屑(較多使用鑄鐵屑)為鐵-碳合金,當浸沒在廢水溶液中時,就構成一個完整的微電池回路,形成一種內部電解反應,這就是微電解。而在鑄鐵屑中再加入惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等)顆粒時,鐵屑與炭粒接觸,形成的大原電池即為鐵碳微電解法。

 

 

2
技術原理

 

 

鐵碳微電解技術主要利用了鐵的還原性、鐵的電化學性、鐵離子的絮凝吸附三者共同作用來凈化廢水。

 

鐵碳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,在含有酸性電解質的水溶液中發生電化學反應,使鐵變為二價鐵離子進入溶液。此外,鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池,因此在利用微電解進行廢水處理的過程實際上是內部和外部雙重電解的過程,或者稱之為存在微觀和宏觀的原電池反應。另外,為了增加電位差,促進鐵離子的釋放,也可在鐵碳微電解填料中加入一定比例催化劑。

 

 

發生電化學反應過程如下:

 

 

陽極(Fe):Fe - 2e→Fe2+   E(Fe/Fe2+)=0.44V 

陰極(C) :2H+ + 2e→H2 E(H+/H2)=0.00V 

 

反應中,產生了初生態的Fe2+和原子H,它們具有高化學活性,能改變廢水中許多有機物的結構和特性,使有機物發生斷鏈、開環等作用。 

 

 

若有曝氣,還會發生下面的反應:

 

 

O2+ 4H+ + 4e→ 2H2O   E(O2)=1.23V 

O2+ 2H2O + 4e → 4OH-E(O2/OH-)=0.41V   

Fe2+ + O2  + 4H+  → 2H2O + Fe3+ 

 

 

反應中生成的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、凝聚水中的懸浮物及重金屬離子,且吸附性能遠遠高于一般的Fe(OH)3,從而增強對廢水的凈化效果。 

 

 

3
工藝流程

 

 

鐵碳電極反應需要在酸性條件下進行反應才能達到較好的效果,因此在反應之前需要將廢水pH值調至3~4,反應結束后pH值為5.7左右,一般的為了除去廢水中存在的Fe2+和Fe3+需要加堿將出水pH值調至弱堿性。

 

 

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工藝特點

 

 

1、 反應速度快。填料采用微孔活化技術,比表面積大,同時配加催化劑,對廢水處理提供了更大的電流密度和更好的微電解反應效果,反應速率快,一般工業廢水只需要30-60分鐘,長期運行穩定有效。 

 

2、 作用污染物范圍廣。微電解處理方法可以達到化學沉淀除磷的效果,還可以通過還原除重金屬。對含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結構的難除降解有機物質等都有很好的降解效果。 

 

3、 操作方便,規整的微電解填料使用壽命長,且操作維護方便,處理過程中只消耗少量的微電解填料,只需定期添加即可,無需更換,進而大大降低了維護勞動強度。 

 

4、 減少二次污染。廢水經微電解處理后會在水中形成原生態的亞鐵或鐵離子,具有比普通混凝劑更好的混凝作用,無需再加鐵鹽等混凝劑。COD去除率高,并且不會對水造成二次污染。

 

5、 應用方式多樣。該產品還可應用于已建成未達標的高濃度有機廢水處理工程,用于廢水的預處理,可確保廢水處理后穩定達標排放,也可將生產廢水中濃度較高的部分廢水單獨引出進行微電解處理。

 

 

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存在的問題

 

 

1.鐵屑結塊和表面鈍化問題:運用該技術進行廢水處理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.出水返色問題:由于鐵屑被氧化成Fe2+離子,又生成Fe3+,它們的水解產物Fe(OH)2和Fe(OH)3是造成返色現象的主要原因,并且末完全去除的Fe2+會在一定程度上會加劇這種“返色”現象。

 

3.產生鐵泥:這個好處理,可以送往煉鐵廠或者摻合制作建筑材料。

 

 

6
適用廢水的種類

 

 

1.染料、印染廢水;焦化廢水;石油化工廢水;
 

 ------上述廢水在脫色的同時,處理水中的BOD/COD值顯著提高。

 

2.石油廢水;皮革廢水;造紙廢水、木材加工廢水;
 

 ------上述廢水處理水后的BOD/COD值大幅度提高。

 

3.電鍍廢水;印刷廢水;采礦廢水;其他含有重金屬的廢水;
 

 ------可以從上述廢水中去除重金屬。

 

4.有機磷農業廢水;有機氯農業廢水;
 

 ------大大提高上述廢水的可生化性,且可除磷,除硫化物。

 
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