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你一定知道芬顿和微电解,但你不一定了解「铁碳微电解+Fenton」联合技术

文章出处:网络借鉴作者:山东英科林川环保人气:发表时间:2022-08-09 09:39
01铁碳微电解技术

1、微电解技术的概念与作用机理
微电解又称内电解、铁碳法、铁屑过滤法、零价铁法等等,被广泛应用到重金属、印染、造纸、皮革、制药废水的处理中。
微电解工艺的原理是将铁屑(铁屑一般为铁-碳合金)和惰性碳粒(石墨、焦炭、活性炭、煤等)浸没在酸性废水中,由于电极电位差,废水中会形成无数的微型腐蚀电池(微观电池)。
同时,铁屑和投加的碳颗粒又构成了无数的微型电解电极(宏观电池),电位高的碳为阴极,电位低的铁为阳极。
电解电极(宏观电池)与腐蚀电池(微观电池)在酸性溶液中构成无数的微型电解回路,因而被称作微电解反应。
在铁阳极上,纯铁失去电子生成Fe2+进入溶液中,电子在电极电位差的作用下从阳极流向碳阴极。在阴极附近,溶液中的溶解氧吸收电子生成OH-。在偏酸性溶液中,阴极反应生成新生态氢,进而生成氢气从溶液中逸出。
微电解通过氧化还原作用、电化学富集作用、物理吸附作用、絮凝和沉淀作用、电子传递作用达到去除污染物的目的。
(1) 氧化还原作用
金属铁、电极反应产生的Fe2+和酸性条件下阴极产生的新生态氢均具有还原性,能与一些有机物发生氧化还原反应,如将含硝基有机物还原为氨基有机物,所以铁碳微电解技术对废水中的硝基苯有很好的去除效果。
Fe2+能将偶氮型染料的发色基团还原,因而该技术具有脱色作用,同时能提高废水的可生化性。
(2) 电化学富集作用
当铁与碳化铁之间形成一个个小的原电池的时候,其周围会产生一个电场,废水中的胶体颗粒和带电荷的细小污染物处在原电池电场下时,产生电泳从而在电极上凝聚沉积下来得到去除。
(3) 物理吸附作用
反应体系中的铁屑比表面积大并显示出较高的表面极性,能够对金属离子起到去除的作用;同时铁屑表面活性较高,能够吸附水体中的污染物,从而净化废水。
另外体系反应过程中产生的络合物,能够吸附、共沉、裹挟大量的污染物质,从而使污染物得到去除。
(4) 絮凝和沉淀作用
电极反应产生的Fe2+及部分氧化生成的Fe3+,在碱性且有氧气存在的条件下,会生成 Fe(OH)2和Fe(OH)3絮凝沉淀。
新生态的Fe(OH)3的吸附能力高于一般混凝药剂水解得到的Fe(OH)3的吸附能力,能很好地吸附凝聚废水中的不溶物。
在微电解反应的产物中,Fe2+和Fe3+还能与废水中的一些无机离子生产沉淀物,从而将这些无机离子去除,如S2-、CN-等。
(5) 电子传递作用
铁是生物氧化酶中细胞色素的重要组成部分,通过亚铁和三价铁之间的氧化还原进行电子传递。微电解产生的铁离子参与了电子传递,对生化反应具有促进作用.
2、铁碳微电解工艺的影响因素
影响微电解处理效果的因素主要有废水pH 值、反应时间、铁碳比、铁碳投加量、铁碳粒径等
(1) pH值
通过原电池反应的机理可以知道,微电解在偏向酸性的条件下会更有利于反应的进行,去除污染物的效果也会更好。
在pH较小时,溶液中大量的H+在加快反应速率的同时,也会和Fe2+发生剧烈反应,从而使溶液中的铁离子大量析出,造成铁碳材料的消耗,运营成本增高。
在pH呈中性或碱性时,溶液中的铁离子极易发生絮凝作用,工艺处理效果不明显,且容易Fe3+的絮凝。
根据实际经验可知,通常将进水pH值设置在3~6.5之间,确保微电解反应条件为偏酸性,处理效果较为理想,但最佳进水pH值还需要根据废水性质通过实验来确定。
(2) 反应时间
反应时间太短会导致微电解反应不充分,有机物降解不彻底;
但反应时间长则会使得铁消耗量增加、出现返色等现象;另外,时间过长会导致水中H+含量降低,溶液pH值增高,电极反应速率变慢,运营成本也会加大。
反应时间的长短取与废水的浓度、pH、有机物含量与性质等有直接关系,一般为45min-120min。
对于要处理的废水,应该通过实验和最终的排放标准来确定最合适的反应时间,在满足要求的同时追求最经济的反应条件。
(3) 铁碳比
当铁碳比太小时,微观原电池和宏观原电池形成的数量都会减少,电场富集吸附作用也会随之减弱,从而影响微电解的反应效率。
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