铁碳微电解的技术原理

一、工艺概述

铁碳微电解工艺又称电解法、铁碳法、零价铁法等。微电解法即可单独用于处理有机废水，又可与其它方法联用。比如，Fenton法。

微电解法是基于金属材料“铁”的电化学腐蚀原理，可在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生的1.2V电位差形成无数的微电池系统对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。是处理高浓度有机废水较为理想的工艺。

铁碳微电解是基于氧化、还原、电沉积、絮凝、架桥、卷扫及共沉淀等共同作用对废水进行处理。

二、微电解工艺的原理

(1).[H]、Fe和Fe2+的还原作用

新产生的Fe表面及反应中产生的大量新生态的Fe²⁺和[H]具有较强的活性，能改变废水中的许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用。

如，硝基化合物得到电子变成胺基化合物；

烯烃、炔烃得电子转变为饱和烃；

大分子不饱和烃断链为小分子有机物等。

若废水中含有小分子的脂肪酸和芳香酸，则会与Fe²⁺及Fe³⁺直接反应形成非水溶性盐而去除。

对于重金属离子如Cu²⁺、Pb²⁺的废水，Fe能直接将其置换，构成新的原电池，强化微电解作用。

此外Fe²⁺在[H]的作用下可以将偶氮键N=N断裂。

、

 

 

 

(2)脱色

微电解对色度去除有明显的效果。

这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子Fe²⁺具有较强的还原能力，可使某些有机物的发色基团，如硝基-NO₂、亚硝基-NO还原成胺基-NH₂，胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物。

新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团（如羧基-COOH、偶氮基-N=N-）的双键打开，使发色基团破坏而除去色度。

 

使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。

注：微电解出水后的絮凝沉淀步骤很重要。

(3)电场作用

有机废水是一种胶体溶液体系，废水中分散相表面的电荷能产生维持平衡力，使得微细的杂质稳定的存在于溶液中。

当这些胶体粒子和细小分散的污染物受到微电场的作用后便会产生电泳，向相反电荷的电极移动，聚集在电极上，形成大颗粒而除去。

 

电泳

带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动。

生物大分子如蛋白质，核酸，多糖等大多都有阳离子和阴离子基团，称为两性离子。常以颗粒分散在溶液中，它们的静电荷取决于介质的H⁺浓度或与其他大分子的相互作用。

在电场中，带电颗粒向阴极或阳极迁移，迁移的方向取决于它们带电的符号，这种迁移现象即电泳。

 

 

 

（4）混凝沉淀作用

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

如图生成的Fe(OH)₃是胶体絮凝剂，废水中的悬浮物以及由微电解作用产生的不溶物和构成色度的不溶性有机物可被其吸附沉淀。

(5)气浮作用

在酸性或偏酸性溶液中，产生的H₂使废水溶液中有大量微小气泡生成，一方面使废水中悬浮物粘在小气泡上并上浮到水面，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。

（6）电沉积、卷扫：

以电沉积过程实质上是金属离子的阴极还原(析出金属原子)过程和新生态金属原子在电极表面的结晶过程，在沉淀过程中，能够以卷扫（网捕）形式，使水中的胶体颗粒随其一起下沉。