純水設備知識儲備：鐵炭微電解高濃度污水處理
【蘭州純水設備http://jsjixiang.com】什么是鐵碳微電解:是指鐵和碳在電解液中自發(fā)產(chǎn)生微弱電流，分解廢水中污染物的廢水處理過程。純水設備
當鐵屑和碳顆粒浸入酸性廢水中時，由于鐵和碳之間的電極電位差(0.9 ~ 17V)，在廢水中形成了大量的微細胞。這些微電池以低電位鐵為陽極，高電位碳為陰極，在含有酸性電解質的水溶液中發(fā)生電化學反應。應產(chǎn)生的大量初步生態(tài)Fe2+和新生態(tài)[?H]具有極高的化學活性，可改變廢水中許多有機物的結構和特性，使有機物打破鏈條、打開環(huán)。工業(yè)純水設備
鐵碳微電解過程是氧化、還原、電沉淀、絮凝、吸附、橋接、掃描、共沉淀的綜合過程。
2。鐵碳微電解的最佳PH范圍是多少?
鐵碳微電解最佳使用PH值范圍是3 ~ 4,在PH值范圍內(nèi),高溫燒結的鐵碳微電解填料消費10% ~ 15%(個別廠家會說他們包裝5 ~ 7的PH值范圍,它不符合鐵碳微電解反應原理,所以這種包裝的主要原則廢水處理的活性炭吸附鐵碳,不通過真正的微電解反應原理來處理效果)。
3所示。fe碳微電解工藝的優(yōu)點:
適用范圍廣,處理效果好,成本低,操作和維護方便,不需要消耗電力,快速響應和穩(wěn)定的治療效果,不造成二次污染,提高廢水可生化、化學沉淀除磷可以實現(xiàn),可以通過減少除重金屬外,還可以用作生物預處理,有利于解決污泥和生物膜。目前成熟的行業(yè)有:化工、醫(yī)藥、染料、顏料、橡膠、酚醛樹脂、電鍍、線路板、垃圾滲濾液、印染、煤化工等。
4所示。在反應過程中鐵和碳到哪里去了?
在高溫燒結鐵碳微電解填料中，鐵和碳不是以大顆粒的形式存在，而是以骨料結構的形式存在。在反應過程中，廢水中存在著鐵轉化為二價鐵離子的過程，并通過后續(xù)的絮凝沉淀。當鐵溶解時，極細的碳顆粒將污染物吸附到沉淀池中，通過絮凝沉淀。
5。什么是高溫燒結鐵碳微電解填料: 實驗室純水設備
高溫燒結鐵碳微電解填料是鐵粉和碳粉、催化劑在高溫(1300℃)熔化合金結構形式的集成,所以體力堅固的包裝(600公斤/平方厘米)或更高;框架的微孔結構為微電解反應提供了較大的比表面積和均勻的水氣通道，為廢水處理提供了更高的電流密度和更好的催化反應效果。
6。如何區(qū)分鐵碳微電解填料是否高溫燒結:
經(jīng)打漿或相關試驗:高溫燒結微電解填料不易斷裂。非高溫燒結微電解填料很容易斷裂，甚至在跌落時斷裂。
在水中可以發(fā)現(xiàn)孔隙度檢測，可以看到氣泡的產(chǎn)生:高溫燒結的微電解填料具有真實的孔隙度，孔隙度達到65%。拋入水中后，氣泡量大、均勻、持久。單元填料具有較強的污水處理能力。摘要非高溫燒結微電解填料在加入水中后幾乎沒有氣孔和氣泡。單元填料具有較弱的污水處理能力。純水設備
無論是真正的合金結構:經(jīng)砂紙打磨后還是用模切機切割后，高溫燒結鐵碳微電解填料具有明顯的金屬上光，是真正的合金結構。非高溫燒結的鐵碳微電解填料經(jīng)拋光或模切后，合金結構的金屬光澤日增，鐵碳分離。
7所示。為什么選擇高燒結溫度的鐵碳微電解填料:
在高燒結條件下選擇鐵碳微電解填料是保證微電解工藝正常運行的關鍵。高溫燒結的鐵碳微電解填料在使用過程中不會變硬,形勢的鈍化,體力的1000公斤/平方厘米至20米水柱壓力和酸性廢水侵蝕的填充物,不會出現(xiàn)高溫燒結鐵碳填充水柱壓力和酸性廢水侵蝕和破碎、鈍化和變硬,因此必須選擇高溫燒結鐵炭微電解填料。
8。為什么不需要更換高燒結鐵的碳微電解填料: 實驗室純水設備
鐵和碳是同時消耗的，鐵和碳在填料中的比例沒有變化，所以填料在反應過程中的消耗只是數(shù)量的變化，而不是質量的變化。所以隨著填充劑的消耗，只需添加新的填充劑。在水PH3 ~ 4的情況下，高燒結鐵碳微電解填料的年耗量為10% ~ 15%。
2。鐵碳微電解在污水處理中的研究進展及應用現(xiàn)狀
1。鐵碳微電解機理
1.1微電解的工作原理:
一般原理:鐵碳微電解是在原電池電化學反應的基礎上進行的。當鐵和碳浸入電解質溶液時，Fe和C之間存在1.2v的電極電位差，從而形成了大量的微電池系統(tǒng)，在它們工作的空間內(nèi)形成電場。新生態(tài)二價鐵離子產(chǎn)生的陽極反應有很強的還原能力,這可以減少一些有機物和開放一些不飽和的雙鍵團體(如羧基-羧基偶氮- N = N -),從而使一些環(huán)形和長鏈有機物難以降解成小分子容易生物降解,提高生物降解能力。此外,二價和三價鐵是一個很好的絮凝劑,特別是新生兒二價鐵離子有更高的吸附-絮凝活性,調節(jié)pH值的廢水可以使氫氧化鐵絮狀物,吸附污水中懸浮或姿勢微粒和有機高分子膠,可以進一步降低廢水的陰影,同時去除廢水中的有機污染物的一部分是確保。陰極反應產(chǎn)生大量新的生態(tài)[H]和[O]。在微酸性條件下，這些活性組分與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應，導致有機大分子的斷裂鏈降解，從而消除了有機廢水的色度，提高了廢水的生物降解性。
鐵炭原電池反應：
陽極：Fe - 2e → Fe2+ E (Fe/Fe2+) = 0.44V
陰極：2H+ + 2e → H2 E (H+/H2) = 0.00V
當有氧存在時,陰極反應如下：
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O E (O2) = 1.23V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH- E (O2/OH-) = 0.41V
1.2、一般微電解反應為：鐵原子與炭原子是緊挨著或分開而形成原電池反應。這種鐵炭接觸不利于電子的轉移，電荷效率較低，因此廢水中有機物的去除效率一般也較低。同時當鐵炭一旦分層將更不利于有機物的去除。
1.3、鐵炭包容式微電解反應為：鐵原子與炭原子是相互包容組成架構而形成的原電池反應。這種鐵炭接觸不存在鐵與炭的分層問題，因此更有利于電子的轉移，電荷效率較高，廢水中有機物的去除效率也較高。
2、 鐵炭微電解技術在廢水處理中的應用進展
2.1、在印染廢水處理中的應用純水設備
鐵炭微電解技術作為一種新的廢水處理手段最初就是應用于印染廢水的處理，并取得良好的效果。印染廢水中的有機污染物主要來源于染料及染整添加劑，近年來由于印染技術的不斷進步和有機合成染料新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，使得印染廢水具有pH低,色澤深,毒性大,生物可降解性差等特點。因此，鐵炭微電解用于印染廢水的處理體現(xiàn)出了其他工藝不可比擬的優(yōu)勢。
經(jīng)過試驗分別對色度300倍，COD為602mg/L，pH為9.76和色度700倍，COD為1223mg/L，pH為5.76 的兩種不同的印染廢水進行處理，研究發(fā)現(xiàn)，當鐵炭體積比為1：1，pH為3.0左右，反應時間20～30 min時，對色度的去除率能夠達到95%以上，同時COD的去除率能也能夠達到60~70%。
用鐵炭微電解法對印染廢水進行處理，結果表明pH為3，接觸時間20～30 min，色度的去除率都能達到90%以上，COD去除率也能達到60%左右。
對于COD很高或者出水要求較高的印染，單純的用鐵炭微電解工藝處理并不能達到出水要求，常使之與其他的高級氧化處理工藝相結合，作為生物處理的預處理。對原水COD為11000mg/L, pH為6，色度為8000倍的印染廢水采用鐵炭微電解法進行預處理，當鐵粉粒徑為18目，焦炭粒徑為2～4mm，鐵粉和焦炭比為1：1，水里停留時間為60～90min時，脫色率達到了90%以上，BOD/ COD 值從原來的0.23 提高到0. 59，大大提高了后續(xù)生物處理的COD去除率。實驗室純水設備
2.2、在造紙廢水處理中的應用
造紙廢水主要來源于制漿過程中的蒸煮、清洗、篩分、漂白。廢水中含有大量的木質素等難以生物降解的物質，許多的造紙企業(yè)在經(jīng)過一級物化、二級生化處理后出水的CODCr、色度等各項排放指標都不能達到國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標準。
針對用白腐菌-厭氧-好氧生物法處理造紙黑液的出水色度過高，而COD也不能達標的現(xiàn)象，利用鐵炭微電解反應柱對出水進行脫色與去除COD的研究，發(fā)現(xiàn)在常溫下，鐵炭質量比2:1，初始pH值4.5~5.5 之間，反應時間為30~40min，最終色度與COD 的去除率分別達到94.2%與68.9%，出水達到了行業(yè)排放標準。
采用強化的鐵炭微電解對制漿造紙二級出水進行深度處理，在鐵炭微電解反應體系中加入適量的H2O2，使電解產(chǎn)生的Fe2+與H2O2形成Fenton試劑，與鐵炭微電解協(xié)同作用，強化微電解反應后用Ca(OH)2調節(jié)出水的pH值至中性，并與電解液中的Fe2+和Fe3+生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮體，進一步網(wǎng)捕水中的CODCr并去除了水中的Fe2+和Fe3以及SO42+等離子，使溶液的色度進一步得到改善。研究結果表明，當溶液初始pH 值為3.0 、活性炭投加量8.0g/L、鑄鐵屑40.0g/L 、H2O2 7.17mmol/L 以及反應時間60min, 用Ca(OH)2的投入量為8.0g/L時，總CODCr和色度去除率分別達到75%和95%，達到了國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標準(GB3544—2001)。
2.3、在焦化廢水處理中的應用純水設備
目前我國對焦化廢水主要的處理工藝主要是A/O和A-A/O工藝，但是由于出水中含有高濃度的氨氮、高毒性的CN和以及難以生物降解的有機物等，對微生物均有抑制作用。因此，有人利用微電解技術對A2/O進水或者出水分別進行預處理和深度處理，最后使出水達到了國家一級排放標準。利用鐵炭微電解和Fenton試劑聯(lián)合氧化法對焦化廢水進行預處理的試驗研究，通過單因素實驗法確定了最佳工藝條件，在鐵炭比為4，用量分別為300mg/L和75mg/L，H2O2的用量為1000mg/L，pH值為3，反應時間為20min時,COD、NH3-N和CN-的去除率分別為61.2%、74%、56.2%和74.3%。B/C比由0.189提高到0.387，大大降低了后續(xù)生物處理的有機負荷并提高了生物處理的效率。
2.4、在制藥廢水處理中的應用
目前，制藥廢水處理面臨的主要問題是污染物種類多、濃度高且成分復雜,沖擊負荷大，部分廢水中抗生素的存在抑制生化處理時微生物的生長，可生化性差,色度高等特點。
工程實踐表明，鐵炭微電解法對各種成分的制藥廢水COD、色度都具有較好的去除效果，同時B/C有所提高。工業(yè)純水設備
2.5、在其他廢水處理中的應用
除上述的之外，還有學者對含油廢水、垃圾滲濾液、高鹽度廢水等利用鐵炭微電解法進行處理，并對結果進行研究和探討。
三、PCB絡合廢水與鐵炭微電解工藝
印制電路板(PCB)廢水水量大，廢水污染物種類多，成分復雜，含多種絡合劑(螯合劑)如氨、EDTA、酒石酸根等，與銅等重金屬離子形成穩(wěn)定的絡合物，嚴重影響銅等重金屬的處理，處理難度大。就PCB絡合廢水處理而言，絡合物的破除成為銅等重金屬去除的關鍵。
1、 利用鐵炭微電解法處理PCB絡合廢水原理：純水設備
絡合重金屬廢水在微電解反應器內(nèi)發(fā)生微電解反應和置換反應：
陽極(Fe): Fe- 2e→ Fe2+
陰極(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2
一方面，微電解反應產(chǎn)生新生態(tài)的氫和亞鐵，能與水中的許多物質發(fā)生氧化還原反應，破壞絡合物的結構，使其失去或降低與銅等重金屬的絡合能力，同時新生的Fe(OH)2與Fe(OH)3具有較高的絮凝、吸附活性，能吸附水中的分散小顆粒及有機分子而絮凝沉降下來，使廢水進一步凈化。另一方面，鐵能與廢水中的銅進行置換反應，鐵把絡合銅中的銅置換出單質銅。
2、 特點
鐵炭微電解法具有適用范圍廣，處理效果好，適用壽命長，成本低廉，操作方便等優(yōu)點，已在PCB絡合廢水處理中得到廣泛應用。更多環(huán)保純水處理設備資訊請關注皙全蘭州水處理設備網(wǎng)。
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