废水处理之铁碳微电解技术解析

铁炭微电解法预处理废水的研究铁炭微电解法预处理废水的研究摘要：废水处理是一项重要的环境保护任务。

铁炭微电解法是一种有效的预处理方法，通过在电解池中同时加入铁粉和活性炭粉，引入电流作用下的化学反应，可以有效去除废水中的有机物和重金属离子。

本文通过实验研究了铁炭微电解法处理废水的效果，并对其机理进行了分析。

一、引言废水处理是环境保护的重要任务之一。

目前，废水处理技术主要包括物理方法、化学方法和生物方法等。

然而，这些方法存在着效果不佳、成本高等问题。

因此，发展一种高效、低成本的废水预处理技术势在必行。

二、铁炭微电解法的原理铁炭微电解法是一种将铁粉和活性炭粉同时加入电解池中处理废水的方法。

通过加入直流电流，使得铁粉和活性炭粉在电解池中发生化学反应。

铁粉可以被氧化成Fe2+，而活性炭粉则在电流的作用下释放出氢气。

这些反应产生的还原剂和氧化剂能够有效地降解废水中的有机物和重金属离子。

三、实验设计本实验使用了一台电容量为1 L的电解池，并在其中加入了适量的铁粉和活性炭粉。

废水样品经过调整后，作为实验对象。

调整后的废水中含有有机物和重金属离子。

实验设置了不同的电流强度和电解时间，以研究其对废水处理效果的影响。

四、实验结果与讨论通过实验观察和数据分析，我们发现铁炭微电解法能够有效去除废水中的有机物和重金属离子。

随着电流强度的增加和电解时间的延长，处理效果逐渐提高。

在一定范围内，电流强度对去除有机物的效果具有正面影响。

然而，当电流强度过高时，电解过程中产生的气体将会影响反应的进行，从而降低废水处理的效果。

此外，实验还发现，铁炭微电解法对去除重金属离子的效果也较好，其原因是重金属离子能够与铁粉发生还原反应。

五、机理分析铁炭微电解法的废水处理机理主要包括还原、氧化和吸附效应。

铁粉能够通过被氧化为Fe2+的反应产生还原剂，从而加速有机物和重金属离子的降解。

活性炭粉释放出的氢气则促进了废水中有机物的氧化降解。

此外，铁粉和活性炭粉的表面也具有吸附性，能够吸附部分废水中的有机物和重金属离子。

铁碳微电解技术原理介绍及应用分析1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。

铁炭微电解?混凝沉淀预处理化工有机废水本实验主要研究了上海某化工废水处理系统运行过程中,铁炭微电解?混凝沉淀对于去除ＣＯＤ、提高可生化性和降低酸度的效果. 1基本原理铁炭微电解是基于电化学中的电池反应,金属阳极直接和阴极材料接触在一起,浸没在电解质溶液中,发生电池反应而成腐蚀电池,金属阳极被腐蚀而消耗.其电极反应如下:阳极(Ｆｅ):Ｆｅ→Ｆｅ2++2ｅＥ0=-0.44Ｖ阴极(Ｃ):酸性条件下:2Ｈ++2ｅ→2〔Ｈ〕→Ｈ2Ｅ0(Ｈ+/Ｈ2)=0Ｖ酸性充氧条件下:Ｏ2+4Ｈ++4ｅ→2Ｈ2ＯＥ0(Ｏ2)=1.23Ｖ中性条件下:Ｏ2+2Ｈ2Ｏ+4ｅ→4ＯＨＥ0=0.40Ｖ由阴极反应可见,在酸性充氧的条件下,两者的电位差最大,腐蚀反应进行最快,这说明铁在还原曝气条件下处理化工有机废水的效果应该优于不曝气条件下的处理效果,对于这一点已在文献[1]中得到了证明.另外,阴极反应消耗了大量的Ｈ+会提高溶液的ｐＨ值.此外,在微电解的过程中还会发生下列反应:Ｆｅ2++Ｏ2+Ｈ+→Ｆｅ3++Ｈ2ＯＦｅ2++Ｈ2Ｏ+Ｈ+→Ｆｅ3++Ｈ2Ｏ2Ｆｅ2++Ｈ2Ｏ2→Ｆｅ3++ＯＨ+ＯＨ-Ｆｅ2++ＯＨ→Ｆｅ3++ＯＨ-其间所生成的羟自由基ＯＨ氧化性极强,可以使有机物氧化.另外由于电池的电极周围存在电场效应,使溶液中带电粒子在电场作用下定向移动,进行附集并沉积在电极上而被除去.电极反应生成的新生态的Ｆｅ2+及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后生成Ｆｅ(ＯＨ)2和Ｆｅ(ＯＨ)3胶体絮凝剂,具有很大的吸附絮凝能力.2实验条件与方法本实验以上海某化工有限公司的污水处理工程为依托而进行.该公司新上一套污水处理系统,以铁炭微电解?混凝沉淀作为预处理,前设格栅、调节池,后接生化处理系统.铁炭微电解池有效容积250ｍ3,反应时间4ｈ,曝气量1.5ｍ3气/ｍ3水?ｍｉｎ,有效水深4ｍ,铁炭层装填高度2ｍ,每月定期补充总装量的10%.混凝沉淀池主要是在铁炭微电解池出水中投加碱调ｐＨ进行混凝沉淀,其反应时间ｔ=30ｍｉｎ,总停留时间4ｈ,沉淀池表面负荷0.85ｍ3/ｈ?ｍ2,泥斗倾角55°.原水水质如表1所示.表1原水水质ＣＯＤＣｒ/(ｍｇ?ｌ1)1500～4000ＢＯＤ5/(ｍｇ?ｌ1)150～500ＢＯＤ5/ＣＯＤＣｒ0.1～0.2ｐＨ1～3Ｃｕ2+/(ｍｇ?ｌ1)0.6～1.5Ｐｂ2+/(ｍｇ?ｌ1)1.5～2.6 3实验结果与分析3.1混凝剂的选择与分析在该厂污水处理系统正常运行之后,经过两个多月的监测,在进水ｐＨ值均较低的情况下,经过铁炭微电解池以后,ｐＨ值均能提高至3～5的范围内,降低了废水的酸性,为了保证后续生化处理的正常运行,在铁炭微电解的出水中仍需要投加一定量的碱液进行中和.由于该化工有限公司本厂生产有剩余的废碱液,为了节约投资,在调节ｐＨ时采用了废碱液ＮａＯＨ.铁炭微电解池的出水中含有大量的新生态的Ｆｅ2+,在加碱调节ｐＨ值后生成的Ｆｅ(ＯＨ)2及进一步氧化后的Ｆｅ(ＯＨ)3是良好的胶体絮凝剂,为了验证其吸附絮凝效果,本实验选择了硫酸亚铁、三氯化铁、碱式氯化铝、硫酸铝四种混凝剂与其比较进行了混凝沉淀实验.以电解池堰上出水作为原水,先由实验确定了四种混凝剂的最佳ｐＨ值均在中性附近,在ｐＨ值为中性的条件下确定最佳投量在100ｍｇ/ｌ附近.因此在混凝沉淀实验中,先调节原水ｐＨ至7,再投加各种混凝剂,混凝剂投加量均为100ｍｇ/ｌ.投药以后再调ｐＨ至中性.实验结果如图1所示.图中Ａ为原水ＣＯＤ;Ｂ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后的ＣＯＤ;Ｃ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后投加硫酸亚铁后的ＣＯＤ;Ｄ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后投加三氯化铁后的ＣＯＤ;Ｅ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后投加碱式氯化铝后的ＣＯＤ;Ｆ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后投加硫酸铝后的ＣＯＤ.图1混凝沉淀实验ＣＯＤ值对比实验图由图1可知,铁炭微电解池出水直接加碱调节ｐＨ值后的出水ＣＯＤ要低于加各种混凝剂的出水ＣＯＤ.铁炭微电解池出水加碱调节ｐＨ值后生成的Ｆｅ(ＯＨ)2和Ｆｅ(ＯＨ)3胶体絮凝剂的吸附能力既高于硫酸亚铁、三氯化铁两种铁盐混凝剂水解得到的Ｆｅ(ＯＨ)3,也高于两种铝盐混凝剂.这是由于铁炭微电解池出水中的总铁离子浓度相当高,可以达到800ｍｇ/ｌ[1],超过了实验过程中所投加的混凝剂投量.另外在加入ＦｅＳＯ4,ＦｅＣｌ3后色度会明显增加.由图1还可以看出,在加入碱式氯化铝后,出水ＣＯＤ可能会上升,这是由于碱式氯化铝中存在大量的还原性杂质的缘故.由混凝剂的选择与分析实验可以得出结论:在铁炭微电解还原池中产生的Ｆｅ2+在加碱调节ｐＨ值后生成的Ｆｅ(ＯＨ)2及进一步氧化后的Ｆｅ(ＯＨ)3的吸附絮凝能力非常强,再投加其它混凝剂已无意义 3.2实际工程中的监测结果在确定了铁炭微电解池出水加碱调节ｐＨ值后无需再加其余混凝剂后,本实验又研究了在实际工程中,铁炭微电解?混凝沉淀对于去除ＣＯＤ、重金属离子和提高可生化性的效果. 3.2.1去除ＣＯＤ效果由图2可知,经过铁炭微电解?混凝沉淀预处图2去除ＣＯＤ效果理系统之后,ＣＯＤ降低50%左右,除了去除的有机物之外,水中的还原性的Ｆｅ2+也以ＣＯＤ的形式表现出来.因此,ＣＯＤ较大幅度降低的主要原因就是铁炭微电解池中所发生的氧化还原作用和加碱调节ｐＨ后产生的混凝沉淀作用.这样经过铁炭微电解?混凝沉淀后,可降低后续生化工艺的负荷.3.2.2去除重金属离子实验效果由图3和图4可以看出,在铁炭微电解池出水图3Ｃｕ2+的去除效果图4Ｐｂ2+去除效果加碱调节ｐＨ后,重金属离子Ｃｕ2+,Ｐｂ2+在出水中的浓度均低于国家排放标准。

催化铁碳微电解技术详解一、技术背景有机废水特别是高盐、高浓度、难降解、可生化性差有机废水处理，一直是国内众多环保工作者及管理部门关注的难题。

随着我国化学工业的快速发展，各种新型的化工产品被应用到各行各业，特别是医药、化工、电镀、印染等重污染工业中，在提高产品质量、品质的同时也带了日益严重的环境污染问题，主要表现在：废水中有机污染物浓度高、结构稳定、生化性差，常规工艺难以实现达标排放，且处理成本高，给企业节能减排带来极大的压力。

二、催化铁碳微电解技术原理催化铁碳微电解技术是利用填充在酸性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，以废水做为电解液，设备内微电解填料会形成无数的“原电池”,在其作用空间构成具有阴阳极的电化学场，电化学场形成对水中物质的氧化和还原作用，达到对污染物质开环断链、矿化分解、脱色、去毒的效果。

在处理过程中产生的新生态[·OH]、[H]、[O]、Fe2+、Fe3+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，它们的絮凝能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量絮凝水体中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子。

其工作原理基于电化学、氧化-还原、物理以及絮凝沉淀的共同作用。

该产品具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、处理时间短、操作维护方便、电力消耗低等优点，可广泛应用于工业废水的预处理和深度处理中。

三、技术优势(1)反应速率快，一般工业废水只需要半小时至数小时；(2) 作用有机污染物质范围广，如：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;(3) 工艺流程简单、使用寿命长、投资费用少、操作维护方便、运行成本低、处理效果稳定。

一、关于铁炭微电解的简介及区分方法1、什么是铁炭微电解:是指铁和炭在电解质溶液中自发产生的微弱电流分解废水中污染物的一种污水处理工艺。

将铁屑和炭颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和炭之间的电极电位差(0。

9～17V),废水中会形成无数个微原电池.这些微电池是以电位低的铁成为阳极，电位高的炭做阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应.在应中产生的大量初生态的Fe2+和新生态的[•H],它们具有极高化学活性，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。

铁炭微电解工艺是集氧化、还原、电沉淀、絮凝、吸附、架桥、卷扫及共沉淀等多功能于一体。

2、铁炭微电解的最佳使用PH范围是多少?铁炭微电解的最佳使用PH范围是3～4，在此PH范围内，高温烧结的铁炭微电解填料的年消耗量在10％~15%（个别厂家会讲他们的填料适用PH范围为5～7，这是不符合铁炭微电解的反应原理的，所以这种填料对废水处理的主要原理是通过铁炭中活性炭的吸附，不是通过真正的微电解反应原理达到处理效果）。

3、铁炭微电解工艺优点：适用范围广，处理效果好，成本低,操作维护方便，不需要消耗电力资源，反应速度快,处理效果稳定，不会造成二次污染，提高废水的可生化性，可以达到化学沉淀除磷，可以通过还原除重金属，也可以作为生物处理的前处理，利于污泥的沉降和生物挂膜。

目前成熟运用的行业有:化工、制药、染料、颜料、橡胶助剂、酚醛树脂、电镀、线路板、垃圾渗滤液、印染、煤化工等。

4、反应过程中铁和炭去哪里了：在高温烧结的铁炭微电解填料中铁和炭不是以大颗粒形式存在，而是以合计结构的形式存在，反应中铁变为二价铁离子存在于废水中,通过后续的絮凝而沉淀出来；炭随着铁的溶解不断的脱落,脱落后的极其细小炭粒会吸附着污染物质进入沉淀池经絮凝沉淀.5、什么是高温烧结的铁炭微电解填料：高温烧结铁炭微电解填料是铁粉与炭粉、催化剂等组分通过高温（超过1300℃）熔炼形成的一体化合金结构，故填料的物理强度强（≥600kg/cm2）；框架式的微孔结构形式，为微电解反应提供极大的比表面积及均匀的水气通道，对废水处理提供了更大的电流密度和更好的催化反应效果.6、如何区分铁炭微电解填料是否是高温烧结：通过摔打或进行相关测试：高温烧结微电解填料不易敲碎。

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→H2 E(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→2H2O E(O2)=1.23VO2+ 2H2O + 4e →4OH-E(O2/OH-)=0.41VFe2+ + O2 + 4H+ →2H2O + 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。

铁碳微电解池是一种用于废水处理和金属腐蚀防护的技术。

它利用电化学原理，在铁和碳两种材料之间建立电化学反应，通过产生氢气和氢氧化铁等物质来实现废水处理或金属防腐的效果。

铁碳微电解池的原理如下：
1. 构成：铁碳微电解池由一个含有铁和碳材料的电解槽组成。

铁通常被用作阳极，而碳则可作为阴极。

2. 反应过程：当外加电流通过电解槽时，铁表面发生氧化反应，生成氧化铁（Fe3+）。

同时，碳表面上的水分子发生还原反应，生成氢气（H2）和氢氧化铁（Fe(OH)2）。

3. 应用：铁碳微电解池可用于废水处理中的重金属去除、有机物降解等。

在金属腐蚀防护中，它可以通过生成氢氧化铁形成一层保护性的氧化皮，阻止金属进一步腐蚀。

值得注意的是，铁碳微电解池需要根据具体的应用需求进行设计和操作。

电流密度、反应时间、电解液成分等参数都需要根据具体情况进行调整和控制，以达到最佳的处理效果。

此外，对于废水处理，还需要考虑处理后的副产物处理和排放符合环境要求的问题。

铁碳微电解出水ph摘要：1.铁碳微电解介绍2.铁碳微电解出水ph的影响因素3.铁碳微电解出水ph的测量方法4.铁碳微电解出水ph的调整方法5.铁碳微电解出水ph的意义和应用正文：铁碳微电解是一种常用的废水处理技术，通过铁碳微电解可以有效地去除废水中的重金属离子和有机污染物。

在铁碳微电解过程中，出水ph是一个非常重要的参数，直接影响到处理效果和后续处理工艺的稳定性。

本文将详细介绍铁碳微电解出水ph的影响因素、测量方法、调整方法及其意义和应用。

一、铁碳微电解介绍铁碳微电解是一种利用铁碳微电解装置对废水进行处理的方法，主要通过电解反应和吸附反应去除废水中的重金属离子和有机污染物。

在铁碳微电解过程中，废水的ph值对处理效果具有重要影响。

二、铁碳微电解出水ph的影响因素铁碳微电解出水ph受多种因素影响，主要包括废水水质、铁碳微电解装置和运行条件。

1.废水水质：废水中的有机物、重金属离子、酸碱度等成分对出水ph有直接影响。

2.铁碳微电解装置：铁碳微电解装置的设计、材料和结构对出水ph有影响。

3.运行条件：电流、电压、反应时间等参数对出水ph有影响。

三、铁碳微电解出水ph的测量方法测量铁碳微电解出水ph的方法有多种，常用的方法是使用酸度计。

酸度计可以直接测量出水的ph值，操作简便，精度高。

四、铁碳微电解出水ph的调整方法根据铁碳微电解出水ph的影响因素，可以通过调整废水水质、铁碳微电解装置和运行条件来控制出水ph。

具体方法包括：1.调节废水的水质，如添加酸碱度调节剂；2.优化铁碳微电解装置的设计和材料；3.调整运行条件，如电流、电压和反应时间等。

五、铁碳微电解出水ph的意义和应用铁碳微电解出水ph对废水处理效果具有重要影响，因此，对出水ph进行监测和控制是保证废水处理效果的关键。

通过调整铁碳微电解出水ph，可以提高废水处理效果，降低后续处理工艺的难度，从而降低废水处理成本。

总之，铁碳微电解出水ph是一个关键参数，对废水处理效果具有重要影响。