1、1.4.1 鐵炭微電解技術概述微電解技術，又稱內電解、鐵還原、鐵炭法零價鐵法、鐵屑過濾法等技術，是被廣泛研究與應用的一項廢水處理技術。1.4.2 鐵炭微電解作用機理(l)氧化還原反應鐵是活潑金屬，在偏酸性水溶液中能夠發生如下反應:Fe+2H+- Fe2+H2 T當水中存在氧化劑時Fe2+可進一步被氧化為Fe3+。從鐵的電極電位可以知道，在金屬活動順序表中排在鐵后面的金屬有可能被鐵置換出來而沉積在鐵的表面上。同樣，其他氧化性較強的離子或化合物也會被鐵或亞鐵離子還原成毒性較小的還原態。鐵的還原能力也可使某些有機物被還原成還原態物質:硝基苯可被活性金屬還原成胺基就是其中一例，還原后的胺基有機物顏色較

2、淡，且易被微生物氧化分解，使廢水中的色度得以降低，可生化性提高為進一步的生化處理創造了條件。(2)原電池反應鑄鐵是鐵和碳的合金，即由純鐵和碳化鐵(Fe3C)及一些雜質組成，碳化鐵為極小的顆粒，分散在鐵內，且碳化鐵的腐蝕趨勢低。因此，當鑄鐵屑浸入水中時就構成了成千上萬個細小的微電池，純鐵為陽極，碳化鐵及雜質則成為陰極，發生電極反應，這就是微觀原電池。當體系中有活性炭等宏觀陰極材料存在時，又可以組成宏觀原電池。這樣，鐵屑在受到微原電池腐蝕的同時又受到大原電池的腐蝕，因而能加速電極反應。其基本電極反應如下:陽極反應 :Fe-2eFe2+E(Fe2+/Fe)=-0.44 V陰極反應 :2H+2e-2H

3、一力EO(H+/H 2)=0.ooV當有。2存在時：02+4H+4e-2H2。(酸性溶液)(1.4)EO(O2)=1.23V02+2H2 O+4門4OH-(堿性及中性溶液)(1.5)E0(O2/OH-)= 0.40V當然，陰極過程也可以是有機物的還原。由上述電極反應的電極電位可知，在酸性充氧情況下電極反應的 E0最大，反應(1.4)進行 的最快，該反應不斷消耗廢水中的 H+而使其pH上升，因此，反 應的 pH 低、 酸度大時，氧的電極電位提高，微電池的電位差加大，促進了電極反應的進行。從這理論上解釋了酸性廢水微電解反應效果較好的原因。由于Fe2+的不斷生成能有效的克服陽極的極化作 用，從而促進

4、鐵的電化學腐蝕，使大量的Fe2+進入溶液，具有較高 的化學還原活性。在酸性溶液中，電極反應所產生的新生態H，能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應，破壞發色和助色基團，達到脫色目的;同時鐵是活潑金屬，它的還原能力可使某些氧化基團組分被還原為還原態物質，廢水的可生化性大大提高。值得注意的是， 鐵 -碳原電池中，陰極發生的一系列中間反應產物，如 O2-、h2o2,這些中間產物具有極強的氧化性。(3)電化學富集當鐵與碳化鐵或與其他雜質之間形成一個小的原電池時，將在其周圍產生一個電場，許多廢水中均存在著穩定的帶電膠體，當這些膠體處于電場下時，將產生電泳作用而被附集。(4)物理吸附在弱酸性溶液中，鐵屑豐富

5、的比表面積顯出較高的表面極性，能吸附多種金屬離子，促進金屬的去除，同時鐵屑中的微炭粒對金屬的吸附作用也是不可忽視的; 而且鐵屑表面具有較高的活性，能吸附廢水中的有機污染物，凈化廢水。另外反應過程中產生的新的膠粒，其中心膠核是由許多Fe(oH)3聚合而成的有巨大比表面積的不溶性粒子，這就使它易于吸附、共沉、裹挾大量的污染物質，從而達到去除污染物的目的。(5)鐵離子的混凝作用在酸性條件下，用鐵屑處理廢水時，會產生Fe2+和Fe3+。Fe2+和Fe3+是很好的混凝劑，將溶液pH 值調至堿性且有O2 存在時會形成Fe(oH)2和Fe(oH)3絮狀沉淀。反應式如下：Fe2+2OH-Fe(0H)2 (1.

6、6)4Fe2+8OH-+O2+2H2O4Fe(OH)3 J (1.7)生成的Fe(0H)2、Fe(OH)3是膠體絮凝劑，具有一定的吸附能力這樣，廢水中原有的懸浮物質，通過原電池反應產生的不溶物和構成色度的不溶性膠體均可被其吸附凝聚。(6)鐵離子的沉淀作用在電池反應的產物中，Fe2+和Fe3+也將和一些無機物發生反應生成沉淀物而去除這些無機物，以減少其對后續生化工段的毒害性。如 S2-、CN-等將生成 FeS、Fe3Fe(CN)62、Fe4Fe(CN)63 等沉淀而被去除。(7)電子傳遞作用鐵是生物氧化酶中細胞色素的重要組成部分，通過Fe2+、Fe3+之間的氧化還原反應進行電子傳遞口。微電解出水中新生態的鐵離子能參與這種電子傳遞，對生化反應有促進作用，提高了廢水的可生化性。鐵碳池對整個系統運行的作用從文獻資料上看，工業廢水通過鐵碳池后，可以降低廢水的酸度，減少中和劑的使用量；廢水的可生化性顯著提高：在最佳工藝條件下COD 的去除率可達60%左右，有人做的實驗甚至到達90%以上；色度去除率大于90%。鐵碳池運行過程中出現的問題1 鐵屑結塊和表面鈍化問題2出水返色問題：由于鐵屑被氧化成 Fe2+,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，并且未完全去除 的Fe2+會在一定程度上加劇這種“返色”現象。3 產生鐵泥：這個好處理，可以送往煉