鐵碳濾料
基于電化學(xué)中的原電池反應(yīng)
鐵碳濾料是一種基于電化學(xué)原電池反應(yīng)的水處理工藝，又稱內(nèi)電解法，主要用于處理高濃度有機(jī)廢水。其原理是利用鐵與炭在電解質(zhì)溶液中形成的1.2V電位差，產(chǎn)生微電池反應(yīng)，通過陽極還原和陰極氧化降解污染物。新生態(tài)二價(jià)鐵離子可分解有機(jī)物并增強(qiáng)絮凝作用，氫、氧活性成分進(jìn)一步氧化大分子物質(zhì)，同時(shí)調(diào)節(jié)pH可生
該工藝早期采用鐵炭分層結(jié)構(gòu)，但電荷效率較低且易分層影響處理效果；后續(xù)發(fā)展為鐵炭包容式架構(gòu)，通過鐵炭緊密結(jié)合避免分層，提升電子轉(zhuǎn)移效率。適用于印染、化工、電鍍等高毒性、難生化廢水，能有效脫色、降低COD及去除重金屬，尤其對含偶氮基、羧基的有機(jī)物及有機(jī)磷、硫化合物具有顯著處理能力。
工作原理
鐵碳濾料是基于電化學(xué)中的原電池反應(yīng)。當(dāng)鐵和炭浸入電解質(zhì)溶液中時(shí)，由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，因而會(huì)形成無數(shù)的微電池系統(tǒng),在其作用空間構(gòu)成一個(gè)電場。陽極反應(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)二價(jià)鐵離子具有較強(qiáng)的還原能力，可使某些有機(jī)物還原，也可使某些不飽和基團(tuán)(如羧基—COOH、偶氮基-N=N-)的雙鍵打開，使部分難降解環(huán)狀和長鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。此外，二價(jià)和三價(jià)鐵離子是良好的絮凝劑，特別是新生的二價(jià)鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性，調(diào)節(jié)廢水的pH可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀，吸附污水中的懸浮或膠體態(tài)的微小顆粒及有機(jī)高分子，可進(jìn)一步降低廢水的色度，同時(shí)去除部分有機(jī)污染物質(zhì)使廢水得到凈化。陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O]，在偏酸性的條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解從而消除了有機(jī)廢水的色度，提高了廢水的可生化性。
鐵炭原電池反應(yīng)：
陽極：Fe - 2e → Fe2+ E (Fe/Fe2+) = 0.44V
陰極：2H+ + 2e → H2 E (H+/H2) = 0.00V
當(dāng)有氧存在時(shí),陰極反應(yīng)如下：
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O E (O2) = 1.23V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH- E (O2/OH-) = 0.41V
● 一般微電解反應(yīng)為：鐵原子與炭原子是緊挨著或分開形成原電池反應(yīng)。這種鐵炭接觸不利于電子的轉(zhuǎn)移，電荷效 率較低，因此廢水 中有機(jī)物的去除效率一般也較低。同時(shí)當(dāng)鐵炭一旦分層將更不利于有機(jī)物的去除。
● 鐵炭包容式微電解反應(yīng)為：鐵原子與炭原子是相互包容組成架構(gòu)而形成的原電池反應(yīng)。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(zhuǎn)移，電荷效率較高，廢水中有機(jī)物的去除效率也較高。
適用廢水種類
本技術(shù)特別針對有機(jī)物濃度大、高毒性、高色度、難生化廢水的處理,可大幅度地降低廢水的色度和COD，提高B/C比值即提高廢水的可生化性；可廣泛應(yīng)用于印染、化工、電鍍、制漿造紙、制藥、洗毛、農(nóng)藥、酒精等各類工業(yè)廢水的處理及處理水回用工程。
⑴ 染料、印染廢水；焦化廢水；石油化工廢水。
-----上述廢水在脫色的同時(shí)，處理水中的BOD/COD值顯著提高。
⑵ 石油廢水；皮革廢水；造紙廢水、木材加工廢水。
-----上述廢水處理水后的BOD/COD值大幅度提高。
⑶ 電鍍廢水；印刷廢水；采礦廢水；其他含有重金屬的廢水。
-----可以從上述廢水中去除重金屬。
⑷ 有機(jī)磷農(nóng)業(yè)廢水；有機(jī)氯農(nóng)業(yè)廢水。
-----大大提高上述廢水的可生化性，且可除磷，除硫化物。
