铁碳微电解工艺分析与设计优化

铁碳微电解工艺分析与制定优化微电解就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细小原电池。这些细小电池是以电位低的铁成为阴极，电位高的碳做阳极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁，它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物〔也叫铁泥〕而去除。为了增加电位差，促进铁离子的释放，在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。经微电解后，BOD/COD升高了，那是因为一些难降解的大分子被碳粒所吸附或经铁离子的絮凝而减少。不少人以为微电解可有分解大分子能力，可使难生化降解的物质转化为易生化的物质，并搬出理论依据是“微电解反应中产生的新生态[H]可使部分有机物断链，有机官能团发生变化〞。但用甲基澄和酚做试验并没有证实微电解有分解破化大分子结构能力。如果要让铁碳床有分解有机大分子能力，一般必需要加入过氧化氢，酸性废水与铁反应生成亚铁离子，亚铁离子与过氧化氢形成Fenton试剂，生成羟基自由基具有极深的氧化性能，将大部分的难降解的大分子有机物降解形成小分子有机物等。同样，反应要在酸性的条件下才能进行。铁碳微电解注意事项：1、微电解填料在使用前注意防水防腐蚀，运行一旦通水后应始终有水进行保护，不可长时间曝露在空气中，以免在空气中被氧化，影响使用；2、微电解系统运行过程中应注意合适的曝气量，不可长时间反复曝气；3、微电解系统不可长时间在碱性条件下运行；4、其它注意事项可据微电解反应基础原理。油脂类废水必必需先隔油。5、关于一些特别废水，铁碳微电解工艺仅仅能起到破链的作用，即把大分子链破解为稍小的小分子链物质，COD这时会不降反升，关于这种状况，后续采纳芬顿工艺作为补充，会起到更好的电解效果。在解决酸性废水电化腐烛速率高而中性偏酸废水电极吸附及新生铁离子水解、絮凝效果好这矛盾。筛选有效催化剂、助剂使之能在较广pH范围内发挥电化腐烛及絮凝吸附最正确效果。尤其是在酸性废水中，虽脱色率较高，但铁溶出量大，污泥量亦大。要采纳有效措施尽量减少污泥量，减低污泥含水率以避免产生二次污染。选择合适的铁屑活化方法，制定合理的过滤床，解决铁屑易钝化、易结块从而出现沟流等弊端.提升处理效率。扩展资料铁屑对絮体的电附集和对反应的催化作用。电池反应产物的混凝，新生絮体的吸附和床层的过滤等作用的综合效应的结果。其中主要作用是氧化还原和电附集，废铁屑的主要成分是铁和碳，当将其浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的Fe²⁺进入废水，进而氧化成Fe³⁺，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机物尤其是印染废水的色度，提升了废水的可生化度，且阴极反应消耗了大量的H⁺生成了大量的OH⁻，这使得废水的pH值也有所提升。参照资料来源：百度百科-微电解参照资料来源：百度百科-铁碳微电解2.铁碳填料、铁碳微电解工艺处理各类废水的工作原理铁碳处理法又称铁炭微电解法或铁炭内电解法，它是金属铁处理废水技术的一种应用形式，用铁炭法作为预处理技术来处理有毒有害、高浓COD废水具有一种独特的效果。铁炭法的处理机理目前尚未完全清楚，现在比较认同的一种解释是：在酸性条件下，铁与炭之间形成无数个微电流反应池，有机物在微电流的作用下被还原氧化。铁炭出水再用石灰或石灰乳中和，生成的Fe(OH)2胶体絮状物对有机物具有很强的絮凝吸附能力。因此，铁炭法是综合应用了铁的还原性质、铁炭的电化学性质和铁离子的絮凝吸附作用，正是这三种性质的共同作用，使用铁炭法具有很好的处理效果。拓步环保的铁碳微电解填料的9个特点：(1)防板结：经过高温冶炼，铁和碳融合为一体，这种铁碳一体式结构浮现出蜂窝状构架，这种构架可以有效地防止板结。(2)高效性：铁碳一体式微电解填料内部有许多毛细管式的气孔，可以快速吸入废水，使其在内部反应，提升了反应效率。(3)破环、断链：互相靠近的铁和碳浸泡在废水中时，会产生微电流，这种电流的综合作用会使得难降解化合物分子结构破环、断链。(4)PH适用范围广：本产品的活性高，对水体PH值适用范围广〔2-9〕，可大幅减少预处理调酸成本。(5)多效性：微电解反应可以产生多种效应，借助铁碳之间1.2伏的电位差，可以产生微电流；微电流又会刺激废水产生新生态的氢和新生态的氧，这些新生态的氢和氧具有很强的还原性和氧化性，会使得废水发生激烈的氧化还原反应，将难降解化合物转化为易降解化合物；同时产生的铁离子体现还原性的同时还是高效的絮凝剂。(6)提升可生化性：可以有效提升废水的B/C值，将难生化废水转化为易生化废水。(7)比表面积大：比表面积为1.2m2/g，大比表面积可以使得填料充分的与废水混合，从而提升反应效率。(8)产泥量少：本填料的产泥量极少，不必需要经常性地清理。(9)免改换：本填料的使用寿命是没有限制的，不用频繁的改换填料，省去了繁琐的改换填料的过程。铁碳微电解材料作为一种新型的环保材料，在废水处理中有着很好的前景。随着工业化和城市化的快速发展，各种难治理废水的排放也日益增加，对水环境和人类健康构成很大的威胁。因此，处理难治理废水的有效技术亟待开发。在众多预处理技术中，铁碳微电解可以实现以废治废的目标，被认为是环境友好和绿色型预处理技术，是大多数高浓度难降解废水预处理的重要技术。该技术的研究从20世纪60年代开始，20世纪70年代前苏联研究人员把该技术成功用于印染废水的处理，20世纪80年代引入中国。微电解法利用铁和碳在反应中形成具有较强还原能力的亚铁离子，去还原某些氧化态的有机物，并使得部分有机物开环裂解，从而达到提升废水可生化性的目的。电化学反应的氧化还原。铁屑对絮体的电附集和对反应的催化作用。电池反应产物的混凝，新生絮体的吸附和床层的过滤等作用的综合效应的结果。其中主要作用是氧化还原和电附集，废铁屑的主要成分是铁和碳，当将其浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的Fe2+进入废水，进而氧化成Fe3+，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机物尤其是印染废水的色度，提升了废水的可生化度，且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-，这使得废水的pH值也有所提升。当废水与铁碳接触后发生如下电化学反应：阳极：Fe-2e—→FeEo(Fe/Fe)=0.4阴极：2H++2e—→H2Eo(H+/H2)=0V当有氧存在时，阴极反应如下：O2+4H++4e—→2H2OEo(O2)=1.23VO2+2H2O+4e—→4OH-Eo(O2/OH-)=0.41V有试验在铁碳反应后加H2O2，阳极反应生成的Fe2+可作为后续催化氧化处理的催化剂，即Fe2+与H2O2构成Fenton试剂氧化体系。阴极反应生成的新生态[H]能与废水中许多组分发生氧化还原反应，破坏染料中间体分子中的发色基团〔如偶氮基团〕，使其脱色。通过铁碳曝气反应，消耗了大量的氢离子，使废水的pH值升高，为后续催化氧化处理创造了条件。催化氧化原理向废水中投加适量的H2O2溶液与废水中的Fe2+组成试剂，它具有极深的氧化能力，特别适用于难降解有机废水的治理。Fenton试剂之所以具有极深的氧化能力，是由于HO被Fe催化分解产生·OH〔羟基自由基〕。生化性能改善和色度去除的机理微电解对色度去除有显然的效果。这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，可使某些有机物的发色基团硝基—NO2、亚硝基—NO还原成胺基—NH2，另胺基类有机物的可生化性也显然高于硝基类有机物；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升可生化性。此外，二价和三价铁离子是合格的絮凝剂，特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性，调节废水的pH可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子，可进一步降低废水的色度，同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。微电解处理废水自诞生以来，便引起国内外环保研究学者的关注，并进行了大量的研究！已有很多专利和有用技术成果。最近几年，微电解处理工业废水发展十分迅速，现已用于印染、电镀、石油化工、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产等工业废水及含砷、含氟废水的处理工程，并收到了合格的经济效益和环保效果。微电解工艺对废水的脱色有合格处理的效果，且以废治废，运行费用低，因此在我国将具有合格的工业应用前景。目前国内外微电解设备均是固定床，其特点是结构简单，推流性好，但存在不少有用性问题：一是效率不高，反应速度不快；二是床体易板结，造成短路和死区；三是铁屑补充劳作强度大。内电解法处理工业废水中存在的问题内电解法对不同结构，不同性质的染料的作用机理各异，必需进一步探讨脱色降污作用机理及最正确处理工艺。依据各类染料的特点，尤其处理高浓度废水时，必需找出与混凝法、生化法、曝气氧化法等配合的适宜工艺，有效克服该法去除率偏低的缺点。在解决酸性废水电化腐烛速率高而中性偏酸废水电极吸附及新生铁离子水解、絮凝效果好这矛盾。筛选有效催化剂、助剂使之能在较广PH范围内发挥电化腐烛及絮凝吸附最正确效果。尤其是在酸性废水中，虽脱色率较高，但铁溶出量大，污泥量亦大。要采纳有效措施尽量减少污泥量，减低污泥含水率以避免产生二次污染。选择合适的铁屑活化方法，制定合理的过滤床，解决铁屑易钝化、易结块从而出现沟流等弊端.提升处理效率。问题及对策铁床作为一种废水处理装置，目前无论从理论上还是从施行上来讲，都有待进一步完善和改善。在实际运行中，常会出现填料钝化、板结以及出水“返色〞等现象，这是在实际工程中必必需妥善解决的问题。1〕关于填料钝化问题铁床经过一段时间的运行后，填料表面会形成钝化膜，废水中的悬浮颗粒也会部分沉积在填料表面上，这样就阻隔了填料与废水的有效接触，导致铁床处理效果降低。铁床的运行周期应通过实际运行确定，一般为20d左右，浸洗活化时间可采纳2-3h。2〕关于填料板结问题铁床填料的板结除了导致铁床内部废水流态恶化致使处理效果降低外，还会使填料改换的难度大大增加。通过在铁床填料中加入适当的辅料可以有效避免填料出现板结现象，同时也有利于气、液、固砚相充分接触，提升处理效果。辅料可选用X50聚乙烯多面空心球。采纳流化床装置也能较好地解决铁床填料的板结问题。但高的投资费用、运行费用及操作管理要求使此种装置的应用受到一定限制。铁碳内电解。铁炭微电解是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的合格工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的状况下，利用填充在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。微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的状况下，利用填充在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。微电解原理：当将填料浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的Fe2进入废水，进而氧化成Fe3，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机物尤其是印染废水的色度，提升了废水的可生化度。工作原理基于电化学、氧化—还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。优点：适用范围广，处理效果好，成本低，操作维护方便，不必需要消耗电力资源，反应速度快，处理效果稳定，不会造成二次污染，提升废水的可生化性，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。萍乡拓步环保提醒您，TPFC微电解填料在使用的过程中必需要注意的问题如下：1、微电解水处理填料在使用前注意防水防腐蚀，运行一旦通水后应始终有水进行保护，不可长时间曝露在空气中，以免在空气中被氧化，影响使用2、微电解系统运行过程中应注意合适的曝气量，不可长时间反复曝气3、微电解系统不可长时间在碱性条件下运行；4、微电解运行合适PH范围为2-4左右。希望能帮到您！微电解技术是目前处理高浓度、高色度、高含盐量、难生物降解有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。铁碳微电解填料浸入废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细小电池是以电位低的铁成为阴极，电位高的碳做阳极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用，它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物而去除，为了增加电位差，促进铁离子的释放，在铁碳微电解填料中加入一定比例催化剂。影响微电解工艺处理废水效果的因素有许多，如pH值、停留时间、处理负荷、铁碳比、通气量等。这些因素的变化都会影响工艺的效果，有些可能还会影响到反应的机理。在制定中铁碳填料的选择也是比较关键的，不板结不钝化的铁碳填料才能确保后期运行效果，萍乡拓步环保的填料可以在反应器中确保运行效果。铁碳填料强度问题也是很重要的。pH值通常pH值是一个比较关键的因素，它直接影响了铁碳微电解填料对废水的处理效果，而且在pH值范围不同时，其反应的机理及产物