微电解处理工艺及传统填料存在问题与改进措施0613

根据微电解处理工艺及传统填料存在问题与改进措施,中国煤科提出了由多元合金与碳高温固相烧结而成的多元氧化微电解填料,较好解决了板结问题

微电解处理工艺及传统填料存在问题与改进措施*

秦树林 赵岳阳 王忠泉

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（1.煤炭科学研究总院杭州环保研究院，浙江杭州 311201；

2.杭州市萧山区环境保护局，浙江杭州 311201）

摘 要 微电解工艺通过电化学、氧化、还原、吸附及絮凝等协同作用，实现脱色、去除有机污染、降低毒

性、改善可生化性等目的，具有适用范围广、处理效果好、成本低、工程可操作性强、低碳环保等优点，是目前处理难降解有机废水的一种较为理想的工艺，但传统微电解填料存在诸多制约其工程应用的瓶颈问题，本文将通过对微电解工艺原理、传统微电解填料存在问题等具体分析，提出解决传统铁炭微电解填料存在板结、堵塞等关键问题的方法及措施，为今后新型高效微电解填料的制备及拓展微电解工艺应用范围提供参考。

关键词 微电解工艺 传统填料 可生化性 中图分类号 X703 文献编识码 A 文章编号

Existing problems and improvement measures of micro-electrolysis process and

conventional filler

Qin Shulin1 Zhao Yueyang2 Wang Zhongquan1

(1.Hangzhou Environmental Protection Research Institute of China Coal Research Institute, Hangzhou 311201, China；

2.Environmental Protection Bureau of Xiaoshan Didtrict, Hangzhou 311201，China)

Abstract Micro-electrolytic process is an ideal technology currently by treatment of refractory organic wastewater.Bleaching, removal of organic pollution, reduced toxicity, biodegradability

improvement are achieved by synergy of electrochemistry,oxidation,reduction,adsorption and flocculation and so on.The technology has a wide range of application, effective, low cost, strong operability, low carbon environmental protection advantages.And conventional micro-electrolysis filter packed bottleneck of restricting its application.This article analyzes the micro-electrolysis technology and packing problems of conventional filler .The solution to the key issues and measures of compaction ,blockage is provided for reference of new micro-electrolytic preparation of fillers in the future and expand the scope of application

Key words micro-electrolysis;conventional filler;biodegradability

1概述

[1,2]

年代，前苏联的科学工作者把铁屑用于印染废水

，又称内电解、铁还原、铁

的处理，20世纪80年代此法引入我国[3]。生物难降解有机废水，如染料、印染、农药、制药、化工等工业废水的处理可以用微电解作为预处理手段，从而实现大分子有机物的断链、发色与助色基团的脱色，提高废水的可生化性。

微电解技术

炭法、零价铁法、铁屑过滤法等技术。微电解工艺技术的研究始于20世纪60年代，主要应用金属腐蚀原理组成的原电池对废水进行处理(联邦德国、前苏联等国相继申请了专利)。20世纪70

基金项目：中国煤炭科工集团技术创新项目（2013MS016）,浙江省科技厅社会公益性技术应用研究计划项目（2010C33G3040004） 作者简介：秦树林（1971～），男，学士，高级工程师，主要从事高浓度难降解毒性有机废水处理技术研究及工程应用工作。E-mail：hzqsL722@http://doc.guandang.net

根据微电解处理工艺及传统填料存在问题与改进措施,中国煤科提出了由多元合金与碳高温固相烧结而成的多元氧化微电解填料,较好解决了板结问题

微电解过程中，反应的pH低、酸度大时，氧的电极电位提高，微电池的电位差加大，促进了电极反应的进行

[4-8]

在酸性溶液中，电极反应

所产生的新生态[H]，能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，破坏发色和助色基团，达到脱色目的；同时铁是活泼金属，它的还原能力可使某些氧化基团组分被还原为还原态物质，废水的可生化性大大提高；铁-碳原电池中，阴极发生的一系列中间反应产物，如02-

、H2O2，这些中间产物具有极强的氧化性

[9]

。因此微电解技术集电

化学、氧化-还原、物理吸附以及絮凝沉淀等功能于一体，在处理高盐度、高浓度有机废水时，表现出良好的氧化难降解有机物、脱色、强化絮凝、改善可生化性等优势。本文将通过对微电解工艺原理、传统微电解填料存在问题等详细分析，提出解决传统铁炭微电解填料存在板结、堵塞等制约其大规模应用瓶颈的方法及措施，为今后新型高效微电解填料的制备及拓展微电解工艺应用范围提供参考。

2 微电解工艺作用机理

从目前的研究看，微电解的机理主要在以下几个方面

[18]

：

2.1电化学反应

就微电解反应填料而言，传统填料主要包括铁刨花、铸铁屑或者其它混合填料，反应主体都Fe和C，酸性条件下低电位的Fe与高电位的C在具有一定导电性的废水中将产生0.44～1.67V的电位差，废水充当电解质，形成无数的原电池，产生电化学反应。废水中的高分子有机物等在这些反应作用下发生相应的反应，改变废水污染物的性质，从而使废水得到净化处理。 电极反应主要有：

阳极：Fe-2e→Fe2+E2+

0(Fe/Fe)=-0.44V (1)

Fe2+-e→e3+E3+2+

0(Fe/Fe)=-0.771V (2)

阴极：酸性条件下：2H++2e→2[H]→

H+

2E0(H/H2)=0.00V (3)

酸性充氧条件下：O+

2+4H+4e→

2H2OE0(O2)=1.23V (4)

中性条件下：O-2+2H2O+4e→4OH

E-0(O2/OH)=0.40V (5)

原电池所产生的新生态[H]和[Fe2+

]及Fe

3+

等均具与废水中的许多组分发生反应，实现COD降低和提高废水可生化降解性的目的。 2.2氧化还原反应

铁是活泼金属，在酸性废水中，当水中存在氧化剂时，Fe2+

可氧化为Fe3+

，同时，铁可与某些重金属发生置换反应，以Hg为例，铁和将Hg2+

还原成单质Hg

[10]

。

Hg2+

+ Fe→Fe2+

+ Hg (6) 还可将高价态的氧化剂还原为低价态的物质，如：

CrO2+

+

4+3Fe+4H→Cr3+

+Fe3+

+4OH

-

(7)

可与偶氮类染料发生脱色反应：

R-N=N-R+2Fe2+

+4H3+

-

2→12NH3+R-NH2+4Fe+4OH(8)

还可将硝基还原成胺基：

R’-R-NO+

2+

2+2Fe+4H→R’-R-NH2+2H2O+2Fe（9）

电化学反应产的新生态氢具有较大的活性，能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，破坏发色、助色基团的结构，使偶氮键断裂，大分子分解为小分子，硝基化合物还原为胺基化合物，达到脱色和改善可生化性目的。 2.3物理及电化学吸附

铁屑作为传统微电解填料之一，在弱酸性废水中，铁屑具有较大的比表面积，能吸附多种金属离子，促进金属的去除；同时，铁屑能吸附废水中的有机污染物，强化氧化还原反应效果。另

外，在以Fe和C形成大量的微原电池周围将会产生微电场，废水中分散的胶体颗粒、极性分子、

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