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催化微電解填料

發布日期: 2019-1-10 09:49:32 人氣:

産品簡介 / Introduction

微電解工藝概述:

微電解工藝是目前處理高濃度有機廢水的一種理想工藝,又稱内電解法。它是在不通電的情況下,利用填充在廢水中的微電解材料自身産生1.2V電位差對廢水進行電解處理,以達到降解有機污染物的目的。

當系統通水後,設備内會形成無數的微電池系統,在其作用空間構成一個電場。在處理過程中産生的新生态[H] 、Fe2 + 等能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應,比如能破壞有色廢水中的有色物質的發色基團或助色基團,甚至斷鍊,達到降解脫色的作用;生成的Fe2 + 進一步氧化成Fe3 +,它們的水合物具有較強的吸附- 絮凝活性,特别是在加堿調pH 值後生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑,它們的吸附能力遠遠高于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體,能大量吸附水中分散的微小顆粒,金屬粒子及有機大分子。其工作原理基于電化學、氧化- 還原、物理吸附以及絮凝沉澱的共同作用對廢水進行處理。該法具有适用範圍廣、處理效果好、成本低廉、操作維護方便,不需消耗電力資源等優點。該工藝用于難降解高濃度廢水的處理可大幅度地降低COD和色度,提高廢水的可生化性,同時對氨氮的脫除具有很好的效果。

微電解基本原理、作用:

原電池反應:

将化學能轉變為電能的裝置稱為原電池。

在原電池中,發生的化學反應是氧化還原反應。發生氧化反應的一極上有電子流出,做負極,失去電子的物質是還原劑。電子通過原電池的負極流向正極,在正極上氧化劑得到電子,發生還原反應。

組成原電池有四個不可缺少的條件,這四個條件是:

1)電極 由兩塊活潑性能不同的金屬作為原電池的兩個電極。活潑的金屬是電池的負極,不活潑金屬(或非金屬導體)是電池的正極。

2)電解質溶液 根據電解材料,可以選擇酸、堿、鹽溶液作為組成的電解質溶液。

3)導線 用以連接兩極,才能使浸入電解質溶液的兩極形成閉合回路,組成正在工作的原電池。鐵與碳直接接觸(解決了電子跨越界面問題),電子以鐵為導體。

4)能自發的發生氧化還原反應

電子流動(電場作用):

鐵元素與碳元素之間存在一個自然地1.2V≈1.4V的電位差。在鐵碳之間自然電位差形成的微弱電場之下,鐵會釋放出電子,電子在電場的作用之下由陽極向陰極移動。電子在移動的過程中會有穿過廢水中的膠體粒子和細小分散的污染物,特别是長鍊物質或者是含有苯環的物質被電子穿過的概率更高。電子繼續穿插,鍛煉之後的碳鍊又會被分割,這樣碳鍊(有機污染物)就會越來越短,難降解的大分子、長鍊、有毒類、苯環類物質就會轉化為容易降解的物質,提高可生化性(B/C比值)同時能夠降低COD。

污染物的氧化還原反應:

每個(污染物)物質都有各自的氧化态和還原态,廢水中的膠體粒子和細小分散的污染物一般都帶有電荷,在微電場的作用下産生電泳,向相反電荷的電極移動在陽極被氧化,在陰極被還原,生成新的物質通過沉積在電極表面或沉澱于水中或轉化為氣體等無毒無害成分被分離去除。

廢水中呈溶解狀态的的有機污染物(如色、嗅、味、COD)及還原性無機離子(如CN¯氰、S²¯硫、Fe²﹢、Mn²﹢錳等)都可通過氧化反應去除,而廢水中呈溶解狀體的許多重金屬離子(如汞、镉、銅、銀、金、六價鉻、鎳等)都可通過還原法去除。

氫、鐵、Fe2+的氧化還原作用:

負極(鐵):鐵被氧化Fe-2e-=Fe2+

正極(碳或碳化鐵):溶液中的H+被還原2H++2e-=H2↑

鐵是活潑金屬,有較強還原能力。

電極反應和化學反應中得到的新生态氫[H]以及Fe和Fe2+都具有很高的化學活性,能與廢水中的許多污染物發生氧化還原反應。如使偶氮基斷裂而破壞發色基團、使大分子降解為小分子,具有脫色和提高廢水可生化性的作用,

鐵離子的絡合、混凝作用:

在酸性條件下,用鐵碳微電解處理廢水時,會産生Fe2+和Fe3+離子。新生态的Fe2+和Fe3+具有很好的絮凝作用,溶液在堿性條件下且有O2(曝氣充氧)存在時,會形成Fe(OH)2(氫氧化亞鐵)和Fe(OH)3(氫氧化鐵膠體),吸附能力高于一般藥劑水解得到的Fe(OH)3(氫氧化鐵膠體)吸附能力。同時其中的Fe離子能與許多有機物形成墨綠色的絡合物。這樣,廢水中原有的懸浮物、膠體和油類等及通過内電解反應産生的不溶物和構成色度的染料及相當一部分水溶性有機物均可被其絡合、吸附凝聚而從廢水中分離去除。

鐵的置換作用:

鐵是活潑金屬,電極電位E0 (Fe2+/Fe)=- 0.44V,它具有還原能力,可将在金屬活動順序表中排于其後的金屬置換出來而沉積在鐵的表面,如鎳、錫、鉛、銅、銀、錳、鋅等 。當鐵不斷被腐蝕時,這些微小的沉積金屬粉粒也一起随廢水流出,而在後續的堿中和絮凝沉澱時一同被分離去除。

沉澱與共沉澱作用(加堿):

微電解出水加堿中和絮凝沉澱是微電解工藝中必不可少的組成部分,通常用石灰乳、氫氧化鈣、氫氧化鈉等。

作為中和用堿液,本身就是一個助凝劑,它不僅價格便宜,而且形成的沉澱污泥也易于脫水,更重要的是能與許多污染物反應形成沉澱物而被分離除去,如S2-硫離子、PO43-磷酸根、F-及磺酸基-SO3-三氧化硫等。

微電池反應産物Fe2+和Fe3+也能通過沉澱反應去除某些無機物,以減少其對後續生化工藝段的毒害,如與S2一、CN一等反應生成FeS 、 Fe3[Fe(CN)6]2 (鐵氰化亞鐵)、 Fe4[Fe(CN)6]3 (亞鐵氰化鐵)等沉澱而被去除。            

     對于含有重金屬的廢水,重金屬離子還可與鐵離子形成穩定的鐵氧共沉澱物而被去除;微電解法不僅可以處理單一的含Cr6+的廢水,還可以處理含Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、pb2+等多種重金屬離子的綜合性含金屬離子的廢水(如電鍍、礦山等行業),無需分流,一次處理達标,大大地簡化了處理流程,且處理後的水質穩定。處理後出水中的Cr6+濃度有望達到0.3mg/L。Fe2+的吸附和共沉澱作用也可經濟地去除廢水中的As、F,去除效果分别達到93%和99%。


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