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鐵碳微電解工藝,又稱為內(nèi)電解法、零價鐵法、鐵屑過濾法、鐵碳法,是近30年來被泛應(yīng)用于染料、印染、重金屬、農(nóng)藥廢水處理的一種新興的電化學(xué)方法，鐵碳微電解具有使用范圍廣、工藝簡單、處理效果好等特點，尤其對于高鹽度，高COD以及色度較高的工業(yè)廢水的處理較其他工藝具有更加明顯的優(yōu)勢。難生物降解的廢水經(jīng)鐵碳微電解工藝處理后B/C比大大提高，有利于后續(xù)生物處理效果的提高。國內(nèi)一般將該工藝用于廢水的預(yù)處理，或者于其他工藝聯(lián)合以達(dá)到去除污染物的目的。本文綜述了鐵碳微電解法的機(jī)理，以及在廢水處理中的應(yīng)用，并對于該工藝存在的問題以及以后的研究方向作了初步的探討。
1鐵碳微電解的作用機(jī)理
鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵屑和活性炭或者焦炭，當(dāng)材料浸沒在廢水中時，發(fā)生內(nèi)部和外部兩方面的電解反應(yīng)。一方面鑄鐵中含有微量的碳化鐵，碳化鐵和純鐵存在明顯的氧化還原電勢差，這樣在鑄鐵屑內(nèi)部就形成了許多細(xì)微的原電池，純鐵作為原電池的陽極，碳化鐵作為原電池的陰極；此外，鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池，因此在利用微電解進(jìn)行廢水處理的過程實際上是內(nèi)部和外部雙重電解的過程，或者稱之為存在微觀和宏觀的原電池反應(yīng)
電極反應(yīng)生成的產(chǎn)物（如新生態(tài)的H+）具有很高的活性，能夠跟廢水中多種組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，包括許多難生物降解和有毒的物質(zhì)都能夠被有效的降解；同時，金屬鐵能夠和廢水中金屬活動順序排在鐵之后的重金屬離子（3）發(fā)生置換反應(yīng);其次，經(jīng)鐵碳微電解處理后的廢水中含有大量的Fe2+，將廢水調(diào)制中性經(jīng)曝氣之后則生成絮凝性極強(qiáng)的Fe（OH）3，能夠有效的吸附廢水中的懸浮物及重金屬離子如Cr3+（4~5），其吸附性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的Fe（OH）3絮凝劑（6）。鐵碳微電解就是通過以上的各種作用達(dá)到去除水中污染物質(zhì)的目的。
2鐵碳微電解技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展
2.1在印染廢水處理中的應(yīng)用
鐵碳微電解技術(shù)作為一種新的廢水處理手段最初就
梁耀開（7）等人分別對色度300倍，COD為602mg/L，pH為9.76和色度700倍，COD為1223mg/L，pH為5.76的兩種不同的印染廢水進(jìn)行處理，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鐵碳體積比為1：1，pH為3.0左右，反應(yīng)時間20～30 min時，對色度的去除率能夠達(dá)到95%以上，同時COD的去除率能也能夠達(dá)到60~70%。
羅旌生（9），李川(10)等人分別用鐵碳微電解法對印染廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明pH為1，接觸時間20～30 min，色度的出去率都能達(dá)到90%以上，COD去除率也能達(dá)到60%左右。
對于COD很高或者出水要求較高的印染，單純的用鐵碳微電解工藝處理并不能達(dá)到出水要求，常使之與其他的生物處理工藝相結(jié)合，作為生物處理的預(yù)處理。吳小寧(11)等人對原水COD為11000mg/L,pH為6，色度為8000倍的印染廢水采用鐵碳微電解法進(jìn)行預(yù)處理，當(dāng)鐵粉粒徑為18目，焦炭粒徑為2～4mm，鐵粉和焦炭比為1：1，水里停留時間為60～90min時，脫色率達(dá)到了90%以上，BOD/COD值從原來的0.23提高到0.59，大大提高了后續(xù)生物處理的COD去除率。
2.2在造紙廢水處理中的應(yīng)用
造紙廢水主要來源于制漿過程中的蒸煮、清洗、篩分、漂白。廢水中含有大量的木質(zhì)素等難以生物降解的物質(zhì)，許多的造紙企業(yè)在經(jīng)過一級物化、二級生化處理后出水的CODCr、色度等各項排放指標(biāo)都不能達(dá)到國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標(biāo)準(zhǔn)。
任擁政等（1），針對用白腐菌-厭氧-好氧生物法處理造紙黑液的出水色度過高，而COD也不能達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象
喬瑞平等人（12）采用強(qiáng)化的鐵碳微電解對制漿造紙二級出水進(jìn)行深度處理，在鐵碳微電解反應(yīng)體系中加入適量的H2O2，使電解產(chǎn)生的Fe2+與H2O2形成Fenton試劑，與鐵碳微電解協(xié)同作用，強(qiáng)化微電解反應(yīng)后用Ca(OH)2調(diào)節(jié)出水的pH值至中性，并與電解液中的Fe2+和Fe3+生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮體，進(jìn)一步網(wǎng)捕水中的CODCr并去除了水中的Fe2+和Fe3以及SO42+等離子，使溶液的色度進(jìn)一步得到改善。研究結(jié)果表明，當(dāng)溶液初始pH值為3.0、活性炭投加量8.0g/L、鑄鐵屑40.0g/L、H2O2 7.17mmol/L以及反應(yīng)時間60min,用Ca(OH)2的投入量為8.0g/L時，總CODCr和色度去除率分別達(dá)到75%和95%，達(dá)到了國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標(biāo)準(zhǔn)（GB3544—2001）。
2.3在焦化廢水處理中的應(yīng)用
目前我國對焦化廢水主要的處理工藝主要是A/O和A-A/O工藝，但是由于出水中含有高濃度的氨氮、高毒性的CN—和SCN—以及難以生物降解的有機(jī)物等，對微生物均有抑制作用。因此，有人利用微電解技術(shù)對A2/O進(jìn)水或者出水分別進(jìn)行預(yù)處理和深度處理，最后使出水達(dá)到了國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。陳芳艷（13）利用鐵碳微電解和Fenton試劑聯(lián)合氧化法對焦化廢水進(jìn)行預(yù)處理的試驗研究，通過單因素實驗法確定了最佳工藝條件，在鐵碳比為4，用量分別為300mg/L和75mg/L，H2O2的用量為1000mg/L，pH值為3，反應(yīng)時間為20min時,COD、NH3-N和CN-的去除率分別為61.2%、74%、56.2%和74.3%。B/C比由0.189提
2.4在炸藥廢水中的應(yīng)用廢水處理中的應(yīng)用
炸藥廢水中含有第恩梯(TNT)、黑索今（RDX）等劇毒物質(zhì)，污染物量雖不多，但是會對環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。國內(nèi)外尚未有有成熟的工藝對此進(jìn)行處理，普通的吸附（14）、焚燒、生物降解和水解法（15）處理效果較差，很難達(dá)標(biāo)排放。張曉慧（16）等對西北某軍工廠炸藥廢水用鐵碳微電解進(jìn)行處理實驗，進(jìn)水水質(zhì)情況見表1。
表1進(jìn)水水質(zhì)
Table1.Water quality of influent
pH | CODCr | NH3-N | B/C |
2~3 | 2479.65mg/L | 145.86mg/L | 0.12 |
采用的微電解反應(yīng)器柱高82cm，內(nèi)徑為7cm，內(nèi)裝有一定體積比例的鐵屑和焦炭，鑄鐵屑在使用前用熱堿液浸泡除油。在pH值為2~3，鐵碳比為1：1，停留時間為90min時，炸藥廢水的COD和NH3-N的去除率分別為86%和70%，且B/C提高到0.37，經(jīng)過生物處理廢水中的污染物得到了進(jìn)一步的去除。
2.5在制藥廢水處理中的應(yīng)用
目前,制藥廢水處理面臨的主要問題是污染物種類多、濃度高且成分復(fù)雜,沖擊負(fù)荷大（17）,部分廢水中抗生素的存在抑制生化處理時微生物的生長,可生化性差,色度高等特點。李欣（18）石建軍（19）夏靜芬（20）.史敬偉（21）等對含有硝基苯、氯硝柳胺，草甘磷、抗生素的制藥廢水利用鐵碳微電解法進(jìn)行處理，結(jié)果見表2。
表2鐵碳微電解法對不同成分的制藥廢水去除效果
Table2.Removal effect of iron-carbon micro-electrolysis technology used in pharmacy
wastewater with different components
廢水成分 指標(biāo) | 硝基苯 | 氯硝柳胺 | 草甘磷 | 抗生素 |
COD去除率（%） 色度去除率（%） | 47 92 | 90 100 | 73.84 —— | 53. 90 |
研究結(jié)果表明，鐵碳微電解法對各種成分的制藥廢水COD、色度都具有較好的去除效果，同時B/C有所提高。
2.6在其他廢水處理中的應(yīng)用
除上述的之外，還有學(xué)者對含油廢水（22）、垃圾滲濾液（3）,(23)高鹽度廢水（24）等利用鐵碳微電解法進(jìn)行處理，并對結(jié)果進(jìn)行研究和探討。
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