微電解/內電解原理及存在問題
在難降解工業廢水的處理技術中,微電解技術正日益受到重視,並已在工程實際中。廢水的鐵內電解法的原理非常簡單,就是利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成瞭無數個細微原電池。這些細微電池是以電位低的鐵成為陰極,電位高的碳做陽極,在含有酸性電解質的水溶液中發生電化學反應的。反應的結果是鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進入溶液。由於鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負電荷的微粒異性相吸,形成比較穩定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除。為瞭增加電位差,促進鐵離子的釋放,在鐵-碳床中加入一定比例銅粉或鉛粉。
經微電解後,BOD/COD升高瞭,那是因為一些難降解的大分子被碳粒所吸附或經鐵離子的絮凝而減少。不少人以為微電解可有分解大分子能力,可使難生化降解的物質轉化為易生化的物質,並搬出理論依據是“微電解反應中產生的新生態[H]可使部分有機物斷鏈,有機官能團發生變化”。但用甲基澄和酚做試驗並沒有證實微電解有分解破化大分子結構能力。
如果要讓鐵碳床有分解有機大分子能力,一般需要加入過氧化氫,利用微電解產生的亞鐵離子催化,生成羥基自由基才有可能分解轉化有機污染物。同樣,反應要在酸性的條件下才能進行。根據工程試驗,鐵碳床微電解剛開始的效果很理想,特別是處理酸性的有機廢水,但運行兩個月後,效果急劇下降。一方麵,鐵泥堵塞,另一方麵炭也吸附飽和。反沖洗可減緩鐵泥堵塞,但解決不瞭效果下降問題,往往需要更換填料,而在在實際工程中更換填料工作量很大。
另外,微電解大都是采用固定式的鐵碳床工藝, 而鐵碳床的板結是一個非常令人頭痛的問題。有人稱他們的微電解技術可解決板結問題,隻要用固定床,板結遲早會發生,爆氣也沒多大用。
要解決板結必須打破固定床,避免鐵泥堵塞。但問題是一旦打破固定床,鐵-碳兩種顆粒物接觸減弱,鐵氧化失去的電子難以流向碳,致使H離子在鐵顆粒得電子,產生的H2包著鐵顆粒,使其難於繼續氧化溶解。沒有鐵的溶解,用微電解預處理廢水成為空話。
現在不少環保設計單位開始試用流化床(fluidized bed system)代替固定床(fixed-bed system)的微電解,但流化床鐵和炭難以緊密接觸,微電池回路差,反應速度慢。因此,如果能解決流化床中鐵失去的電子流向的問題,就不必用固定床,板結問題也就不會存在,鐵屑補充也方便。
討論1:經微電解後,BOD/COD升高瞭,那是因為一些難降解的大分子被碳粒所吸附或經鐵離子的絮凝而減少。不少人以為微電解可有分解大分子能力,可使難生化降解的物質轉化為易生化的物質,並搬出理論依據是“微電解反應中產生的新生態[H]可使部分有機物斷鏈,有機官能團發生變化”。但用甲基澄和酚做試驗並沒有證實微電解有分解破化大分子結構能力。
降解大分子有機物不是萬能的,樓主隻是表明微電解不能降解甲基橙和酚,但是可以降解其他大分子有機物阿。
討論2:另一方麵炭也吸附飽和
按照這個意思,那微電解的主要作用不就成瞭活性炭吸附瞭?微電解運行一段時間效果下降,並不是炭吸附飽和,而是降解產物包裹鐵炭表麵而使鐵炭無法有效接觸,不能形成原電池瞭,因此,微電解的主要作用就無法進行,導致效果下降。
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周培國《微電解工藝研究進展》中,提到的微電解反應:
陽極( Fe ) Fe - 2e---- Fe2+ Eo(Fe2+/Fe)= -0.44V
陰極( C ) 2H+ +2e ----H2 Eo(H+ /H2) = 0.00V
在這裡,周培國先生將鐵看做陽極是不正確的,請看其電位,一個是負的,一個是零。在原電池裡,此有負的做陽極之理,不管原電池是宏觀或微觀的,還原電位低的那方是陰極。
比如我們常用的乾電池,中心的碳棒是正極也是陽極,電池殼--鋅是陰極(負極)
如果是在外加電場的上述反應(比如用鐵片和石墨做進行電絮凝處理污水),鐵是陽極沒錯。
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微電解技術具有處理效果顯著、投資少、運行費用低等優點,在不同種類工業廢水和生活污水的應用中取得瞭良好的處理效果。但是隨著運行時間的延長,在鐵的表麵會生成一層致密的鈍化膜,使處理效果下降。 針對普遍存在的鈍化問題 ,雜散電流理論和三維電療電解槽裝置設計瞭倒極強化微電解裝置。利用雜散電流對鐵的腐蝕可強化微電解過程,顛倒正負極產生的氫氣可剝離鈍化層。試驗結果表明:(1)電療直徑越大、倒極周期越小、外加電壓越大,處理效果越好。(2)倒極強化微電解裝置有效地減緩瞭鈍化的產生,將酸洗周期延長瞭3倍,並較大程度上強化瞭處理效果,比動態強化微電解裝置能耗低。 針對微電解技術中存在的有機廢水處理效果不高的問題, 從資源化的角度,先采用簡單常壓蒸餾回收廢水中的部分有機物,再經動態強化微電解-Fenton試劑—中和沉淀組合工藝處理。原水CODCr由105600mg/L降為44521mg/L,去除率達到57.8﹪,BOD5/CODCr為0.53,為後續處理創造瞭良好的條件。 通過Tafel曲線和交流阻抗電化學測試分析鐵電療腐蝕的界麵層表明:(1)溶液中溶解一定的氧可以增大鐵的腐蝕效率,實際廢水微電解處理時可以通過曝氣來強化處理效果。(2)水質成分對鐵的腐蝕有一定程度的影響。隨著溶液中Cl-濃度的增大,可以加快鐵電療表麵的腐蝕速率,減緩鐵電療表麵的鈍化。(3)鐵電療在含NO3-的溶液中不活躍,更容易發生鈍化。批發市場僅提供代購諮詢服務,商品內容為廠商自行維護,若有發現不實、不合適或不正確內容,再請告知我們,查實即會請廠商修改或立即下架,謝謝。