微電解/內(nèi)電解原理及存在問題

在難降解工業(yè)廢水的處理技術(shù)中，微電解技術(shù)正日益受到重視，并已在工程實(shí)際中。廢水的鐵內(nèi)電解法的原理非常簡(jiǎn)單,就是利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了無數(shù)個(gè)細(xì)微原電池。這些細(xì)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(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價(jià)的鐵離子進(jìn)入溶液。由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除。為了增加電位差，促進(jìn)鐵離子的釋放,在鐵-碳床中加入一定比例銅粉或鉛粉。
　　
　　經(jīng)微電解后，BOD/COD升高了，那是因?yàn)橐恍╇y降解的大分子被碳粒所吸附或經(jīng)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(zhì)轉(zhuǎn)化為易生化的物質(zhì)，并搬出理論依據(jù)是“微電解反應(yīng)中產(chǎn)生的新生態(tài)［H］可使部分有機(jī)物斷鏈，有機(jī)官能團(tuán)發(fā)生變化”。但用甲基澄和酚做試驗(yàn)并沒有證實(shí)微電解有分解破化大分子結(jié)構(gòu)能力。
　　
　　如果要讓鐵碳床有分解有機(jī)大分子能力,一般需要加入過氧化氫,利用微電解產(chǎn)生的亞鐵離子催化,生成羥基自由基才有可能分解轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物。同樣，反應(yīng)要在酸性的條件下才能進(jìn)行。根據(jù)工程試驗(yàn)，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(jī)廢水，但運(yùn)行兩個(gè)月后，效果急劇下降。一方面，鐵泥堵塞，另一方面炭也吸附飽和。反沖洗可減緩鐵泥堵塞，但解決不了效果下降問題,往往需要更換填料,而在在實(shí)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(jié)是一個(gè)非常令人頭痛的問題。有人稱他們的微電解技術(shù)可解決板結(jié)問題，只要用固定床，板結(jié)遲早會(huì)發(fā)生，爆氣也沒多大用。
　　
　　要解決板結(jié)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(chǎn)生的H2包著鐵顆粒，使其難于繼續(xù)氧化溶解。沒有鐵的溶解，用微電解預(yù)處理廢水成為空話。
　　
　　現(xiàn)在不少環(huán)保設(shè)計(jì)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(yīng)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(jié)問題也就不會(huì)存在，鐵屑補(bǔ)充也方便。
　　
　　討論1：經(jīng)微電解后，BOD/COD升高了，那是因?yàn)橐恍╇y降解的大分子被碳粒所吸附或經(jīng)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(zhì)轉(zhuǎn)化為易生化的物質(zhì)，并搬出理論依據(jù)是“微電解反應(yīng)中產(chǎn)生的新生態(tài)［H］可使部分有機(jī)物斷鏈，有機(jī)官能團(tuán)發(fā)生變化”。但用甲基澄和酚做試驗(yàn)并沒有證實(shí)微電解有分解破化大分子結(jié)構(gòu)能力。
　　
　　
　　降解大分子有機(jī)物不是萬能的，樓主只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(jī)物阿。
　　
　　
　　討論2：另一方面炭也吸附飽和
　　
　　
　　按照這個(gè)意思，那微電解的主要作用不就成了活性炭吸附了？微電解運(yùn)行一段時(shí)間效果下降，并不是炭吸附飽和，而是降解產(chǎn)物包裹鐵炭表面而使鐵炭無法有效接觸，不能形成原電池了，因此，微電解的主要作用就無法進(jìn)行，導(dǎo)致效果下降。
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微電解反應(yīng)：
　　
陽極（ Fe ） Fe - 2e---- Fe2 Eo(Fe2 /Fe)= -0.44V
陰極（ C ） 2H 2e ----H2 Eo(H /H2) = 0.00V
其電位，一個(gè)是負(fù)的,一個(gè)是零。在原電池里,此有負(fù)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。

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微電解技術(shù)具有處理效果顯著、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在不同種類工業(yè)廢水和生活污水的應(yīng)用中取得了良好的處理效果。但是隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，在鐵的表面會(huì)生成一層致密的鈍化膜，使處理效果下降。 針對(duì)普遍存在的鈍化問題 ,雜散電流理論和三維電極電解槽裝置設(shè)計(jì)了倒極強(qiáng)化微電解裝置。利用雜散電流對(duì)鐵的腐蝕可強(qiáng)化微電解過程，顛倒正負(fù)極產(chǎn)生的氫氣可剝離鈍化層。試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)電極直徑越大、倒極周期越小、外加電壓越大，處理效果越好。(2)倒極強(qiáng)化微電解裝置有效地減緩了鈍化的產(chǎn)生，將酸洗周期延長(zhǎng)了3倍，并較大程度上強(qiáng)化了處理效果，比動(dòng)態(tài)強(qiáng)化微電解裝置能耗低。 針對(duì)微電解技術(shù)中存在的有機(jī)廢水處理效果不高的問題， 從資源化的角度，先采用簡(jiǎn)單常壓蒸餾回收廢水中的部分有機(jī)物，再經(jīng)動(dòng)態(tài)強(qiáng)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(dá)到57.8﹪，BOD5/CODCr為0.53，為后續(xù)處理創(chuàng)造了良好的條件。 通過Tafel曲線和交流阻抗電化學(xué)測(cè)試分析鐵電極腐蝕的界面層表明：(1)溶液中溶解一定的氧可以增大鐵的腐蝕效率，實(shí)際廢水微電解處理時(shí)可以通過曝氣來強(qiáng)化處理效果。(2)水質(zhì)成分對(duì)鐵的腐蝕有一定程度的影響。隨著溶液中Cl-濃度的增大，可以加快鐵電極表面的腐蝕速率，減緩鐵電極表面的鈍化。(3)鐵電極在含NO3-的溶液中不活躍，更容易發(fā)生鈍化。