铁碳填料（不板结型\铁碳填料）

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新型铁碳微电解填料永不板结

铁碳微电解技术的发展可以分为三个阶段：

 

第一阶段：

 

本阶段的铁碳床是由小颗粒的铁屑和小颗粒的碳粒构成的。使用方法就是首先将

 

铁屑和碳粒混合均匀然后填装在反应罐体里面，然后让水流通过，以达到净水的

 

目的。但是运行几日内铁屑和碳粒就会结块，反映效果急剧下降，并且造成罐体

 

废弃。

 

第二阶段：

 

本阶段针对板结问题在反应设备中加入了搅拌设施。搅拌设施对于克服板结起到

 

了一定作用，但是因为没有从根源上面克服板结的条件，短期内也会因为旋转力

 

矩越来愈大而导致电机功率不够用，最终使得设备不能运转。

 

第三阶段：

 

本公司通过高温冶炼技术将铁和碳融合为一体。使得铁碳微电解填料由两种物质转变

 

为单一物质，而这种物质不具有相互粘结的化学性质，因此彻底解决了板结问题

 

并且省去了外力搅拌。

 

 

 

铁碳微电解基本原理： 

 

(1) 电极反应

 

铁炭微电解是基于电化学中的原电池反应。当铁和炭浸入电解质溶液中时，由于

 

Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的原电池系统,在其作用空间

 

构成一个电场。

 

铁炭原电池反应：

 

阳极：Fe - 2e → Fe2+   E (Fe/Fe2+) = 0.44V 

 

阴极：2H+ + 2e → H2   E (H+/H2) = 0.00V 

 

当有氧存在时,阴极反应如下：

 

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O   E (O2) = 1.23V 

 

O2 + 2H2O + 4e → 4OH-  E (O2/OH-) = 0.41V

 

 一般微电解反应为：铁原子与炭原子是紧挨着或分开而形成原电池反应。这种铁

 

炭接触不利于电子的转移，电荷效率较低，因此废水中有机物的去除效率一般也

 

较低。同时当铁炭一旦分层将更不利于有机物的去除。

 

架构而形成的原电池反应：这种铁炭接触不存在铁与炭的分层问题，因此更有利

 

于电子的转移，电荷效率较高，废水中有机物的去除效率也较高。

 

 (2) 氧化还原反应 

 

 铁的还原作用 

 

铁是活泼金属，在酸性条件下可使一些重金属离子和有机物还原为还原态，例如

 

： 

（1）将汞离子还原为单质汞： 

（2）将六价铬还原为三价铬： 

（3）将偶氮型染料的发色基还原： 

（4）将硝基还原为胺基： 

    铁的还原作用使废水中重金属离子转变为单质或沉淀物而被除去，使一些大

 

分子染料降解为小分子无色物质，具有脱色作用，同时提高了废水的可生化性。 

 

 氢的氧化还原作用 

 

电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性。能与废水中许多组分发生氧化还原

 

作用，破坏发色、助色基团的结构，使偶氮键破裂、大分子分解为小分子、硝基

 

化台物还原为胺基化合物，达到脱色的目的。一般地，[H]是在Fe2＋的共同作用

 

下将偶氮键打断、将硝基还原为胺基。 

 

 电化学附集 

 

当铁与碳化铁或其他杂质之间形成一个小的原电池，将在其周围产生一个电场，

 

许多废水中存在着稳定的胶体如印染废水，当这些胶体处于电场下时将产生电泳

 

作用而被附集。 

在电场的作用下，胶体粒子的电泳速度可由下式求出： 

式中： V——胶体粒子的电泳速度(cm／s) 

——电位(V) 

D——分散介质的介电常数 

E——电场强度(V／cm) 

——分散介质的粘度(Pa•S) 

K——系数 

从理论上计算20s就可完成电泳沉积过程。 

 

物理吸附

 

在弱酸性溶液中，填料丰富的比表面积显出较高的表面活性，能吸附多种金属离

 

子，能促进金属的去除。 

 

铁的混凝沉淀 

 

在酸性条件下，会产生Fe2+ 和Fe3+ 。Fe2+ 和Fe3+ 是很好的絮凝剂，把溶液pH

 

调至碱性且有O2存在时，会形成Fe(OH)2和Fe(OH)3很好的絮凝剂，发生絮凝沉淀

 

。反应式如下： 

生成的Fe(OH)3 是胶体絮凝剂，它的吸附能力高于一般药剂水解得到的Fe(OH)3吸

 

附能力。这样，废水中原有的悬浮物，通过微电池反应产生的不溶物和构成色度

 

的不溶性染料均可被其吸附凝聚。

 

 铁离子的沉淀作用 

在电池反应的产物中，Fe2+ 和Fe3+ 也将和一些无机物发生反应生成沉淀物而去

 

除这些无机物，以减少其对后续生化工段的毒害性。如S2一、CN－等将生成FeS、

 

Fe3[Fe(CN)6]2、Fe4[Fe(CN)6]3等沉淀而被去除。 

 

 

 

铁碳微电解填料的物理性质：

 

铁碳微电解填料的堆积密度：1.0吨/立方米

 

铁碳微电解填料的外观形状：扁球形（2cm*3cm）

 

铁碳微电解填料的强度：2000公斤/平方厘米

 

铁碳微电解填料的比表面积：1.5平方米/克

 

铁碳微电解填料的空隙率：70%

 

化学成分：铁85%，碳10%，催化剂5%

 

 

工艺影响因素及设计参数： 

 

影响微电解工艺处理废水效果的因素有许多，如pH值、停留时间、处理负荷、铁

 

碳比、通气量等。这些因素的变化都会影响工艺的效果，有些可能还会影响到反

 

应的机理。 

 

 pH值 

 

通常pH值是一个比较关键的因素，它直接影响了铁碳微电解填料对废水的处理效

 

果，而且在pH值范围不同时，其反应的机理及产物的形式都大不相同。一般低pH

 

值时，因有大量的H＋，而会使反应快速地进行，但也不是pH值越低越好，因为pH

 

值的降低会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的Fe2＋

 

使处理效果变差。因此，一般控制在pH值为偏酸性条件下，当然这也因根据实际

 

废水性质而改变。

 

 停留时间

 

停留时间也是工艺设计的一个主要影响因素，停留时间的长短决定了氧化还原等

 

作用时间的长短。停留时间越长，氧化还原等作用也进行得越彻底，但由于停留

 

时间过长，会使铁的消耗量增加，从而使溶出的Fe2＋ 大量增加，并氧化成为Fe3

 

＋，造成色度的增加及后续处理的种种问题。所以停留时间并非越长越好，而且

 

对各种不同的废水，因其成分不同，其停留时间也不一样。停留时间还取决于进

 

水的初始pH值，进水的初始pH值低时，则停留时间可以相对取得短一点；相反，

 

进水的初始pH值高时，停留时间也应相对的长一点。

 

通气量 

 

对铁屑进行曝气利于氧化某些物质，如三价砷等，且可以增加出水的絮凝效果，

 

但曝气量过大也影响水与铁屑的接触时间，使去除率降低。在中性条件下，通过

 

曝气，一方面提供更充足的氧气，促进阳极反应的进行。另一方面也起到搅拌、

 

振荡的作用，减弱浓差极化，加速电极反应的进行，并且通过向体系加入催化剂

 

改进阴极的电极性能，提高其电化学活性来促进电极反应的进行，已取得了显著

 

效果。 

 

 温度 

 

温度的升高可使还原反应加快，但是加快最大的是反应初期，且由于维持一定的

 

温度需要保温等措拖，一般的工业应用不予以考虑，均在常温下进行反应。 

 

 

 

微电解技术的优点：

 

微电解工艺从开始应用到现今已表现出了许多的优点，具体可概述如下： 

(1)处理成本低，每吨废水的处理费用一般为0.2元左右。

(2)可同时处理多种污染物质，占地面积小，系统构造简单，整个装置易于定型化

 

及设备制造工业化。 

(3)适用范围广，在多个行业的废水治理中都有应用，如印染废水、电镀废水、石

 

油化工废水、焦化废水、硝基苯废水、苯胺废水、线路板废水、有机硅废水、制

 

药废水、畜牧废水、橡胶助剂废水、双氧水化工废水等，均取得了较好的效果。 

(4)处理效果好，从各个厂的实际运行来看，该工艺对各种污染物质的去除效果均

 

较理想。 

(5)使用寿命长，填料的使用寿命为6年。操作维护方便，微电解塔(床)只要定期

 

地添加铁碳微电解填料损耗的部分便可，无需更换填料