浅谈微电解技术研究进展_文善雄

浅谈微电解技术研究进展文善雄,边虎;赵瑛;曹兰花(兰州石化公司石化研究院,甘肃兰州730060)摘要:浅述了微电解技术的作用机理,结合应用现状探讨了该技术存在的问题并提出了该技术的发展方向。关键词:微电解技术;作用机理;技术发展方向中图分类号:X703.1微电解技术,又称为内电极法、零价铁法等技术。20世纪80年代微电解技术引入我国,目前已成功地应用于染料、石油化工、重金属、医药等废水的处理。1作用机理由于微电解技术的研究与应用主要针对某一种废水或某一类工业废水,尚未形成系统的理论与技术,概括起来主要有以下几种作用机理:1.1电场作用微电池产生微电场,废水中分散的胶体颗粒、极性分子、细小污染物受微电场作用后形成电泳而聚集在电极上,形成大颗粒沉淀,而使COD降低。1.2电极反应当体系中有废铁屑、惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等)存在时,可发生如下电极反应:阳极:Fe-2e※Fe2+E0(Fe2+/Fe)=-0.44V阴极:2H++2e※2[H]※H2←E0(H+/H2)=0.00V在原电池中,有机物得失电子,得到降解,成为较易处理的小分子。另外由于金属离子的不断生成,能有效地克服阳极的极化作用,从而促进金属的电化学腐蚀。1.3氧化还原反应氧化性强的离子或化合物会被铁或亚铁离子还原成毒性较强的还原态。例如在酸性条件下(E0(Cr2O72-/Cr3+)=1.36V),铬由毒性较强的氧化态Cr2O72-转化成毒性较弱的Cr3+还原态。1.4铁离子的络合作用从阳极得到的Fe2+在有氧和碱性条件下,会生成Fe(OH)2和Fe(OH)3。Fe(OH)3可能水解生成Fe(OH)2+、Fe(OH)2+等络离子,可以吸附水中的不溶性物质,使废水得到净化。1.5物理吸附在弱酸性溶液中,由于铸铁屑是一种多孔性的物质,与其中的微碳粒一样,都具有较强的活性,能吸附多种金属离子及废水中的有机污染物,达到净化废水的目的。1.6电子传递作用铁是生物氧化酶中细胞色素的重要组成部分,通过Fe2+、Fe3+之间的的氧化还原反应进行电子传递。微电解出水中新生态的铁离子能参与这种电子传递,对生化反应有促进作用。2技术应用现状20世纪80年代微电解技术引入我国以来,在染料、石油化工、重金属、制药、农药等废水的处理中有广泛应用,技术也从单一的微电解技术发展为与其他技术有机组合的联合废水处理技术。对于染料废水,经铁屑过滤后,可去除大量的COD,脱色率也可达80%以上,而且废水的B/C比也有提高,为后续的生物处理创造了良好条件。陈水平[1]用铁屑内电解法处理船舶机舱含油废水,油污水的SS、油分和COD的去除率分别超过95%、90%和80%。处理后的污水油分浓度低于15mg/L,符合有关国际公约的标准。制药生产废水含硝基苯类物质较多,有较大毒性,属难降解的有机化工废水。经微电解―混凝处理后,COD去除率平均达到30%左右,B/C比则由0.46上升到0.53,硝基苯转化率平均达到55%,脱色率平均为50%左右,并使全流程COD去除率达到91%。第22卷第5期2006年5月甘肃科技GansuScienceandTechnologyVol.22No.5May.2006欧阳玉祝[2]等采用铁屑微电解-共沉淀工艺处理含钒废水,结果表明,常温反应时间为90min的条件下,钒的去除率可达97%以上。柴晓利[3]等采用内电解混凝沉淀―厌氧―好氧工艺处理高浓度医药废水。当进水NH4+-N、苯胺、COD、S2-的浓度(mg/L)分别为23.0、6960、20.0、10.7时,经上述工艺处理后出水浓度(mg/L)分别为12.6、61.2、1.19、1.0,达到了排放标准。彭根槐[4]等以电石渣和废铁屑为药剂去除砷、氟废水。通过铁屑电池反应产生Fe2+,再用电石渣调pH值,沉降30min,砷、氟的去除率分别达到了93%和99%,出水达到排放标准。王永广[5]等采用微电解与Fenton组合工艺分别进行了2,3-酸染料废水、除草醚农药废水的试验,结果表明,进水pH=2.0-2.5时,控制好Fen-ton进水的Fe浓度,总停留时间6.0-7.0h后,COD去除率分别达到90%和82%左右。用Pb/Fe二元金属作催化剂,微电解对水中低分子量的氯代烃进行脱氯处理,氯乙烯类和四氯化碳均在数分钟内被迅速降解为相应的烃类和氯离子。微电解处理硝基苯胺系列废水时加入一特定的金属催化剂,COD、色度的去除率分别达70%和90%以上。3存在问题及发展方向1)铁碳微电解柱运行一段时间后,填料表面会形成钝化膜,同时填料易结块、出现沟流等现象,从而减少了填料与废水的有效接触面积导致处理效果逐渐降低。因此预防和解决填料表面钝化、填料板结问题是今后微电解技术发展的关键所在。2)废水通常是在酸性条件下进入铁碳微电解柱,造成溶出的铁屑量大