催化铁内电解法处理难降解废水的进展

河南科技2007.7上内电解法污水处理技术最早出现于20世纪60年代,该法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等优点,并且以废铁屑为原料,也不消耗电力资源。近几年来,研究进展较快。铁碳内电解法是内电解法的起源,目前应用最广研究最多,同时它也作为内电解法发展的载体,催生出了许多全新的内电解污水处理技术,催化铁内电解技术就是其中之一。一、催化铁内电解法污水处理技术机理1.内电解反应。催化铁内电解法是一种以零价铁为主要反应介质的处理技术,电极反应为:阳极(Fe)反应:Fe-2e->Fe2+阴极(Cu)反应:难降解有机物+ne->易降解有机物2.还原反应。从铁的电极电位可以知道,在金属活动顺序表中排在铁后面的金属有可能被铁置换出来而沉积在铁的表面上,氧化性较强的离子或化合物也会被铁或亚铁离子还原成毒性较小的还原态,铁的还原能力也可使某些有机物还原成还原态。在电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性,能破坏发色物质的发色结构,使偶氮基断裂、大分子分解为小分子、硝基化合物还原为胺基化合物。3.铁离子絮凝作用。在处理废水过程中可产生大量的Fe2+和Fe3+离子,水解生成的氢氧化铁胶体是很好的絮凝剂。废水中氢氧化铁胶体带正电荷,它能与带相反电荷的一些物质,及废水中的电解质发生沉聚作用。在中性或碱性条件下,生成的氢氧化铁或氢氧化亚铁胶体能有效吸附水中的染料。当溶液的pH值不是很低时,二价铁和三价铁都将生成絮体沉淀。4.铁盐沉淀作用。在电池反应的产物中,Fe2+和Fe3+将和一些无机物发生反应生成沉淀物而去除,如S2-,CN-等将生成FeS,Fe3[Fe(CN)6]2、Fe4[Fe(CN)6]3等沉淀而从溶液中去除。对于含有重金属方向件下,内电解的废水,可利用向其中投加二价及三价铁盐的方法,是重金属离子与铁离子形成稳定的铁氧共沉淀物而去除。5.催化及强化还原作用。在铁屑中加入一定量的无机催化剂铜及溴化十六烷基三甲胺改性的沸石,可扩大两极之间的电位差,进一步提离电化学反应的效率,使更多种类的重金属及有机物污染物能在电极上得到还原。而溴化十六烷基三甲胺改性的沸石对重金属和有机物的吸附富集作用,加速了这些污染物向电极表面的传质过程。阴极铜作为惰性电极提高了铁的还原难降解的有机物质的能力。6.提高废水可生化性。废水经此方法处理后铁离子浓度增大,pH值提高且适用范围变大。该方法还使电化学反应的效率进一步提高,耗铁量很小,且没有跑碳的问题。经该方法预处理后出水的生化性大幅度提高,适宜作生化处理的预处理段。二、催化铁内电解法污水处理技术应用研究进展1.印染废水处理。印染废水具有高COD、高色度、高pH的特点,废水可生化性差。刘剑平[1]等进行了酸性橙II废水催化铁内电解法脱色研究后认为,在最优反应条件下,酸性橙II的去除率大于98%,COD的去除率大于76%,催化铁内电解法对酸性橙II的去除非常有效,且有较宽的pH适应范围。周荣丰[2]等采用催化铁内电解法对印染废水进行预处理,结果表明催化铁内电解法可以有效地去除了对生物有抑制的有机物,为后续的生化处理创造了有利条件。周荣丰[3]等研究了对催化铁内电解法处理酸性大红GR废水脱色降解效果的影响,认为在最优反应条件下,酸性大红GR废水色度的去除率大于95%,CODcr的去除率为55%左右。催化铁内电解法对酸性大红GR废水的处理效率高,且有较宽的pH适应范围。黄理辉[4]等研究了催化铁内电解法处理印染废水试验,试验结果表明,对于碱性印染废水,催化铁反应器的停留时间应不小于5h。2.含硝基苯废水处理。硝基苯是结构稳定,种类多且复杂,属于生物难降解物质。徐文英[5]等研究了硝基苯类物质在铜电极上的电还原特性及pH的影响,结果表明硝基苯类化合物能在铜电极表面被直接还原,还原电位在-0.58V和-1.32V左右。同时,郑州大学环境与水利学院冯军旗何争光温晓灿杨志勇ECO-ENVIRONMENT生态环境催化铁内电解法处理难降解废水的进展66不是很低是多少？河南科技2007.7上氧的增加也有利于电极上发生的加成和取代反应。樊金红[6]等对催化铁内电解法处理硝基苯废水的机理进行了研究,结果表明,降解过程符合准一级动力学规律进水浓度,硝基苯可以在铜电极上直接得电子还原,该反应在强酸和弱碱性条件下效果较好反应速率常数随进水浓度的增大而减小。当温度升到45℃以上时,升温可以显著改善处理效果。3.化工制药废水。化工制药废水因含有难降解和对生物有抑制性的物质,一般色度深、污染物浓度高、毒性大,很难直接进行生物处理。叶张荣[7]等研究了曝气催化铁内电解法预处理混合化工废水。结果表明,废水中的有机物及正磷酸盐在两周的稳定运行中平均去除率分别达到52%和70%。废水经预处理后pH平均上升了0.5。三、结语催化铁内电解法是一