环保工艺之——高级氧化技术（二）

3、技术应用

3.1微电解

.（1）概述

微电解又称内电解，是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生的电位差对废水进行电解处理，以达到降低有机物污染的目的。微电解工艺所采用的电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要加酸碱活化，使用过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层，使微电解不能继续进行而失去作用，导致频繁地更换微电解材料，造成工作量大、成本高，还影响废水的处理效果和效率。另外，微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，增加投资成本。(2)反应过程:微电解生物铁技术是利用生物铁具有微电池反应、絮凝作用、和亲铁细菌的生物降解等综合作用。

A. 微电池反应是利用铁屑中铁与石墨组分,构成微电解的阳极和阴极，以充入的污水为电解质溶液，在偏酸性介质中，阴极产生具有强还原性的新生态氢，能还原重金属离子和有机污染物。阳极生成具有还原性的亚铁离子。生成的铁离子、亚铁离子经水解,聚合形成的氢氧化物聚合体以胶体形式存在，它具有沉淀、絮凝吸附作用，能与污染物一起形成絮体、产生沉淀。应用内电解法可去除废水中部分色度、部分有机物，并且提高废水的生化处理性能，增加生物处理对有机物的去除效果。根据电化学腐蚀原理,铁刨花在缺氧条件下易发生析氢腐蚀,而在废水中溶解氧充足的情况下则易发生吸氧腐蚀。铁刨花在废水中发生电化学腐蚀的阳极反应为:阳极(Fe)：Fe－2e→Fe²⁺， E0（Fe²⁺/Fe）=-0.44V当发生析氢腐蚀时,原电池的阴极反应为:阴极(C)：2H+＋2e→H2     ， E0（H+/H2）=0.00V，故电池反应的电动势为0.44V。当发生吸氧腐蚀时原电池的阴极反应为:当有氧时：O2+4H++4e→2H2O,E=1.23V
O2+2H2O+4e→4OH-,E0(O2/OH-)=0.40V, 故电池反应的电动势为0.84V。显然铁刨花在曝气状态下更易发生吸氧反应,即具有更好的混凝效果,而且溶解氧浓度的增大必然会导致铁耗量的增加。

B. 絮凝作用

微电解阳极反应产生Fe²⁺，Fe2+易被空气中的O3氧化成Fe3+，生成具有强吸附能力的Fe(OH)3絮状物。反应式为：Fe2+＋OH－ → Fe(OH)3↓4Fe2+＋O2＋2H2O＋8OH－ → 4Fe(OH)3↓生成的Fe(OH)3是活性胶体絮凝剂，其吸附能力比普通的Fe(OH)3强得多，它可以把废水中的悬浮物及一些有色物质吸附共沉淀而除去。

C. 亲铁细菌的生物降解作用:在微电池反应中，二价铁和三价铁在一定条件下发生氧化还原反应而互相转化。某些细菌能从铁的化学反应中获得养料，这些细菌能够在三价铁与二价铁转化过程中消耗微生物腐烂时产生的诸如乙酸和乳酸之类的化合物。这些细菌分解有机质的能力比产甲烷菌和硫酸盐还原菌都强得多，只要有铁存在，铁还原菌总是首先将正铁还原成亚铁，并带动其他细菌滋生繁衍。这些细菌会紧贴于铁的表面，以便于在不断流过的水中获取溶于水中的铁源，于是便在铁的表面形成不断繁衍代谢的菌膜。

在铁的电解—生物铁废水处理装置中，上述几种反应是协同作用产生综合效应的。在起始阶段，微电解反应、絮凝起主要作用。当亲铁细菌大量繁衍，在铁屑表面形成菌膜后，生物铁降解污染物就成了主导作用，这时铁屑被菌膜包裹，铁的腐蚀大为减缓，使生物铁结构能维持相当长的寿命。