Fe-C微电解+Fenton试剂组合工艺原理和应用.ppt

实验专题讨论
Fe-C微电解+Fenton试剂
组合工艺的原理及其应用
电化学废水处理技术
主要包括:电化学氧化法、电凝聚气浮法、微电解法、电渗析法、电吸附法
电化学具有以下优点:
(1)多功能性。电化学技术除可利用电化学氧化还原反应使毒物降解、转化外,还可用于悬浮物或者胶体体系的相分离等。
(2)高度的灵活性。电化学技术兼具气浮﹑絮凝﹑杀菌等多功能,必要时,阴阳极可同时发挥作用。它既可做单独处理工艺使用,也可与其他处理工艺相结合,如作为前处理,可将难降解有机物或生物毒性污染物转化为可生物降解物质,从而提高废水的可生物降解性。
(3)无污染或少污染。电化学过程中产生的羟基自由基无选择的直接与废水中的有机物反应,将其降解为二氧化碳﹑水和简单的有机物,没有或很少产生二次污染。
(4)易于控制性。电化学过程一般在常温常压下进行,其化学运行参数主要是电流和电位,易于实现自动控制。
铁炭微电解
又称内电解法、铁炭法、铁屑过滤法、零价铁法等
我国从20世纪80年代开始这一领域的研究,目前已成功用于治理印染废水、金属废水、含酚废水、造纸废水、炸药废水、农药废水等工业废水。
微电解法既可单独用于处理有机废水,又可与其它方法联用,比如Fenton 法、混凝法、生物法……
微电解法是基于金属材料(铁、铝等)的电化学腐蚀原理,将铁屑或者铁屑、炭粒浸泡在电解质溶液中形成无数微小的腐蚀原电池来处理废水。是絮凝、吸附、卷扫、共沉、电化学还原等多种作用综合的结果。
腐蚀原电池包括宏观电池与微观电池:
微观电池是由铁屑本身的以颗粒状态分布的炭化铁引起的,
宏观电池则是铁屑加入宏观阴极材料如石墨、焦炭、活性炭等使其直接接触而形成,
相当于在铁屑微观电池腐蚀的基础上,进一步强化了腐蚀或电解作用。
在阴极产生的新生态H•具有较高的化学活性,可将部分大分子有机物转化为小分子,提高了废水的可生化性。
为加强处理效果,铸铁屑在酸性且充氧的条件下,腐蚀最甚。
调节废水pH值在酸性范围内,增加进水中的氧的含量,以及混入一种或两种含炭颗粒,能防止铁屑表面钝化,提高处理效果。
微电解法的反应器中堆填铁屑和颗粒活性炭,其中铁屑作为阳极被腐蚀,而炭粒或者炭化铁作为阴极,其电极反应为:
微电解反应中的主要作用:
(1) 【H】、Fe和Fe2+的还原作用
新产生的Fe表面及反应中产生的大量新生态的Fe2+和【H】具有较强的活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用。
如硝基化合物得到电子变成为***基化合物;烯烃、炔烃得电子转变为饱和烃或大分子不饱和烃断链为小分子有机物等,若废水中含有小分子的脂肪酸和芳香酸,则会与Fe2+及Fe3+直接反应形成非水溶性盐而除去。
对于重金属离子如Cu2+、Pb2+的废水,Fe能直接将其置换而沉积在表面,构成新的原电池,强化微电解作用。
此外Fe2+在【H】的作用下可以将偶氮键断裂,Fe2+起到还原剂的作用。
(2)电场作用
有机废水是一种胶体溶液体系,在该体系里,因为废水中分散相表面的电荷能产生维持平衡力,使得微细的杂质能稳定的存在于溶液中。
而当这些胶体粒子和细小分散的污染物受到微电场的作用后便会产生电泳,向相反电荷的电极移动,聚集在电极上,形成大颗粒而除去。
(3)吸附作用
一般所用的微电解材料如焦炭、活性炭、铸铁屑等具有丰富的比表面积及很高的表面活性,能吸附多种金属离子,且在相当宽的范围内对有机分子有较强的吸附。
(4)混凝沉淀作用
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:
Fe2++2HO-→Fe(OH)2
4Fe2++8 HO-+O2+2H2O→4Fe(OH)3
生成的Fe(OH)3是胶体絮凝剂,它比一般药剂水解得到的Fe(OH)3的吸附能力要强,废水中的悬浮物以及由微电解作用产生的不溶物和构成色度的不溶性有机无可被其吸附沉淀。
(5)气浮作用
在酸性或偏酸性溶液中,产生的H2使废水溶液中有大量微小气泡生成,一方面使废水中悬浮物粘在小气泡上并上浮到水面,另一方面也起到搅拌、震荡的作用,减弱浓差极化,加速电极反应的进行。
高级氧化技术
Advanced Oxidation Processes,简称 AOPs
是近20年来水处理领域兴起的新技术, 通常指在环境温度和压力下通过产生具有高反应活性的羟基自由基(·OH) 来氧化降解有机污染物的处理方法。
一般采用加入氧化剂、催化剂或借助紫外光、超声波等多种途径产生。
按所用的氧化剂及催化条件的不同,高级氧化技术通常包括Fenton试剂法及类Fenton试剂法、组合类臭氧法、半导体光催化氧化法、超声化学氧化法、湿式催化氧化法、超临界氧化法等。
无论是哪种高级氧化体系,羟基自由基(·OH) 都是氧化剂的主体,高