鐵碳填料（不板結型\鐵碳填料）

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新型鐵碳微電解填料永不板結

鐵碳微電解技術的發展可以分為三個階段：

第一階段：

本階段的鐵碳床是由小顆粒的鐵屑和小顆粒的碳粒構成的。使用方法就是首先將

鐵屑和碳粒混合均勻然后填裝在反應罐體里面，然后讓水流通過，以達到凈水的

目的。但是運行幾日內鐵屑和碳粒就會結塊，反映效果急劇下降，并且造成罐體

廢棄。

第二階段：

本階段針對板結問題在反應設備中加入了攪拌設施。攪拌設施對于克服板結起到

了一定作用，但是因為沒有從根源上面克服板結的條件，短期內也會因為旋轉力

矩越來愈大而導致電機功率不夠用，最終使得設備不能運轉。

第三階段：

本公司通過高溫冶煉技術將鐵和碳融合為一體。使得鐵碳微電解填料由兩種物質轉變

為單一物質，而這種物質不具有相互粘結的化學性質，因此徹底解決了板結問題

并且省去了外力攪拌。

鐵碳微電解基本原理：

(1) 電極反應

鐵炭微電解是基于電化學中的原電池反應。當鐵和炭浸入電解質溶液中時，由于

Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，因而會形成無數的原電池系統,在其作用空間

構成一個電場。

鐵炭原電池反應：

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

陰極：2H+ + 2e → H2   E (H+/H2) = 0.00V

當有氧存在時,陰極反應如下：

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O   E (O2) = 1.23V

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

 一般微電解反應為：鐵原子與炭原子是緊挨著或分開而形成原電池反應。這種鐵

炭接觸不利于電子的轉移，電荷效率較低，因此廢水中有機物的去除效率一般也

較低。同時當鐵炭一旦分層將更不利于有機物的去除。

架構而形成的原電池反應：這種鐵炭接觸不存在鐵與炭的分層問題，因此更有利

于電子的轉移，電荷效率較高，廢水中有機物的去除效率也較高。

 (2) 氧化還原反應

 鐵的還原作用

鐵是活潑金屬，在酸性條件下可使一些重金屬離子和有機物還原為還原態，例如

：

（1）將汞離子還原為單質汞：

（2）將六價鉻還原為三價鉻：

（3）將偶氮型染料的發色基還原：

（4）將硝基還原為胺基：

    鐵的還原作用使廢水中重金屬離子轉變為單質或沉淀物而被除去，使一些大

分子染料降解為小分子無色物質，具有脫色作用，同時提高了廢水的可生化性。

 氫的氧化還原作用

電極反應中得到的新生態氫具有較大的活性。能與廢水中許多組分發生氧化還原

作用，破壞發色、助色基團的結構，使偶氮鍵破裂、大分子分解為小分子、硝基

化臺物還原為胺基化合物，達到脫色的目的。一般地，[H]是在Fe2＋的共同作用

下將偶氮鍵打斷、將硝基還原為胺基。

 電化學附集

當鐵與碳化鐵或其他雜質之間形成一個小的原電池，將在其周圍產生一個電場，

許多廢水中存在著穩定的膠體如印染廢水，當這些膠體處于電場下時將產生電泳

作用而被附集。

在電場的作用下，膠體粒子的電泳速度可由下式求出：

式中： V——膠體粒子的電泳速度(cm／s)

——電位(V)

D——分散介質的介電常數

E——電場強度(V／cm)

——分散介質的粘度(Pa•S)

K——系數

從理論上計算20s就可完成電泳沉積過程。

物理吸附

在弱酸性溶液中，填料豐富的比表面積顯出較高的表面活性，能吸附多種金屬離

子，能促進金屬的去除。

鐵的混凝沉淀

在酸性條件下，會產生Fe2+ 和Fe3+ 。Fe2+ 和Fe3+ 是很好的絮凝劑，把溶液pH

調至堿性且有O2存在時，會形成Fe(OH)2和Fe(OH)3很好的絮凝劑，發生絮凝沉淀

。反應式如下：

生成的Fe(OH)3 是膠體絮凝劑，它的吸附能力高于一般藥劑水解得到的Fe(OH)3吸

附能力。這樣，廢水中原有的懸浮物，通過微電池反應產生的不溶物和構成色度

的不溶性染料均可被其吸附凝聚。

 鐵離子的沉淀作用

在電池反應的產物中，Fe2+ 和Fe3+ 也將和一些無機物發生反應生成沉淀物而去

除這些無機物，以減少其對后續生化工段的毒害性。如S2一、CN－等將生成FeS、

Fe3[Fe(CN)6]2、Fe4[Fe(CN)6]3等沉淀而被去除。

鐵碳微電解填料的物理性質：

鐵碳微電解填料的堆積密度：1.0噸/立方米

鐵碳微電解填料的外觀形狀：扁球形（2cm*3cm）

鐵碳微電解填料的強度：2000公斤/平方厘米

鐵碳微電解填料的比表面積：1.5平方米/克

鐵碳微電解填料的空隙率：70%

化學成分：鐵85%，碳10%，催化劑5%

工藝影響因素及設計參數：

影響微電解工藝處理廢水效果的因素有許多，如pH值、停留時間、處理負荷、鐵

碳比、通氣量等。這些因素的變化都會影響工藝的效果，有些可能還會影響到反

應的機理。

 pH值

通常pH值是一個比較關鍵的因素，它直接影響了鐵碳微電解填料對廢水的處理效

果，而且在pH值范圍不同時，其反應的機理及產物的形式都大不相同。一般低pH

值時，因有大量的H＋，而會使反應快速地進行，但也不是pH值越低越好，因為pH

值的降低會改變產物的存在形式，如破壞反應后生成的絮體，而產生有色的Fe2＋

使處理效果變差。因此，一般控制在pH值為偏酸性條件下，當然這也因根據實際

廢水性質而改變。

 停留時間

停留時間也是工藝設計的一個主要影響因素，停留時間的長短決定了氧化還原等

作用時間的長短。停留時間越長，氧化還原等作用也進行得越徹底，但由于停留

時間過長，會使鐵的消耗量增加，從而使溶出的Fe2＋ 大量增加，并氧化成為Fe3

＋，造成色度的增加及后續處理的種種問題。所以停留時間并非越長越好，而且

對各種不同的廢水，因其成分不同，其停留時間也不一樣。停留時間還取決于進

水的初始pH值，進水的初始pH值低時，則停留時間可以相對取得短一點；相反，

進水的初始pH值高時，停留時間也應相對的長一點。

通氣量

對鐵屑進行曝氣利于氧化某些物質，如三價砷等，且可以增加出水的絮凝效果，

但曝氣量過大也影響水與鐵屑的接觸時間，使去除率降低。在中性條件下，通過

曝氣，一方面提供更充足的氧氣，促進陽極反應的進行。另一方面也起到攪拌、

振蕩的作用，減弱濃差極化，加速電極反應的進行，并且通過向體系加入催化劑

改進陰極的電極性能，提高其電化學活性來促進電極反應的進行，已取得了顯著

效果。

 溫度

溫度的升高可使還原反應加快，但是加快最大的是反應初期，且由于維持一定的

溫度需要保溫等措拖，一般的工業應用不予以考慮，均在常溫下進行反應。

微電解技術的優點：

微電解工藝從開始應用到現今已表現出了許多的優點，具體可概述如下：

(1)處理成本低，每噸廢水的處理費用一般為0.2元左右。

(2)可同時處理多種污染物質，占地面積小，系統構造簡單，整個裝置易于定型化

及設備制造工業化。

(3)適用范圍廣，在多個行業的廢水治理中都有應用，如印染廢水、電鍍廢水、石

油化工廢水、焦化廢水、硝基苯廢水、苯胺廢水、線路板廢水、有機硅廢水、制

藥廢水、畜牧廢水、橡膠助劑廢水、雙氧水化工廢水等，均取得了較好的效果。

(4)處理效果好，從各個廠的實際運行來看，該工藝對各種污染物質的去除效果均

較理想。

(5)使用壽命長，填料的使用壽命為6年。操作維護方便，微電解塔(床)只要定期

地添加鐵碳微電解填料損耗的部分便可，無需更換填料