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微电解及其组合工艺处理难降解废水研究进展

随着我国工业的飞速发展，各种工业废水的排放量剧增，由此而带来的水质污染已成为我国环境污染的一个主要问题。在这些废水中，难降解有机物所造成的环境问题日益为人们所重视，此类废水的特点是种类繁多，成分复杂，可生化性差，COD、色度、盐分和有毒有害物质含量高。

如果采用生化方法或其他单项处理技术处理此类废水，不仅经济上不合算，同时也难以达到良好的处理效果。而传统预处理方法主要为化学法、物理法、电化学法等，这些方法通常存在着处理费用高、工艺复杂、过程不易控制等缺点。铁炭微电解工艺及其组合工艺则在提高废水可生化性，改善废水水质，减轻后续处理负荷以及提高处理效果方面具有明显的优势，并且对不同类型工业废水具有一定范围的适用性。利用铁屑微电解法处理工业废水因其具有以废治废、效果好、投资省、适用面广和运行成本低等优点而广泛受到重视。

1·难降解废水的来源

难降解工业废水，主要包括印染废水、制药废水、电镀废水、焦化废水及其它有机合成化学工业废水，这类废水中的污染物主要是生物难以降解且有害物质。如重金属、多环芳烃、硝基化合物、氯苯类和芳烃等化合物。

2·微电解技术基本原理

微电解法是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。该工艺是在20世纪70年代应用到废水治理中，20世纪80年代引入我国。目前，微电解法一般采用铁－炭组合，也有采用铝－炭、铁－铜等其他组合来加强处理效果，并在电镀、石油化工、印染、医药以及燃料生产等工业废水预处理方面已有所报道，成为当前染料和印染等高色度、高浓度废水处理研究的热点之一，在工程运用上很具有前景。用微电解法处理工业废水，因废水的性质不同，处理所应用的原理亦不同。但一般说来可以概述为以下几个基本原理。

（1）电极反应

铸铁是铁和碳的合金，即由纯铁和Fe3C及一些杂质组成。铸铁中的碳化铁为极小的颗粒，分散在铁内。碳化铁比铁的腐蚀趋势低，因此，当铸铁浸人水中时就构成了成千上万个细小的微电池，纯铁成为阳极，碳化铁及杂质则成为阴极，发生电极反应，这便是微观电池。当体系中有活性炭等宏观阴极材料存在时，又可以组成宏观电池，其基本电极反应如下：

由阴极反应可见，在酸性充氧条件下，两者的电位差较大，腐蚀反应进行最快，这说明铁在还原曝气条件下处理工业有机废水的效果应该优于不曝气条件下的处理效果，另外，阴极反应消耗了大量的H+，会提高溶液的pH。

（2）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。络合作用在微电解法去除各种难降解物质中占有至关重要的作用。

（3）氢的氧化还原作用

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电化学反应中产生的新生态氢具有较大的活性，能破坏发色物质的发色结构，使废水中某些有机物的发色基团和助色基团破裂，大分子分解为小分子，达到脱色的目的，同时使废水的组成向易于生化的方向转变。

（4）铁的还原作用

新生态二价铁离子可使某些有机物的发色基团硝基－NO2、亚硝基－NO还原成胺基－NH2，胺基类有机物的可生化性明显高于硝基类有机物；也可使某些不饱和发色基团（如羧基－COOH、偶氮基NN）的双键打开，使发色基团破坏而除去色度，使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。

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。同样，其他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[3，8]。

（5）电化学附集

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。电泳对难降解物质的去除率有很大影响[9]。

(6)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。特别是加入烟道灰等物质时，其很大的比表面积和微晶表面上含有大量不饱和键和含氧活性基团，在相当宽的pH范围内对染料分子都有吸附作用。

(7)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。

3·常见难降解废水的微电解处理工艺

采用微电解工艺能使废水的可生化性得到显著的提高，再与其他物化、生物处理工艺相结合，可以达到很好的废水处理效果。

（1）染料废水的处理

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