新型铁碳填料说明

《新型铁碳填料说明》

新型铁碳微电解填料在克服板结方面的突破：（普茵沃润环保）

铁碳微电解技术的发展可以分为三个阶段：

本阶段的铁碳床是由小颗粒的铁屑和小颗粒的碳粒构成的。使用方法就是首先将

铁屑和碳粒混合均匀然后填装在反应罐体里面，然后让水流通过，以达到净水的

目的。但是运行几日内铁屑和碳粒就会结块，反映效果急剧下降，并且造成罐体

废弃。

第二阶段：

本阶段针对板结问题在反应设备中加入了搅拌设施。搅拌设施对于克服板结起到

了一定作用，但是因为没有从根源上面克服板结的条件，短期内也会因为旋转力

矩越来愈大而导致电机功率不够用，终使得设备不能运转。

第三阶段：

本公司通过高温炼焦工艺，高温无氧条件下烧结铁碳填料。使得铁碳微电解填料由两种物质转变

为单一物质，而这种物质不具有相互粘结的化学性质，因此*解决了板结问题

并且省去了外力搅拌。

铁碳微电解基本原理：

(1) 电极反应

铁炭微电解是基于电化学中的原电池反应。当铁和炭浸入电解质溶液中时，由于

Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的原电池系统,在其作用空间

构成一个电场。

铁炭原电池反应：

阳极：Fe - 2e → Fe2+ E (Fe/Fe2+) = 0.44V

阴极：2H+ + 2e → H2 E (H+/H2) = 0.00V

当有氧存在时,阴极反应如下：

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O E (O2) = 1.23V

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

一般微电解反应为：铁原子与炭原子是紧挨着或分开而形成原电池反应。这种铁

炭接触不利于电子的转移，电荷效率较低，因此废水中有机物的去除效率一般也

较低。同时当铁炭一旦分层将更不利于有机物的去除。

架构而形成的原电池反应：这种铁炭接触不存在铁与炭的分层问题，因此更有利

于电子的转移，电荷效率较高，废水中有机物的去除效率也较高。

(2) 氧化还原反应

铁的还原作用

铁是活泼金属，在酸性条件下可使一些重金属离子和有机物还原为还原态，例如

：
（1）将汞离子还原为单质汞：
（2）将六价铬还原为三价铬：
（3）将偶氮型染料的发色基还原：
（4）将硝基还原为胺基：
铁的还原作用使废水中重金属离子转变为单质或沉淀物而被除去，使一些大

分子染料降解为小分子无色物质，具有脱色作用，同时提高了废水的可生化性。

氢的氧化还原作用

电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性。能与废水中许多组分发生氧化还原

作用，破坏发色、助色基团的结构，使偶氮键破裂、大分子分解为小分子、硝基

化台物还原为胺基化合物，达到脱色的目的。一般地，[H]是在Fe2＋的共同作用

下将偶氮键打断、将硝基还原为胺基。

电化学附集

当铁与碳化铁或其他杂质之间形成一个小的原电池，将在其周围产生一个电场，

许多废水中存在着稳定的胶体如印染废水，当这些胶体处于电场下时将产生电泳

作用而被附集。
在电场的作用下，胶体粒子的电泳速度可由下式求出：
式中： V——胶体粒子的电泳速度(cm／s)
——电位(V)
D——分散介质的介电常数
E——电场强度(V／cm)
——分散介质的粘度(Pa?S)
K——系数
从理论上计算20s就可完成电泳沉积过程。

物理吸附

在弱酸性溶液中，填料丰富的比表面积显出较高的表面活性，能吸附多种金属离

子，能促进金属的去除。

铁的混凝沉淀

在酸性条件下，会产生Fe2+ 和Fe3+ 。Fe2+ 和Fe3+ 是很好的絮凝剂，把溶液pH

调至碱性且有O2存在时，会形成Fe(OH)2和Fe(OH)3很好的絮凝剂，发生絮凝沉淀

。反应式如下：
生成的Fe(OH)3 是胶体絮凝剂，它的吸附能力高于一般药剂水解得到的Fe(OH)3吸

附能力。这样，废水中原有的悬浮物，通过微电池反应产生的不溶物和构成色度

的不溶性染料均可被其吸附凝聚。

铁离子的沉淀作用
在电池反应的产物中，Fe2+ 和Fe3+ 也将和一些无机物发生反应生成沉淀物而去

除这些无机物，以减少其对后续生化工段的毒害性。如S2一、CN－等将生成FeS、

Fe3[Fe(CN)6]2、Fe4[Fe(CN)6]3等沉淀而被去除。

铁碳微电解填料的物理性质：

铁碳微电解填料的堆积密度：1.0吨/立方米

铁碳微电解填料的外观形状：扁球形（2cm*3cm）

铁碳微电解填料的强度：2000公斤/平方厘米

铁碳微电解填料的比表面积：1.5平方米/克

铁碳微电解填料的空隙率：70%

化学成分：铁85%，碳10%，催化剂5%

工艺影响因素及设计参数：

影响微电解工艺处理废水效果的因素有许多，如pH值、停留时间、处理负荷、铁

碳比、通气量等。这些因素的变化都会影响工艺的效果，有些可能还会影响到反

应的机理。

pH值

通常pH值是一个比较关键的因素，它直接影响了铁碳微电解填料对废水的处理效

果，而且在pH值范围不同时，其反应的机理及产物的形式都大不相同。一般低pH

值时，因有大量的H＋，而会使反应快速地进行，但也不是pH值越低越好，因为pH

值的降低会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的Fe2＋

使处理效果变差。因此，一般控制在pH值为偏酸性条件下，当然这也因根据实际

废水性质而改变。

停留时间

停留时间也是工艺设计的一个主要影响因素，停留时间的长短决定了氧化还原等

作用时间的长短。停留时间越长，氧化还原等作用也进行得越*，但由于停留

时间过长，会使铁的消耗量增加，从而使溶出的Fe2＋ 大量增加，并氧化成为Fe3

＋，造成色度的增加及后续处理的种种问题。所以停留时间并非越长越好，而且

对各种不同的废水，因其成分不同，其停留时间也不一样。停留时间还取决于进

水的初始pH值，进水的初始pH值低时，则停留时间可以相对取得短一点；相反，

进水的初始pH值高时，停留时间也应相对的长一点。

通气量

对铁屑进行曝气利于氧化某些物质，如三价砷等，且可以增加出水的絮凝效果，

但曝气量过大也影响水与铁屑的接触时间，使去除率降低。在中性条件下，通过

曝气，一方面提供更充足的氧气，促进阳极反应的进行。另一方面也起到搅拌、

振荡的作用，减弱浓差极化，加速电极反应的进行，并且通过向体系加入催化剂

改进阴极的电极性能，提高其电化学活性来促进电极反应的进行，已取得了显著

效果。

温度

温度的升高可使还原反应加快，但是加快的是反应初期，且由于维持一定的

温度需要保温等措拖，一般的工业应用不予以考虑，均在常温下进行反应。

微电解技术的优点：

微电解工艺从开始应用到现今已表现出了许多的优点，具体可概述如下：
(1)处理成本低，每吨废水的处理费用一般为0.2元左右。
(2)可同时处理多种污染物质，占地面积小，系统构造简单，整个装置易于定型化

及设备制造工业化。
(3)适用范围广，在多个行业的废水治理中都有应用，如印染废水、电镀废水、石

油化工废水、焦化废水、硝基苯废水、苯胺废水、线路板废水、有机硅废水、制

药废水、畜牧废水、橡胶助剂废水、双氧水化工废水等，均取得了较好的效果。
(4)处理效果好，从各个厂的实际运行来看，该工艺对各种污染物质的去除效果均

较理想。
(5)使用寿命长，填料的使用寿命为6年。操作维护方便，微电解塔(床)只要定期

地添加铁碳微电解填料损耗的部分便可，无需更换填料。

铁碳填料采用精铁粉，精焦煤高温无氧烧结而成，突破了过去来工艺的瓶颈--------板结问题。微电解填料工艺来源于“铁 + 碳”水处理工艺。废水经微电解处理后会在水中形成原生态的铁或铁离子，具有比普通混凝剂更好的混凝作用，无需加铁盐等混凝剂。《新型铁碳填料说明》