微電解鐵碳填料
碳填料的概念：
鐵碳填料-微電解填料又叫內電解填料是污水處理微電解工藝系統的主體材料。新型鐵碳填料主要由鐵、碳以及微量的催化劑通過高溫融合為一體構成。
微電解工藝的概念：
微電解工藝是利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進行處理的良好工藝，又稱內電解法、鐵屑過濾法等。
微電解工藝的原理：
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，因而會形成無數的微電池系統,在其作用空間構成一個電場。陽極反應產生的新生態二價鐵離子具有較強的還原能力，可使某些有機物還原，也可使某些不飽和基團(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的雙鍵打開，使部分難降解環狀和長鏈有機物分解成易生物降解的小分子有機物而提高可生化性。此外，二價和三價鐵離子是良好的絮凝劑，特別是新生的二價鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性，調節廢水的pH可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀，吸附污水中的懸浮或膠體態的微小顆粒及有機高分子，可進一步降低廢水的色度，同時去除部分有機污染物質使廢水得到凈化。陰極反應產生大量新生態的[H]和[O]，在偏酸性的條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應，使有機大分子發生斷鏈降解，從而消除了有機廢水的色度，提高了廢水的可生化性。
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
鐵碳微電解工藝的優點：
該法具有適用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便等優點，也不需消耗電力資源。
鐵碳微電解工藝的發展史：
該工藝技術自誕生開始，即在美、蘇、日等國家引起廣泛重視，已有很多的專利，并取得了一些實用性的成果。該工藝是在20世紀7O年代應用到廢水治理中的，而我國從2O世紀8O年代開始這一領域的研究。當時的微電解工藝所采用的材料主要是廢鐵屑和活性炭顆粒的混合物，雖然具有“以廢治廢”的意義，但是因為鐵屑和活性炭的物理密度不同，導致水流沖擊作用力之下，鐵屑和活性炭出現分層現象。鐵屑會沉底，活性炭顆粒會上浮的表層。這種分層現象一方面導致鐵屑和活性炭顆粒接觸不良從導致效果下降；另一方面導致鐵屑和鐵屑之間接觸太緊密從而形成鐵屑結塊。因為這種現象導致在當時這種雖然良好的工藝沒有得以大范圍推廣。濰坊市恒美特環保科技有限公司針對以上現象，通過科研開發利用高溫冶煉技術將鐵和碳融合為一體合金--新型鐵碳微電解填料。從而將兩種物質轉化為單一物質，從而徹底客服了分層現象，也同時解決了由此導致的分層現象和結塊現象。
新型鐵碳微電解填料的結構形式及其優點：
通過冶煉等手段將鐵及金屬催化劑與炭包容在一起形成架構式鐵炭結構。①此結構鐵與炭永遠是一體，不會像鐵炭組配組合容易出現鐵與炭分離，影響原電池反應。②鐵炭一體可降低原電池反應的電阻，從而提高電子的傳遞效率，提高處理效率。③鐵炭一體可以避免分層和板結的產生。
包容架構式微電解技術是鐵炭微電解技術的一次技術革命。她的廣泛應用將為化工等行業的發展帶來新的生機。
鐵炭包容式微電解技術采用固定流化床運行方式，其操作維護方便，運行安全可靠。
微電解填料技術參數
堆積密度：1.0噸/立方米
比表面積：1.2cm2/g
孔隙率：70%
物理強度：1000kg/cm2
產品規格
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規格型號 |
外觀 |
徑粒 |
成分 |
含量 |
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HMT-CH |
橢球形 |
2cm-3cm |
鐵、碳、催化成分 |
99% |
鐵碳微電解系統的結構：
鐵炭包容式微電解系統是由微電解反應器、配水系統、曝氣系統組成，也可根據用戶要求進行配置。
1.微電解反應器
可根據現場情況設計成圓形罐體、方形池體。其體積可根據水處理量而定。
2.配水系統
配水系統部分由提升泵、流量計和管路等組成。
3. 曝氣系統
曝氣系統部分由風機、管路和閥門等組成，空氣壓力可根據微電解反應器和管路做調整，風量根據設計確認。
鐵碳微電解工藝的應用領域：
一、印染廢水的處理
印染廢水是印染企業生產過程中排放的各種廢水混合后的總稱。我國日排放印染廢水量為(300～400)×104 t，是各行業中的排污大戶之一。印染廢水主要由退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水和印花廢水組成，其中含有大量的染料、助劑、漿料、酸堿、纖維雜質及無機鹽等,其特點是有機物含量高、堿度高、色度深、組成復雜、可生化性差，而且其中的硝基、胺基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素具有較大的生物毒性。長期以來，印染廢水一直是工業廢水處理的重點和難點。近年來隨著染料工業的飛速發展和印染后整理技術的進步，PVA漿料、各種新型助劑和整理劑等抗光解、耐氧化和抗生物降解的有機物被越來越多的應用，排出廢水的BOD5/ COD值一般在20%左右，色度有時可高達4000倍以上，印染廢水的處理難度不斷加大。因此有針對性的開發高效率、低成本的處理技術，是印染行業面臨的重大課題。針對這一點，近幾年國內外都開展了一系列的研究工作，取得了顯著的進展和突破。
新技術的應用：
近年來，鐵碳微電解研究成果和技術專利已經成功應用于各種規模的印染企業的廢水治理工程。利用鐵碳微電解技術處理印染廢水，可以有效提高廢水的可生化性，脫色率幾乎可以達到100%,并且鐵碳微電解技術是利用鐵元素和碳元素自身發電，不用外加電流，因此操作方便，運行成本低廉。
印染廢水水量大、色度深、堿性強、水質變化大，難降解有機污染物含量高。目前，印染廢水普遍采用生化法、混凝沉淀法、混凝氣浮法和活性炭吸附法進行處理。這些方法投資費用高，管理難度大，脫色效果和去除率都不理想。近幾年來報道了許多用電化學法處理印染廢水的研究成果和技術專利，并應用于各種規模的印染企業的廢水治理工程，收到了良好的效果。利用微電解法處理染料廢水，CODcr去除率達67%左右，脫色率幾近100％。結果表明酸性廢水有利于去除CODcr,和脫色，選擇pH值為4的酸性廢水為宜；延長微電解反應時間有利于提高處理效果，但會增加投資和運行費用，反應時間控制在5O min為宜；石灰乳的用量過多或過少均會影響CODcr的去除，調pH值為9時較合適。
二、含砷廢水的處理
隨著冶金和化工等行業發展以及貧礦的開發，砷伴隨主要元素被開發出來，進入廢水中的砷數量相當大。據1995年中國環境狀況公報報道，95年砷排放量達到1084噸，比94年增長4.4%，1996年中國環境狀況公報報道，96年砷排放量達到1132噸，比95年增長4.2%。含砷廢水有酸性和堿性，當中一般也含有其它重金屬離子。砷與鉛等共同作用會使廢水的毒性更大，國內外都曾發現廢水中砷的中毒事件。
含砷廢水中砷的存在形態受pH的影響很大，在中性條件下，可溶砷的數量達到最大，隨著pH的升高或降低其溶解的數量都將降低。pH為5.0時，溶液中砷主要以無機砷的形態存在，當pH為6.5時，有機砷為其主要存在形態。但由于含砷廢水的來源并不單一，其成分也是復雜多變的。
含砷廢水的處理在六十年代就已得到世人的關注。如能回收利用則不僅可解決了砷對環境的污染問題，而且經濟效益顯著，節約資源。目前，比較系統的處理方法有化學沉淀法、物理法以及新興的、最具發展前途的—新型鐵碳微電解技術。
砷化物是一種高毒性物質，對環境污染嚴重。含砷廢水目前常采用離子交換法、沉淀法和浮選法治理。陸萸英等對含砷廢水處理進行了系統的概述。在上述方法中，沉淀法加入沉淀劑的量較難控制，過少除不盡砷，過多會造成二次污染。浮選法則因泥渣中含水量大，也易造成二次污染。Nazarora G N等報道了消耗Fe電極的電凝結方法處理含砷廢水，但此法耗電量很大。彭根槐等人對鐵屑微電池反應處理含砷廢水進行了研究，結果表明通過腐蝕電池電極反應產生的Fe2 ，在堿性條件下絮凝共沉淀去除砷，去除率可達93％以上。
三、印刷電路板生產工業廢水的處理
我國信息電子產業的快速發展為印刷電路板行業的快速發展提供了良好的市場環境。電子通訊設備、電子計算機、家用電器等電子產品產量的持續增長為印刷電路板行業的快速增長提供了強勁動力。2008年，中國印刷電路板總產值約為272.5億美元，是全球最大的印刷電路板生產地。而在印刷電路板生產過程中有多種含重金屬污染物的廢水和含高濃度的有機廢水排出，而如何處理這些廢水就引起了市場的關注。印刷電路板廢水主要含有銅離子，廢水基本呈酸性。采用新型鐵碳微電解工藝可以有效破除重金屬絡合物，有效降低COD。
隨著電子工業的發展，印刷電路板的需求量增大，生產廠家及生產產量的增加，使廢水量也不斷增加。這種廢水主要污染物為氨水、EDTA等多種絡合劑及Cu2＋、Ni2 等多種金屬離子。國內一般采用分質處理法處理，將廢水分為含絡合劑廢水和無絡合劑廢水，前者用加堿或硫酸調pH值再加沉淀劑，經沉淀過濾處理后排放．后者可直接加堿或硫化物作沉淀劑，沉淀過濾，達到凈化的目的。在國外，最近有采用TMA(三硫三秦三鈉鹽)作沉淀劑，可避免硫化物二次污染。美國一些公司采用離子交換與隔膜電解相結臺處理含絡合劑重金屬離子廢水，這些方法去除率不高，一般較難使排放水達標。穆傳奇研究報道了鐵屑法處理印刷電路板廢水，在酸性條件下，利用鐵屑和電極反應產生的Fe2＋還原重金屬離子，并通過Fe(OH)3絮凝共沉的原理去除重金屬離子，使廢水達標排放，效果良好。處理后，出水中銅和鎳離子含量均小于O.2mg/L。這項技術已推廣應用。
四、化工廢水的處理
化工廢水的基本特征為極高的COD、高鹽度、對微生物有毒性，是典型的難降解廢水，是目前水處理 技術 方面的研究重點和熱點。化工廢水的特征分析如下：
(1)水質成分復雜，副產物多，反應原料常為溶劑類物質或環狀結構的化合物，增加了廢水的處理難度；
(2)廢水中污染物含量高，這是由于原料反應不完全和原料、或生產中使用的大量溶劑介質進入了廢水體系所引起的；
(3)有毒有害物質多，精細化工廢水中有許多有機污染物對微生物是有毒有害的，如鹵素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等；
(4)生物難降解物質多，B比C低，可生化性差；
(5)廢水色度高。
化工廢水處理技術已經經過了100多年的發展，污水中的污染物種類、污水量是隨著社會經濟發展、生活水平的提高而不斷增加，污水處理技術也隨著科學技術的發展而發生了日新月異的變化，同時，舊的污水處理技術也不斷被革新和發展著。尤其現在的化工廢水中的污染物是多種多樣的，往往用一種工藝是不能將廢水中所有的污染物去除殆盡的。用物化工藝將化工廢水處理到排放標準難度很大，而且運行成本較高；化工廢水含較多的難降解有機物，可生化性差，而且化工廢水的廢水水量水質變化大，故直接用生化方法處理化工廢水效果不是很理想。
針對化工廢水處理的這種特點，我們認為對其處理宜根據實際廢水的水質采取適當的預處理方法，如新型鐵碳微電解填料，破壞廢水中難降解有機物、改善廢水的可生化性；再聯用生化方法，如SBR、接觸氧化工藝，A/O工藝等，對化工廢水進行深度處理。
五、石油化工廢水處理方法:
石油化工廢水成份復雜，其中含有大量的難降解有機物(如芳硝基化合物)、油和懸浮物等，COD可達3000mg/L以上，廢水處理難度大。國內一般采用生化法處理。鄭均華用生物接觸氧化法處理煉油廠的廢水，效果較好。這種方法需要培養馴化生物膜，操作比較復雜，投資費用較高。國內學者對腐蝕電池法處理石油化工廢水進行了深入的研究。該法是利用鐵的還原性將-NO2 等難生物降解的基團還原成易生物降解的-NH2，提高廢水的可生化性。同時通過調節pH值，生成Fe(OH)3活性膠體，與油和懸浮物絮凝共沉淀，而達到凈化的目的。
微電解技術對高色度有機廢水處理的反應機理和典型工藝流程進行了研究，分析了影響處理效果的主要因素及微電解技術應用存在的幾個問題，指出微電解技術對高色度有機廢水具有很好的脫色效果，并可在一定程度上降低廢水的COD值，提高廢水的可生化性，是高色度有機廢水處理中十分理想的預處理單元。
姜波等利用鐵炭微電解及Fenton試劑法處理煉油廠脫硫廢堿液，通過實驗發現COD的去除率達到了90%。
采用微電解工藝對石油煉廠延遲焦化裝置高濃度生產廢水進行小試研究。結果表明：對S2－及COD總去除率分別可達90％和60％以上。該工藝對煉廠高濃度廢水具有良好的處理效果。
六、電鍍廢水的處理
電鍍工廠（或車間）排出的廢水和廢液，如鍍件漂洗水、廢槽液、設備冷卻水和沖洗地面水等，其水質因生產工藝而異，有的含鉻，有的含鎳或含鎘、含氰、含酸、含堿等。廢水中的金屬離子有的以簡單的陽離子形態存在（如Ni2+、Cu2+等），有的以酸根陰離子形式存在（如CrO厈等）,有的則以復雜的絡合陰離子形式存在【如Au(CN)娛、Cd(CN)厈、Cu(P2O7)愹等】。一種廢水中常含有一種以上的有害成分，如氰化鍍鎘廢水中既有氰又有鎘。此外，一般鍍液中常含有機添加劑。電鍍和金屬加工業廢水中鋅的主要來源是電鍍或酸洗的拖帶液。污染物經金屬漂洗過程又轉移到漂洗水中。酸洗工序包括將金屬（鋅或銅）先浸在強酸中以去除表面的氧化物，隨后再浸入含強鉻酸的光亮劑中進行增光處理。該廢水中含有大量的鹽酸和鋅、銅等重金屬離子及有機光亮劑等，毒性較大，有些還含致癌、致畸、致突變的劇毒物質，對人類危害極大。因此，對電鍍廢水必須認真進行回收處理，做到消除或減少其對環境的污染。
電鍍廢水處理設備由調節池、加藥箱、還原池、中和反應池、pH調節池、絮凝池、斜管沉淀池、廂式壓濾機、清水池、氣浮反應，活性炭過濾器等組成。
電鍍廢水處理采用鐵碳微電解處理工藝，該技術主要是利用經過新型鐵碳微電解填料凈化廢水，當廢水與填料接觸時，發生電化學反應、化學反應和物理作用，包括催化、氧化、還原、置換、共沉、絮凝、吸附等綜合作用，將廢水中的各種金屬離子去除，使廢水得到凈化。
電鍍廢水主要有鍍鉻、鋅、鋁、銀、銅等多種廢水。廢水中除含金屬離子之外，還含有電鍍液及添加劑中的有毒污染物，其中氰化物和重金屬離子嚴重超標而污染環境。電鍍廢水常采用離子交換吸附法或沉淀法處理。趙雅芝等研究了混凝法處理電鍍廢水中的重金屬離子，重金屬離子去除率可達99％。鐵屑微電解床處理電鍍廢水也有許多報道，越來越受到人們的關注。該法處理電鍍廢水，不僅可以利用陽極反應中鐵提供的電子還原高價重金屬離子，經調節pH值生成Fe(OH)3，絮凝共沉淀去除重金屬離子和懸浮物，而且還可以將廢水中劇毒的CN－還原成無毒的N2。
七、制藥廢水處理
制藥生產廢水成分復雜，含硝基苯類物質較多，有較大的毒性，屬難降解有機化工廢水。經微電解－混凝處理后，COD去除率平均達到3O%左右，B/C比則由0.46上升到0.53，硝基苯轉化率平均達到55%，脫色率平均為50%左右，并使全流程COD去除率達到91%，可見微電解預處理效果十分明顯。
八、含油廢水
陳水平研究了用鐵屑內電解法處理船舶機艙含油廢水。工程實踐表明，油污水的KS、油分和COD的去除率分別超過95%、90%和80%。處理后的污水油分濃度低于15mg/L，符合有關國際公約的標準。
九、制罐廢水處理
制罐廢水呈酸性，主要含石油、表面活性劑、磷酸等，可生化性差，經處理后pH值可上升至5左右，COD去除率可達90％以上，且能有效提高B/C比。
十、含氰廢水處理
含氰電鍍廢水也可用鐵屑法處理，這種工藝最終將出水pH值調至1O左右，以沉淀鐵離子和其他金屬離子。在該條件下，CN一與Fe2 反應生成難溶于水的亞鐵氰化鐵Fe2[Fe(CN)6]沉淀，或者在廢水中加入鈣離子生成亞鐵氰化鈣，這種絡鹽穩定無毒，加酸蒸餾也不分解。
十一、砷、氟廢水處理
砷、氟廢水主要來自于工業生產原料中的雜質，比如硫鐵礦是生產硫酸的主要原料，其中含有砷、氟等雜質，在S02氣體的凈化工序便產生含砷、氟有毒物質的廢水。
通過鐵屑電池反應產生Fe2 ，再用電石渣調pH值，沉降30min，砷、氟的去除率分別達到了93％和99％，出水達到排放標準，取得很好的效果。
十二、含酚廢水處理
鐵屑內電解法處理含酚廢水做了研究，討論了鐵屑內電解處理含酚廢水的原理及各種因素對脫除效果的影響。用正交試驗選取最佳處理條件，對實際廢水進行了處理，處理前酚濃度為285.6mg/L，處理后酚濃度為0.625mg/L，去除率為99.8％；COD濃度為712mg/L，處理后為88mg/L，去除率為87.5％。
