铁碳微电解技术处理难降解废水的研究进展

祁佩时[5]等人研究了微电解-Fenton工艺对难降解染料工业废水预处理效果，采用废铁屑作为反应用铁。研究结果表明，当pH=2，Fe/GAC体积比为1，反应时间60min;H2O2采用连续投加，体积投加量为0.14%，pH=3，反应时间为30min的条件下，可使废水的BOD5/COD比由0.08提高到0.46，COD去除率达75%以上。在不造成堵塞、结块、铁粉流失等现象时，铁屑粒度越小，其效果越佳。

李川[6]用稀硫酸对活性炭表面进行活化后，处理废水的效果有一定改善，其原因是利用稀硫酸对活性炭表面进行处理后，其表面产生了更多的-CHO、-COOH基团，从而具有更强的吸附脱色能力，也增大了活性炭表面积，使其对废水的处理效果更好。

电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，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，另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物;新生态的2价铁离子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，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。

有研究表明，染料的分子结构、分子量大小、在水中的存在状态与脱色效果有密切的关系[7]。王敏欣[8]研究了铁碳微电解法对酸性大红、甲基橙、分散黄、碱性紫4种模拟废水的处理效果。结果表明，铁碳比随所用染料的不同而有不同的最佳值，而且pH对4种废水脱色效果的影响不同。

原因可能是pH的变化引起染料溶液中胶体粒子表面电化学特性的改变，酸性大红和甲基橙的胶体粒子表面荷负电，降低体系pH，使ξ电位降低，染料胶体粒子的稳定性变差发生凝聚沉淀，脱色效果变好。

分散黄染料的分子结构中不含磺酸基，存在一个弱经基，所以pH的变化对其表面电性影响不大，脱色率变化不大。碱性紫胶体粒子的表面荷正电，pH升高时ξ电位变大，胶体粒子稳定性变差，易发生聚沉，体系脱色效果变好。

2.2制药废水的处理

制药废水是一种较难处理的工业废水，尤其是生物制药、化学合成医药原料药生产过程排放的工业废水成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深、可生化性差，普通的生物处理往往达不到预期的效果，通常应在生物处理前采取增加预处理的措施。微电解法作为制药废水预处理技术，在试验研究和实践应用方面也取得了较好的效果，并逐渐开发新型微电解反应器[9]。

很多医药废水中含有硝基苯及一些硝基类化合物。硝基是吸电子基团，使得苯环上的电子云密度大大下降，氧化酶的亲电子攻击大大受阻，导致其稳定性极强，使得氧化电位为2.8V的˙OH都很难与硝基苯发生亲电取代反应使其氧化降解[10-11]。

又具有致畸、致癌、致突变作用，在美国EPA所列129种优先污染物中占几十种之多。铁碳微电解技术能够产生的新生态的[H]和Fe2+，将废水中硝基类化合物还原成氨基类化合物。氨基是给电子基团，可使得苯环上的电子云密度大大升高。

翟建[12]利用废铁屑对硝基苯废水进行预处理，使废水中的硝基苯及硝基类化合物转化为苯胺及氨基类化合物，再用H2O2与废水中的Fe2+构成Fenton试剂，反应产生OH˙自由基，利用OH˙自由基的强氧化性，使苯胺及氨基类化合物中的苯环开环断链矿化分解。

2.3电镀废水的处理

电镀废水一直是工业生产领域的一个重要污染源。电镀废水中污染物种类多、毒性大、危害严重、含有重金属离子或氰化物等，有些属于致癌、致畸或致突变的剧毒物质，对人类危害极大，电镀废水因镀件和工艺的不同，污染物的种类也不同，浓度差异也较大。

电镀废水成分复杂，不仅含有Cr6+、Pb2+、Zn2+、Fe2+、Ni2+等大量的重金属离子，而且含有剧毒的CN-[13]。此外，电镀废水含有大量的有价值金属，如果处理不当，排入自然体系既污染环境又浪费资源。在整个微电解反应塔处理电镀废水过程中，根据反应过程可分为氧化一还原主反应层、絮凝层和过滤层3部分[14]。

目前研究最多的是微电解-生物法，利用废铁屑对电镀废水进行预处理，使大部分的Cr6+在较短时间内转化为Cr3+，同时使废水的pH上升2~3，然后将废水加入到生物反应器中通过生物作用将废水中剩余的承金属离子去除，达到净化电镀废水的目的[15-16]。

2.4焦化废水的处理

焦化废水主要来源于钢铁行业炼焦的焦化厂，是炼焦炭或制煤气过程中产生的难生物降解的高浓度有毒有机废水。焦化废水水质成分复杂，含有高浓度的氨氮、酚类化合物、PAHs以及含氮、氧、硫的杂环化合物及脂肪族化合物[17]，见表1。

目前，国内焦化废水处理普遍采用以生物处理为核心的传统活性污泥或A/O工艺，但绝大部分焦化废水处理后仍然无法达标(尤其是COD)。焦化废水中的酚类和杂环类化合物难以通过生化作用去除。微电解反应过程中产生新生态的[H]和Fe2+具有较强的氧化还原特性，能够改变上述有机物的结构，从而改善废水的性质。

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