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强制电化学反应器

概述：
本技术是在综合了铁炭床工艺各项优点的基础上,扬长避短,加以改进而成的一套比较成熟的提高污水生化性能研究的工艺技术.我们采用外加电场提高了电流密度在很大程度上加强了铁炭床的原电池功效,使系统电解还原能力达到了极强.防止堵塞及短路方面我们采用立体电极技术,并在电解池添加曝气装置,不仅是进水得到均匀作用而且还提供了足够的氧气,加强了絮凝效果.而整个提高化工污水生化性能的工艺流程中我们并为添加任何无机盐类,却达到了相当好的絮凝效果,这对于含盐量相对较高的高浓污水来说又是一大创举。该技术在提高高浓污水生化性能研究方面却是可行。该技术现已被数家企业采用。

工作原理：
1、强制电化学的还原工艺的电极反应
　　 特殊材料的铸铁极板是纯铁和碳化铁的合金,碳化铁和杂质以极小的颗粒形式分散在铸铁中。当铸铁极板浸没在废水溶液中时,就构成一个完整的电流回路,极板内部页形成了无数个腐蚀微电池。在电位低的铁阳极上, 铁失去电子生成Fe2 +进入溶液中, 使电子流向碳阴极, 在阴离子附近, 溶液中的溶解氧吸收电子生成OH- , 在偏酸性溶液中, 阴极产生的新生态〔H〕, 进而生成氢气逸出。其电极反应如下:
　　阳极: 　Fe—2e →Fe2 + 　E0 (Fe/ Fe) = 0. 44 (V)
　　Fe2 + —e→Fe3 + 　E0 (Fe3 + / Fe2 + ) = 0. 77 (V)
　　阴极: 　2H+ +2e→2[H] →H2 ↑　E0 (H+ / H2) = 0. 00 (V)
　　当有O2时: 　O2 + 4H+ + 4e →2H2O  E0 (O2 / H2O) = 1. 23 (V)
　　O2 + 2H2O + 4e→4OH-  E0  (O2 / OH- ) = 0. 40 (V)
当然,阴极过程也可以是有机物的还原,电极反应生成的产物具有较高的化学活性, 它与溶液中的化学物质起化学反应,从而达到去除化学污染物的目的在中性或偏酸性的环境中,铸铁电极本身及其所产生的新生态[H]、Fe2 + 等均能与废水中许多组分发生氧化还原反应,能破坏有色废水中发色物质的发色结构,达到脱色的目的,对二硝基氯苯废水,废水中所含物质的硝基可全部转化为胺基,从而使废水的色度降低,可生化性大幅度提高。另外,由于金属离子的不断生成,能有效地克服阳极的极化作用,从而促进金属的电化学腐蚀。
2、强制电化学脱色功能
铁是活泼变价金属,在化工废水中强电流的作用下能够发生如下反应:
　　    Fe + 2H+ =Fe2 + + H2↑(1)
当水中存在氧化剂时, Fe2 + 可进一步被氧化为Fe3 + 。
还原后的胺基有机物色淡,且易被微生物氧化分解,使废水中的色度得以降低,可生化性提高, 为进一步的生化处理创造了条件。M. J . 艾伦(1965) 等认为铁屑在酸性或中性条件下还原硝基苯时,首先将硝基苯还原成亚硝基苯,然后还原成苯胲,最后还原成为苯胺。
3 、强制电化学的还原工艺的电化学附集功能
　　当铁与碳化铁或其他杂质之间形成一个小的原电池,将在极板周围产生一个很强电场,许多废水中存在着稳定的胶体如印染废水,制药废水,当这些胶体处于电场下时将产生电泳作用而被附集。从而达到分离过程。
4、强制电化学的还原工艺的铁的混凝作用
　　在废水中下,用本工艺处理废水时,在外加曝气的情况下产生Fe2 + 和Fe3 + 。Fe2 + 和Fe3 + 是很好的絮凝剂，把溶液pH 调至若碱性且有O2存在,会形成Fe (OH) 2 和Fe (OH) 3 絮凝沉淀。反应式如下:
　　Fe2 ++2OH-= Fe (OH) 2↓
　　4Fe2 ++8OH- +O2 +2H2O= 4Fe(OH)3↓
　　生成的Fe (OH)3是胶体絮凝剂,具有较强的吸附能力。这样构成色度的不溶性染料可被其吸附凝聚。