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铁碳微电解填料的发展历程解析

来源:皓泉水处理 作者:www.hnhqtl.com 日期:20-10-28 浏览:

    

      铁碳微电解填料是一种新型的水处理材料,一般用在高浓度废水处理或者难降解污水处理方面,铁碳微电解填料一次装填后不用更换,只用每年根据消耗量来增加铁碳填料的数量。今天我们就来讲解下铁碳微电解填料的发展历程。微电解工艺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,又称为内电解法、零价铁法、铁屑过滤法、铁碳法。该工艺具有适用范围广、工艺简单、处理效果好等特点,己成功应用于印染、电镀、制药、造纸、石油化工等废水的处理。
    目前随着铁碳微电解技术的发展,国内外学者不断地改进铁碳微电解工艺,而微电解工艺是基于材料和设备,材料是其根本,本文从铁碳微电解材料的演变过程介绍目前微电解材料的研究状况。
    铁碳微电解填料的演变
    1.1第一代铁碳微电解填料
    最早用微电解处理废水,使用的基本都是铸铁毛坯切削过程中的粉末状下脚料,即铸铁屑或铁刨花材料,通常将这种材料称为第一代铁碳微电解填料。其主要有效成分为铁元素,在这其中还包括一些少量的元素,例如碳、硅、锰等成分。
    第一代铁碳微电解填料虽成本相对较低,但铁屑中的杂质含量有限,因此导致形成的微电解数量也就比较少,电子密度和传递率比较小。微电解填料中铁的作用还是以还原作用为主,且在实际运行中存在铁屑结块、堵塞、填料更换困难等问题,所以对废水中污染物的降解转化效率是有限的,有待进一步的探索和改进。
    1.2第二代铁碳微电解填料
    微电解法在处理过程中多采用铁炭固定床,但固定床运行一段时间后由于铁的腐蚀使铁屑表面生成一层金属氧化物和氢氧化物膜,致使铁屑钝化,易出现结块和沟流;为了解决以上问题,随之出现了动态铁碳床,主要有搅拌式铁碳床、滚筒式铁碳床以及铁碳流化床等。以滚筒式铁碳床为例,其原理是把铁粉和铁碳按比例装入滚筒,利用滚筒的转动带动铁粉和铁碳的转动,将这种形式的填料称为第二代铁碳微电解填料。
    此类填料针对板结问题在反应设备中加入了搅拌设施,虽对克服板结起到一定作用,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,再加上设备占地面积大,维护费用较高,最终致使设备不能正常运转。
    1.3第三代铁碳微电解填料
    为了提高微电解填料对废水的处理效率,人们尝试利用高温烧结微孔技术对微电解填料的制备过程进行强化处理,主要通过在铁粉和铁碳中加入结合剂(比如黏土),压制成型,然后无氧烧结成规整填料,将这种填料称为第三代铁碳微电解填料。
    第三代铁碳微电解填料具有类似活性炭疏松多孔结构,有较大的比表面积,能够达到增加其吸附性能的效果,防止填料板结堵塞,通过对铁碳填料进行形状规整化处理,再加之高温烧结微孔技术处理,可明显提高填料自身的综合处理性能。虽然基本上解决了板结的问题,但由于加入了比重较大的无效成分(如黏土或膨润土),反应过程中黏土或膨润土不会消耗,致使产生的污泥量较大,且填料表面的铁消耗以后,里面的铁被黏土包围,使得反应效果开始有一定程度的下降。
    1.4第四代铁碳微电解填料
    第四代铁碳微电解填料是在第三代铁碳填料的基础上做了更进一步的改进,几乎不用其他结合剂(如黏土),只用极细且占比重较大的铁粉和碳粉,再加以微量元素,压制成型后无氧烧结即可,其铁和碳总含量能达到98%以上。
    第四代铁碳微电解填料由于将原料制作成极细的粉末,铁粉、碳粉以及微量元素以恰当的比例充分混合均匀,使其任何地方都均匀分布,当表面的铁反应析出后,表面的碳随着构架的松动而剥离表面,即填料永远保持同等的质量配比。当氧化物附着在极细颗粒的铁的表面时,其附着力很小,容易通过曝气或反冲脱落下来,并且由于制备时几乎不添加任何黏土等惰性成分,确保了填料自身产生的污泥量特别少,此种填料属于目前新型的铁碳微电解填料。