摘要：鐵碳微電解技術(shù)具有處理效率高、操作方便、占地面積小、原材料廉價和適用范圍廣等優(yōu)點。但在機理研究以及具體的實際應(yīng)用過程中，仍存在一些問題有待解決。因此，本文綜合分析了鐵碳微電解技術(shù)去除難治理廢水中污染物的過程和機理，指出微電解作用機理的定量化及耦合關(guān)系是一個重要研究方向。在應(yīng)用研究方面，目前主要存在兩個問題：

①微電解材料的板結(jié)和鈍化問題；

②如何提高微電解工藝適用的pH范圍。

本文從材料合成和反應(yīng)器的改進方面進行分析，針對前者問題，提出可采用納米技術(shù)以及高溫燒結(jié)技術(shù)合成新型微電解材料，以及采用流化床和內(nèi)循環(huán)微電解反應(yīng)器也可解決該問題；針對后者問題，提出可改性微電解材料，以及在微電解反應(yīng)器上外加電場和采用臭氧曝氣微電解。Zui后，系統(tǒng)總結(jié)了該技術(shù)在印染廢水、垃圾滲瀝液、制藥廢水和重金屬廢水的應(yīng)用概況。

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，各種難治理廢水的排放也日益增加，對水環(huán)境和人類健康構(gòu)成很大的威脅。因此，處理難治理廢水的高效技術(shù)亟待開發(fā)。在眾多預(yù)處理技術(shù)中，鐵碳微電解可以實現(xiàn)以廢治廢的目標，被認為是環(huán)境友好和綠色型預(yù)處理技術(shù)，是大多數(shù)高濃度難降解廢水預(yù)處理的技術(shù)。該技術(shù)的研究從20世紀60年代開始，20世紀70年代前蘇聯(lián)研究人員把該技術(shù)成功用于印染廢水的處理，20世紀80年代引入中國。目前，該技術(shù)越來越受到水處理界廣泛關(guān)注和重視。鐵碳微電解技術(shù)利用鐵碳元素在溶液中的電位極差形成原電池，被廣泛應(yīng)用到各種難治理廢水的預(yù)處理階段，可以使高分子有機物或者芳香烴等環(huán)狀有機物開環(huán)斷鏈，提高廢水的可生化性；并且在破除重金屬絡(luò)合物以及置換重金屬離子等方面具有良好表現(xiàn)。

近年來該技術(shù)已成為難治理廢水研究的熱點，新理論、新方法、新技術(shù)層出不窮。因此，本文對微電解的一些Zui新研究，包括機理、新材料、反應(yīng)器以及應(yīng)用方面的成果進行了系統(tǒng)總結(jié)與分析，揭示微電解在難治理廢水中的應(yīng)用潛力，尋找解決現(xiàn)存問題的突破口，以期為該技術(shù)在難治理廢水的研究及應(yīng)用方面提供一定的理論依據(jù)和科學指導。

新型鐵碳微電解填料研究

目前大多數(shù)的研究者都采用鐵屑和活性炭顆粒混合裝填到柱狀反應(yīng)器中，例如SUN等采用鐵屑和焦炭充分混合作為微電解填料處理化工行業(yè)的混合廢水，COD去除率達到20%，BOD5/COD提高了80%，在處理到50天時，填料發(fā)生嚴重的板結(jié)現(xiàn)象，隨后的處理效果呈降低趨勢。

將鐵屑與活性炭混合作為填料，隨著處理時間的延長，此類微電解材料會出現(xiàn)板結(jié)問題，這類問題會導致廢水處理的效果降低，還會導致反應(yīng)器內(nèi)水流的阻塞，處理效果隨著時間的延長逐漸變差。因此，研究者正在不斷研發(fā)新型鐵碳微電解復合材料及新工藝。例如肖總工程師等采用氯化鈉分散在鐵顆粒中，用以避免細小鐵顆粒的凝聚，選擇聚乙烯醇（可生物降解、可溶于水）作為碳的前體，合成納米鐵碳結(jié)構(gòu)復合微電解材料。此類納米材料是鐵核外包一層薄的碳層，不含氯化鈉，平均粒徑為13nm。該新型材料具有較大的比表面積，且鐵碳結(jié)合在一起不易發(fā)生鐵碳分層和結(jié)塊現(xiàn)象，容易與廢水均勻混合。

其次，研究者采用高溫將鐵碳等原料燒結(jié)為規(guī)整化材料，其中加入制孔劑和催化劑等，制備的規(guī)整化鐵碳微電解材料不僅具有較大的孔隙率，并且具有較大的比表面積。該材料具有一定的強度不易破碎，廢水可與材料充分接觸，在處理廢水時取得了較為理想的效果，并未出現(xiàn)材料的板結(jié)問題。

公司]采用高溫煅燒技術(shù)制備的該多孔規(guī)整化微電解材料，處理時間6h，初始pH在3左右，COD和色度去除率分別在60%和75%以上，運行穩(wěn)定，在長時間處理印染廢水過程中未見材料板結(jié)現(xiàn)象。根據(jù)鐵碳微電解機理的研究可知，大多數(shù)的研究都集中在較低的pH條件下處理廢水，較低的廢水pH是鐵碳微電解技術(shù)推廣的一個障礙，為解決該問題，肖總工程師等采用聚四氟乙烯改性鐵碳微電解材料作為電芬頓法的催化劑，在接近中性的pH條件下處理2,4-二氯苯酚廢水，鐵碳材料展現(xiàn)出了較強的活性，處理時間2h下，2,4-二氯苯酚的去除率可達95%，此研究證明聚四氟乙烯改性以后的鐵碳微電解材料可在較高的pH條件下處理廢水，擴大了鐵碳微電解材料的pH適用范圍。除此之外，為了能使微電解材料可在堿性廢水中使用，傅強根等[37]采用鋁粉和活性炭制備的微電解材料，在pH為12、反應(yīng)時間90min條件下，處理剛果紅模擬廢水，COD和色度去除率分別達到78.6%和90.4%，并發(fā)現(xiàn)影響處理效果的因素中按從大到小排序為初始pH、鋁的投加量、反應(yīng)時間、鋁炭質(zhì)量比。

從以上研究可見，傳統(tǒng)鐵碳微電解材料隨處理時間的延長會出現(xiàn)板結(jié)和鈍化現(xiàn)象，采用新型納米微電解技術(shù)以及高溫煅燒技術(shù)可解決微電解材料的板結(jié)和鈍化問題；為克服微電解適用pH范圍較小的問題，可改性鐵碳微電解材料，擴大其適用pH范圍。