铁碳微电解法处理含砷废水工艺研究：高效除砷，废渣少，前景好

铁碳微电解法处理含砷废水工艺研究：高效除砷，废渣少，前景好

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1.云南化工,卷,期,2017:铁碳微电解处理含砷废水工艺研究段明成,张宏(云南个旧)摘要:以云南某砷化工厂含砷废水为研究对象,采用铁碳微电解法处理含砷废水。当液固比为、进水为、停留时间为时,废水中砷质量浓度可从下方降低,生成砷铁渣。结果表明,铁碳微电解法除砷效果明显,除砷效率高,废渣少,具有良好的工业应用前景。关键词:砷;铁碳填料;微电解中图分类号:文献标识码:文章号:(),(,):,:; 铁碳微电解是利用电解质溶液中铁和碳之间形成的微电池效应处理废水的电化学技术，又称内电解、零价铁法、铁屑过滤法、铁碳法。它利用废水中的填料

2、利用微电解材料本身的微电池效应产生的电位差，电解沉砷处理废水的电解工艺。水通过系统后，电解塔内部会形成无数个组成空间电场的微电池系统，可与废水中的污染物成分发生复杂的物理化学反应，如微电池效应产生的新生态等，生成的砷进一步氧化，与大多数重金属离子形成络合沉淀，其水合物具有很强的吸附和絮凝活性。特别是生成的氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，其吸附容量远高于一般药剂水解后得到的氢氧化铁胶体，可吸附大量分散在水中的微小颗粒、有机大分子和金属颗粒。其工作原理是将废水中的砷转移到电化学、氧化还原、物理吸附和絮凝沉淀的综合作用下。 该方法适用范围广、处理效果好、操作维护方便。

3、占用资源少，处理成本低，原料来源广泛。实验部分试剂与仪器硫酸（台）、铁碳填料（扁圆形）。仪器：空气压缩机（台）、微电解塔（非标定制）、精密过滤器（台）。试验材料污染物最高允许排放浓度指标与含砷废水性质对比见表。含砷废水指标表及对比序号污染物最高允许排放质量浓度含砷废水总汞无烷基汞未检出无总镉总铬六价铬总砷总铅总镍苯并（芘）未检出总铍未检出总银总放射性未检出总放射性未检出从表中可以看出，含砷废水中总砷质量浓度超标，其他指标含量均符合标准。 实验原理当将铁碳填料通入含砷废水（作为电解质溶液）中时，由于铁与碳之间氧化还原电位差较大，

4、铁与碳之间形成无数微小的原电池（铁碳原电池中铁带电为阳极，碳为阴极），如图。微电解反应示意图。阳极主要发生以下反应：（）（）阴极：（）通入空气后，阴极反应方程式为：（）（）砷沉淀反应如下：（）（）（）同时存在的反应：（）（）（）（）当铁和碳的值较低，且水体系电位差较大时，它们可以反应生成和，进而与反应生成沉淀物（），。这两种砷铁沉淀物比较稳定，能有效地将砷固定到沉淀物中； 副反应生成的（）和（）具有极强的吸附性能，能吸附废水中残留的砷，形成溶解度较低的砷络合物进入渣中，从而达到去除废水中砷的目的。工艺流程铁碳微电解处理含砷废水的工艺流程如图所示。图微

5、含砷废水电解处理工艺示意图、结果与讨论、氩气去除值及停留时间对除砷效果的影响在微电解塔中加入铁碳填料，调节含砷废水的氩气去除值分别为、。含砷废水通过停留时间为，结果见表。不同类别的除砷结果表。处理后原水中的砷含量。从表中可以看出，当值为时，除砷过程开始时原电池反应比较充分，除砷效果好；随着实验的进行，生成的氢氧化亚铁、氢氧化铁及砷铁化合物会覆盖在铁碳填料表面，阻碍进一步的电化学反应，从而对后续的除砷效果造成不利影响。 当值为时,铁碳材料对砷的去除效果基本一致,重现性较好,且本试验曝气出水中砷的质量浓度已降至以下。因此,建议将含砷废水调节至值进行微电解除砷处理。液固比对除砷效果的影响含砷废水,值

6、分别调节、投加、铁碳填料，液固比分别为：、、试验结果见表。从表中可以看出，当投加填料比例增大时，在同样的处理时间内，原电池反应生成足够的铁离子和氢氧离子，砷的沉淀反应较快；当液固比为时，处理效果和处理效率最好，曝气后出水中砷的质量浓度下降到，因此微电解处理含砷废水的最佳液固比为。表2不同液固比除砷结果液固比原水中砷含量（砷）两级间歇微电解对除砷效果的影响含砷废水，投加铁碳填料，进水值为，停留时间，试验结果见表。 从表中可以看出，两级间歇微电解工艺能将废水中砷的质量浓度降低到云南化工量发最优值以下，远低于水质要求，且

7、处理效果稳定，无铁碳填料“结膜”现象。表2级间歇式微电解试验结果序号原水砷含量（）槽口槽口三级连续式微电解对除砷效果的影响原水砷质量浓度、铁碳填料量、进水值、原水流量，第一级微电解塔连续进水，水由上溢流口出水。两级微电解塔之间连接有精密过滤器，上级出水过滤后，滤液经连续加硫酸调节至值后进入下一级微电解塔，实现第一级至第三级连续进出水过程。结果见表。 表3级连续微电解试验结果时间（砷）第一级出水砷量第二级出水砷量第三级出水砷量从表中可以看出，三级连续微电解处理含砷废水，可以从下方降低废水中的质量浓度，并且连续处理效果稳定、处理水量较大。

8、在间歇处理过程中。结论）当液固比为，进水为，停留时间为时，含砷废水经铁碳微电解处理后，废水砷质量浓度可降至以下，生成砷铁渣；除砷效率高，产渣量少，出水可回用于生产过程，达到含砷废水零排放的目标。）两级间歇和三级连续微电解法均能处理含砷废水，出水砷含量可满足要求，也可回用于生产。从实际应用来看，三级连续微电解处理含砷废水量大，有很好的工业应用前景。 参考文献： 邱敏，徐小军 铁碳微电解在废水处理中的研究及应用进展 西南给水排水，（）：吴小宁，姚炳华 铁碳内电解预处理染料废水试验 西安文理学院学报：自然科学版，（）：李建勇 葫芦岛锌厂重金属废水处理及回用

9. 有色金属，（）：叶亚平动态强化微电解法处理染料废水及其机理环境污染控制技术与设备，（）：罗景生，李川铁碳微电解法处理燃料生产废水水处理技术，（）：收稿日期：作者简介：段明成（），男，云南腾冲人，工学硕士，材料工程师，主要从事材料化工环境保护研究。：通讯作者：张宏（），男，云南镇雄人，高级化工工程师，主要从事化工环境保护研究。 ：(上接第页) 参考文献： 王尚 水性丙烯酸防腐涂料的制备及性能 北京：北京化工大学 姜勇 水性防腐涂装技术在塔吊表面的应用 中国涂料，（）： 张江池 水性环氧防腐涂料的研制 长沙：湖南大学，（）： 肖永利 钛白粉在涂料中的应用概述 四川冶金，（）： 收稿日期： 作者简介： 李永刚（），男，藏族，青海德令哈人，工程师，主要从事水性涂料及特种功能材料的研究与开发。