铁碳微电解——物化强氧化预处理

废水中的难降解有机物，需要采用高级的强氧化技术分解，断链脱环，降解成较小分子量可以生化去除的物质。

国内外研究较多、较为成熟的化学还原工艺是微电解工艺，以美国宾西法尼亚大学和中国同济大学研究为主。在应用领域，同济大学则因广泛的实践成为此类技术的开拓者。

催化微电解法是利用金属腐蚀原理，形成的原电池通过一系列过程和作用对废水中有机污染物进行电化学处理。在含有传导性的电解质溶液中，铁屑和炭粒会形成无数个微小的原电池，在其作用空间形成电场，于是在溶液中就发生了电化学腐蚀作用、电极上新生态氢的还原作用、电极上产生的铁离子的混凝作用、电场作用、铁的还原作用等一系列物理化学反应过程。由于电化学腐蚀作用，阳极产生的新生态Fe2+是良好的絮凝剂，能将废水中的高分子粒子交联在一起，消除离子间电荷的排斥作用，形成以Fe2+为胶凝中心的絮凝体，捕集和裹挟悬浮的胶体颗粒而共沉淀。而Fe2+在有氧和碱性条件下还会反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3。生成的Fe(OH)3是胶体凝聚剂，它比一般絮凝剂水解得到的Fe(OH)3吸附能力强，废水中的悬浮物以及由内电解作用产生的不溶物和构成色度的有机物可被其吸附凝聚。由电极反应产生的新生态氢具有很大的活性，能与废水中的许多组分发生氧化还原作用，能破坏发色物质的发色结构，使偶氮键断裂，大分子分解为小分子。铁是活泼金属，在酸性条件下，它的还原能力能使某些有机物被还原为还原态。另外，铁在酸性水溶液中生成的Fe2+能使带色有机物的发色基还原降解，使一些大分子有色有机物降解为低分子无色物质，具有脱色的作用，同时也提高了废水的生化降解性，为进一步处理创造了有利条件。在微电解的基础上，选择针对废水水质的高效催化剂是目前微电解技术发展的一个趋势。

作用机理包括：

1)电化学作用

微电解基于原电池作用，金属阳极与阴极材料直接浸没在电解质溶液中，发生电化学反应，其电极反应如下：

阳极(Fe)：
阴极：	酸性条件
	酸性充氧条件
	中性充氧条件

由阴极反应可见，在酸性充氧条件下，两者的电位差较大，腐蚀反应进行得最快。阴极反应消耗了大量的H+会提高溶液的pH，通常微电解在酸性条件下使用。

2)氢的还原作用

电化学反应中产生的新生态[H]具有较大的化学活性，能破坏物质的发色结构(如偶氮键)等，使废水中某些有机物的发色基团和助色基团破裂，大分子分裂解为小分子，达到脱色的目的，同时使废水有机物向易生化的方向转变。

3)铁的还原作用

铁是还原金属，在酸性条件下能使一些大分子发色有机物降解为无色或者淡色的低分子物质，具有脱色作用，同时也提高了废水的可生化性，为后续生化处理创造了条件。

单质铁与其他金属组成原电池，通过扩大两极电位差，发挥阴极的电化学催化作用，提高单质铁的还原能力。

从机理上分析，还原作用对于废水中的有机物应有很强的断链作用，能够提升废水的可生化性。