微电解铁碳填料
碳填料的概念：
铁碳填料-微电解填料又叫内电解填料是污水处理微电解工艺系统的主体材料。新型铁碳填料主要由铁、碳以及微量的催化剂通过高温融合为一体构成。
微电解工艺的概念：
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，又称内电解法、铁屑过滤法等。
微电解工艺的原理：
铁炭微电解是基于电化学中的原电池反应。当铁和炭浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场。阳极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，可使某些有机物还原，也可使某些不饱和基团(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的双键打开，使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外，二价和三价铁离子是良好的絮凝剂，特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性，调节废水的pH可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子，可进一步降低废水的色度，同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机废水的色度，提高了废水的可生化性。
铁炭原电池反应：
阳极：Fe - 2e → Fe2+ E (Fe/Fe2+) = 0.44V
阴极：2H+ + 2e → H2 E (H+/H2) = 0.00V
当有氧存在时,阴极反应如下：
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O E (O2) = 1.23V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH- E (O2/OH-) = 0.41V
铁碳微电解工艺的优点：
该法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等优点，也不需消耗电力资源。
铁碳微电解工艺的发展史：
该工艺技术自诞生开始，即在美、苏、日等国家引起广泛重视，已有很多的专利，并取得了一些实用性的成果。该工艺是在20世纪7O年代应用到废水治理中的，而我国从2O世纪8O年代开始这一领域的研究。当时的微电解工艺所采用的材料主要是废铁屑和活性炭颗粒的混合物，虽然具有“以废治废”的意义，但是因为铁屑和活性炭的物理密度不同，导致水流冲击作用力之下，铁屑和活性炭出现分层现象。铁屑会沉底，活性炭颗粒会上浮的表层。这种分层现象一方面导致铁屑和活性炭颗粒接触不良从导致效果下降；另一方面导致铁屑和铁屑之间接触太紧密从而形成铁屑结块。因为这种现象导致在当时这种虽然良好的工艺没有得以大范围推广。潍坊市恒美特环保科技有限公司针对以上现象，通过科研开发利用高温冶炼技术将铁和碳融合为一体合金--新型铁碳微电解填料。从而将两种物质转化为单一物质，从而彻底客服了分层现象，也同时解决了由此导致的分层现象和结块现象。
新型铁碳微电解填料的结构形式及其优点：
通过冶炼等手段将铁及金属催化剂与炭包容在一起形成架构式铁炭结构。①此结构铁与炭永远是一体，不会像铁炭组配组合容易出现铁与炭分离，影响原电池反应。②铁炭一体可降低原电池反应的电阻，从而提高电子的传递效率，提高处理效率。③铁炭一体可以避免分层和板结的产生。
包容架构式微电解技术是铁炭微电解技术的一次技术革命。她的广泛应用将为化工等行业的发展带来新的生机。
铁炭包容式微电解技术采用固定流化床运行方式，其操作维护方便，运行安全可靠。
微电解填料技术参数
堆积密度：1.0吨/立方米
比表面积：1.2cm2/g
孔隙率：70%
物理强度：1000kg/cm2
产品规格
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规格型号 |
外观 |
径粒 |
成分 |
含量 |
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HMT-CH |
椭球形 |
2cm-3cm |
铁、碳、催化成分 |
99% |
铁碳微电解系统的结构：
铁炭包容式微电解系统是由微电解反应器、配水系统、曝气系统组成，也可根据用户要求进行配置。
1.微电解反应器
可根据现场情况设计成圆形罐体、方形池体。其体积可根据水处理量而定。
2.配水系统
配水系统部分由提升泵、流量计和管路等组成。
3. 曝气系统
曝气系统部分由风机、管路和阀门等组成，空气压力可根据微电解反应器和管路做调整，风量根据设计确认。
铁碳微电解工艺的应用领域：
一、印染废水的处理
印染废水是印染企业生产过程中排放的各种废水混合后的总称。我国日排放印染废水量为(300～400)×104 t，是各行业中的排污大户之一。印染废水主要由退浆废水、煮炼废水、漂白废水、丝光废水、染色废水和印花废水组成，其中含有大量的染料、助剂、浆料、酸碱、纤维杂质及无机盐等,其特点是有机物含量高、碱度高、色度深、组成复杂、可生化性差，而且其中的硝基、胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性。长期以来，印染废水一直是工业废水处理的重点和难点。近年来随着染料工业的飞速发展和印染后整理技术的进步，PVA浆料、各种新型助剂和整理剂等抗光解、耐氧化和抗生物降解的有机物被越来越多的应用，排出废水的BOD5/ COD值一般在20%左右，色度有时可高达4000倍以上，印染废水的处理难度不断加大。因此有针对性的开发高效率、低成本的处理技术，是印染行业面临的重大课题。针对这一点，近几年国内外都开展了一系列的研究工作，取得了显著的进展和突破。
新技术的应用：
近年来，铁碳微电解研究成果和技术专利已经成功应用于各种规模的印染企业的废水治理工程。利用铁碳微电解技术处理印染废水，可以有效提高废水的可生化性，脱色率几乎可以达到100%,并且铁碳微电解技术是利用铁元素和碳元素自身发电，不用外加电流，因此操作方便，运行成本低廉。
印染废水水量大、色度深、碱性强、水质变化大，难降解有机污染物含量高。目前，印染废水普遍采用生化法、混凝沉淀法、混凝气浮法和活性炭吸附法进行处理。这些方法投资费用高，管理难度大，脱色效果和去除率都不理想。近几年来报道了许多用电化学法处理印染废水的研究成果和技术专利，并应用于各种规模的印染企业的废水治理工程，收到了良好的效果。利用微电解法处理染料废水，CODcr去除率达67%左右，脱色率几近100％。结果表明酸性废水有利于去除CODcr,和脱色，选择pH值为4的酸性废水为宜；延长微电解反应时间有利于提高处理效果，但会增加投资和运行费用，反应时间控制在5O min为宜；石灰乳的用量过多或过少均会影响CODcr的去除，调pH值为9时较合适。
二、含砷废水的处理
随着冶金和化工等行业发展以及贫矿的开发，砷伴随主要元素被开发出来，进入废水中的砷数量相当大。据1995年中国环境状况公报报道，95年砷排放量达到1084吨，比94年增长4.4%，1996年中国环境状况公报报道，96年砷排放量达到1132吨，比95年增长4.2%。含砷废水有酸性和碱性，当中一般也含有其它重金属离子。砷与铅等共同作用会使废水的毒性更大，国内外都曾发现废水中砷的中毒事件。
含砷废水中砷的存在形态受pH的影响很大，在中性条件下，可溶砷的数量达到最大，随着pH的升高或降低其溶解的数量都将降低。pH为5.0时，溶液中砷主要以无机砷的形态存在，当pH为6.5时，有机砷为其主要存在形态。但由于含砷废水的来源并不单一，其成分也是复杂多变的。
含砷废水的处理在六十年代就已得到世人的关注。如能回收利用则不仅可解决了砷对环境的污染问题，而且经济效益显著，节约资源。目前，比较系统的处理方法有化学沉淀法、物理法以及新兴的、最具发展前途的—新型铁碳微电解技术。
砷化物是一种高毒性物质，对环境污染严重。含砷废水目前常采用离子交换法、沉淀法和浮选法治理。陆萸英等对含砷废水处理进行了系统的概述。在上述方法中，沉淀法加入沉淀剂的量较难控制，过少除不尽砷，过多会造成二次污染。浮选法则因泥渣中含水量大，也易造成二次污染。Nazarora G N等报道了消耗Fe电极的电凝结方法处理含砷废水，但此法耗电量很大。彭根槐等人对铁屑微电池反应处理含砷废水进行了研究，结果表明通过腐蚀电池电极反应产生的Fe2 ，在碱性条件下絮凝共沉淀去除砷，去除率可达93％以上。
三、印刷电路板生产工业废水的处理
我国信息电子产业的快速发展为印刷电路板行业的快速发展提供了良好的市场环境。电子通讯设备、电子计算机、家用电器等电子产品产量的持续增长为印刷电路板行业的快速增长提供了强劲动力。2008年，中国印刷电路板总产值约为272.5亿美元，是全球最大的印刷电路板生产地。而在印刷电路板生产过程中有多种含重金属污染物的废水和含高浓度的有机废水排出，而如何处理这些废水就引起了市场的关注。印刷电路板废水主要含有铜离子，废水基本呈酸性。采用新型铁碳微电解工艺可以有效破除重金属络合物，有效降低COD。
随着电子工业的发展，印刷电路板的需求量增大，生产厂家及生产产量的增加，使废水量也不断增加。这种废水主要污染物为氨水、EDTA等多种络合剂及Cu2＋、Ni2 等多种金属离子。国内一般采用分质处理法处理，将废水分为含络合剂废水和无络合剂废水，前者用加碱或硫酸调pH值再加沉淀剂，经沉淀过滤处理后排放．后者可直接加碱或硫化物作沉淀剂，沉淀过滤，达到净化的目的。在国外，最近有采用TMA(三硫三秦三钠盐)作沉淀剂，可避免硫化物二次污染。美国一些公司采用离子交换与隔膜电解相结台处理含络合剂重金属离子废水，这些方法去除率不高，一般较难使排放水达标。穆传奇研究报道了铁屑法处理印刷电路板废水，在酸性条件下，利用铁屑和电极反应产生的Fe2＋还原重金属离子，并通过Fe(OH)3絮凝共沉的原理去除重金属离子，使废水达标排放，效果良好。处理后，出水中铜和镍离子含量均小于O.2mg/L。这项技术已推广应用。
四、化工废水的处理
化工废水的基本特征为极高的COD、高盐度、对微生物有毒性，是典型的难降解废水，是目前水处理 技术 方面的研究重点和热点。化工废水的特征分析如下：
(1)水质成分复杂，副产物多，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，增加了废水的处理难度；
(2)废水中污染物含量高，这是由于原料反应不完全和原料、或生产中使用的大量溶剂介质进入了废水体系所引起的；
(3)有毒有害物质多，精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等；
(4)生物难降解物质多，B比C低，可生化性差；
(5)废水色度高。
化工废水处理技术已经经过了100多年的发展，污水中的污染物种类、污水量是随着社会经济发展、生活水平的提高而不断增加，污水处理技术也随着科学技术的发展而发生了日新月异的变化，同时，旧的污水处理技术也不断被革新和发展着。尤其现在的化工废水中的污染物是多种多样的，往往用一种工艺是不能将废水中所有的污染物去除殆尽的。用物化工艺将化工废水处理到排放标准难度很大，而且运行成本较高；化工废水含较多的难降解有机物，可生化性差，而且化工废水的废水水量水质变化大，故直接用生化方法处理化工废水效果不是很理想。
针对化工废水处理的这种特点，我们认为对其处理宜根据实际废水的水质采取适当的预处理方法，如新型铁碳微电解填料，破坏废水中难降解有机物、改善废水的可生化性；再联用生化方法，如SBR、接触氧化工艺，A/O工艺等，对化工废水进行深度处理。
五、石油化工废水处理方法:
石油化工废水成份复杂，其中含有大量的难降解有机物(如芳硝基化合物)、油和悬浮物等，COD可达3000mg/L以上，废水处理难度大。国内一般采用生化法处理。郑均华用生物接触氧化法处理炼油厂的废水，效果较好。这种方法需要培养驯化生物膜，操作比较复杂，投资费用较高。国内学者对腐蚀电池法处理石油化工废水进行了深入的研究。该法是利用铁的还原性将-NO2 等难生物降解的基团还原成易生物降解的-NH2，提高废水的可生化性。同时通过调节pH值，生成Fe(OH)3活性胶体，与油和悬浮物絮凝共沉淀，而达到净化的目的。
微电解技术对高色度有机废水处理的反应机理和典型工艺流程进行了研究，分析了影响处理效果的主要因素及微电解技术应用存在的几个问题，指出微电解技术对高色度有机废水具有很好的脱色效果，并可在一定程度上降低废水的COD值，提高废水的可生化性，是高色度有机废水处理中十分理想的预处理单元。
姜波等利用铁炭微电解及Fenton试剂法处理炼油厂脱硫废碱液，通过实验发现COD的去除率达到了90%。
采用微电解工艺对石油炼厂延迟焦化装置高浓度生产废水进行小试研究。结果表明：对S2－及COD总去除率分别可达90％和60％以上。该工艺对炼厂高浓度废水具有良好的处理效果。
六、电镀废水的处理
电镀工厂（或车间）排出的废水和废液，如镀件漂洗水、废槽液、设备冷却水和冲洗地面水等，其水质因生产工艺而异，有的含铬，有的含镍或含镉、含氰、含酸、含碱等。废水中的金属离子有的以简单的阳离子形态存在（如Ni2+、Cu2+等），有的以酸根阴离子形式存在（如CrO厈等）,有的则以复杂的络合阴离子形式存在【如Au(CN)娱、Cd(CN)厈、Cu(P2O7)愹等】。一种废水中常含有一种以上的有害成分，如氰化镀镉废水中既有氰又有镉。此外，一般镀液中常含有机添加剂。电镀和金属加工业废水中锌的主要来源是电镀或酸洗的拖带液。污染物经金属漂洗过程又转移到漂洗水中。酸洗工序包括将金属（锌或铜）先浸在强酸中以去除表面的氧化物，随后再浸入含强铬酸的光亮剂中进行增光处理。该废水中含有大量的盐酸和锌、铜等重金属离子及有机光亮剂等，毒性较大，有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。因此，对电镀废水必须认真进行回收处理，做到消除或减少其对环境的污染。
电镀废水处理设备由调节池、加药箱、还原池、中和反应池、pH调节池、絮凝池、斜管沉淀池、厢式压滤机、清水池、气浮反应，活性炭过滤器等组成。
电镀废水处理采用铁碳微电解处理工艺，该技术主要是利用经过新型铁碳微电解填料净化废水，当废水与填料接触时，发生电化学反应、化学反应和物理作用，包括催化、氧化、还原、置换、共沉、絮凝、吸附等综合作用，将废水中的各种金属离子去除，使废水得到净化。
电镀废水主要有镀铬、锌、铝、银、铜等多种废水。废水中除含金属离子之外，还含有电镀液及添加剂中的有毒污染物，其中氰化物和重金属离子严重超标而污染环境。电镀废水常采用离子交换吸附法或沉淀法处理。赵雅芝等研究了混凝法处理电镀废水中的重金属离子，重金属离子去除率可达99％。铁屑微电解床处理电镀废水也有许多报道，越来越受到人们的关注。该法处理电镀废水，不仅可以利用阳极反应中铁提供的电子还原高价重金属离子，经调节pH值生成Fe(OH)3，絮凝共沉淀去除重金属离子和悬浮物，而且还可以将废水中剧毒的CN－还原成无毒的N2。
七、制药废水处理
制药生产废水成分复杂，含硝基苯类物质较多，有较大的毒性，属难降解有机化工废水。经微电解－混凝处理后，COD去除率平均达到3O%左右，B/C比则由0.46上升到0.53，硝基苯转化率平均达到55%，脱色率平均为50%左右，并使全流程COD去除率达到91%，可见微电解预处理效果十分明显。
八、含油废水
陈水平研究了用铁屑内电解法处理船舶机舱含油废水。工程实践表明，油污水的KS、油分和COD的去除率分别超过95%、90%和80%。处理后的污水油分浓度低于15mg/L，符合有关国际公约的标准。
九、制罐废水处理
制罐废水呈酸性，主要含石油、表面活性剂、磷酸等，可生化性差，经处理后pH值可上升至5左右，COD去除率可达90％以上，且能有效提高B/C比。
十、含氰废水处理
含氰电镀废水也可用铁屑法处理，这种工艺最终将出水pH值调至1O左右，以沉淀铁离子和其他金属离子。在该条件下，CN一与Fe2 反应生成难溶于水的亚铁氰化铁Fe2[Fe(CN)6]沉淀，或者在废水中加入钙离子生成亚铁氰化钙，这种络盐稳定无毒，加酸蒸馏也不分解。
十一、砷、氟废水处理
砷、氟废水主要来自于工业生产原料中的杂质，比如硫铁矿是生产硫酸的主要原料，其中含有砷、氟等杂质，在S02气体的净化工序便产生含砷、氟有毒物质的废水。
通过铁屑电池反应产生Fe2 ，再用电石渣调pH值，沉降30min，砷、氟的去除率分别达到了93％和99％，出水达到排放标准，取得很好的效果。
十二、含酚废水处理
铁屑内电解法处理含酚废水做了研究，讨论了铁屑内电解处理含酚废水的原理及各种因素对脱除效果的影响。用正交试验选取最佳处理条件，对实际废水进行了处理，处理前酚浓度为285.6mg/L，处理后酚浓度为0.625mg/L，去除率为99.8％；COD浓度为712mg/L，处理后为88mg/L，去除率为87.5％。
