B'industrijalizzazzjoni aċċellerata, konċentrazzjoni għolja, ilma mormi rekalċitranti mormi minn industriji bħal żebgħa, farmaċewtiċi, u kimiċi saret problema ewlenija ta 'tniġġis ambjentali. Metodi tradizzjonali ta 'trattament bijoloġiku huma ineffiċjenti għal ilma mormi tossiku ħafna u kromatiku, filwaqt li teknoloġiji avvanzati ta' ossidazzjoni jiffaċċjaw il-konġestjoni ta 'spejjeż għoljin. Ħadid -mikro-elettrolisi tal-karbonju (Fe/C Micro-Electrolysis), bħala proċess ta 'pretrattament fiżikokimiku ta' konsum aħdar u baxx, ittejjeb b'mod sinifikanti l-bijodegradabilità tal-ilma tad-drenaġġ u tiddegrada b'mod effiċjenti s-sustanzi li jniġġsu permezz tal-effett sinerġistiku ta 'ossidazzjoni elettrokimika{7}key rough{7} ossidazzjoni teknoloġika, b'mod effiċjenti. fis-sistemi tat-trattament tad-drenaġġ industrijali.
Prinċipji Tekniċi
Fis-snin sebgħin, it-teknoloġija tal-mikro-elettrolisi tal-ħadid-karbonju ġiet applikata għall-ewwel darba għat-trattament tal-ilma mormi. Minħabba li t-teknoloġija tal-mikro-elettrolisi tallinja mal-kunċett ta 'protezzjoni ambjentali ta' "trattament ta 'skart bl-iskart," għandha proporzjon għoli ta' kost-effettività, u riżultati tajbin ta 'trattament, issa tintuża ħafna biex tittratta diversi tipi ta' ilma mormi industrijali. Il-mekkaniżmu ta' reazzjoni għat-tneħħija ta' sustanzi li jniġġsu permezz tat-teknoloġija tal-mikro-elettrolisi tal-ħadid-karbonju huwa muri fil-Figura 4, prinċipalment inklużi reazzjonijiet ta' ossidazzjoni-tnaqqis, flokulazzjoni u adsorbiment, arrikkiment elettrokimiku, u assorbiment fiżiku.
1) Ossidazzjoni-Reazzjonijiet ta' Tnaqqis
It-teknoloġija tal--mikro-elettrolisi tal-karbonju tal-ħadid tpoġġi ħadid (anodu) u karbonju (katodu) fl-ilma tad-drenaġġ industrijali biex tifforma ċellula galvanika, li tiġġenera serje ta' sustanzi ossidanti u li jnaqqsu biex jiddegradaw inkwinanti fl-ilma mormi. Il-potenzjal tal-elettrodu tal-anodu tal-ħadid, E(Fe/Fe2+), huwa -0.44V, li joħloq differenza potenzjali ta '1.2V mal-katodu tal-karbonju, li jippermetti li jseħħu reazzjonijiet tal-elettrodi fiż-żewġ elettrodi.
2) Flokulazzjoni u Adsorbiment.
Matul ir-reazzjoni tal-mikro-elettrolisi, il-metall tal-anodu jissaddad biex jiġġenera joni tal-metall. Taħt kundizzjonijiet alkalini, dawn il-jonji tal-metall jiffurmaw floks ta 'idrossidu b'erja tal-wiċċ speċifika kbira, li jistgħu jassorbu malajr materja organika maħlula u partiċelli organiċi sospiżi fl-ilma tad-dranaġġ industrijali. Meta d-densità tal-flokk tkun akbar mid-densità tal-ilma tad-drenaġġ, is-separazzjoni solida-likwidu tista 'tinkiseb permezz ta' arjazzjoni, flotazzjoni jew sedimentazzjoni.
3) Arrikkiment Elettrokimiku.
Matul il-proċess tal-mikro-elettrolisi, ir-reazzjonijiet tal-elettrodi jseħħu fl-anodu u l-katodu, u joħolqu kamp elettriku stabbli bejniethom. Partiċelli ċċarġjati u kollojdi fl-ilma tad-drenaġġ jimxu skond il-prinċipju ta 'ċarġijiet opposti li jattiraw taħt attrazzjoni elettrostatika, li tirriżulta f'elettroforeżi. Fl-aħħar mill-aħħar, il-partiċelli ċċarġjati u l-kollojdi jakkumulaw fuq l-elettrodi, u jiksbu t-tneħħija ta 'sustanzi ċċarġjati mill-ilma permezz ta' aggregazzjoni elettrokimika.
4) Adsorbiment fiżiku.
Bħalissa, il-karbonju attivat (AC) jintuża l-aktar bħala l-materjal tal-katodu fl-ippakkjar tal-mikro-elettrolisi. Il-bosta pori interni tiegħu jagħtuh kapaċità qawwija ta 'assorbiment, li jassorbi b'mod effettiv kemm sustanzi li jniġġsu organiċi kif ukoll joni tal-metall tqil fl-ilma tad-drenaġġ.
It-teknoloġija tal-mikro-elettrolisi tal-ħadid-karbonju tintuża ħafna fit-trattament ta 'diversi drenaġġ industrijali.
L-aħjar kundizzjonijiet tal-proċess għat-trattament tal-ilma tad-dranaġġ tal-melħ tad-dijażonju bl-użu tat-teknoloġija tal-mikro-elettrolisi tal-ħadid-karbonju huma: temperatura tal-kamra, pH tal-ilma tad-drenaġġ inizjali=2, proporzjon ta' likwidu-għa-solidu 12:5, u ħin ta' reazzjoni 2.0 h. Taħt dawn il-kundizzjonijiet, ir-rata tat-tneħħija tal-COD tilħaq 60.28%.
Proċess ta' mikro-elettrolisi li juża l-ħadid-karbonju ntuża biex jittratta l-ilma tad-dranaġġ taż-żebgħa u tal-istampar. Taħt l-aħjar kundizzjonijiet ta 'reazzjoni, ir-rati ta' tneħħija ta 'COD, turbidità, kulur, nitroġenu ta' l-ammonja, u TOC fl-ilma tad-drenaġġ kienu 75.48%, 87.88%, 75.34%, 92.01%, u 81.09%, rispettivament. Il-proċess kien ikkonfermat permezz ta' spettroskopiku u kromatografija tal-gass-spettrometrija tal-massa biex tiddekomponi b'mod effiċjenti inkwinanti bħal esteri u alkoħol, u jaqilbuhom f'pollutanti organiċi ta'-molekula żgħar li jiġu ttrattati b'mod bijokimiku faċilment.
Intużat sistema ta' mikro-elettrolisi li tuża ħadid b'żero-valenti u karbonju attivat granulari biex jiġi trattat minn qabel l-ilma mormi tar-raffinerija. Taħt kundizzjonijiet ta 'pH=3, dożaġġ ta' ħadid żero-valenti ta '30 g/L, dożaġġ ta' karbonju attivat granulari ta '5.75 g/L, u ħin ta' reazzjoni ta '15-il minuta, is-sistema kisbet rata ta' tneħħija ta 'COD ta' 38.3% għall-ilma mormi tar-raffineriji.
Parametri Ewlenin tal-Proċess
1. Kontroll tal-pH:
Ambjent aċiduż (pH=2~3): Ittejjeb ir-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-idroġenu tal-katodu u tippromwovi l-formazzjoni [H], iżda r-riskju ta 'korrużjoni tat-tagħmir għandu jintiżen.
Transizzjoni Newtrali: Il-pH jeħtieġ li jiġi aġġustat għal 8-9 biex jippermetti flokulazzjoni u preċipitazzjoni suffiċjenti ta 'jonji tal-ħadid.
2. Struttura innovattiva tal-ippakkjar:
Disinn ta' kontra l--caking: Uża partiċelli komposti tal--karbonju tal-ħadid (bħal Fe/C@Al₂O₃) jew reatturi tas-sodda fluwidizzata biex tnaqqas il-passivazzjoni tal-ippakkjar.
Modifika katalitika: It-tagħbija b'metalli bħal Cu u Mn ittejjeb l-effiċjenza tat-trasferiment tal-elettroni (ir-rata ta 'tneħħija COD tista' tiżdied bi 15% -20%).
3. Kontroll dinamiku tal-arjazzjoni:
Proporzjon ta' l-arja-għall--ilma ta' 3:1 sa 5:1 jipprevjeni l-ippakkjar u jipprovdi ossidant.
Mod ta 'arjazzjoni intermittenti (arjazzjoni ta' 10 min, għeluq ta '20 min) jista' jiffranka 30% tal-konsum tal-enerġija.
4. Parametri tad-Disinn tal-Inġinerija tal-Ippakkjar:
Particle Size Distribution: The packing particle size should not be too small. It is recommended to use 2-5cm shuttle-shaped packing with a porosity >60% and a strength >600Kg/m².
Għoli tal-Ippakkjar tal-Ippakkjar: Rakkomandat f'2.0-3.0m biex tiġi evitata densità eċċessiva tal-ippakkjar.
Għoli nett: Għoli effettiv tar-reattur 1.2-1.5m, bi spazju ta 'espansjoni ta' 20%.
Ħadid-proporzjon tal-massa tal-karbonju: 3:1 sa 5:1, żid il-proporzjon tal-karbonju għal tagħbijiet organiċi għoljin.
Akkoppjar tat-Teknoloġija
1. Mikro-elettrolisi-Fenton (ME-Fenton) Ko-proċess
Jutilizzaw Fe²⁺ iġġenerat minn mikro-elettrolisi biex jikkatalizza H₂O₂ in situ: Vantaġġi: M'hemmx bżonn ta 'melħ tal-ħadid estern, produzzjoni ta' ħama mnaqqsa b'40%, adattat għal ilma mormi b'konċentrazzjoni għolja-b'COD > 5000 mg/L.
2. Kombinazzjoni ta' Mikro-elettrolisi-Metodu Bijoloġiku (ME-BAF)
Fluss tal-Proċess: Mikro-ċellula tal-elettrolisi → Sedimentazzjoni tan-newtralizzazzjoni → Filtru bijoloġiku bil-arja (BAF)
Effetti Sinerġistiċi:
Mikro-elettrolisi tneħħi sustanzi bijotossiċi (bħal formaldehyde u fenol)
Ittejjeb il-bijodegradabilità tal-ilma mormi (BOD₅/COD jiżdied minn 0.15 għal 0.35-0.45)
Tneħħija fil-fond ta 'materja organika solubbli b'metodi bijoloġiċi
3. Mikro-elettrolisi-Teknoloġija tas-Separazzjoni tal-Membrani
ME-UF/MF: Mikro-electrolysis flocs iservu bħala pretrattament qabel it-trattament tal-membrana, inaqqsu l-fouling tal-membrana u jżidu r-rata ta 'rkupru tal-fluss b'25%.
Xejriet ta' Żvilupp Ġejjieni
1. Integrazzjoni tal-Proċess:
"Mikro-elettrolisi-Bijoreattur tal-Membrana" (ME-MBR): Pretrattament tal-mikro-elettrolisi + titjib bijokimiku + separazzjoni tal-membrana jikseb emissjonijiet qrib -żero.
2. Funzjonalizzazzjoni tal-Materjal:
Materjal kompost tal-karbonju nano-żero-valenti-: L-erja tal-wiċċ speċifika żdiedet għal 200 m²/g, ir-rata ta' reazzjoni żdiedet bi 3 darbiet.
3. Kontroll Intelliġenti:
Sistema ta 'Ottimizzazzjoni Dinamika AI: Jaġġusta l-pH u r-rata ta' arjazzjoni f'ħin reali abbażi tad-dejta tas-sensorju tal-kwalità tal-ilma, u tnaqqas il-konsum tal-enerġija b'15% ~ 25%.