2012实验-铁碳微电解处理废水实验

铁碳微电解处理废水实验

一、实验目的

1.了解铁碳微电解作用的原理；

2.比较铁碳微电解在不同条件下的处理效果。

二、实验原理

在难降解工业废水的处理技术中，微电解技术正日益受到重视，并已在工程实际中应用。废水的铁碳微电解法的原理是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差，形成无数个细微原电池。这些细微电池是以电位低的铁为阴极，电位高的碳做阳极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。

为了防止进入溶液中的铁离子产生二次污染，将反应的出水调节PH值到9左右，铁离子与氢氧根作用形成具有混凝作用的氢氧化亚铁，它与溶液中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。

具体的作用机理可归纳如下：

（1）氢的还原作用。

从电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性，能与废水中的许多有机组份发生氧化还原作用。

（2）铁的还原作用

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。（3）铁离子的混凝作用。

从阳极得到的Fe2+在有氧和碱性条件下，会生成Fe(OH )2和Fe(OH )3,反应为：

Fe2++2OH－＝Fe(OH )24Fe2++8OH－+O2+2H2O = 4 Fe(OH )3

生成的Fe(OH)2是一种高效的絮凝剂，具有良好的脱色，吸附作用。而生成的Fe(OH)3也是一种高效胶体絮凝剂，它比一般的药剂水解法得到的Fe(OH)3吸附能力强，可强烈吸附废水中的悬浮物、部分有色物质及微电解产生的不溶物。

（4）电化学腐蚀作用

废铁屑为铁—碳合金，当浸没在废水液中时，由于碳的电位高，铁的电位低，就构成一完整的微电池回路，发生微电解反应。电解反应如下：

阳极（Fe）：Fe-2e→Fe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V

阴极（C）：2H++2e→2[H]→H2E0(H+/H2)=0.00V

有氧气时O2+4H++4e→2H2O E0(O2)=1.23V (酸性介质)

O2+2H2O+4e→4OH-E0(O2/OH-)=0.40V （中性或碱性介质）在处理废水时，生成的Fe2+对废水处理有重要的意义，它能将废水中的有机分子降解，并能生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀，起吸附、捕集、架桥的作用。

三、实验设备和仪器

搅拌器；分光光度计；烧杯；漏斗。

四、试剂

印染废水；碳粉；铁粉；H2SO4溶液；NaOH溶液。

五、实验步骤

1. 用分光光度计测原水的吸光度

酸性大红模拟废水的吸光度在波长500nm处测定。

2. 确定最佳铁炭比

取不同比例的铁粉和炭粉混合，其它实验条件保持一致，分别加入盛有100ml染料废水的烧杯中，搅拌30min。

过滤，测定废水的吸光度，通过染料废水的去除率判断最佳的铁炭比。

3．确定最佳pH条件

称取3份相同质量的碳粉＋铁粉（铁炭比相同：碳0.03g，铁0.5g），分别加入3只盛有100ml染料废水的烧杯中，并将其pH值分别调至为2～3，6，8～9，搅拌30min。

过滤，测定废水的吸光度，通过染料废水的去除率判断最佳的pH。

六、实验数据整理及分析

1.数据记录数据记录

最佳铁炭比确定

最佳pH确定

2.现象分析