Mikro Pemangkin-Teknologi Elektrolisis Untuk Rawatan Air Sisa Industri

Dengan perindustrian yang dipercepatkan,-kepekatan tinggi, air buangan keras yang dibuang daripada industri seperti pencelupan, farmaseutikal dan bahan kimia telah menjadi masalah utama pencemaran alam sekitar. Kaedah rawatan biologi tradisional tidak cekap untuk air sisa yang sangat toksik dan kromatik, manakala teknologi pengoksidaan termaju menghadapi kesesakan kos yang tinggi. Besi-mikro-elektrolisis (Fe/C Mikro-Elektrolisis), sebagai proses prarawatan fizikokimia penggunaan hijau dan rendah-penggunaan, meningkatkan kebolehbiodegradan air sisa dengan ketara dan merendahkan bahan pencemar dengan cekap melalui kesan sinergistik pengoksidaan elektrokimia air, menjadi terobosan terobosan dalam sistem teknolokal-

Pada tahun 1970-an, teknologi elektrolisis-mikro karbon-besi telah mula digunakan untuk rawatan air sisa. Oleh kerana teknologi elektrolisis-mikro sejajar dengan konsep perlindungan alam sekitar "merawat sisa dengan sisa," mempunyai nisbah keberkesanan-kos yang tinggi dan hasil rawatan yang baik, ia kini digunakan secara meluas untuk merawat pelbagai jenis air sisa industri. Mekanisme tindak balas untuk penyingkiran bahan pencemar oleh teknologi elektrolisis-karbon-besi ditunjukkan dalam Rajah 4, terutamanya termasuk tindak balas pengurangan-pengoksidaan, pemberbukuan dan penjerapan, pengayaan elektrokimia dan penjerapan fizikal.

1) Pengoksidaan-Tindak Balas Pengurangan

Besi-mikro karbon-teknologi elektrolisis meletakkan besi (anod) dan karbon (katod) dalam air sisa industri untuk membentuk sel galvanik, menjana satu siri bahan pengoksidaan dan pengurangan untuk merendahkan bahan pencemar dalam air sisa. Keupayaan elektrod anod besi, E(Fe/Fe2+), ialah -0.44V, mencipta beza keupayaan 1.2V dengan katod karbon, membolehkan tindak balas elektrod berlaku pada kedua-dua elektrod.

2) Flokulasi dan Penjerapan.

Semasa mikro-tindak balas elektrolisis, logam anod terhakis untuk menghasilkan ion logam. Di bawah keadaan beralkali, ion logam ini membentuk flok hidroksida dengan luas permukaan khusus yang besar, yang boleh menyerap dengan cepat bahan organik terlarut dan zarah organik terampai dalam air sisa industri. Apabila ketumpatan flok lebih besar daripada ketumpatan air sisa,-pemisahan cecair pepejal boleh dicapai melalui pengudaraan, pengapungan atau pemendapan.

3) Pengayaan Elektrokimia.

Semasa proses elektrolisis-mikro, tindak balas elektrod berlaku pada anod dan katod, mewujudkan medan elektrik yang stabil di antara keduanya. Zarah bercas dan koloid dalam air sisa bergerak mengikut prinsip cas bertentangan yang menarik di bawah tarikan elektrostatik, mengakibatkan elektroforesis. Akhirnya, zarah bercas dan koloid terkumpul pada elektrod, mencapai penyingkiran bahan bercas daripada air melalui pengagregatan elektrokimia.

4) Penjerapan fizikal.

Pada masa ini, karbon teraktif (AC) kebanyakannya digunakan sebagai bahan katod dalam pembungkusan elektrolisis-mikro. Liang dalamannya yang banyak memberikannya kapasiti penjerapan yang kuat, dengan berkesan menjerap kedua-dua bahan pencemar organik dan ion logam berat dalam air sisa.

Besi-mikro karbon-teknologi elektrolisis digunakan secara meluas dalam rawatan pelbagai air sisa industri.

Keadaan proses optimum untuk merawat air sisa garam diazonium menggunakan-karbon mikro-teknologi elektrolisis besi ialah: suhu bilik, pH air sisa awal=2, cecair-ke-nisbah pepejal 12:5 dan masa tindak balas 2.0 jam. Di bawah keadaan ini, kadar penyingkiran COD mencapai 60.28%.

Proses elektrolisis-mikro menggunakan besi-karbon telah digunakan untuk merawat pencelupan dan pencetakan air sisa. Di bawah keadaan tindak balas yang optimum, kadar penyingkiran COD, kekeruhan, warna, nitrogen ammonia, dan TOC dalam air sisa adalah masing-masing 75.48%, 87.88%, 75.34%, 92.01%, dan 81.09%. Proses ini telah disahkan oleh spektroskopi dan kromatografi gas-spektrometri jisim untuk mengurai bahan pencemar seperti ester dan alkohol dengan cekap, menukarnya kepada-molekul pencemar organik kecil yang mudah dirawat secara biokimia.

Sistem elektrolisis-mikro menggunakan sifar-besi valen dan karbon teraktif berbutir telah digunakan untuk pramerawat air sisa penapisan. Di bawah keadaan pH=3, sifar-dos besi valen sebanyak 30 g/L, dos karbon teraktif berbutir 5.75 g/L dan masa tindak balas selama 15 minit, sistem mencapai kadar penyingkiran COD sebanyak 38.3% untuk air sisa penapisan.

1. Kawalan pH:

Persekitaran berasid (pH=2~3): Meningkatkan tindak balas evolusi hidrogen katod dan menggalakkan pembentukan [H], tetapi risiko kakisan peralatan mesti ditimbang.

Peralihan Neutral: pH perlu dilaraskan kepada 8-9 untuk membolehkan pemberbukuan dan pemendakan ion besi yang mencukupi.

2. Struktur Pembungkusan Inovatif:

Anti-Reka Bentuk Caking: Gunakan-zarah komposit karbon besi (seperti Fe/C@Al₂O₃) atau reaktor katil terbendalir untuk mengurangkan kepasifan pembungkusan.

Pengubahsuaian Bermangkin: Pemuatan dengan logam seperti Cu dan Mn meningkatkan kecekapan pemindahan elektron (kadar penyingkiran COD boleh ditingkatkan sebanyak 15%-20%).

3. Kawalan Pengudaraan Dinamik:

Nisbah udara-ke-air 3:1 hingga 5:1 menghalang pengekkan pembungkusan dan menyediakan oksidan.

Mod pengudaraan berselang-seli (pengudaraan 10 minit, penutupan 20 minit) boleh menjimatkan 30% penggunaan tenaga.

4. Parameter Reka Bentuk Kejuruteraan Pembungkusan:

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.

Ketinggian Susun Pembungkusan: Disyorkan pada 2.0-3.0m untuk mengelakkan ketumpatan pembungkusan yang berlebihan.

Ketinggian bersih: Ketinggian reaktor berkesan 1.2-1.5m, dengan ruang pengembangan 20%.

Nisbah jisim karbon-besi: 3:1 hingga 5:1, tingkatkan nisbah karbon untuk beban organik yang tinggi.

1. Mikro-elektrolisis-proses Fenton (ME-Fenton) Co-

Menggunakan Fe²⁺ yang dijana oleh mikro-elektrolisis untuk memangkinkan H₂O₂ in situ: Kelebihan: Tidak memerlukan garam besi luaran, pengeluaran enap cemar dikurangkan sebanyak 40%, sesuai untuk air buangan berkepekatan tinggi-dengan COD > 5000 mg/L.

2. Gabungan Mikro-elektrolisis-Kaedah Biologi (ME-BAF)

Aliran Proses: Mikro-sel elektrolisis → Pemendapan peneutralan → Penapis biologi berudara (BAF)

Kesan sinergistik:

Mikro-elektrolisis membuang bahan biotoksik (seperti formaldehid dan fenol)

Meningkatkan kebolehbiodegradasian air sisa (BOD₅/COD meningkat daripada 0.15 kepada 0.35-0.45)

Penyingkiran mendalam bahan organik larut dengan kaedah biologi

3. Mikro-elektrolisis-Teknologi Pemisahan Membran

ME-UF/MF: Mikro-flok elektrolisis berfungsi sebagai prarawatan sebelum rawatan membran, mengurangkan kekotoran membran dan meningkatkan kadar pemulihan fluks sebanyak 25%.

1. Penyepaduan Proses:

"Mikro-elektrolisis-Bioreaktor Membran" (ME-MBR): Mikro-prarawatan elektrolisis + peningkatan biokimia + pengasingan membran mencapai hampir-pelepasan sifar.

2. Kefungsian Bahan:

Nano-sifar-besi valen-bahan komposit karbon: Luas permukaan tertentu meningkat kepada 200 m²/g, kadar tindak balas meningkat sebanyak 3 kali ganda.

3. Kawalan Pintar:

Sistem Pengoptimuman Dinamik AI: Melaraskan pH dan kadar pengudaraan dalam masa nyata berdasarkan data penderia kualiti air, mengurangkan penggunaan tenaga sebanyak 15%~25%.