Page 162 - 《精细化工》2023年第1期
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·154·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

                 铁炭（Fe/C）微电解工艺处理废水成本低、绿                            本研究在 Fe/C 微电解填料中加入金属锰，以酸
            色环保、运行简便          [5-7] ，其将具有不同电极电势的               性偶氮染料甲基橙（MO）配制的模拟染料废水作为
            Fe 或 C 以一定比例浸泡在电解质溶液中，通过两者                         目标污染物进行微电解反应。采用 SEM-EDS、傅里
            产生的电位差形成原电池，使水中有机污染物通过                             叶变换红外光谱及拉曼光谱分析 Fe、Mn、C 微电解
                                      [8]
            氧化还原作用被降解和去除 。但其处理废水效率                             填料反应前后的形貌及表面元素的变化，通过三维
                                                       [9]
            低，易出现板结问题，仅适用于处理酸性废水 。                             荧光光谱、紫外-可见光谱分析经 Fe/Mn/C 三元微电
            因此，如何扩宽 Fe/C 微电解工艺的适用范围及提高                         解工艺处理前后模拟染料废水的有机物成分变化，
            处理效率成为研究热点。在 Fe/C 微电解填料中添加                         揭示模拟染料废水中有机物的降解机理，通过反应
            催化金属是改进 Fe/C 微电解工艺的有效手段，可增                         动力学分析 Fe/Mn/C 和 Fe/C 微电解的反应速率，探
            加体系中宏观和微观原电池的数量，提高电子转移                             究零价锰对 Fe/C 微电解工艺的强化作用以及 Fe、
            效率，加快反应速度。王刚            [10] 在 Fe/C 微电解填料中         Mn、C 的反应过程，以期为 Fe/C 微电解工艺的改
            加入铝粉，用其处理甲基橙模拟废水，研究发现，                             进提供科学依据。
            该微电解填料的适用 pH 范围为 4~5 和 11~12，当
            pH 为 12、反应时间为 3 h、填料投加量为 850 g/L                   1   实验部分
            时，污染物降解效果达到最佳，化学需氧量（COD）                           1.1   材料、试剂与仪器
            及色度去除率可分别达 95.83%和 99.00%。何威等               [11]       铸铁屑（粒径 0.10~0.25 mm）、高纯金属锰片（质
            利用 Fe/Al/C 微电解工艺处理初始 pH 为 11 的实际                   量分数 99.999%、直径 2~5 mm），邢台市立佳金属
            印染废水，在铁粉、铝粉、活性炭、黏合剂聚四氟                             材料有限公司；椰壳活性炭（粒径 1~2 mm），河南
            乙烯（PTFE）〔m(Fe)∶m(Al)∶m(C)∶m(PTFE)=6∶               省环盛炭业有限公司；NaOH，分析纯，沈阳市华东
            6∶3∶5〕投加量为 340 g/L、曝气量为 1.22 L/min、                试剂厂；HCl（质量分数 36%~38%），分析纯，天津
            反应时间为 3 h 的条件下，COD 去除率可达 74.51%。                   市北联精细化学品开发有限公司；H 2 SO 4 （质量分数
            SUN 等  [12] 利用 Fe/Cu/C 微电解工艺处理甲基橙模拟                98%），分析纯，沈阳市东兴试剂厂；甲基橙，分析
            废水，在 pH 为 2、曝气量为 60 mL/min、反应时间                    纯，北京化工厂。
            为 125 min 的条件下，甲基橙去除率可达 93.41%。                        LH-3BA 型紫外-可见智能型多参数水质分析
            这些研究集中讨论了改进的微电解工艺对有机物去                             仪，兰州连华环保科技有限公司；XL-30ESEM-FEG
            除率的影响，但是尚不清楚添加的催化金属强化微电                            型场发射环境扫描电子显微镜（SEM），美国 FEI
            解工艺降解有机物的机理。                                       公司；APOLLO-X 型 X 射线能谱仪（EDS），美国
                 锰（Mn）为活泼金属，在自然环境中含量丰富、                        Ametek 公司 ； IS20 型 傅 里 叶变换 红外 光谱仪
            价格低廉，其电极电位为–1.18 V，可与 Fe、C 产生                      （FTIR）、DXR3 型拉曼光谱仪，美国 Thermo Fisher
            较高的电位差       [13] 。将金属锰添加至 Fe/C 填料中，在              Scientific 公司；UV1700 型紫外-可见分光光度计，
            Fe/C 宏观原电池的基础上，形成了 Mn/C 和 Fe/Mn                    上海奥析科学仪器有限公司；RF-5301PC 型三维荧
            宏观原电池，这不仅增加了原电池数量，还可提高                             光光谱仪，日本 Shimadzu 公司。
            电子传输效率，生成的强氧化性的锰氧化物有利于                                 实验所用废水为模拟染料废水，采用甲基橙和
            去除污染物。李彤等         [14] 将锰粉加入 Fe/C 填料中焙烧            去离子水进行配制（染料质量浓度为 300 mg/L），
            制成规整化填料，产生了强氧化性的 MnO 2 ，在                          初始 pH 为 4。
            Fe/Mn/C 填料投加量为 25.0 g/L、反应时间为 4.0 h、               1.2   实验装置
            锰粉质量分数为 9%的条件下，对苯二酚去除率可达                               反应前，采用质量分数为 10%  的 NaOH 溶液
            95.55%，锰粉与 MnO 2 协同作用促进了废水处理效                      浸泡铸铁屑和高纯金属锰片 1 h，再利用质量分数为
            率的提高。陈月芳等          [15] 将 MnO 2 添加到 Fe/C 填料中       10% HCl 溶液浸泡 1 h，去除金属表面油污及氧化
            处理农药废水，当 pH 为 4、Fe/C 质量比为 1∶1、                     物，增强金属活性；采用 300 mg/L 甲基橙模拟染料
            反应时间为 3 h、MnO 2 投加量为 2.5 g/L 时，COD                 废水浸泡椰壳活性炭 48 h 以上，直至其达到吸附饱
            去除率为 68.4%。宋智等         [16] 将 MnO 2 添加到 Fe/C 填     和状态（在活性炭预处理过程中，采用循环吸附法
                                                               进行吸附饱和，即将椰壳活性炭浸泡在废水中，静
            料中处理活性金黄染料废水，当 pH 为 2~3、MnO 2
            投加量为 10 g、染料质量浓度为 35 mg/L 时，染料                     置吸附 24 h，测定吸附前后废水中污染物浓度，然
            脱色率可达到 97.30%。这些研究主要集中在 Mn 及                       后完全更换废水，再次静置吸附 24 h，测定吸附前
            其氧化物对 Fe/C 微电解工艺的影响，尚不清楚                           后废水中污染物浓度，重复操作数次，直至吸附前
            Fe/Mn/C 和污染物相互作用的机理，以及零价锰在                         后污染物质量浓度差小于 5 mg/L 为止），以减少椰
            Fe/C 微电解工艺降解污染物过程中所起的作用。                           壳活性炭的吸附作用对微电解实验的影响。
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