高活性纳米多金属还原剂

高活性纳米多金属还原剂

污水处理技术 简 介

山东晟博生物科技有限公司

美国阳光生物科技公司

高活性纳米多金属还原剂

废水处理技术 简 介

一、技术背景

20世纪70年代，苏联科研人员首先把铁屑和焦碳混合成微电解填料应用于印染废水的处理。该技术在上世纪80年代引入我国，近30年来，由于该技术具有工艺简单、处理成本低、脱色效果好等特点，被应用于印染、化工、电镀、制药、油田等领域的废水处理中，尤其对于高盐度、高COD、高色度废水的处理较其他工艺具有明显的优势。

对于传统的铁炭微电解技术，铁碳填料在运行中表面会形成钝化膜，影响反应的进行，一般在1-3个月后，处理效率急剧下降，填料的寿命很短，限制了技术的应用和推广。而且传统的铁炭填料易结块、出现沟流等现象，减少了填料与废水的有效接触面积，也是传统技术处理效率低（COD去除率为15-30%）的一个重要原因。传统的铁炭填料还会产生大量废弃铁泥，影响周遍环境，也影响了技术的推广。最重要的是传统的铁碳微电解受应用环境影响较大，一般要求进行调酸处理，且对相当多的毒害有机物处理效果不明显。

基于传统铁炭微电解技术存在的诸多问题，以及对废水处理中对还原的大量需要（如印染废水、制药废水、化工废水、农药废水

中的污染物往往抗氧化能力强，而抗还原能力弱，这些废水中污染物通过还原技术处理发生初步分解后，废水的可生化性可以大幅度提高，有利于提升废水生化处理的效率）。90年代以来美国的科研人员开展了纳米级多金属废水还原处理技术的研究工作，在电镀废水除铬、地下水除有机氯化物、化工废水预处理、制药废水和化工废水深度处理、印染废水深度处理等方面取得了大量科研成果。山东安纳科技开发有限公司依托美国阳光生物科技有限公司在此基础上成功研发出填料和配套装备，填补了国内技术空白。

二、技术基本原理

该废水处理用高活性纳米多金属填料是由多种金属和非金属经纳米化处理，并添加了生物还原酶组成的一种高效还原剂。其活性比国内出售的高效铁碳微电解填料高6-10倍。而且，该填料可以采用美国阳光公司生产的活性恢复装置进行活性再生，极大的降低了运行成本。

在废水处理设备方面，可采用曝气流化床，使填料在运行过程减缓了钝化膜的形成，也可根据实际情况采用不同的布水方式固定床模式，而且填料不会出现结块、沟流等不良现象。

各种规格的高活性多金属还原剂填料

高活性多金属还原剂填料的微观图像 高活性纳米多金属还原剂基本原理

目前，在难降解工业废水处理中，其中的毒害物质有机物有一定的共性，如大都含有硝基芳香烃类，偶氮类，高氯烃和芳香烃类化合物，它们含有的双键、碳双键、强拉电子基团、偶氮键、苯环类物质不容易被化学氧化，但通过研究表明，它们却较容易化学还原，且还原转化后的产物对微生物的毒性和 抑制性大大减弱，可生物降解性提高。

我们通过仔细研究电化学还原经过大量的测试和研究，成功找到了一种对毒害有机物进行还原处理的办法，既通过多金属组合，结合成到给电子能力很强的物质，造成一个还原环境，使其还原毒害有机物，将其转化为无毒无害的有机物。提出通过使用纳米级金属来代改善阳极，极大的增加了电位差，我们通过测试表明，碳+铁的电位是120mv，碳+钠米多金属的电位是-500mv到-800mv，这样其还原能力大为增强。在此基础上，我们又增加了一个阴极，建立了双金属体制，测试表明，新增加的阴极不仅可以极可以进一步增强阳极的还原能力，同时，在新增阴极表面还可同时进行还原反应，在这样的还原环境下，还原能力有了质的飞跃。

常规微电解的机理

常规微电解其基本模式是铁碳电解法，部分机构通过添加催化剂来提高还原能力，但基本机理还是基于电化学中的原电池原理：

零价铁还原脱氯降解有机氯化物的机理：

（1）金属直接发生反应。零价铁表面的电子转移到有机氯化物使之脱氯。

Fe0—2e→Fe2＋ ① RC1＋2e＋H＋→RH＋C1- ②

所以总的反应式为

Fe0＋RC1＋H＋→Fe2＋＋RH＋C1- ③ 对于反应①，其标准电极电位为E0=-0.144V，而对于反应②，其标准电极电位在中性条件下范围为+0.5～+1.5V，所以反应③是完全可以发生的。

（2）铁腐蚀的直接产物Fe2+，Fe2+具有还原能力，它可使得一部分氯化烃脱氯，不过这一反应进行得很慢。

Fe2++RCl+H+→Fe3++RH+Cl-

（3）氢气可使有机氯化物还原，在厌氧状态下，H2O可作为电子接受体，存在下面反应

2H2O+2e→H2+2OH- Fe0+2H2O→Fe2++H2+2OH-

零价金属具有较强的还原作用，加速了多氯联苯的分解。