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Fe0-C微电解复合芬顿技术：高盐难降解废水处理的深度解析与创新应用

一、引言

1.1研究背景与意义

随着工业的快速发展，高盐难降解废水的排放日益增多，对环境和人类健康造成了严重威胁。高盐难降解废水主要来源于化工、制药、印染、石油等行业，其特点是含盐量高、有机物浓度高、成分复杂且难以生物降解。这些废水中的高浓度盐分和难降解有机物会对水体生态系统、土壤环境和人类健康产生多方面的危害。在水体生态系统方面，高盐度会改变水体的渗透压，影响水生生物的生存和繁殖，导致生物多样性下降；难降解有机物则会在水体中积累，消耗水中的溶解氧，造成水体缺氧，引发水体黑臭等问题。对土壤环境而言，高盐废水的排放会导致土壤盐碱化，破坏土壤结构，降低土壤肥力，影响农作物的生长和产量。从人类健康角度，这些废水中的有害物质可能通过食物链的富集作用进入人体，对人体的神经系统、内分泌系统等造成损害，引发各种疾病。

传统的废水处理方法如生物法、物理法和化学法在处理高盐难降解废水时存在诸多局限性。生物法由于高盐环境会抑制微生物的活性和生长，导致废水处理效果下降。微生物的细胞膜在高含盐环境中会受到盐分的胁迫，使得细胞内外水分平衡紊乱，进而影响其正常代谢和生理功能，盐分还会干扰废水处理系统中的菌群结构，导致一些重要微生物的数量减少。物理法如沉淀、过滤等只能去除废水中的悬浮颗粒和部分溶解性物质，对难降解有机物的去除效果不佳；化学法如混凝沉淀、氧化还原等虽然对有机物有一定的去除能力，但存在药剂消耗量大、成本高、容易产生二次污染等问题。例如，在使用化学氧化法时，需要投加大量的氧化剂，这些氧化剂不仅成本高昂，而且可能会与废水中的其他物质发生反应，产生新的污染物。

因此，开发高效、经济、环保的高盐难降解废水处理技术具有重要的现实意义。Fe0-C微电解复合芬顿技术作为一种新型的高级氧化技术，近年来受到了广泛的关注。该技术结合了Fe0-C微电解和芬顿氧化的优点，通过微电解过程产生的新生态[H]和Fe2+，以及芬顿反应产生的强氧化性羟基自由基（?OH），能够有效地降解难降解有机物，提高废水的可生化性。Fe0-C微电解过程中，铁屑和炭粒构成原电池，在酸性条件下，铁作为阳极发生氧化反应，产生Fe2+，电子通过外电路流向阴极，使阴极附近的溶液中的H+得到电子生成新生态[H]，新生态[H]具有很强的还原性，能够将一些难降解有机物还原为易降解的物质；同时，Fe2+可以作为芬顿反应的催化剂，与H2O2反应产生?OH，?OH具有极高的氧化电位，能够无选择性地氧化分解废水中的有机物。该技术还具有工艺简单、操作方便、处理成本低等优点，有望成为解决高盐难降解废水处理难题的有效方法。研究Fe0-C微电解复合芬顿技术在高盐难降解废水处理中的应用，对于推动废水处理技术的发展，实现水资源的可持续利用具有重要的理论和实际意义。

1.2国内外研究现状

在高盐难降解废水处理领域，国内外学者进行了大量的研究工作，涵盖了物理法、化学法和生物法等多个方面。物理法中，膜分离技术如反渗透、纳滤等在高盐废水处理中得到了广泛应用。反渗透技术能够有效去除废水中的盐分和大部分有机物，但其面临着膜污染严重、运行成本高的问题，需要频繁进行膜清洗和更换，这增加了废水处理的经济负担和操作复杂性。化学法方面，氧化法是研究的热点之一。臭氧氧化技术利用臭氧的强氧化性能够氧化分解部分难降解有机物，但其单独使用时氧化能力有限，难以将有机物彻底矿化，通常需要与其他技术联用。湿式氧化法在高温高压条件下对高盐难降解废水有一定的处理效果，但对设备要求高，投资大，且存在安全隐患。生物法中，耐盐微生物的筛选和驯化是研究的重点方向。一些耐盐细菌、真菌等微生物能够在高盐环境下生长并降解部分有机物，但微生物的生长和代谢仍然受到盐分的一定抑制，处理效率有待提高，而且微生物对废水中的毒性物质较为敏感，容易受到冲击而失活。

Fe0-C微电解复合芬顿技术作为一种新兴的处理技术，近年来受到了国内外的广泛关注。在国外，有学者研究了Fe0-C微电解复合芬顿技术对印染废水的处理效果，发现该技术能够有效去除废水中的色度和有机物，提高废水的可生化性。在对某印染废水的处理中，通过Fe0-C微电解复合芬顿技术处理后，废水的色度去除率达到了90%以上，COD去除率也达到了70%左右。还有学者探究了该技术在处理制药废水方面的应用，结果表明该技术对制药废水中的抗生素等难降解有机物有较好的降解效果。在对含有阿莫西林的制药废水处理实验中，经过该技术处理后，阿莫西林的降解率超过了80%。

国内学者也对Fe0-C微电解复合芬顿技术进行了深入研究。有研究人员针对化工废水的处理，考察了不同反应条件如pH值、反应时间、Fe0和C的投