EBR系列催化还原反应器“专”（包括N系列，S系列和C系列）

技术简介：阴阳陶粒腐蚀电池反应器技术（简称EBR技术）是以阴阳陶粒作为电极材料的一种新型腐蚀电极技术，基于铁炭工艺基础上发展起来的具有Fe-C冶炼一体化、熔合催化剂、微孔架构式合金结构、比表面积大、比重轻、HRT小、占地面积小等特点。作用于废水，可高效去除和降低色度、提高可生化性，处理效果稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。而且由于特种电极极化剂（纳米级-10~50nm）的添加（稀土类矿物）使得CODcr、B/C比得提高和色度的去除效果明显高于其他铁碳内电解技术。同时可用于锅炉供水脱氧剂。本技术涉及专利（发明专利、实用新型专利10余项。并且其中的部分研究成果及其应用在美国著名SCI材料期刊Journal of Hazardous Materials 中发表）。

1）电化学作用

当阴阳陶粒腐蚀电池浸入水中时：①在微观上，电池中的多晶铁基类成为阴极，碳基则成为阳极，在电池极化剂的促进下发生纳米级电极反应；②在宏观上，电池与电池的接触又可以组成宏观电池。

2）催化剂的作用

阴阳陶粒中多相催化剂的研制和添加，使得陶粒具有催化活性（既在对不饱和烃如芳香烃、杂环烃类表现为催化还原作用，对饱和脂肪烃表现为催化氧化性质）。因此同时体现出提高生物生化性和降低CODcr浓度的作用。

3）氢的氧化还原作用

电化学反应中产生的新生态[H]和羟基自由基具有较大化学活性，能破坏物质的发色结构，如偶氮键，使有机物的发色基团或助色基团破裂，大分子裂解为小分子，达到脱色去毒的作用，这也是此种材料能够大幅度提高生物可降解性的根本原因。

4) 铁基材料及其副产物在适当水利条件下的耦合作用

铁是活泼金属，在酸性条件下，它的还原能力可使某些有机物（如吡啶类）被还原为毒性较小的还原态，同时还能使一些大分子发色有机物降解为无色或淡色的低分子物质具有脱色和提高废水可生化性的作用；在充氧状态下，Fe2+和Fe3+在pH为7~8时螯合平衡被打破，形成的Fe(OH)3极度不稳定进而发生水解转而形成具有胶粘性的络合剂（属于絮凝剂中混凝剂的一种），从而起到絮凝作用，进一步降低污水中的SS和CODcr的作用，同时进一步的降低污水出水的色度。

图：Fe基材料在适当水利条件下的（电）化学作用效果流程图

处理废水过程中从阳极得到的Fe2+ ，在有氧和碱性条件下, 会生成Fe (OH) 2 和Fe (OH) 3，反应式如下：

Fe2+ + 2OH—→ Fe (OH) 2

4Fe2+ + 8OH— + O2+ 2H2O→4Fe (OH) 3

5）电场的作用

微电池的电极产生的电场，能吸引带异号电荷的污染物粒子，使之沉积在电极上通过物理型反冲过程而去除。

具体分类：

N系列：

N-EBR 适用于本底污染物较为单一的难降解污水的预处理（提高生化性、降低污染物对生物处理阶段的抑制毒性、对绝大部分的大分子有机化合物起到破环断链的作用。） 对除金属引起的色度外的其他色度均具有极强的去除能力。

注：①对氨氮无去除作用，如污水中有机氮含量偏高，则出水氨氮具有升高的趋势；②污水出水pH会有提升，因此注意HRT以预防出水pH过高造成的对后期生化造成的影响。

S系列：

S-EBR技术为N-EBR技术的初级强化版本，除具有N-EBR技术的特点外额外加强了对CODcr的去除率以及耦合系统外氧化剂提高了破环断链的氧化还原电位，实现这一效果的根本是自由基的大幅度产生。即：通过不同类型的自由基在不同位置的添加，增强EBR的氧化性能，从而具有缩短停留时间、增大电位差、提高出水水质的效果。

具体的S-EBR可两大类：S-EBR/Hp技术、S-EBR/Os技术。其中S-EBR/Hp技术分为前置型和后置型。

自由基，化学上也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。在一个化学反应中，或在外界（如纳米级微电场、电极极化剂等）影响下，分子**价键分裂的结果，使共用电子对变为一方所独占，则形成离子；若分裂的结果使共用电子对分属于两个原子（或基团），则形成自由基。它有两个主要特性：①是化学反应活性高；②是具有磁矩。需要说明的是：自由基的磁矩和经典物理的磁矩不同。必须使用量子力学对其进行描述。整个自由基的磁矩的产生主要和微观粒子的自旋有关。

在阴阳陶粒腐蚀电池（N/P-LCC）静电场的作用下，自由基产生的磁矩将有本质上的提高。具有微观电磁学的一些特定的作用，主要表现为：更强的氧化能力和氧化还原电位，更短的反应时间和更彻底的反应程度。

①：S-EBR/Hp（Strengthen-EBR/ Hydrogen peroxide）技术

S-EBR/Hp技术核心为·OH与的产生和与N/P-LCC偶联方式。前置S-EBR/Hp

的主要目的为提高联苯、苯系物等键能较高的污染物的破环断链程度，强化提高可生化性；后置S-EBR/Hp的主要目的为强化CODcr的去除率，增强色度的去除率，进一步增大可生化性。

前置S-EBR/Hp技术：

技术简介：

前置S-EBR/Hp由前置·OH管道激发器与S-EBR主体设备组成。管道激发器的主要作用为激发添加具有自由基潜在产生能力的氧化物（此处为H2O2）产生·OH（激发比例约为10~20%之间）；剩余的具有自由基潜在产生能力的氧化物在S-EBR主体设备中，通过微电场作用、电极极化剂的作用下根据污染物存在程度和存在浓度逐步自发激发，从而实现整体的自由基强化氧化效果。

技术特点与优势

前置S-EBR/Hp的优势为：①外加·OH的添加，实现了整体提高反应器氧化还原电位的目的（Eø（·OH）=2.80eV）；②增强了对于高键能化学物质的破环断链效果（如苯环、联苯等）；③强化了脱色功能和解毒效率；④增强了CODcr的去除率；⑤缩短了工艺时间，减小构筑物的占地面积和体积；⑥提**2O2的使用比例（提高约20%以上）。

后置S-EBR/Hp技术：

技术简介：

后置S-EBR/Hp由S-EBR主体设备和后置·OH管道激发器组成。后置管道激发器的主要作用为激发添加具有自由基潜在产生能力的氧化物（此处为H2O2）产生·OH（激发比例约为80~90%之间）；剩余的具有自由基潜在产生能力的氧化物在反应池中，通过S-EBR主体反应器残留的电极极化剂和腐蚀电极材料的作用下根据污染物存在程度和存在浓度逐步自发激发，从而实现整体的自由基强化氧化效果。

技术特点与优势

后置S-EBR/Hp的优势为：①外加·OH的添加，实现了后续提高反应器氧化还原电位的目的（Eø（·OH）=2.80eV）；②强化了脱色功能和解毒效率；③增强了CODcr的去除率；④缩短了工艺时间，减小构筑物的占地面积和体积；⑤提**2O2的使用比例（提高约20%以上）。

②S-EBR/Os（Strengthen-EBR/Osone）技术

技术简介：

S-EBR/Os（Strengthen-EBR/Osone）技术的主要核心为·O（氧自由基）、·O2（超氧自由基）的产生和与N/P-LCC偶联方式。S-EBR/Os（Strengthen-EBR/Osone）技术的主要目的是：提高联苯、苯系物等键能较高的污染物的破环断链程度，强化提高可生化性；强化CODcr的去除率，增强色度的去除率，进一步增大可生化性。

S-EBR/Os技术由S-EBR主体设备和后置氧-超氧自由基激发器组成。后置氧-超氧自由基激发器的主要作用为激发添加具有氧-超氧自由基潜在产生能力的氧化物（O2＆O3）产生·O和·O2（激发比例提高25%以上）；剩余的具有自由基潜在产生能力的氧化物在后置反应池中，通过S-EBR主体反应器残留的电极极化剂和激发填料的作用下根据污染物存在程度和存在浓度逐步自发激发，从而实现整体的自由基强化氧化效果。

注：相对S-EBR/Hp而言，S-EBR/Os具有更高的氧化还原特性，对污水中COD的去除会大大的提高。