铁碳微电解反应原理
铁屑在絮体上的电附着及其对反应的催化作用。电池反应产物的凝聚、新絮体的吸附和床层过滤综合作用的结果。其中，主要作用是氧化还原和电团聚。废铁的主要成分是铁和碳。当它浸泡在电解质溶液中时，Fe和C之间存在1.2v的电极电位差，因此会形成无数的微电池系统，在其作用空间内形成电场。阳极反应会生成大量的Fe2+,然后氧化成Fe3+,形成具有高吸附和絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新的生态[H]和[O]。在酸性条件下，这些活性组分可与废水中的多种组分发生氧化还原反应，导致有机大分子的断链降解，从而消除有机物尤其是印染废水的色度，提高废水的可生化性，阴极反应消耗大量H+并产生大量OH-，也提高了废水的pH值。
当废水与铁和碳接触时，会发生以下电化学反应:
阳极:Fe-2e——→Fe Eo(Fe/Fe)= 0.4
阴极:2H++2e—→H2 Eo(H+/H2)=0V。
当氧气存在时，阴极反应如下:
O2+4h++ 4e——→2H2O Eo(O2)= 1.23v
O2+2H2O+4e——→4OH-Eo(O2/OH-)= 0.41V
在一些实验中，铁炭反应后加入H2O2，阳极反应生成的Fe2+可以作为后续催化氧化处理的催化剂，即Fe2+和H2O2形成Fenton试剂氧化体系。阴极反应产生的新生态[H]能与废水中的多种成分发生氧化还原反应，破坏染料中间分子中的发色基团(如偶氮基团)，使其脱色。通过铁碳曝气反应，消耗了大量氢离子，提高了废水的pH值，为后续的催化氧化处理创造了条件。
根据催化氧化原理，加入适量的H2O2溶液和废水中的Fe2+形成试剂，具有很强的氧化能力，特别适用于难降解有机废水的处理。芬顿试剂具有很强的氧化能力，因为HO被Fe分解产生OH(羟基自由基)。
生化性能提高和色度去除的机理
微电解对色度去除效果明显。这是因为电极反应产生的新生态二价铁离子具有很强的还原能力，可以将某些有机物的发色团硝基-—NO2和亚硝基-NO还原为氨基-—NH2，其他氨基类有机物的生物降解性明显高于硝基类有机物。新生态中的二价铁离子还能打开一些不饱和发色团(如羧基-—COOH、偶氮-N=N-)的双键，使发色团被破坏，色度被去除，一些难降解的环状、长链有机物被分解成可生物降解的小分子有机物，从而提高生物降解性。此外，二价和三价铁离子是良好的絮凝剂，尤其是新生的二价铁离子具有较高的吸附絮凝活性。调节废水的pH值，可以使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附废水中的悬浮或胶体颗粒和有机聚合物，进一步降低废水的色度，去除部分有机污染物，净化废水。
自诞生以来，微电解处理废水就引起了国内外环保研究者的关注，并做了大量的研究！专利多，实用技术成果多。近年来，微电解处理工业废水发展非常迅速，已应用于印染、电镀、石化、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产和含砷含氟废水等工业废水处理工程，收到了良好的经济效益和环保效果。微电解法对废水脱色有很好的处理效果，且运行成本低，在我国将有很好的工业应用前景。
目前国内外的微电解设备都是固定床，其特点是结构简单，推流性能好，但存在很多实际问题:一是效率不高，反应速度不快；二是床容易板结，造成短路和死区；第三，铁屑补充了劳动强度。
内电解法处理工业废水存在的问题
内电解对不同结构和性质染料的作用机理不同，有必要进一步探索脱色减污机理和最佳处理工艺。根据各类染料的特性，特别是在处理高浓度废水时，需要找出适合的混凝、生化法和曝气氧化法相结合的工艺，以有效克服该方法去除率低的缺点。
解决了酸性废水电化学衰减率高，而中性酸性废水电极吸附和新铁离子水解絮凝性好的矛盾。筛选有效的催化剂和添加剂，在较宽的PH范围内充分发挥电化学衰减烛和絮凝吸附的最佳效果。特别是在酸性废水中，虽然脱色率高，但铁溶出量和污泥量大。应采取有效措施，尽量减少污泥量，降低污泥含水率，避免二次污染。选择合适的铁屑活化方法，设计合理的滤床，可以解决铁屑易钝化、结块导致窜槽的缺点，提高处理效率。
问题与对策
作为一种废水处理装置，铁床在理论和实践上都需要进一步完善。在实际运行中，填料钝化、板结和出水“返色”现象时有发生，必须在实际工程中妥善解决。
1)对填料的钝化作用
铁床运行一段时间后，填料表面会形成钝化膜，废水中的悬浮颗粒也会部分沉积在填料表面，从而阻碍填料与废水的有效接触，导致铁床的处理效果降低。铁床运行周期应根据实际运行情况确定，一般为20 d左右，浸泡活化时间可为2-3 h。
2)关于包装硬化的问题
铁床填料板结不仅导致铁床内废水流态恶化，降低处理效果，而且大大增加了填料更换的难度。
通过在铁床填料中加入适当的辅料，可以有效避免填料板结的现象，同时有利于气体、液体、固体砚台的充分接触，提高处理效果。辅料可以是X50聚乙烯多面体空心球。
使用流化床装置还可以解决铁床填料的板结问题。然而，这种装置的应用受到高投资成本、运行成本和运行管理要求的限制。
铁碳内电解柱运行一段时间后，铁屑容易结块，出现沟流，极大地影响了处理效果。目前，吴等人利用高频成孔技术可以有效地防止铁屑团聚的发生，但这种技术还需要进一步的研究和改进。
采用铁炭流化床反应器预处理染料废水，克服了固定床铁炭反应器表面易钝化、填料易结块、运行效果随运行时间延长而逐渐降低的缺点。
对反应器内部结构进行适当调整后，传统的固定床工艺可以方便地转化为流化床工艺。这样既能提高预处理效果，又大大方便了设施的运行和操作管理。
3)关于铁床出水的“返色”问题。
部分染料废水经铁床脱色后，颜色在短时间内逐渐加深。至于这种“返色”现象的原因，一般认为是铁床填料与废水发生反应，破坏了染料分子的生色或发色基团，但染料分子只是转化为无色的小分子有机物，这些小分子有机物仍然存在于废水中，并且这些小分子有机物具有一定的逆反应趋势。但笔者通过实验发现，对于某些类型的染料废水，当中和沉淀的pH值为8-8时。5、这种“返色”现象不仅表现在废水颜色逐渐加深，还表现在废水逐渐浑浊，静置时间长了会出现少量颜色较深的沉淀物。经过分析，这是Fe (OH)3沉淀。这个现象很容易解释:Fe2+被氧化成Fe3+，它们的水解产物Fe(OH )2和Fe(OH) 3的溶度积常数相差1021倍以上。
基于以上分析，笔者认为完全去除Fe2+会在一定程度上加剧这种“返色”现象。因此，要解决铁床出水的“返色”问题，不仅要在后续处理过程中彻底去除显色母体，而且要在中和沉淀过程中调节pH值至9以上，使Fe2+完全沉淀或加入适当的氧化剂(如O2、H2O2、O3)使Fe2+迅速氧化成Fe3+，然后以Fe (0H)3胶体的形式沉淀出来。
4)铁炭法通常在酸性条件下进行。但在酸性条件下，溶解的铁屑量大，加碱中和时生成的沉淀物多，增加了脱水工序的负担，废渣处理成为难题。目前，废渣一般被送到炼铁厂处理或混合制成建筑材料。
铁碳微电解注意事项:
1.微电解包装在使用前应防水防腐。一旦运行，它应该始终受到水的保护。不宜长时间暴露在空气中，以免在空气中被氧化，影响使用。
2.微电解系统运行过程中应注意适当曝气，不允许长时间重复曝气；
3.微电解系统不宜长时间在碱性条件下运行；
4.其他预防措施可以基于微电解的基本原理。含油废水必须首先与油分离。
5.对于一些特殊废水，铁炭微电解工艺只能断链，即将大分子链断裂成更小的小分子链物质，COD不降反升。在这种情况下，芬顿工艺将作为一种补充，以达到更好的电解效果。