Mit fortschreitender Forschung hat sich die Technologie zur Behandlung industrieller Abwässer mittels Eisen-Kohlenstoff-Mikroelektrolyse zunehmend weiterentwickelt. Die Mikroelektrolyse gewinnt bei der Behandlung schwer abbaubarer Industrieabwässer immer mehr an Bedeutung und findet breite Anwendung in der Ingenieurpraxis.
Das Prinzip der Mikroelektrolyse ist relativ einfach: Sie nutzt die Korrosion von Metallen zur Herstellung elektrochemischer Zellen für die Abwasserbehandlung. Dieses Verfahren verwendet Eisenschrott als Rohstoffe, benötigt keine elektrische Energie und verkörpert somit das Konzept der „Abfallverwertung mit Abfall“. Konkret werden in der inneren Elektrolysesäule des Mikroelektrolyseprozesses häufig Materialien wie Eisenschrott und Aktivkohle als Füllstoffe eingesetzt. Durch chemische Reaktionen entstehen stark reduzierende Fe²⁺-Ionen, die bestimmte oxidative Bestandteile im Abwasser reduzieren können.
Darüber hinaus kann Fe(OH)₂ zur Koagulation in der Wasseraufbereitung eingesetzt werden, und Aktivkohle besitzt Adsorptionseigenschaften, wodurch organische Verbindungen und Mikroorganismen effektiv entfernt werden. Die Mikroelektrolyse beruht auf der Erzeugung eines schwachen elektrischen Stroms in einer Eisen-Kohlenstoff-Elektrochemiezelle, der das Wachstum und den Stoffwechsel von Mikroorganismen anregt. Der Hauptvorteil dieses internen elektrolytischen Wasseraufbereitungsverfahrens liegt darin, dass es energieeffizient ist und gleichzeitig verschiedene Schadstoffe und Farbstoffe aus dem Abwasser entfernen kann, während die biologische Abbaubarkeit schwer abbaubarer Substanzen verbessert wird. Die Mikroelektrolyse-Wasseraufbereitungstechnologie wird üblicherweise als Vorbehandlung oder ergänzendes Verfahren in Kombination mit anderen Wasseraufbereitungstechniken eingesetzt, um die Behandelbarkeit und biologische Abbaubarkeit von Abwasser zu verbessern. Sie weist jedoch auch Nachteile auf, insbesondere relativ langsame Reaktionsgeschwindigkeiten, Reaktorverstopfungen und Schwierigkeiten bei der Behandlung hochkonzentrierten Abwassers.
Die Eisen-Kohlenstoff-Mikroelektrolyse wurde zunächst erfolgreich zur Behandlung von Abwässern aus der Färberei- und Druckindustrie eingesetzt. Darüber hinaus wurde sie umfassend zur Behandlung organischer Abwässer aus der Papierherstellung, der Pharmaindustrie, der Kokerei, der Galvanotechnik, der Petrochemie sowie von pestizidhaltigen und arsen- und cyanidhaltigen Abwässern erforscht und angewendet. Bei der Behandlung organischer Abwässer entfernt die Mikroelektrolyse nicht nur organische Verbindungen, sondern reduziert auch den CSB-Wert und verbessert die biologische Abbaubarkeit. Sie ermöglicht die Entfernung oxidativer Gruppen in organischen Verbindungen durch Adsorption, Koagulation, Chelatbildung und Elektroabscheidung und schafft so günstige Bedingungen für die weitere Behandlung.
In der Praxis hat die Eisen-Kohlenstoff-Mikroelektrolyse deutliche Vorteile und vielversprechende Perspektiven aufgezeigt. Probleme wie Verstopfungen und die pH-Wert-Regulierung schränken jedoch die Weiterentwicklung dieses Verfahrens ein. Umweltexperten müssen daher weitere Forschung betreiben, um günstigere Bedingungen für den Einsatz der Eisen-Kohlenstoff-Mikroelektrolyse-Technologie bei der Behandlung von großtechnischen Industrieabwässern zu schaffen.
Veröffentlichungsdatum: 07.09.2023
