一、核心原理与反应机制

铁碳微电解反应器基于电化学腐蚀与原电池原理，以铁屑（阳极）和活性炭（阴极）为填料，在酸性或中性废水中形成无数微小原电池。铁作为阳极发生氧化反应生成Fe²⁺，释放电子；活性炭作为阴极，水中溶解氧、H⁺等接受电子发生还原反应，生成H₂O₂、·OH等强氧化性物质。同时，铁离子水解形成Fe(OH)₂、Fe(OH)₃胶体，通过絮凝吸附作用去除污染物。该过程通过氧化还原、电化学腐蚀、絮凝沉淀协同作用，实现有机物断链、开环及重金属离子还原，尤其对高浓度难降解有机废水具有显著处理效果。

二、结构设计与运行特性

铁碳微电解反应器主体多为圆柱形碳钢或玻璃钢材质，内部填充铁碳复合填料（铁碳质量比通常为1:1~3:1），填料粒径2~5mm以兼顾反应效率与传质效果。运行时废水从底部或侧部流入，通过控制停留时间（通常30~120分钟）、pH值（2~6为宜）及曝气强度（维持微氧环境）优化反应条件。部分设计采用流化床或脉冲搅拌技术，通过水流冲击或机械搅拌防止填料板结，提升传质效率；配套反冲洗系统定期清除填料表面沉积的污染物，确保长期稳定运行。

三、核心功能与处理优势

铁碳微电解技术具备多重处理效能：

一是高效降解有机物，通过·OH自由基的强氧化性破坏有机物分子结构，对COD、色度、芳香族化合物（如苯环、酚类）去除率可达30%~60%，尤其适合处理印染、化工、制药等行业的高浓度有机废水；

二是去除重金属离子，Fe²⁺的还原作用可将Cr⁶⁺、Hg²⁺等高价态重金属转化为低价态或单质，结合后续中和沉淀实现深度去除；

三是改善废水可生化性，通过断链、开环反应将大分子有机物转化为小分子，B/C比可提升0.2~0.4，为后续生化处理创造条件。此外，反应过程无需外加电源，仅依赖填料自身电化学反应，运行成本低（约0.3~0.8元/吨水），适合作为预处理工艺与其他技术联用。

四、典型应用场景与工艺组合

该反应器广泛应用于各类工业废水处理：在印染废水中，可去除活性染料、分散染料等造成的色度与COD，常与混凝沉淀或臭氧氧化联用实现达标排放；在电镀废水中，通过还原Cr⁶⁺为Cr³⁺，配合中和沉淀去除重金属，降低后续污泥处理负荷；在化工制药废水中，针对苯系物、杂环化合物等难降解成分，作为生化处理前的预处理单元，提升整体工艺效率。实际工程中，常根据水质特性调整工艺参数，例如酸性条件强化氧化反应，中性条件侧重絮凝吸附，同时可与Fenton氧化、水解酸化、膜处理等工艺串联，形成“微电解+”组合技术，应对复杂水质的处理需求。

五、技术优化与发展方向

针对传统铁碳填料易钝化、寿命短的问题，近年研发了改性填料技术，通过掺杂铜、镍等金属或负载催化剂（如TiO₂、活性炭纤维）提升电催化活性，延长填料使用周期至6~12个月。设备层面，模块化设计与智能控制系统逐步应用，通过在线监测pH、ORP等参数自动调节进水流量与曝气量，实现精准运行。未来发展方向包括：开发高效抗污染填料，解决填料板结与活性衰减问题；探索与高级氧化、生物处理的深度耦合工艺，提升低温、高盐等极端条件下的处理效能；结合绿色化学理念，优化反应条件减少酸碱消耗，降低二次污染风险，推动铁碳微电解技术向高效、低耗、智能化方向发展。