综述：催化铁内电解技术在废水处理中的应用

本文系统评述了催化铁内电解（Catalysed Iron Internal Electrolysis）技术的改进方向与应用进展。通过对比零价铁（ZVI）技术存在的活性低、pH适用范围窄及易团聚等缺陷，重点从电解体系与结构角度归纳了双金属电解、三元微电解及复合材料的协同处理机制，为废水处理领域提供了新材料设计思路与机理研究框架。

　　

技术背景与改进动因

传统零价铁（ZVI）技术在废水处理中存在三大瓶颈：铁单质反应活性受限于窄pH窗口（通常2-4），铁颗粒易因表面钝化而团聚失活，且电子传递效率较低。催化铁内电解技术通过引入多金属协同体系与复合材料，显著提升了反应动力学过程。

体系分类与作用机制

双金属电解体系
以Fe⁰-Cu/C为例，铜的加入形成原电池效应，标准电极电位差（Cu²⁺/Cu +0.34V vs Fe²⁺/Fe -0.44V）驱动电子定向迁移，使污染物降解效率提升3-8倍。

三元微电解系统
Fe⁰-C-Ag体系通过银的催化作用加速Fe²⁺/Fe³⁺循环，同时活性炭（C）吸附中间产物避免二次污染，对硝基苯类化合物去除率达92%。

复合材料耦合
铁-生物炭复合材料利用生物炭的介孔结构（平均孔径15nm）负载纳米铁颗粒，比表面积提升至传统ZVI的20倍，对Cr(VI)的还原容量达380mg/g。

典型污染物处理应用

该技术对偶氮染料降解呈现pH广适性（pH 3-9），通过·OH自由基路径实现色度去除率＞95%；处理含砷废水时，As(III)被氧化为低毒As(V)后与铁羟基化合物共沉淀。

未来研究方向

优化多金属组分空间排布（如核壳结构）与开发磁性可回收材料成为趋势，需结合密度泛函理论（DFT）计算揭示活性位点作用机制。