1、零價鐵處理污水的零價鐵處理污水的機理機理研究研究零價零價鐵的去污機理鐵的去污機理11、鐵的還原作用 鐵是活潑金屬, 電極電位為E( Fe2 + / Fe) =- 01440 V。Fe2 + 離子具有還原性, E( Fe3 + / Fe2 + ) =01771 V ，因而當水中有氧化劑存在時,Fe2 + 可進一步氧化成Fe3 +。 由于鐵是活潑金屬,具有還原能力,因而在偏酸性水溶液中能夠直接將染料還原成胺基有機物。因胺基有機物色淡,且易被氧化分解,故廢水中的色度得以降低。廢水中的某些重金屬離子也可以被鐵還原出來,其他氧化性較強的離子或化合物可被鐵還原成毒性較小的還原態。 2、微電解作用 鐵具有電

2、化學性質。其電極反應的產物中新生態的 H和Fe2 + 能與廢水中許多組分發生氧化還原作用,可破壞染料的發色或助色基,使之斷鏈,失去發色能力;可使大分子物質分解為小分子的中間體;使某些難生化降解的化學物質變成易生化處理的物質,提高水的可生化性。 當把含有雜質的鑄鐵或純鐵和炭的混合顆粒浸沒在水溶液中時,鐵與炭或其他元素之間形成無數個微小的原電池。電極反應如下：3、混凝吸附作用 在偏酸性條件下處理廢水時產生大量的Fe2 +和Fe3 + , 當pH 調至堿性并有氧存在時, 會形成Fe (OH) 2和Fe (OH) 3 絮狀沉淀,Fe (OH) 3 還可能水解生成Fe (OH) 2 + , Fe (OH

3、) 2+ 等絡離子,它們都有很強的絮凝性能。零價鐵去除污水的主要種類簡介：零價鐵去除污水的主要種類簡介： 1、含重金屬離子廢水：零價鐵除砷、六價鉻 例：利用零價鐵處理電鍍廢水 在酸性條件下Cr(VI) 可被Fe2 + 很快還原為Cr ( ) ,產生的Cr( ) 可通過生成Cr (OH) 3 沉淀去除或生成鐵鉻水合物或生成鐵鉻氧化水合物去除。 2、偶氮染料廢水 當零價鐵在適當條件下與染料溶液接觸時，染料分子中的偶氮鍵將發生斷裂，破壞原染料的發色基或助色基，從而達到脫色目的。 零價鐵對于偶氮染料具有高的脫色速度，其具體脫色過程目前還不甚清楚,大致上認為主要是利用了鐵的絮凝作用，呈膠體狀態的染料將附

4、聚在鐵的表面,反復沖洗去掉表面的沉物,達到去除色度的目的。 零價鐵去除偶氮染料廢水時存在隨著時間的延長，由于腐蝕產物或其他一些沉淀在鐵表面沉積，零價鐵會失去活性的問題。 3、氯代有機物廢水：四氯化碳、氯仿、五氯苯酚、多氯聯苯以及有機氯農藥等。氯代烴在水中的脫氯過程可有3 種途徑：1、金屬直接反應,將零價鐵表面的電子轉移到氯代烴使之脫氯。 Fe + RCl + H+ RH + Fe2 + + Cl 2、鐵腐蝕的直接產物Fe2 + 具有還原能力,它可使得一部分氯代烴脫氯,不過這一反應進行得很慢。3、鐵反應產生的氫氣可使鹵代烴還原。在厭氧狀態下,H2O 可作為電子接受體,存在下面反應:2H2O +2

5、e H2 + 2OH- , Fe + 2H2O Fe2 + + H2 + 2OH- ,則:H2 + RCl RH + H+ + Cl - 。 其中最主要的反應是鐵表面的反應。如果有合適的催化劑的話,3 種途徑均會有效發生。鐵的表面、鐵中的雜質及系統中的其他固相都可提供這種催化劑。 4、硝基芳香族化合物廢水：硝基苯零價鐵與硝基苯的反應如下:R - NO3 + + Fe0 + H+ R - NH2 + + Fe2 + + H2O陽極反應:Fe Fe2 + + 2e E(Fe2 + / Fe) = - 0.44V陰極反應:2H+ + 2e 2H H2 E(H + / H2) = 0.00V有O2 時

6、:O2 + 4H+ + 4e 2H2O E0 (O2) = 1.23VO2 + 2H20 + 4e 40H- E0 (O2/ OH- ) = 0.40V零價鐵處理硝基苯水溶液的作用機理可歸納為以下幾點:a. 電場作用。實驗用水為含有硝基苯和苯胺的混合溶液,在該體系中,因為水分子表面的電荷作用,使得溶液中微細的雜質總是以膠體狀態存在。當水中的這些膠體粒子和細小分散的有機污染物受微電場的作用后便會產生電泳,向相反電荷的電極方向移動,并且聚積在電極表面,形成大顆粒而發生氧化還原反應。b. 氫的氧化還原作用。從電極反應中得到的新生態氫具有較大的活性,能使硝基還原為氨基。c. 鐵離子的混凝作用。從陽極得

7、到的Fe2 + 在有氧和堿性條件下,會生成Fe (OH)2和Fe (OH) 3 。反應方程如下： Fe2 + + 2OH- Fe (OH) 2 4Fe2 + + 8OH- + O2 + 2H2O 4Fe (0H) 3 生成的Fe (OH) 3 是膠體凝聚劑,具有較強的吸附能力,廢水中的懸浮物以及由微電解作用產生的不溶物可被其吸附凝聚。 d. 鐵的還原作用。零價鐵作為活潑金屬,電負性較大,電極電位EO (Fe2 + / Fe0) = - 0.44V ,還原能力很強,在酸性環境中硝基苯首先在陰極表面獲得2 個電子,還原為亞硝基苯,并繼續獲得2 個電子還原為羥基苯胺,羥基苯胺再得到2 個電子還原為苯胺。但亞硝基苯一般不會積累,會在比硝基苯還原更正的電位下被還原。因此硝基苯還原為苯胺的穩定中間產物應為羥基苯胺。 5、硝酸鹽廢水6.放射性物質：鈾 零價鐵與污染物之間發生的是表面反應，UO22+首先通過吸附從溶液中轉移到零價鐵表面，隨后與鐵以 種作用機理而被去除：即：（）將UO22+還原為低價態難溶物；（）2通過表面絡合被 吸附；（）UO22+與ICPS形成共沉淀。零