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1、零价铁处理污水的机理研究零价铁的去污机理[1]1、铁的还原作用铁是活泼金属,电极电位为E°(Fe2+/Fe)=-01440V。Fe2+离子具有还原性,E°(Fe3+/Fe2+)=01771V，因而当水中有氧化剂存在时,Fe2+可进一步氧化成Fe3+。由于铁是活泼金属,具有还原能力,因而在偏酸性水溶液中能够直接将染料还原成胺基有机物。因胺基有机物色淡,且易被氧化分解,故废水中的色度得以降低。废水中的某些重金属离子也可以被铁还原出来,其他氧化性较强的离子或化合物可被铁还原成毒性较小的还原态。2、微电解作用铁具有电化学性质。其电极反应的产物中新生态的[H]和Fe2+能与废水中许多组分发生氧化还原作
2、用,可破坏染料的发色或助色基,使之断链,失去发色能力;可使大分子物质分解为小分子的中间体;使某些难生化降解的化学物质变成易生化处理的物质,提高水的可生化性。当把含有杂质的铸铁或纯铁和炭的混合颗粒浸没在水溶液中时,铁与炭或其他元素之间形成无数个微小的原电池。电极反应如下：3、混凝吸附作用在偏酸性条件下处理废水时产生大量的Fe2+和Fe3+,当pH调至碱性并有氧存在时,会形成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮状沉淀,Fe(OH)3还可能水解生成Fe(OH)2+,Fe(OH)2+等络离子,它们都有很强的絮凝性能。零价铁去除污水的主要种类简介：1、含重金属离子废水：零价铁除砷、六价铬例：利用零价铁处理
3、电镀废水在酸性条件下Cr(VI)可被Fe2+很快还原为Cr(Ⅲ),产生的Cr(Ⅲ)可通过生成Cr(OH)3沉淀去除或生成铁铬水合物或生成铁铬氧化水合物去除。2、偶氮染料废水当零价铁在适当条件下与染料溶液接触时，染料分子中的偶氮键将发生断裂，破坏原染料的发色基或助色基，从而达到脱色目的。零价铁对于偶氮染料具有高的脱色速度，其具体脱色过程目前还不甚清楚,大致上认为主要是利用了铁的絮凝作用，呈胶体状态的染料将附聚在铁的表面,反复冲洗去掉表面的沉物,达到去除色度的目的。零价铁去除偶氮染料废水时存在随着时间的延长，由于腐蚀产物或其他一些沉淀在铁表面沉积，零价铁会失去活性的问题。3、氯代有机物废水：四氯
4、化碳、氯仿、五氯苯酚、多氯联苯以及有机氯农药等。氯代烃在水中的脱氯过程可有3种途径：1、金属直接反应,将零价铁表面的电子转移到氯代烃使之脱氯。Fe+RCl+H+→RH+Fe2++Cl–2、铁腐蚀的直接产物Fe2+具有还原能力,它可使得一部分氯代烃脱氯,不过这一反应进行得很慢。3、铁反应产生的氢气可使卤代烃还原。在厌氧状态下,H2O可作为电子接受体,存在下面反应:2H2O+2e→H2+2OH-,Fe+2H2O→Fe2++H2+2OH-,则:H2+RCl→RH+H++Cl-。其中最主要的反应是铁表面的反应。如果有合适的催化剂的话,3种途径均会有效发生。铁的表面、铁中的杂质及系统中的其他固相都可提
5、供这种催化剂。4、硝基芳香族化合物废水：硝基苯零价铁与硝基苯的反应如下:R-NO3++Fe0+H+→R-NH2++Fe2++H2O阳极反应:Fe→Fe2++2eE(Fe2+/Fe)=-0.44V阴极反应:2H++2e→2[H]→H2E(H+/H2)=0.00V有O2时:O2+4H++4e→2H2OE0(O2)=1.23VO2+2H20+4e→40H-E0(O2/OH-)=0.40V零价铁处理硝基苯水溶液的作用机理可归纳为以下几点:a.电场作用。实验用水为含有硝基苯和苯胺的混合溶液,在该体系中,因为水分子表面的电荷作用,使得溶液中微细的杂质总是以胶体状态存在。当水中的这些胶体粒子和细小分散的有
6、机污染物受微电场的作用后便会产生电泳,向相反电荷的电极方向移动,并且聚积在电极表面,形成大颗粒而发生氧化还原反应。b.氢的氧化还原作用。从电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性,能使硝基还原为氨基。c.铁离子的混凝作用。从阳极得到的Fe2+在有氧和碱性条件下,会生成Fe(OH)2和Fe(OH)3。反应方程如下：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe2++8OH-+O2+2H2O→4Fe(0H)3生成的Fe(OH)3是胶体凝聚剂,具有较强的吸附能力,废水中的悬浮物以及由微电解作用产生的不溶物可被其吸附凝聚。d.铁的还原作用。零价铁作为活泼金属,电负性较大,电极电位EO(Fe2+/Fe0)=-
7、0.44V,还原能力很强,在酸性环境中硝基苯首先在阴极表面获得2个电子,还原为亚硝基苯,并继续获得2个电子还原为羟基苯胺,羟基苯胺再得到2个电子还原为苯胺。但亚硝基苯一般不会积累,会在比硝基苯还原更正的电位下被还原。因此硝基苯还原为苯胺的稳定中间产物应为羟基苯胺。5、硝酸盐废水6.放射性物质：铀零价铁与污染物之间发生的是表面反应，UO22+首先通过吸附从溶液中转移到零价铁表面，随后与铁以３种作用机理而被去除：
