零价铁去除污染物机理

•
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：
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
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) = - 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。
零价铁研究方向
• 1、纳米级零价铁的研究
• 2、零价铁降解污染物的机理 • 3、零价铁与其他技术的联用
参考文献
• • 1、零价铁处理污水的机理及应用 陈 郁, 全 燮 2、零价铁去除Ｕ（Ⅵ）的作用机理及其影响因素 邵小宇，王冬杰，盛国栋， 李益民
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供这种催化剂。
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) =- 01440 V。Fe2 + 离子 具有还原性, E°( Fe3 + / Fe2 + ) =01771 V ，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。
• 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。
• 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 + + 2e E(Fe2 + / Fe) = - 0.44V E(H + / H2) = 0.00V E0 (O2) = 1.23V E0 (O2/ OH- ) = 0.40V
• 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：即：
（１）Ｆｅ０将UO22+还原为低价态难溶物ＵＯ２； （２）ＵＯ2２＋通过表面络合被ＩＣＰｓ 吸附； （３）UO22+与ICPS形成共沉淀。
•
• • • •
阴极反应:
2H+ + 2e →2[H] →H2 有O2 时: O2 + 4H+ + 4e →2H2O O2 + 2H20 + 4e →40H-
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Байду номын сангаас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) 2 4Fe2 + + 8OH- + O2 + 2H2O →4Fe (0H) 3
• 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：