海綿鐵又稱直接(jie)還(huan)原(yuan)鐵(tie)，通(tong)常用(yong)(yong)于生(sheng)產(chan)優良還(huan)原(yuan)鐵(tie)粉(fen)，是由鐵(tie)鱗（氧化鐵(tie)皮(pi)）在低于熔化溫(wen)度下(xia)經碳還(huan)原(yuan)制得，因表面多孔粗糙，呈疏松海(hai)綿(mian)(mian)狀而(er)得名。海(hai)綿(mian)(mian)鐵(tie)用(yong)(yong)于水(shui)(shui)處(chu)理較早出現于上(shang)世紀90年代的鍋爐水(shui)(shui)除(chu)氧，目前已發展成為(wei)一種多功(gong)能水(shui)(shui)處(chu)理材料。
海綿(mian)鐵在水(shui)處理中應用原理
1、電化學富集
海綿鐵是由鐵和碳組成的合金，即由純鐵和Fe3C及一些雜質組成。Fe3C和其它雜質以較小的顆粒形式分散在海綿鐵內，由于它們的電極電位比鐵的高，當處在電解質溶液中時就形成了無數個腐蝕微電池，在它的表面就有電流在成千上萬個細小的電池內流動，鐵作為陽極被腐蝕消耗，當體系中有活性炭等宏觀陰極材料存在時，又可以組成宏觀腐蝕電池。電極反應生成的新生態Fe2+和進一步氧化生成Fe3+以及Fe3+的水合物具有較強的吸附-絮凝活性，特別是在加堿調pH值后生成Fe(OH)2和Fe(OH)3膠體聚凝劑，它的吸附能力高于一般藥劑水解得到的Fe(OH)3，能大量吸附分散的微小顆粒、金屬粒子以及有機大分子，從而絮凝沉淀下來。在中性或偏酸性的環境中，海綿鐵本身及其所產生的新生態[H]、Fe2+等能(neng)與(yu)廢(fei)水中許多組分(fen)發生氧化還原反(fan)應。
2、氧化還原反應
海(hai)綿鐵(tie)中(zhong)的鐵(tie)在處理過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)被溶解而(er)產生亞鐵(tie)離子(zi)(zi)(zi)，亞鐵(tie)離子(zi)(zi)(zi)是強(qiang)還原(yuan)劑，在酸性(xing)條(tiao)件下(xia)，可與較強(qiang)的氧化劑發生氧化還原(yuan)反(fan)(fan)應(ying)，如(ru)電(dian)鍍廢水(shui)中(zhong)的鉻(ge)，其離子(zi)(zi)(zi)反(fan)(fan)應(ying)方(fang)程(cheng)(cheng)如(ru)下(xia)：
陽(yang)極反應：
Fe-2e Fe2+
Cr2O2-7+14H++6Fe2+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
CrO2-4+3Fe2++8H+ Cr3++3Fe3++4H2O
在陰極上除氫離子獲(huo)得(de)電(dian)子生成(cheng)氫外(wai)，廢水中的(de)六(liu)價(jia)(jia)鉻直接還原成(cheng)三價(jia)(jia)鉻。離子反(fan)應方程式為：
2H++2e H2
Cr2O2-7+6e+14H+ 2Cr3++7H2O
CrO2-4+3e+8H+ Cr3++4H2O
從上述(shu)反應可知，隨(sui)著(zhu)電解過程的(de)進行，廢(fei)水中的(de)氫離子濃度將逐(zhu)漸(jian)減少(shao)，結果使(shi)廢(fei)水堿性(xing)增強(qiang)。在堿性(xing)條件下，可將上述(shu)反應得(de)到的(de)三(san)價鉻(ge)和三(san)價鐵以氫氧化鉻(ge)和氫氧化鐵的(de)形(xing)式沉淀(dian)下來。
3、吸附(fu)作用
溶質從溶液中出來而被吸附到吸附劑固體表面的現象稱為吸附。海綿鐵作為一種金屬多孔吸附劑，其比表面積高達80m2/g，具有很強的吸附性能。
