零价铁处理污水的最新研究进展

[摘要]零价铁以其低毒、廉价、易操作而且对环境不会产生二次污染等优点，而在水污染治理中受到重视。作者介绍了零价铁处理污水的机理并综述了其处理包括重金属废水、偶氮染料废水、氯代有机物废水、硝基芳香族化合物废水、硝酸盐废水等在内各种废水的最新研究进展。指出了零价铁废水处理技术的研究方向．包括对纳米级零价铁的研究、对零价铁去除污染物的机理研究及零价铁与其他技术联用的研究。

[关键词]零价铁；废水处理；微电解

零价铁由于具有低毒、廉价、易操作而且对环境不会产生二次污染等优点。使其在水污染治理中的应用越来越受到重视。零价铁能够还原去除多种有毒有害污染物。被认为是最有应用前景的污染物治理技术之一。

零价铁化学性质活泼。电负性很大。电极电位Eo(Fe2+/Fe)= -0．44V，具有较强的还原能力，可将金属活动顺序表中排于其后的金属置换出来并沉积在铁表面，还可以将氧化性较强的离子或化合物及某些有机物还原。自从20世纪80年代末有人报道零价铁可以还原去除水溶液中的氯代有机物以来，利用零价铁处理水体污染物一直是非常热门的研究领域。大量研究表明零价铁不但可以降解水体中的氯代有机物．还能还原去除重金属、偶氮染料、硝基芳香族以及硝酸盐、高氯酸盐、除草剂等多种污染物。这极大推动了零价铁在环境污染治理方面的应用。

1零价铁的去污机理

零价铁去除污染物的机理主要包括三个方面：

(1)铁的还原作用。铁是活泼金属，有较强的还原性。它可以将多种污染物还原。

(2)微电解作用。零价铁具有电化学特性，其电极反应的产物中新生态[H]和Fez+能与废水中很多组分发生氧化还原作用而将很多污染物还原。

(3)混凝吸附作用。铁在腐蚀氧化过程中会产生絮状Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀等，它们都强的混凝吸附作用。可以吸附去除一部分污染物。

2零价铁在不同污水处理中的应用进展 2．1含重金属离子废水

零价铁处理废水最早始于对电镀废水和含重金属离子废水的处理。国内外许多科学研究结果表明：增加铁粉量、酸性条件有利于对废水的处理，铁粉颗粒粒径对处理效果也有重要的影响。从热力学角度来看，零价铁能够还原多种高价态的重金属。当前各国地下水砷污染问题日益严重。对其的治理远比地表水困难得多。由于零价铁性质活泼，具有处理过程简单、材料充足、经济和环境友好等特点，在地下水砷污染修复的研究中被广泛应用[1-2]。J.A.Lackovic等[3]全面评价了零价铁除砷的技术，认为零价铁能有效地去除水溶液中的As(Ⅲ)和As(V)，并将As处理到5ug／L以下；砷的去除效率与零价铁的比表面积有关．而且铁一砷沉淀生成物相当稳定。尽管已有很多应用零

价铁去除砷污染的研究报道，但其对砷的去除机理仍不清楚[4]。目前人们认为的除砷机理主要有：吸附共沉淀[2-5]、吸附[6]、As(Ⅲ)的氧化／吸附共沉淀[4]和还原／吸附[7]等。

2．2偶氮染料废水

印染行业是工业废水排放大户。据不完全统计，全国印染废水排放量为3x106～4x106m3／d。印染废属难处理的工业废水。全球合成染料中有一半是具有一N=N一发色基的偶氮染料[8]．这些偶氮染料大部分不能生物降解．采用传统的印染废水处理方法进行处理效果较差。过去的10年中，采用零价铁处理印染废水的新方法得到了广泛关注[9-10]。目前偶氮染料的大量研究表明：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。S．Nam等[11]发现批量实验中粒状零价铁对9种偶氮染料具有高的脱色速度，然而却存在着随着时间的延长。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。W．J．Epolit等[12]研究了操作条件和初始浓度对零价铁还原脱色染料活性蓝4的影响。结果表明，随着pH降低零价铁的脱色效率提高，且随着温度、混合强度的提高和盐(100g／LNaCI)及碱(3g／LNa2C03和lg／LNaOH的加入，零价铁对活性蓝4的脱色效率进一步提高。

2．3 氯代有机物废水

对于氯代有机物污染的治理有生物法和非生物法，由于生物法降解缓慢，而且大多氯代有机物对微生物都有毒性，所以使用上受到一