零价铁的最新研究进展

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，所以使用上受到一定的限制。T．Senzaki等[13]于20世纪80年代首次报道了用零价铁去除水体中的氯代有机物。自1992年R．W．Gillham等[14]提出零价铁可以用于地下水的原位修复后，零价铁降解有机氯化物就成为了一个非常热门的研究领域。目前零价铁在处理氯代有机物方面的应用研究极为广泛。国内外在该领域都开展了很多研究工作，主要是氯代有机物的还原脱氯处理，所研究的氯代有机物包括四氯化碳、氯仿、五氯苯酚、多氯联苯以及有机氯农药等。ZhiyuanWang等[15]研究了在不同pH、不同加铁量和温度下粒状零价铁对y一六六六的脱氯性能。结果发现y一六