海綿鐵又稱直接還原鐵，通常用于生產(chǎn)優(yōu)良還原鐵粉，是由鐵鱗（氧化鐵皮）在低于熔化溫度下經(jīng)碳還原制得，因表面多孔粗糙，呈疏松海綿狀而得名。海綿鐵用于水處理較早出現(xiàn)于上世紀(jì)90年代的鍋爐水除氧，目前已發(fā)展成為一種多功能水處理材料。

海綿鐵在水處理中應(yīng)用原理

1、電化學(xué)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(zhì)組成。Fe₃C和其它雜質(zhì)以較小的顆粒形式分散在海綿鐵內(nèi)，由于它們的電極電位比鐵的高，當(dāng)處在電解質(zhì)溶液中時就形成了無數(shù)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(nèi)流動，鐵作為陽極被腐蝕消耗，當(dāng)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(yīng)生成的新生態(tài)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(diào)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(huán)境中，海綿鐵本身及其所產(chǎn)生的新生態(tài)[H]、Fe²⁺等能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

2、氧化還原反應(yīng)

海綿鐵中的鐵在處理過程中被溶解而產(chǎn)生亞鐵離子，亞鐵離子是強還原劑，在酸性條件下，可與較強的氧化劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如電鍍廢水中的鉻，其離子反應(yīng)方程如下：

陽極反應(yīng)：

Fe-2e Fe²⁺

Cr₂O^2-₇+14H⁺+6Fe²⁺ 2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

CrO^2-₄+3Fe²⁺+8H⁺ Cr³⁺+3Fe³⁺+4H₂O

在陰極上除氫離子獲得電子生成氫外，廢水中的六價鉻直接還原成三價鉻。離子反應(yīng)方程式為：

2H⁺+2e H₂

Cr₂O^2-₇+6e+14H⁺ 2Cr³⁺+7H₂O

CrO^2-₄+3e+8H⁺ Cr³⁺+4H₂O

從上述反應(yīng)可知，隨著電解過程的進行，廢水中的氫離子濃度將逐漸減少，結(jié)果使廢水堿性增強。在堿性條件下，可將上述反應(yīng)得到的三價鉻和三價鐵以氫氧化鉻和氫氧化鐵的形式沉淀下來。

3、吸附作用

溶質(zhì)從溶液中出來而被吸附到吸附劑固體表面的現(xiàn)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。