铁粉（尤其是零价铁，Zero-Valent Iron, ZVI，也又称谓单质铁）在水处理领域具有重要应用，其通过化学还原、吸附、共沉淀等机制，有效去除水中的重金属、有机污染物、硝酸盐及磷酸盐等污染物。

铁粉在水处理中的核心作用机制
◆ 化学还原作用
零价铁（ZVI）的强还原性**：Fe⁰作为电子供体，可将高价态污染物（如Cr⁶⁺、As⁵⁺、硝酸盐）还原为低毒或稳定形态。
示例：Cr⁶⁺ + Fe⁰ → Cr³⁺ + Fe³⁺（Cr³⁺形成Cr(OH)₃沉淀）。
脱氯反应：对含氯有机物（如三氯乙烯、四氯化碳）进行还原脱氯，生成低毒产物。
◆ 吸附与共沉淀
铁氧化物生成：Fe⁰氧化后生成Fe²⁺/Fe³⁺，进一步水解为Fe(OH)₂、Fe(OH)₃等胶体，吸附重金属（如Pb²⁺、Cd²⁺）和磷酸盐。
络合作用：铁氧化物表面羟基（-OH）与污染物形成络合物，增强固定效果。
◆ 芬顿（Fenton）反应
在酸性条件下，Fe²⁺催化H₂O₂生成羟基自由基（·OH），高效降解有机污染物（如染料、农药）。

铁粉在水处理中的典型应用场景
◆ 重金属污染治理
目标污染物：Cr⁶⁺、As、Pb、Cd、Hg等。
应用案例：
电镀废水处理：ZVI将Cr⁶⁺还原为Cr³⁺后沉淀去除，去除率>95%。
含砷地下水修复：纳米铁粉（nZVI）吸附As³⁺/As⁵⁺，结合氧化生成FeAsO₄稳定沉淀。
◆ 有机污染物降解
目标污染物：农药（如阿特拉津）、染料、石油烃、氯代有机物。
应用案例：
石油污染地下水：ZVI与微生物协同作用，降解苯系物为CO₂和H₂O。
印染废水脱色：Fe⁰/H₂O₂体系通过芬顿反应分解偶氮染料。
◆ 硝酸盐与磷酸盐去除
硝酸盐（NO₃⁻）：ZVI在厌氧条件下将NO₃⁻还原为N₂或NH₄⁺，结合后续生物处理。
磷酸盐（PO₄³⁻）：Fe³⁺与PO₄³⁻生成FePO₄沉淀，或通过吸附固定。
◆ 抗生素与药物残留处理
目标污染物：四环素、磺胺类抗生素。
技术方案：nZVI联合过硫酸盐（PS）产生活性自由基（SO₄⁻·），高效降解药物分子。

工程应用案例
◆ 某电镀厂含铬废水处理
工艺：ZVI反应柱（pH=3-4）→中和沉淀池→过滤。
效果：Cr⁶⁺浓度从50 mg/L降至<0.1 mg/L，污泥量减少30%。
◆ 农田硝酸盐污染地下水修复
工艺：注入nZVI悬浮液（粒径50 nm）至含水层，反应30天后监测。
效果：NO₃⁻浓度从80 mg/L降至<10 mg/L，无二次污染。
◆ 制药废水抗生素降解
工艺：Fe⁰/PS高级氧化系统→生物活性炭滤池。
效果：四环素去除率>90%，COD有效降低。