鐵污染

鐵污染是指鐵對環境的污染。鐵對人和動物毒性很小，但水體中鐵化合物濃度為0.1～0.3毫克/升時，會影響水的色、嗅、味等。一些特殊工業對水中含鐵量要求較高，如紡織、造紙、釀造和食品工業等。土壤中鐵主要是岩石風化而產生的，如玄武岩風化後使土壤中含鐵量升高至10.3%。據估算，土壤中的鐵輸入大於輸出，使之逐漸積累。

基本介紹

• 中文名：鐵污染
• 外文名：iron pollution
• 學科：環境科學
• 釋義：鐵對環境的污染
• 影響：水的色、嗅、味等
• 產生：岩石風化而產生

簡介

鐵在地殼中是含量豐富的元素，平均豐度為 4.7%，居第 4位。常見的鐵礦有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦。前三者為鐵的氧化物，後者為碳酸亞鐵。在自然界中，只有隕石中有元素態的鐵。在岩石中，玄武岩平均含鐵5.6%，花崗岩平均含鐵2.7%。中國早在春秋時期已經掌握了鐵的冶煉技術。鐵的自然循環量比較大，估計每年風化量約為 1.6億噸，河流輸送量約為0.19億噸，但與人類採掘量相比，還是小的。20世紀70年代世界採掘量每年為 6.8億噸。鐵元素是人和生物的必需營養元素，即使攝入過量，毒性也不大。因此，鐵本身不是重要的污染物。

對大氣的污染

由於礦物燃料的燃燒，1975年全世界排放到大氣中的鐵為 220萬噸。大氣中鐵的含量，在歐洲為0.13～5.9微克/米³，中值為1.4微克/米³；在北美為0.26～14微克/米³，中值為3.6微克/米³；在日本為1～14微克/米³；而在邊遠地區，如挪威北部為0.048微克/米³，加拿大西北部為0.071微克/米³；最低的是南極，為0.00084微克/米³。大氣中的鐵都以顆粒物的形態存在。由燒煤排放到大氣中的鐵，其化學形態大部分是玻璃狀的鐵鋁矽酸鹽，小部分是三氧化二鐵(Fe₂O₃)。石油燃燒時排放的顆粒物，所含硫酸鐵【Fe₂(SO₄)₃】占顆粒物總量的0.5～1.3%，Fe₂O₃占0.45%以下。最重要的鐵污染來源是鋼鐵冶煉業，在鋼鐵冶煉廠周圍幾公里的大氣中，鐵的含量有的高達100微克/米³。

對水體的污染

溶解於天然淡水中的鐵含量變化很大，從每升幾微克到幾百微克,甚至超過1毫克。這主要取決於水的氧化還原性質和pH值。在還原性條件下，二價鐵占優勢；在氧化性條件下，三價鐵占優勢。二價鐵的化合物溶解度大。二價鐵進入中性的氧化性條件的水中，就逐漸氧化為三價鐵。三價鐵的化合物溶解度小，可水解為不溶的氫氧化鐵沉澱。三價鐵只有在酸性水中溶解度才會增大，或者在鹼性較強而部分地生成絡離子如Fe(OH)宮時,溶解度才有增加的趨勢。因此，在pH值約為6～9的天然水中，鐵的含量不高。只有在地下水中，在主要由地下水補給的河段中，以及在湖泊底層水中才有高含量的鐵。海洋中鐵的平均值為2微克/升。工廠排放的含鐵廢水酸性很強時，鐵含量很高；含鐵廢水排入天然水體，往往由於酸性降低，產生三價的氫氧化鐵沉澱。新生成的膠體氫氧化鐵有很強的吸附能力，在河流中能吸附多種其他污染物，而被水流帶到流速減慢的地方，如湖泊、河口等處，逐漸沉降到水體底部。在水體底部的缺氧條件下，由於生物作用，三價鐵又被還原為易溶的二價鐵，其他污染物隨鐵的溶解而重新進入水中。

工廠排放的含鐵廢水主要是酸性採礦廢水和清洗鋼鐵表面鐵鏽的酸浸洗池排出的廢水。為了除掉廢水中高含量的鐵和其他重金屬，往往向沉澱池投加石灰，以中和水的酸性，使氫氧化鐵沉澱下來。鐵對廢水生化處理構築物中的微生物有致死作用，例如廢水中的二氯化鐵濃度為 5毫克/升（以鐵離子計）可使活性污泥的形成減慢，抑制沉澱池和消化池中的沉澱發酵。污水中鐵的濃度達0.7～1.7毫克/升時，生物濾池的滲濾作用便受到破壞。

雖然鐵對人和動物毒性很小，但水體中鐵化合物的濃度為0.1～0.3毫克/升時，會影響水的色、嗅、味等感官性狀。例如，水體中所含的某些鐵化合物的濃度達到0.04毫克/升，便會出現異味。印染工業用水中鐵含量過高時，往往使產品出現難看的斑點。因此，象塑膠、紡織、造紙、釀造和食品工業的用水，對含鐵量的要求比飲用水還要高。

對土壤的污染

土壤中含鐵量在0.2～5.5%之間，中值為 4.0%。岩石風化為土壤的過程是鐵的富集過程。如玄武岩轉化為土壤後含鐵量升高至10.3%。據估算，在中等污染地區的每平方米農田上，每年從肥料輸入土壤的鐵為700毫克，從降水和降塵輸入的為150～460毫克，由於農作物的收穫從土壤輸出的鐵為35～170毫克，平均60毫克，由於淋溶從土壤輸出的為120毫克。總輸入大於總輸出，因此鐵在土壤中是逐漸積累的。

樹脂鐵污染

樹脂鐵污染特徵

鐵污染後的樹脂顏色變深，甚至呈黑色，樹脂床層壓降增加，可能出現偏流，工作交換容量降低，再生效率下降。

樹脂鐵污染的原因

1、水和冷凝液中鐵的影響。水和冷凝液中鐵含量。鐵包括懸浮鐵、離子鐵。一級除鹽進水、冷凝液中的懸浮鐵大部分在無煙煤石英砂過濾器JF9201、氰綸棉除鐵過濾器JF9208/07中得到去除。但由於原水預處理採用FeCl3作為混凝劑，少量礬花被帶入一級脫鹽系統，在運行中還有部分冷凝液未經氰綸棉除鐵過濾器過濾通過旁路直接進入樹脂床層，尤其是化肥裝置停車後再次開車時，冷凝液中總鐵達120μg/L左右，此時如果冷凝液不經過過濾而直接進入樹脂床層，對樹脂的污染是非常嚴重的。一級除鹽進水和冷凝液中的鐵進入交換器被樹脂吸附後，以高價鐵化合物的形態，牢固地沉積在樹脂內部和表面，堵塞了樹脂微孔，從而影響了孔道擴散，造成鐵的染。

2、再生劑燒鹼溶液中含有雜質NaClO₃和Fe₂O₃。它們生成高鐵酸鹽，如FeO42-。高鐵酸鹽隨鹼液進入陰床後，因PH值降低，發生分解反應：

2FeO42-+10H+→2Fe3++3/2O₂+5H₂O

Fe3+進一步形成Fe（OH）₃，附著在陰樹脂顆粒表面上，造成鐵的污染。

3、H₂SO₄溶液作為陽離子交換樹脂的再生劑，其除鐵效果比較低。在再生時樹脂內的鐵很難與H+交換而得以洗脫。這樣，樹脂內的鐵積累愈來愈多，從而影響樹脂的交換能力。

樹脂鐵污染的處理

已經受到鐵污染的樹脂，採用5%-10%的鹽酸進行浸泡處理。

1、樹脂失效後，交換器排水。混床樹脂失效後，正常再生至陰、陽樹脂分開，分別轉移至陰、陽離子再生器中。

2、向各交換器或再生器中投加5%-10%的鹽酸，鹽酸液面在樹脂表面以上20-30cm左右。

3、浸泡5-10min後，從各交換器或再生器底部進壓縮空氣進行擦洗，然後繼續浸泡，30min後，在進行擦洗、浸泡。上述過程重複多次，直至浸泡液的酸度、鐵含量基本不變為止。

4、對陽樹脂用一定濃度的H₂SO₄進行正常再生，進酸直至陽離子交換器或再生器進出口酸濃度相等，對陰雙層床先進行反洗分層，將弱鹼陰樹脂和強鹼陰樹脂分開，用精製水置換30min，然後用一定濃度的NaOH鹼液進行正常再生，進鹼直至陰雙層床進出口鹼濃度相等，對混床陰樹脂先用精製水沖洗30min左右，然後用一定濃度的NaOH鹼液進行正常再生，進鹼直至陰離子再生器進出口鹼濃度相等。

環境標準

中國規定生活飲用水的鐵含量最高容許濃度為0.3毫克/升，地面水為0.5毫克/升。美國規定車間空氣中可溶性鐵鹽容許濃度為 1毫克/米³（8小時平均值）。

鐵污染試驗

鈦表面被鐵離子污染，使鈦的表面氧化膜遭到局部破壞，為氫的滲入提供通道，所以要進行鐵污染的檢查。鐵污染檢查試驗主要通過貼上吸有試劑或塗覆、噴射試劑的方法，對設備表面進行檢測，如有鐵離子存在則在30s內被檢表面上試劑會變色。