铁刨花是钢铁加工利用过程中产生的薄片,多呈卷状,和铁屑相似。锈迹斑斑的铁刨花时常被认为是被遗忘在角落的废物,但随着科技的不断发展和人们环保理念的深入,这些废铁屑却得到了“绿色改造”,与铜搭档后变为净化“高手”,一招催化还原“绝技”能有效地降低工业废水的毒性。这项技术已在上海、江苏两个工业园区污水处理厂得到应用。
研究人员“借用”了铁的还原能力,来净化包含硝基苯类、氯化有机物等多种有毒污染物的工业废水。根据不同毒害有机物、不同水质条件,研究人员将铁刨花与另一种电极电位高的金属(比如铜)组合,设计了一套内电解体系。“简单地说,腐蚀学是研究如何让钢铁不生锈,我们是反其道而行之,利用单质铁被腐蚀的过程来净化污水。”
“其中,铜只是用作电化学催化作用,而铁屑在内电解过程中能与毒害有机物产生还原反应,大幅降低污水的毒性。”马鲁铭说,“经过这种预处理的污水,再经由城市污水厂的生物净化法来处理,就会轻松许多。”
而且,废铁刨花的“绿色改造”,可以令工业污水处理的成本降低。“城市污水处理厂处理一升污水,只需0.5到0.6元钱,但工业污水处理的成本比它高许多,至少需要2到3元。但铁刨花不仅原料便宜,2004年的时候每千克只有3元左右,而且处理污水时消耗很小根据不同的废水,每升消耗10到50毫克不等。”
2006年,马鲁铭和课题组同事将“绿色铁”项目引入到一个工业区的污水处理厂。该工业区集中了许多小型制药、石油化工和纺织工厂等,废水中的磷、氮等多种有毒有机物含量曾经一度超过排放标准。但经过“绿色铁”处理后,污水中氮的去除率已经由原来的13%提高到了85%,磷则从44%提高到了64%。据马鲁铭介绍,该工业区的污水处理厂里,铁刨花净化体系设计寿命原本为2年,但由于铁消耗量很小,该处理系统已经“超长服役”,目前仍在发挥净化效果。
马鲁铭说,铁刨花在变废为宝的过程中,还不会带来二次污染。“铁在预处理污水的过程中,会变成两价的铁离子。对生物处理法来说,铁刨花的"预处理"可以达到"1+1>2"的效果,铁离子可以激活一些生物酶,还可以提高处理后水的澄清度。最后,铁离子会完全沉淀。在自然界,铁是一种分布很普遍的金属元素。”他说,而且,废水中的重金属离子遇上铁离子,很容易被置换出来。