零價(jià)鐵還原性強(qiáng)、活性高，對(duì)很多重金屬離子及含磷、砷離子都有較好的去除和富集作用。
Ⅰ.零價(jià)鐵的制備。
（1）富鐵礦石經(jīng)破碎、篩分到微米級(jí)后，在氫氣氛圍下600℃高溫還原1h可以制備微米級(jí)零價(jià)鐵。請(qǐng)寫(xiě)出磁鐵礦與氫氣反應(yīng)制備零價(jià)鐵的化學(xué)方程式

Fe₃O₄+8H₂

600

℃

3Fe+4H₂O

Fe₃O₄+8H₂

600

℃

3Fe+4H₂O

。
（2）采用NaBH₄還原鐵鹽，可以制備出納米級(jí)的零價(jià)鐵。
已知：B的電負(fù)性是2.0，H的電負(fù)性是2.1
①請(qǐng)寫(xiě)出NaBH₄的電子式

。
②請(qǐng)寫(xiě)出NaBH₄與硫酸反應(yīng)的離子方程式

BH₄^-+H⁺+3H₂O=4H₂↑+H₃BO₃

BH₄^-+H⁺+3H₂O=4H₂↑+H₃BO₃

。
③補(bǔ)充完整下列離子方程式

2

2

Fe³⁺+

6

6

BH₄^-+

18

18

H₂O═

2

2

Fe+

6

6

H₃BO₃+

21

21

H₂↑
每生成1mol零價(jià)鐵Fe,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是

12

12

mol。
Ⅱ.零價(jià)鐵的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理。
研究發(fā)現(xiàn)，納米級(jí)和微米級(jí)的零價(jià)鐵，均具有“核-殼”結(jié)構(gòu)。
已知：1.殼層可以導(dǎo)電；
2.當(dāng)pH＜8時(shí)，鐵的氧化物質(zhì)子化，殼層表面帶正電；
當(dāng)pH＞8時(shí)，鐵的氧化物去質(zhì)子化，殼層表面帶負(fù)電；
3.磷酸鹽溶解度一般較小。
（3）去離子水中加入零價(jià)鐵，pH從6上升到9.5左右。檢測(cè)殼層物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)有Fe²⁺、Fe³⁺、FeOOH、Fe₃O₄等。導(dǎo)致產(chǎn)生殼層微粒的氧化劑是O₂、

H₂O

H₂O

。
（4）部分金屬陽(yáng)離子去除機(jī)理如圖所示。納米零鐵去除污水中Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）主要機(jī)理不同，請(qǐng)簡(jiǎn)述兩者的區(qū)別并解釋原因

零價(jià)鐵的還原性大于Cu,小于Zn,因此，Cu（Ⅱ）被鐵還原為Cu而除去，而Fe無(wú)法還原Zn（Ⅱ），主要通過(guò)吸附作用除去Zn（Ⅱ）

零價(jià)鐵的還原性大于Cu,小于Zn,因此，Cu（Ⅱ）被鐵還原為Cu而除去，而Fe無(wú)法還原Zn（Ⅱ），主要通過(guò)吸附作用除去Zn（Ⅱ）

。
（5）去除含磷（PO₄^3-）微粒：
①控制pH

＜

＜

8，原因是

pH＜8時(shí)零價(jià)鐵殼層表面帶正電，能更好地吸附帶負(fù)電的PO₄^3-

pH＜8時(shí)零價(jià)鐵殼層表面帶正電，能更好地吸附帶負(fù)電的PO₄^3-

。
②通過(guò)形成

FePO₄、Fe₃（PO₄）₂

FePO₄、Fe₃（PO₄）₂

（填化學(xué)式）進(jìn)一步去除PO₄^3-。
（6）綜上所述，零價(jià)鐵去除重金屬離子及含磷微粒的主要機(jī)理有

還原、吸附、共沉淀

還原、吸附、共沉淀

。