海绵铁除氧器工作原理

海绵铁除氧的本质是利用铁的腐蚀过程来消耗水中的溶解氧。在这个自发进行的电化学反应中，海绵铁作为牺牲阳极，水中的氧气作为阴极去极化剂，最终生成铁锈（FeOOH，Fe₂O₃·H₂O等），从而将氧气从水中去除。

可以将海绵铁想象成一块“吸氧海绵”，它通过“牺牲自己”来绑定并消耗水中的氧气。

详细工作流程（分步解析）

一个典型的海绵铁除氧器系统主要包括除氧罐、过滤器和相关管路阀门。其工作流程如下：

1. 待处理水进入：
含有溶解氧的原水（通常是软化水或脱盐水）从除氧罐的顶部或上部进入。

2. 通过海绵铁滤层：
水自上而下流经装有疏松多孔的海绵铁（即优质活性铁）滤料的床层。海绵铁具有巨大的比表面积和活性。
在这里发生核心化学反应：
阳极过程（铁被氧化）： `2Fe → 2Fe²⁺ + 4e⁻`
阴极过程（氧气被还原）： `O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻`
总反应： `2Fe + 2H₂O + O₂ → 2Fe(OH)₂`
生成的Fe(OH)₂进一步被水中剩余的氧气氧化，生成不溶于水的铁氧化物水合物（铁锈）：
`4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃`
最终产物如 `FeOOH` 或 `Fe₂O₃·H₂O`，它们会覆盖或附着在海绵铁表面及颗粒间隙中。

3. 过滤与出水：
反应后的水继续向下流动，经过下层滤料或专门的过滤层（有时会配备石英砂等作为精滤层）。
这个过程中，水中生成的少量铁的胶体颗粒和悬浮物会被截留，得到低氧含量的净化水。
处理后的水从除氧罐底部流出，出水溶解氧含量可降至 0.05 mg/L 以下。

4. 再生与反冲洗（关键维护步骤）：
随着反应进行，海绵铁逐渐被消耗，表面被铁锈包裹，阻力增加，效率下降。
此时需要进行反冲洗：从罐体底部通入高压水，自下而上强烈冲刷滤层，将包裹在海绵铁颗粒表面的疏松铁锈剥离并冲走，恢复其活性表面。
被冲走的铁锈泥浆通过反洗排水阀排出系统。
注意：海绵铁本身在反洗过程中会被少量消耗，但其核心颗粒仍在。当海绵铁被完全消耗（通常需要数月甚至数年，取决于水量和氧含量）后，需要补充新的滤料。

技术特点与优点

1. 常温运行：无需加热，在常温（5℃-50℃）下即可高效工作，节省大量热能。
2. 无需化学药剂：不向水中添加亚硫酸钠等除氧剂，避免了水中盐分增加和潜在腐蚀问题。
3. 系统简单、占地小：设备紧凑，安装和运行操作简便。
4. 运行成本低：主要消耗品是价格相对低廉的海绵铁，能耗极低（仅反洗时消耗少量水电）。
5. 除氧效果稳定：出水含氧量可稳定达标。

关键影响因素

水的pH值：偏酸性或中性的水环境更有利于反应进行。通常建议进水pH值在6-8之间。
水温：在一定范围内，温度升高，反应速度加快。
接触时间：水流与海绵铁必须有足够的接触反应时间，这由滤层高度和流速决定。
海绵铁品质：孔隙率、活性铁含量是关键，高品质的海绵铁使用寿命长，除氧效率高。

应用场景

海绵铁除氧器特别适用于：
中低压锅炉（如工业蒸汽锅炉、热水锅炉）的给水除氧。
热网循环水的补水除氧。
需要严格控制溶解氧的工业循环水系统。
作为反渗透等膜系统的前置除氧保护。

总结

海绵铁除氧器的工作原理是利用活性铁（海绵铁）与水中溶解氧发生不可逆的电化学腐蚀反应，生成固态的铁氧化物，从而将氧气从水中彻底去除。 其核心是以铁换氧，通过定期的反冲洗排出反应产物，维持除氧能力的稳定。它是一种高效、节能、可靠的物理化学除氧方法。