海綿鐵又稱直接還原鐵，通常用于生產優良還原鐵粉，是由鐵鱗（氧化鐵皮）在低于熔化溫度下經碳還原制得，因表面多孔粗糙，呈疏松海綿狀而得名。海綿鐵用于水處理較早出現于上世紀90年代的鍋爐水除氧，目前已發展成為一種多功能水處理材料。

海綿鐵在水處理中應用原理

1、電化學富集

海綿鐵是由鐵和碳組成的合金，即由純鐵和Fe₃C及一些雜質組成。Fe₃C和其它雜質以較小的顆粒形式分散在海綿鐵內，由于它們的電極電位比鐵的高，當處在電解質溶液中時就形成了無數個腐蝕微電池，在它的表面就有電流在成千上萬個細小的電池內流動，鐵作為陽極被腐蝕消耗，當體系中有活性炭等宏觀陰極材料存在時，又可以組成宏觀腐蝕電池。電極反應生成的新生態Fe²⁺和進一步氧化生成Fe³⁺以及Fe³⁺的水合物具有較強的吸附-絮凝活性，特別是在加堿調pH值后生成Fe(OH)₂和Fe(OH)₃膠體聚凝劑，它的吸附能力高于一般藥劑水解得到的Fe(OH)₃，能大量吸附分散的微小顆粒、金屬粒子以及有機大分子，從而絮凝沉淀下來。在中性或偏酸性的環境中，海綿鐵本身及其所產生的新生態[H]、Fe²⁺等能與廢水中許多組分發生氧化還原反應。

2、氧化還原反應

海綿鐵中的鐵在處理過程中被溶解而產生亞鐵離子，亞鐵離子是強還原劑，在酸性條件下，可與較強的氧化劑發生氧化還原反應，如電鍍廢水中的鉻，其離子反應方程如下：

陽極反應：

Fe-2e Fe²⁺

Cr₂O^2-₇+14H⁺+6Fe²⁺ 2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

CrO^2-₄+3Fe²⁺+8H⁺ Cr³⁺+3Fe³⁺+4H₂O

在陰極上除氫離子獲得電子生成氫外，廢水中的六價鉻直接還原成三價鉻。離子反應方程式為：

2H⁺+2e H₂

Cr₂O^2-₇+6e+14H⁺ 2Cr³⁺+7H₂O

CrO^2-₄+3e+8H⁺ Cr³⁺+4H₂O

從上述反應可知，隨著電解過程的進行，廢水中的氫離子濃度將逐漸減少，結果使廢水堿性增強。在堿性條件下，可將上述反應得到的三價鉻和三價鐵以氫氧化鉻和氫氧化鐵的形式沉淀下來。

3、吸附作用

溶質從溶液中出來而被吸附到吸附劑固體表面的現象稱為吸附。海綿鐵作為一種金屬多孔吸附劑，其比表面積高達80m²/g，具有很強的吸附性能。