温度与腐殖酸协同调控下氧化铁纳米颗粒对硒吸附的机制研究及环境应用

针对硒污染的环境风险问题，研究人员通过调控合成温度（30-60°C）和引入腐殖酸（HA），开发了兼具磁铁矿（Fe3 O4 ）和磁赤铁矿（γ-Fe2 O3 ）的纳米吸附剂。研究发现，60°C合成的材料对亚硒酸盐（SeO3 2? ）吸附量达539.5 μmol?g?1 ，且XPS证实其通过还原固定机制将Se(IV)转化为元素硒（Se0 ），为污染治理提供了高效可再生的解决方案。

　　

硒是生命必需的微量元素，但工业活动导致的环境硒污染日益严重。燃煤电厂、金属冶炼等排放的亚硒酸盐（SeO₃
^2?
）和硒酸盐（SeO₄
^2?
）具有高迁移性和生物毒性，而放射性同位素⁷⁹
Se的半衰期长达32.7万年，对核废料处置构成长期威胁。传统吸附材料难以兼顾高效性与可再生性，且自然环境中普遍存在的腐殖酸（HA）会干扰硒的固定过程。

为解决这一难题，斯洛伐克科学院的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表论文，系统探究了合成温度（30-90°C）和HA对铁氧化物纳米颗粒吸附性能的影响。通过X射线衍射（XRD）和穆斯堡尔谱（M?ssbauer spectrometry）证实材料由磁铁矿（Fe₃
O₄
）和磁赤铁矿（γ-Fe₂
O₃
）组成，动态光散射（DLS）显示HA使粒径从200nm降至50nm。

主要技术方法
研究采用共沉淀法合成纳米颗粒，通过XRD、XPS、SEM等进行表征。吸附实验在pH=3条件下进行，利用伪n级动力学模型分析数据，通过解吸实验评估材料再生性能。

Maghemite-magnetite nanoparticles characterization
XRD显示所有样品均具有立方晶系特征峰，HA的加入使晶粒尺寸从34.2nm减小至28.6nm。穆斯堡尔谱证实材料含8.6-14.3%的Fe²⁺
（磁铁矿组分），其余为Fe³⁺
（磁赤铁矿）。

Conclusions
60°C合成的无HA材料对SeO₃
^2?
吸附量最高（539.5 μmol?g^?1
），而30°C材料对SeO₄
^2?
吸附最优（340.9 μmol?g^?1
）。XPS检测到Se⁰
特征峰，证实磁铁矿中的Fe²⁺
引发还原固定。解吸实验表明低温合成材料再生率达92%，但HA会通过形成硒-腐殖酸复合物降低解吸效率。

该研究创新性揭示了HA在纳米材料合成中的双重作用：既通过减小粒径提升吸附动力学，又因表面修饰作用抑制解吸。为设计适应复杂环境的高效硒吸附剂提供了理论依据，尤其对核废料处置和工业废水处理具有重要应用价值。