一步法碳酸盐辅助原位交联Fe(OH)3-海藻酸盐高效去除富硫酸盐废水中硒砷污染物的研究

针对富硫酸盐废水中Se(VI)/As(V)与SO42?竞争吸附的难题，研究人员通过Na2CO3辅助一步法原位构建多孔Fe(OH)3-Alg吸附剂，实现Se(IV/VI)和As(V)去除率>99.8%，突破传统Fe(III)-Alg对Se(VI)吸附容量仅0.1 mg/g的局限，为冶金废水处理提供可规模化应用的绿色解决方案。

　　

在矿业和冶金工业快速发展的今天，富含硒(Se)和砷(As)的废水排放已成为严峻的环境挑战。这些有毒元素不仅会通过食物链富集引发生态风险，更与人类癌症发病率显著相关。尤其棘手的是，废水中高浓度硫酸盐(SO₄^2?)会与SeO₄^2?/AsO₄^3?竞争吸附位点，使得传统处理方法效率低下。现有铁基吸附剂如Fe(III)-交联海藻酸盐(Fe(III)-Alg)对Se(VI)的吸附能力仅0.1 mg/g，且致密结构阻碍了污染物扩散。

针对这一技术瓶颈，中国某高校联合比利时研究团队在《Journal of Environmental Management》发表创新成果。研究团队开发了一步法碳酸盐辅助原位交联技术，将FeCl₃·6H₂O与Na₂CO₃同步引入海藻酸钠溶液，在形成Fe(OH)₃胶体的同时释放CO₂气体造孔，构建出具有三维多孔网络的Fe(OH)₃-Alg复合吸附剂。

关键技术包括：1）通过BET比表面积测定和孔径分布分析表征材料结构；2）采用XRD、FTIR和XPS解析吸附机制；3）在SO₄^2?浓度达1000 mg/L的模拟废水及实际冶金废水中进行柱吸附实验验证性能。

材料表征
SEM显示传统Fe(III)-Alg表面光滑（20.3 m²/g），而Fe(OH)₃-Alg呈现交织多孔结构（25.7 m²/g），平均孔径从3.05 nm增至9.06 nm。XPS证实Fe-OH和羧基是主要吸附位点，CO₃^2?的引入促进了Fe-O-As/Se配位键形成。

吸附性能
在pH 3-9范围内，新型吸附剂对Se(IV)、Se(VI)和As(V)的去除率分别达99.86%、99.96%和99.84%，残余浓度均<0.02 mg/L。特别值得注意的是，其对Se(VI)的吸附容量达传统材料的5倍，在SO₄^2?浓度高于Se/As 100倍的条件下仍保持高效。

实际应用
冶金废水柱实验显示，As去除率99.8%，Se去除率80.4%。动态吸附模型符合Thomas方程，表明该材料适合连续流操作。

这项研究通过巧妙的原位交联策略，同步解决了吸附剂孔隙率低和选择性差两大难题。所开发的Fe(OH)₃-Alg不仅制备过程简单环保，其卓越的抗硫酸盐干扰性能更使其在复杂工业废水处理中具有重要应用价值，为重金属污染控制提供了新的技术范式。