铁基混凝剂去除亚硒酸盐(Se(IV))的对比研究：高铁酸盐的卓越性能与环境应用潜力

本研究针对工业废水中高毒性亚硒酸盐(Se(IV))的去除难题，系统比较了硫酸亚铁(FeSO4)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)和高铁酸盐(FeO42-)三种铁基混凝剂的处理效能，发现高铁酸盐在pH5-9范围内可实现98-99.9%的Se(IV)去除率，其独特的晶体结构形成机制显著优于传统混凝剂的表面吸附作用，为工业废水处理提供了高效环保的新方案。

　　

随着工业活动加剧，硒污染已成为威胁水生态系统的重要环境问题。其中以亚硒酸盐(Se(IV))形态存在的硒具有强毒性和高迁移性，美国环保署(USEPA)数据显示其毒性是硒酸盐(Se(VI))的十倍。传统铝基、铁基混凝剂虽广泛应用，但存在效率不足、污泥产量大等问题。尤其金属冶炼废水常含铜(Cu)等共存污染物，更增加了处理难度。

为解决这一难题，浦项科技大学（Pusan National University）的研究团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表了一项突破性研究。该工作创新性地采用中性pH条件下合成的六价铁酸盐(Fe(VI))，系统比较了其与传统铁基混凝剂对Se(IV)的去除效能，并首次深入揭示了铜离子(Cu(II))的协同增强机制。

研究采用三大关键技术：1）优化湿式氧化法合成中性pH适用的高铁酸盐；2）通过批次实验(jar test)系统评估pH(3-11)、剂量(0.1-10 mmol/L)和初始浓度(10-100 mg/L)的影响；3）结合X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)解析去除机制。特别设计了含Cu(II)的合成废水模拟实际工业废水环境。

Coagulation performance
实验数据显示，在pH5-9的工业废水典型范围内，高铁酸盐展现惊人性能：对10 mg/L和100 mg/L的Se(IV)分别实现96%和99.9%去除率，较传统铁盐提升0.2-101%。铜共存时，Fe-Cu-Se复合絮体的形成使去除率再提高15%，同时污泥沉降速度加快40%。

Mechanistic insights
XRD分析揭示高铁酸盐通过形成Fe₂O₃·SeO₃晶体结构永久固定Se(IV)，而传统铁盐仅依赖表面吸附。SEM显示高铁酸盐产生的絮体具有更致密的网状结构，比表面积达传统絮体的3倍。

Conclusions
该研究证实高铁酸盐具有三重优势：1）广谱pH适应性，避免传统工艺的pH反复调节；2）反应时间从30分钟缩短至1分钟；3）污泥减量50%以上。特别值得注意的是，研究首次阐明Cu(II)通过形成[Cu₂(OH)₃]⁺·SeO₃^2-复合物增强Se(IV)捕获的机制，为复杂组分废水处理提供新思路。

这项工作的现实意义在于：1）开发的中性pH合成工艺使高铁酸盐可直接应用于现有处理设施；2）提出的"氧化-混凝-共沉淀"协同机制为重金属复合污染治理提供范式；3）减少的污泥产量可降低20-30%的处置成本。研究团队特别指出，该技术已在韩国LS MnM公司的冶炼废水处理中开展示范应用，展现出显著的工业化潜力。