藻源消毒副产物控制新策略：缓释型高铁酸钾(VI)复合材料的研发与应用

针对藻类污染引发消毒副产物(DBPs)超标的水处理难题，研究人员开发了石蜡/β-环糊精包覆高铁酸钾(K2FeO4)复合材料。该技术通过非菲克扩散模型实现缓释控制(R2>0.98)，使DBPs总量降低60%，溴代三卤甲烷减少67.15%，为藻污染水体治理提供了兼具氧化-混凝双功能的创新解决方案。

　　

随着水体富营养化加剧，藻类爆发已成为全球性环境问题。藻类死亡后释放的有机质在传统氯消毒过程中会生成具有致癌风险的三卤甲烷(THMs)等消毒副产物(DBPs)，严重威胁饮用水安全。现有氧化剂如次氯酸钠(NaClO)和臭氧(O₃)虽能灭活藻细胞，但会引发细胞裂解导致胞内有机物(IOM)释放，反而增加DBPs生成潜能。高铁酸钾(K₂FeO₄)作为强氧化剂，其还原产物Fe(III)还具有混凝作用，理论上可同时解决藻细胞灭活和有机物去除难题。然而Fe(VI)在水相中极不稳定，快速分解的特性严重制约其实际应用。

针对这一技术瓶颈，中国研究团队在《Environmental Research》发表研究，创新性地采用石蜡和β-环糊精包覆技术制备缓释型Fe(VI)复合材料。通过熔融悬浮法和主客体包封技术，实现了>90%的石蜡包封效率(质量比7:1)和70%的β-环糊精包封率。研究运用三维荧光光谱和紫外光谱分析技术，系统评估了材料对藻源芳香蛋白、富里酸等DBPs前驱物的降解效能，并通过毒理学实验验证了生物毒性降低效果。

包覆Fe(VI)的合成与释放特性
研究发现石蜡包覆体系在30天后仍保持75%活性，β-环糊精复合材料在pH6-9范围内表现稳定。缓释动力学符合Higuchi模型(R²>0.98)，优化后的3:1包覆比例在120分钟内实现46-53%的累积释放，显著延缓了Fe(VI)自分解。

DBPs控制效能
相较于未包覆Fe(VI)，复合材料使总DBPs减少60%，对胞内有机物生成的溴代三卤甲烷控制效果尤为突出(三溴甲烷降低67.15%)。β-环糊精体系通过定向降解前驱物，使致突变性和生物富集因子降低48-53%。

作用机制解析
包覆介导的缓释效应有效抑制了藻细胞裂解，使胞内有机物释放量较未包覆系统减少49%。Fe(VI)氧化与Fe(III)混凝的协同作用，实现了对溶解性有机质72%的去除率。

该研究突破性地解决了Fe(VI)稳定性与反应可控性的技术矛盾，建立的"氧化-混凝"双功能体系为藻污染水体治理提供了新思路。β-环糊精复合材料展现的pH广适性和毒性削减特性，特别适用于复杂水质条件下的应急处理。研究成果对保障饮用水安全、控制卤代DBPs健康风险具有重要实践价值，为发展绿色水处理技术提供了理论支撑。