磷石膏（PG）是湿法磷酸生产过程中产生的主要工业副产物，每吨H3PO4约产生4.5–5.5吨PG [1,2]。全球PG年产量达22.5亿吨，累计库存已超过60亿吨。中国作为全球最大的磷肥生产国，年PG产量超过8000万吨，累计堆积量已超过8亿吨，且每年仍以约5000万吨的速度持续增长 [3,4]。如此大量的PG长期露天堆放，不仅消耗大量土地资源，还通过雨水淋溶可溶性磷、氟和微量重金属，对周边土壤和地下水系统构成持续的环境风险 [[5], [6], [7]]。PG堆放点周边水体中氟含量升高和辐射剂量增强已被广泛报道 [[8], [9], [10]]。在磷化工产业密集的地区，如中国长江经济带，这些问题尤为突出，成为行业绿色可持续转型的关键障碍。
近年来，日益严格的环境法规和资源循环理念的推广推动了磷石膏（PG）利用研究向多途径发展范式的转变 [[11], [12], [13]]。国内外大量研究集中在PG的大规模处置和高值化转化上。目前综合开发利用策略主要包括四个领域：建筑材料 [14]、化工原料、农业改良 [[15], [16], [17]] 和道路工程 [[18], [19], [20]]。尽管各领域研究深度和技术成熟度有所不同，但共同目标是克服PG中杂质成分带来的技术挑战。
值得注意的是，PG中有价金属元素回收的研究正获得越来越多的关注 [21,22]。除主要成分硫酸钙 [23,24] 外，PG还含有铁、铝、稀土以及各种微量重金属元素，其含量因磷矿石来源而异 [[25], [26], [27], [28]]。中国各地区PG中Fe2O3含量的报道范围为0.13%至1.95% [29]。PG中Fe杂质对资源化利用构成多重危害。在建筑材料领域，Fe及其氧化物使石膏产品呈现黄褐色，显著降低产品白度，影响其在高端建材、装饰材料和精密模具中的应用价值。在水泥生产中，Fe含量波动会影响熟料的色彩稳定性，并对水泥质量产生不利影响 [30]。在农业土壤改良方面，虽然Fe不是有毒元素，但它与PG中的有害成分（如F和P）存在共生关系，Fe的淋溶行为可作为杂质释放的指示指标。在长期储存期间，含铁矿物可在表层环境中发生氧化还原反应，影响周围水和土壤环境的氧化还原电位，加剧相关有害成分的迁移扩散风险 [31]。此外，Fe杂质的存在限制了PG制备硫酸钙晶须等高值产品的品质，制约了其高值利用途径的拓展 [32]。因此，从PG中去除Fe不仅是提高产品质量的必要前提，也是降低环境风险的重要举措，对推动PG的大规模资源化利用具有重要意义 [33]。目前PG中有价金属回收的研究主要针对稀土元素，采用酸浸-溶剂萃取或离子交换工艺进行富集和分离，但针对铁回收的研究仍然稀缺。现有方法通常采用酸浸溶解铁，然后进行沉淀或溶剂萃取，但这些方法存在酸耗量大、选择性差等问题 [[34], [35], [36], [37]]。
电化学分离技术以其良好的选择性、环境相容性和操作可控性，为PG中Fe的提取及PG纯化和相变控制提供了有前景的替代方案 [23]。然而，关于PG电化学脱铁和相变纯化过程的系统研究文献仍然较少。电极材料、电解质体系和操作参数对铁释放效率的影响尚不清楚，Fe在电化学处理过程中的迁移和转化行为仍需阐明。此外，工艺条件的优化也尚未得到充分探索。为填补这些知识空白，本研究旨在建立一种电化学增强Fe释放和PG纯化相变方法，系统评估电极材料类型、电极间距、电解质类型和浓度以及反应温度对Fe释放性能的影响，并确定最优操作条件。研究结果有望为从PG中高效回收Fe资源和PG纯化相变提供理论基础和技术支撑，开辟PG利用的新途径，为磷化工产业的低碳转型作出重要贡献。
