摘要：為達(dá)到快速有效去除飲用水中亞硒酸鹽的目的，通過(guò)混凝法考察了聚合氯化鋁與聚合硫酸鐵對(duì)模擬硒污染飲用水源中亞曬酸鹽的去除效果，探討了初始濃度、投加量以及pH對(duì)去除效果的影響。結(jié)果表明，混凝工藝對(duì)水中亞硒酸鹽的去除效果明顯，在初始硒濃度為184μg/L時(shí)，聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵對(duì)亞硒酸鹽的較大去除率分別為70%和97%。聚合硫酸鐵對(duì)亞硒酸鹽的混凝去除效果明顯好于聚合氯化鋁，其較佳除硒pH為8。

硒作為一種微量營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)人類和動(dòng)物起著重要作用，但其營(yíng)養(yǎng)學(xué)劑量和潛在毒性濃度相差范圍很窄，且具有較高的遷移性，積累后的毒性引起生物胚胎畸形以至于死亡。自然界中的硒通常以4種氧化態(tài)（Se^2-、Se⁰、Se⁴⁺和Se⁶⁺）和含硒有機(jī)物的形式存在，表面水體中多以六價(jià)硒酸鹽和四價(jià)亞硒酸鹽為主。亞硒酸鹽毒性要遠(yuǎn)高于硒酸鹽。一般超標(biāo)含硒原水中硒的濃度在20-40μg/L，我國(guó)規(guī)定生活飲用水源水中硒的含量＜10μg/L。

目前，硒的處理方法可分為物理化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)法包括利用天然鐵氧化物、針鐵礦、活性炭、鎂鋁水滑石、γ-Al₂O₃、FeCl₃和AlCl₃的吸附共沉淀、納濾、反滲透、離子交換等。金屬氧化物、礦物和金屬鹽除硒的機(jī)理是金屬鹽與可溶性硒生成不溶性的硒化合物，通過(guò)沉淀或過(guò)濾去除，而活性炭除硒的機(jī)理是特性吸附；生物法主要利用還原細(xì)菌將硒酸鹽和亞硒酸鹽還原為不溶于水的單質(zhì)去除，如厭氧細(xì)菌和藻類生物塘、微生物恒化器、填充器和產(chǎn)甲烷UASB生物反應(yīng)器等處理含硒廢水。這些處理方法工藝復(fù)雜且由于原水水質(zhì)的波動(dòng)處理效果不夠穩(wěn)定。

混凝是水處理過(guò)程中的傳統(tǒng)處理工藝，具有操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)硒以亞硒酸根離子的形式存在時(shí)，絮凝劑與亞硒酸根離子反應(yīng)生成不溶、難溶性硒化合物，而當(dāng)硒以硒酸根離子存在時(shí)，它可以被其他陰離子競(jìng)爭(zhēng)替換，傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法除硒效果小于10%。除硒的藥劑可采用硫酸鐵、硫酸亞鐵、氯化亞鐵和氫氧化亞鐵。波濤聚合氯化鋁廠家利用常見(jiàn)的絮凝劑聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵，對(duì)含有亞硒酸鹽的水溶液進(jìn)行混凝攪拌實(shí)驗(yàn)，考察了2種絮凝劑對(duì)水中亞硒酸鹽的去除效果以及影響因素，達(dá)到對(duì)水中亞硒酸鹽快速去除的目的。

結(jié)果與討論如下：

1、不同投加量聚合氯化鋁對(duì)硒的去除

由圖1可知，向亞硒酸鹽水樣中投加聚合氯化鋁后調(diào)節(jié)溶液pH至8，隨著聚合氯化鋁投加量的增加，硒濃度的降低呈現(xiàn)出逐步遞減的趨勢(shì)。當(dāng)聚合氯化鋁的較大投加量達(dá)到60mg/L時(shí)，對(duì)應(yīng)不同初始硒濃度的出水含硒濃度分別為55、130和622.6μg/L。

2、不同投加量聚合硫酸鐵對(duì)硒的去除

由圖2可知，投加聚合硫酸鐵后調(diào)節(jié)溶液pH至8，隨著聚合硫酸鐵投加量的增加，硒濃度減少的趨勢(shì)變化明顯，在投加量為40mg/L時(shí)，硒的去除率基本已達(dá)到90%左右，聚合硫酸鐵對(duì)于不同初始硒濃度原水的去除率均＞95%，2種較低初始硒濃度的原水經(jīng)處理后均滿足飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

絮凝劑水解時(shí)形成帶有較高正電荷的羥基多核絡(luò)合物，吸附締合帶負(fù)電的亞硒酸根離子，反應(yīng)生成不溶、難溶性硒離子物。此外，聚合硫酸鐵水解的氫氧化物絮體具有較強(qiáng)的吸附能力，難溶性硒化合物和還原的單質(zhì)硒可以被吸附在羥基絮體上，通過(guò)網(wǎng)補(bǔ)卷掃去除。聚合硫酸鐵除硒效果明顯好于聚合氯化鋁的原因可能是聚合硫酸鐵形成的礬花密度大，沉降性能和吸附卷掃效果更好；另外，亞硒酸可以取代Fe³⁺結(jié)合的部分羥基，形成堿式亞硒酸鐵絡(luò)合物，這種由Fe³⁺、OH^-和SeO^3-之間強(qiáng)作用力形成的難溶性絡(luò)合物表面同時(shí)亦有很強(qiáng)的吸附作用，可以進(jìn)一步去除更多的硒。這是聚合硫酸鐵更為有效的原因之一。

3、pH對(duì)聚合硫酸鐵混凝處理硒的影響

pH對(duì)絮凝劑在水中的混凝有重要作用，一方面pH會(huì)影響水中鹽溶液的存在形態(tài)，另一方面pH影響絮凝劑在水中的水解形態(tài)。pH值較低時(shí)，絮凝劑主要以高電荷低聚合度的配合離子存在，無(wú)法起到吸附架橋去除水中雜質(zhì)的作用，而在中性和弱堿性時(shí)，其水解產(chǎn)物以帶高電荷的高聚絡(luò)合物為主，具有吸附締合的作用。當(dāng)初始硒濃度為2300μg/L時(shí)，投加聚合硫酸鐵后用1mol/L的HCl和1mol/L的NaOH調(diào)節(jié)原水pH分別為2、5、8和11。結(jié)果如圖3所示。

在pH=2時(shí)聚合硫酸鐵的混凝除硒效果呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)，沒(méi)有明顯效果，隨著pH升高，聚合硫酸鐵帶較高電荷的水解產(chǎn)物首先與OH結(jié)合，形成聚合態(tài)的羥基鐵，與亞硒酸鹽發(fā)生共沉淀反應(yīng)和吸附作用，較佳除硒效果出現(xiàn)在pH=8，當(dāng)pH繼續(xù)增加到11時(shí)，生成Fe(OH)₃沉淀，所以除硒效果有一定下降。各pH條件下，當(dāng)聚合硫酸鐵投加量為160mg/L時(shí)，均出現(xiàn)硒濃度的增加，考慮在較高亞硒酸鹽濃度時(shí)投加過(guò)量絮凝劑會(huì)出現(xiàn)反混，可能導(dǎo)致去除效果下降，溶液硒濃度增加。在80mg/L投加量時(shí)出水亞硒酸鹽濃度很低，對(duì)應(yīng)pH5、8和11分別為55.9、52.4和64.2μg/L。

4、結(jié)論

（1）混凝工藝可以快速去除水中亞硒酸鹽，操作比較簡(jiǎn)便。常見(jiàn)絮凝劑如聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵對(duì)于不同初始濃度的亞硒酸鹽均有一定去除效果。

（2）聚合硫酸鐵混凝除硒效果明顯好于聚合氯化鋁，對(duì)于不同初始濃度的亞硒酸鹽（184、345和1840μg/L），在pH=8時(shí)，聚合硫酸鐵對(duì)亞硒酸鹽的去除率＞95%，而聚合氯化鋁對(duì)亞硒酸鹽的去除率僅有70%。

（3）聚合硫酸鐵在40mg/L（以Fe計(jì)）的投加量時(shí)，對(duì)于初始濃度為2300μg/L的3種pH含硒原水的去除即可達(dá)到90%，除硒較佳pH為8，并且pH在5-11的范圍內(nèi)保持良好的去除效果。