文章来源：《工业水处理》2024年第10期
第一作者：王森
通讯作者：王盈
作者单位：陕西科技大学环境科学与工程学院
合作单位：中国轻工业水污染控制工程技术研究中心，西安净水处理有限责任公司，陕西陕焦化工有限公司
论文DOI：10.19965/j.cnki.iwt.2023-1150
论文引用：王森，王盈，张苑茹，等. 壳聚糖改性水热炭对制革生化尾水中Cr（Ⅵ）的去除研究[J]. 工业水处理，2024，44（10）：123-132.
Cr（Ⅵ）是一种剧毒金属，对生物系统具有致癌、诱变和致畸作用。目前，吸附法被认为是一种用途广泛的金属离子去除技术。水热炭化处理剩余污泥不仅可以稳定污泥中的重金属，还可以制备吸附材料，同时实现污泥的稳定化与资源化。
论文以剩余污泥和玉米秸秆为原料，利用水热炭法制备了水热炭前驱体（WBC），用壳聚糖对其改性得到改性水热炭（CWBC），探究了CWBC对废水中Cr（Ⅵ）的吸附特性及吸附机理，并利用SEM、FTIR、纳米粒度表面电位分析仪等对材料进行表征。
表明了CWBC具有粗糙、紧密的三维网状结构，是介孔/大孔混合结构材料，强化了其对Cr（Ⅵ）的吸附性能。探究出了CWBC在最优吸附条件下，对模拟废水中Cr（Ⅵ）的吸附量达到9.94 mg/g，对Cr（Ⅵ）的去除率达99%以上，另外对实际制革生化尾水中Cr（Ⅵ）的去除率也可达到73.33%。
再生实验结果表明，经8次吸附-脱附循环后，CWBC对Cr（Ⅵ）的去除率仍然达到75%以上，说明该复合材料循环利用性能良好。论文表明了CWBC吸附剂不仅具有前景的实际应用性能，也为我国农业秸秆和城市剩余污泥处置及其资源化利用提供参考。
以剩余污泥和农业废弃物玉米秸秆为原料制备污泥水热炭用于吸附重金属Cr（Ⅵ），达到了废弃物资源化利用的标准，同时实现了“以废治废”的目标。并且利用壳聚糖对污泥水热炭进行交联与修饰，提高了水热炭吸附和螯合重金属的能力，该复合材料的循环利用性能良好，且在实际制革生化尾水中的验证效果表现良好。
本研究利用水热炭法制备了水热炭前驱体（WBC），并用壳聚糖对其改性得到改性水热炭（CWBC），探究了CWBC对废水中Cr（Ⅵ）的吸附特性及吸附机理，并利用SEM、FTIR、纳米粒度表面电位分析仪等对材料进行表征。
结果表明，CWBC具有粗糙、紧密的三维网状结构，且表面存在C—N/N—H、C—H和C—O等官能团，CWBC的比表面积为6.559 5 m2/g，比WBC增加了2倍多；并且CWBC的平均孔径比WBC大，其中大部分为介孔，还有一小部分为大孔，是典型的混合结构，强化了其对Cr（Ⅵ）的吸附性能。
当CWBC投加量为1.0 g/L，溶液pH为3，Cr（Ⅵ）初始质量浓度为10 mg/L，反应温度为35 ℃时，CWBC对模拟废水中Cr（Ⅵ）的吸附量达到9.94 mg/g，对Cr（Ⅵ）的去除率达99%以上，另外对实际制革生化尾水中Cr（Ⅵ）的去除率也可达到73.33%。
再生实验结果表明，经8次吸附-脱附循环后，CWBC对Cr（Ⅵ）的去除率仍然达到75%以上，说明该复合材料循环利用性能良好。
吸附动力学模型表明，准一级动力学方程对CWBC吸附Cr（Ⅵ）的吸附过程拟合程度较好，吸附过程主要是物理吸附机制。不同温度条件下，CWBC吸附Cr（Ⅵ）的过程更符合Langmuir模型，说明CWBC对Cr（Ⅵ）的吸附过程主要为单分子层吸附。
热力学分析结果表明，CWBC对Cr（Ⅵ）的吸附过程是主动的吸热反应。本研究体现了CWBC在实际应用中的优越性，提高了其在重金属废水处理中的实际应用潜力。
第一作者：王森（Wang Sen），博士（后），陕西科技大学环境学院教授，硕士生导师，环境工程系主任，陕西科技大学“诚博”师德标兵，优秀教师。2003年陕西科技大学轻化工程专业本科毕业，2006年陕西科技大学环境工程专业硕士毕业后留校工作至今，2013年陕西科技大学轻工与能源学院制浆造纸工程专业博士毕业；目前主要从事水污染处理技术，环境功能材料，固废资源化等方面的研究工作。独立出版专著2部，发表论文30余篇，主要包括Water Environ J，Water Res，Appl Ecol Env Res，ScienceAsia，环境工程学报，功能材料，工业水处理等。以第一发明人授权专利20余件，主持厅局级及以上项目15项，获得包括陕西省科技进步奖二等奖等10余项。E-mail：wangsen@sust.edu.cn。
通讯作者：王盈（Wang Ying），陕西科技大学资源与环境专业2022级硕士研究生，主要从事生物质炭的制备及降解抗生素废水的研究，在工业水处理期刊发表论文一篇。E-mail：1107850491@qq.com。
（来源：《工业水处理》2024年第10期）
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