5篇关于“铬的高效吸附与还原”的最新进展，快来了解！

一、背景

近几十年来，由于未经处理的工业废水的排放和废渣的堆积，导致地表水和地下水中重金属污染从局部向大范围蔓延，对自然生态环境和人类健康造成了不可逆转的危害。铬 (Cr) 是一种常见的地下水污染物，以Cr(III) 和Cr(VI) 两种主要氧化态存在。Cr(III) 是微可溶的，毒性相当低，而Cr(VI) 在环境中毒性、可溶性和流动性显著更高。废旧铬盐厂的地下水中Cr(VI) 浓度高达243 mg/L。地下水中过量的Cr(VI) 不仅对人类有毒，而且会抑制陆地和水生生物的生长和发育。目前已开发出电化学方法、膜过滤和离子交换等方法将废水中的 Cr(VI) 转化为 Cr(III)，但这些方法成本高、操作复杂且经常造成二次污染。

本文从复合材料对Cr(VI)吸附和还原的角度出发，总结了五篇用于去除水中六价铬离子研究的文献，供大家了解学习。

二、文献分析

1、华北水利电力大学米晓等人CEJ (IF 16.744): 新型聚苯胺改性磁铁基水厂污泥对Cr(VI)的高效吸附和还原

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137673

挑战:

铁基水厂污泥(IBWS)是水厂产生的主要固体废物，目前主要采用填埋或排入水体，造成土地消耗和环境污染。

方法:

华北水利电力大学环境与市政工程学院米晓团队研究了一种新的IBWS再生方法。作者先将IBWS在500℃煅烧转化为MIBWS，然后用生态聚苯胺改性得到PANI@MIBWS复合材料，用于吸附和还原水中Cr(VI)。

创新点:

创新点1：与传统的Fe2+/Fe3+共沉淀法制备磁性氧化铁工艺相比，焙烧法制备MIBWS充分利用了IBWS本身，不消耗化学物质，消除了污染物的产生，为饮用水处理企业提供了一条新的IBWS处理途径。

创新点2：PANI改性MIBWS克服了MIBWS吸附Cr(VI)低的缺点。MIBWS中的Fe2+和-NH2也可以作为还原剂将Cr(VI)还原为Cr(III)。

2、中山大学赵楠团队CEJ (IF 16.744): 负载在N掺杂碳纳米管上的新型碳化铁对地下水中阴离子Cr(VI) 的吸附和还原: Fe约束的影响

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139357

挑战:

将反应性纳米粒子（如零价铁）限制在纳米胶囊中，可以防止其聚集并增强其反应活性。然而，受限铁基材料对阴离子污染物的去除效果不佳，其机理尚不清楚。

方法:

中山大学环境科学与工程学院赵楠团队以尿素为氮掺杂前体，采用简单的控温热解法制备了新型碳化铁(Fe3C)负载N掺杂碳纳米管（MU-CNTs/Fe）,其中Fe分别以700℃(U7)和800～900℃(U8和U9)的非约束Fe负载在碳纳米管上。

创新点:

创新点1：对于阳离子污染物，受限的Fe/C材料可以显示出更长的反应寿命和更高的吸附容量，而对于Cr(VI)等阴离子污染物，非受限的Fe/C材料比受限的Fe/C材料具有更大的吸附和反应潜力。

创新点2：尿素氮掺杂显著改善了CNTs/Fe的结构性能。非受限Fe/C复合材料中的-COOH基团控制了Cr(VI)的吸附，而反应性物种Fe0、Fe2+、H*和O基团则负责Cr(VI)的还原。

3、四川大学王辛龙教授团队Journal of Hazardous Materials(IF 14.224): 用湿法磷酸处理酒糟制备生物炭可缓释养分和吸附铬(VI)

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129949

挑战:

磷酸(H3PO4)是一种很有前途的生物炭改性剂，能提供足够的磷作为肥料养分。磷酸改性生物炭以其特殊的材料结构和表面化学性质得到了广泛的研究。

方法:

四川大学化学工程学院王辛龙教授团队以酒糟为原料，通过湿法磷酸(WPPA)改性，制备了一种具有多营养素缓释特性和除铬潜力的新型生物炭材料。生物炭和聚磷酸盐在一步热解过程中同时生成，并紧密交织在一起。

创新点:

创新点1：KOH对WPPA改性后固相的活化促进了聚磷酸盐的生成，考虑到碳结构稳定、磷损失少、聚磷酸盐生成量大，选择400℃为热解的最佳温度。

创新点2：聚磷酸盐的P-O-P结构和生物炭的官能团可以缓解磷与Fe、Al、Mg的拮抗作用，促进WPPA中杂质离子的资源化利用。

4、昆明理工大学王向宇教授团队Journal of Hazardous Materials (IF 14.224): 超高S-NZVI掺入的cryogel基CNTs锚定聚丙烯腈蜂窝膜的设计，用于增强Cr(VI) 的协同还原

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129923

挑战:

为了解决传统粉状/颗粒状材料在环境中难以回收所带来的二次污染问题，加速废水中Cr(VI)的去除。

方法:

昆明理工大学环境科学与工程学院王向宇教授团队采用绿色溶剂诱导孔隙和碳纳米管（CNTs）固定限制膜的空间自由构象的致冷剂方法设计了一种具有独特三维蜂窝结构的超高NZVI负载PAN薄膜（S-CPN）。

创新点:

创新点1：碳纳米管提高了薄膜的孔隙率和超高的NZVI负载量，并协同FeSx层螯合还原了Cr(VI)。

创新点2：在30min内，S-CPN的去除率比NZVI提高21.55%。S-CPN对Cr(VI)的去除主要取决于含-COOH的碳纳米管与S-CPN表面络合物Cr(VI)的结合。

5、江苏海洋大学张东恩教授团队Journal of Hazardous Materials (IF 14.224):通过结构调节来增强铁基MOF上光生电荷的空间分离，以高效光催Cr(VI) 还原

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129875

挑战:

虽然铁基金属有机骨架（Fe-MOFs）已显示出一定的光催化活性，但仍有很大的空间可以通过调整其结构来提高其光催化性能。

方法:

江苏海洋大学环境与化学工程学院张东恩教授团队通过配体调制成功地合成了四种新型铁基金属有机骨架（Fe-MOFs)，其中MTBDC-TPt-Fe的催化活性最高(MTBDC-2,5-双（甲硫基）对苯二甲酸，TPt=2,4,6-三（4-吡啶基）-1,3,5-三嗪）。

创新点:

创新点1：由于TPT的引入，其表面积和正的骨架电荷可以改善活性位的暴露和Cr(VI)的吸附，从而提高光催化还原Cr(VI)的活性，而无需任何辅助清除剂的存在。

创新点2：由于表面正电荷的增加而导致的亲和力的提高，Fe-MOFs在酸性条件下的质子化可能会促进Cr2O72-的吸附。