离子液体修饰甲壳素微球高效选择性去除六价铬(Cr(VI))的研究

本研究针对工业废水中高毒性Cr(VI)污染问题，通过将离子液体Aliquat 336固载于甲壳素微球，开发出新型吸附剂。实验表明该材料在pH=2时最大吸附量达35 mg/g，是天然甲壳素的20倍，且对Cr(VI)具有显著选择性，经5次循环仍保持80%回收率，为重金属污染治理提供了绿色解决方案。

　　

水体重金属污染是当前全球面临的重大环境挑战，其中六价铬(Cr(VI))因其强致癌性和高水溶性被世界卫生组织严格限定饮用水中浓度不得超过0.05 mg/L。传统处理方法如电化学法、溶剂萃取等存在成本高、产生二次污染等问题，而常规吸附材料又面临选择性差、吸附容量低的瓶颈。针对这一难题，研究人员创新性地将离子液体(IL)与天然生物聚合物结合，试图开发兼具高效性和环境友好特性的新型吸附材料。

在这项发表于《Journal of Ionic Liquids》的研究中，科研团队通过相转化法将季铵盐类离子液体Aliquat 336固载于甲壳素微球，制备出Ch-A336复合吸附剂。研究采用SEM、BET、TGA、FTIR和XRD等多种表征技术证实了材料的成功合成，系统考察了pH、接触时间、初始浓度等参数对Cr(VI)去除的影响，并通过吸附等温线和动力学模型深入探究了作用机制。

关键技术方法包括：1) 采用DMAc-LiCl溶剂体系制备甲壳素微球；2) 通过相转化法将Aliquat 336固载于微球；3) 使用UV-Vis分光光度法测定Cr(VI)浓度；4) 采用0.1 M NaOH溶液进行吸附剂再生；5) 通过模拟电镀废水验证材料选择性。

【材料表征】
SEM显示改性微球表面覆盖Aliquat 336颗粒，BET测得比表面积为9.535 m²
/g，较纯甲壳素提升。FTIR在2930 cm^-1
处出现CH₃
特征峰，XRD显示结晶度降低，证实了Aliquat 336的成功引入。TGA表明材料在200℃开始降解，满足常温应用需求。

【吸附性能】
当Aliquat 336/甲壳素质量比为0.75时获得最佳吸附性能。pH实验表明在pH=2-5区间去除率>90%，因HCrO₄
^-
与季铵基团(R₄
N⁺
)的静电作用最强。Langmuir模型拟合最大吸附量为35.47 mg/g，是纯甲壳素的20倍。动力学符合伪二级模型，暗示化学吸附主导过程。

【选择性与再生】
在含Cu(II)、Fe(III)、Ni(II)的模拟电镀废水中，对Cr(VI)的去除率仍达88%，显示优异选择性。使用0.1 M NaOH可在1小时内实现80%的Cr(VI)脱附，经5次循环后吸附容量保持50%。

该研究证实Aliquat 336修饰的甲壳素微球能有效解决传统吸附剂选择性差、再生困难等问题。材料利用可再生生物聚合物和可回收离子液体，符合绿色化学原则，为工业废水处理提供了新思路。特别是其对Cr(VI)的特异性识别能力，在复杂基质的重金属污染治理中展现出独特优势，具有重要的环境应用价值。