基于低共熔溶剂的支链聚吡咯包覆木质纤维素浆料构建海绵状结构复合材料及其高效吸附六价铬的性能研究

针对工业废水中高毒性Cr(VI)的去除难题，研究人员创新性地利用低共熔溶剂(DES)作为绿色聚合介质，开发了具有海绵状结构的支链聚吡咯包覆木质纤维素浆料(PPy@LCS/DES)复合材料。该材料通过静电吸引-还原-螯合三重机制实现Cr(VI)高效去除，吸附容量达1491 mg/g，6次循环后效率仍保持>90%，为重金属污染治理提供了可持续解决方案。

　　

工业废水中的六价铬(Cr(VI))因其强毒性和致癌性被列为重点污染物，传统吸附材料存在效率低、成本高的问题。济南大学（University of Jinan）的研究团队突破性地将农业废弃物转化为高性能吸附剂，通过低共熔溶剂(DES)辅助合成技术，构建出具有分支状海绵结构的聚吡咯/木质纤维素复合材料，相关成果发表于《Separation and Purification Technology》。

研究采用三大关键技术：酸性DES（胆碱氯化物/草酸）介导的木质纤维素解构、原位氧化聚合构建支链聚吡咯(PPy)网络、以及同步整合木质纤维素浆料(LCS)形成复合结构。实验在25-65℃温度区间调控聚合物形貌，利用FT-IR和XPS等表征手段验证材料特性。

【材料合成】DES预处理使木质纤维素暴露出大量羧基，同时作为聚合介质促使PPy形成三维分支结构。PPy@LCS/DES比表面积达187.6 m²/g，是传统水相合成材料的3.2倍。

【吸附性能】在pH=2条件下，材料对Cr(VI)的去除率达98.9%，最大吸附容量1491 mg/g，远超同类材料（如PPy/BC的555.6 mg/g）。动力学符合伪二级模型，表明化学吸附主导过程。

【作用机制】XPS分析揭示Cr(VI)先被-NH₂基团静电吸附，随后被还原为低毒的Cr(III)，最终与-COOH等基团螯合。DES产生的丰富含氧官能团使还原效率提升42%。

【循环利用】经0.1 M NaOH再生后，材料6次循环效率保持90%以上，机械强度损失<7%，显著优于纯PPy材料（第3次循环下降35%）。

该研究开创性地将绿色溶剂化学与生物质转化相结合，不仅实现了Cr(VI)的高效去除（处理1吨废水成本降低62%），更建立了"农业废弃物-功能材料-污染治理"的循环经济模式。特别值得注意的是，DES诱导产生的支链结构使吸附位点密度提高8倍，这一发现为新型环境功能材料设计提供了新思路。研究团队Qingrun Ni等人强调，该技术可适配现有水处理设施，在皮革、电镀等行业具有重大应用潜力。