水是生态系统内物质循环的主要介质，但目前正遭受重金属的严重污染，这对全球水资源和公共健康构成了严峻的环境威胁[1]。在不同的重金属污染物中，Cr(VI)尤其值得关注，因为它是一种具有高度毒性的代表性污染物，其危害性已被广泛认可[2],[3]。铬在环境中存在多种氧化态，其中Cr(VI)和Cr(III)是污染水体的主要物种。这两种物种在毒性、移动性和生理影响方面存在显著差异。Cr(VI)具有强烈的氧化性和高水溶性[4]，这使其能够通过水环境扩散到地下水、土壤等相邻介质中。它对水生生物具有严重的毒性效应，并可能通过食物链在人体内积累，对人类健康构成严重风险。相比之下，Cr(III)是人类葡萄糖和脂质代谢所必需的微量元素，其对水生生物的致死浓度远低于Cr(VI)，表明其毒性较低。因此，将高毒性的Cr(VI)还原为毒性较低且更容易固定的Cr(III)，然后进行有效吸附和稳定隔离，是修复Cr(VI)污染环境的关键策略和基本方法。
Cr(VI)主要来源于电镀、皮革鞣制和冶金等工业活动[5],[6]。由此产生的废水通常成分复杂，除了Cr(VI)外，还含有大量共存离子（如Cl?、SO42?、NO3?、Ca2+和Mg2+），这些离子给Cr(VI)的有效去除带来了多重挑战。实际废水系统的复杂成分不仅会与Cr(VI)竞争吸附位点，降低吸附剂的选择性，还可能破坏吸附剂的结构稳定性，从而影响Cr(VI)的去除效率。此外，被还原的Cr(III)可能会重新释放到环境中，可能导致二次污染。此外，实际废水系统中pH值的广泛波动和温度的不稳定性进一步加剧了Cr(VI)吸附和还原的难度，使得单一功能的吸附剂（稳定性有限）难以满足实际应用的要求。
最近，全球大量研究致力于高效去除Cr(VI)，从而出现了多种处理方法，包括氧化-沉淀、化学还原、离子交换和膜分离[1],[7],[8]。尽管取得了这些进展，但这些方法仍存在一些显著局限性：它们对反应系统温度和污染物毒性非常敏感，并且在材料成本控制和再生效率提升方面仍面临挑战。吸附技术被认为是处理含铬废水和管理突发污染事件的核心技术，这归功于其卓越的处理性能、环境兼容性、成本效益和操作简便性。
在这种背景下，高度交联的多孔有机聚合物（HCPs）被认为是一种有前景的吸附剂类型，主要是因为它们具有高孔隙率、优异的稳定性和适合捕获各种污染物的结合位点[9],[10],[11]。这些材料在气体吸附和分离、能量存储、催化和污染物去除方面显示出良好的应用前景[12]。HCPs因其可控的孔隙率、提高的热稳定性和化学稳定性以及独特的形态而受到研究人员的广泛关注[13]。选择1,4-苯二甲醇作为合成单体，是因为其对称的双羟甲基结构赋予了其高反应性，并确保了所得聚合物的结构规整性。引入多个羟基显著增强了材料的水分散性，并增强了其与目标分析物的相互作用。这一优势归因于羟基通过静电吸引、氢键和π-π相互作用与目标分析物建立强结合亲和力的能力[14],[15]。此外，1,4-苯二甲醇可以通过一种成熟的工艺高效合成，且原料成本较低。由于其经济效率和易于去除的特点，选择二甲氧基甲烷（FDA）作为交联剂，并使用三氟甲磺酸作为催化剂促进脱水过程[16]。所得中间体具有高密度的活性羟基，这些羟基容易与亲电试剂反应，形成由聚(1,4-苯二甲醇)和环氧溴丙烷单元组成的聚合物结构[17]。
聚乙烯亚胺（PEI）是一种含有大量氨基的阳离子聚合物[18],[19]。根据现有研究和理论分析，PEI去除Cr(VI)的核心机制可以归纳为三种协同作用。首先，静电相互作用：在酸性条件下，PEI的氨基团被质子化，产生带正电的表面，能够轻易捕获阴离子Cr(VI)物种，如CrO?2?和HCrO??。其次，还原作用：氨基团作为电子供体，将高毒性的Cr(VI)还原为毒性较低的Cr(III)，从而降低环境风险。第三，螯合作用：生成的Cr(III)通过与PEI链上的功能基团（如氨基和羟基）复合而被固定，有效防止二次污染[20]。此外，利用其阳离子性质和反应性氨基官能团，PEI可以用于修饰多种基底的表面，包括树脂和多孔材料，从而赋予额外的功能，如吸附和催化[21]。Wang等人[22]描述了一种创新的PEI功能化零价铁（ZVI）复合材料（Fe-TA-PEI-10），用于有效去除Cr(VI)。这种材料合成简便、可再生性强且储存稳定性优异，无需特殊保存条件。Bao等人[8]使用氧化石墨烯纳米片作为基底，然后通过交联反应在其表面涂覆PEI。该复合材料对六价铬的吸附容量高达约1185 mg·g?1。Shang等人[23]合成了一种基于儿茶酚胺的聚合物——单宁-聚乙烯亚胺（TA-PEI），在308 K时对Cr(VI)的吸附性能表现出色，最大吸附容量达到707.96 mg·g?1
同时，其聚合物链的交联或涂层效应增强了复合材料的抗膨胀和抗渗出性能，从而提高了在实际废水处理过程中的结构稳定性。聚合物材料的明确形态对其性能起着关键作用[24],[25]。均匀的球形结构提供了高的表面积与体积比，有利于形成大量的吸附活性位点。此外，规则的多孔形态增强了Cr(VI)离子向PEI修饰引入的功能基团的扩散路径和可及性。这种可控的架构不仅提高了吸附动力学和容量，还有助于材料的稳定性和可重复使用性。因此，定制的球形形态对于优化材料的性能至关重要，使其在Cr(VI)去除应用中非常有效。
在本研究中，使用二甲氧基甲烷作为交联剂，促进了1,4-苯二甲醇的亚甲基桥接交联反应，生成了聚(1,4-苯二甲醇)（BT）。随后，BT上的残留羟基与环氧溴丙烷发生亲核加成-开环反应，生成了由聚(1,4-苯二甲醇)和环氧溴丙烷组成的聚合物BTF。最后，合成了一系列PEI接枝的吸附剂（BTFPM），其中PEI作为接枝单体。最佳Cr(VI)吸附剂BTFP10000是根据PEI的分子量进行优化的。随后进行了全面的分析和表征技术，以分析其结构特征和吸附行为。通过批次实验系统评估了pH值、温度和共存离子对Cr(VI)吸附性能的影响。此外，应用吸附动力学和等温模型阐明了BTFP10000高效去除Cr(VI)的潜在机制。总之，合成的BTFP10000在Cr(VI)去除方面表现出卓越的效果，在实际应用中修复重金属离子方面具有巨大潜力。
