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含Cr(Ⅵ)废水具有排放量大、水质复杂、酸性强、毒性大等特点成为水体污染的一个主要来源。镁基、铝基、铁基材料等众多吸附材料而难以用于常见的酸性六价铬废水。近年来,含氮碳材料由于具有耐酸碱、化学稳定性好等优点,在气体吸附和水处理方面作为优良的吸附剂得到越来越多的关注。氮的引入不但可以提高含氮碳材料对Cr(Ⅵ)的吸附能力而且还可以改善还原环境而使Cr(Ⅵ)脱毒。另外,从实际应用的角度来讲,球形吸附剂具有很好的流体力学性质可以提高流体渗透率和相分离能力。因此,合成一种具有高氮含量的碳球对于处理酸性六价铬废水有着重要意义。(1)选用间氨基苯酚、六次甲基四胺为原料,在水相体系实现有机-有机自组装制备得到有序含氮介孔碳(NOMC),并用SEM、TEM、BET和元素分析对材料的形貌、孔隙结构进行了初步表征。TEM和BET结果表明该碳材料具有有序的介孔结构,孔径尺寸集中于4～5nm。元素分析结果表明该NOMC的氮含量为4.25wt%。通过NOMC对水中Cr(Ⅵ)吸附性能初步研究表明,当pH值为1～2时有较大的吸附量,同时Freundlich等温以及准二级动力学模型可以较好地拟合其吸附过程,吸附容量高达76 mg/g。(2)采用六次甲基四胺和间苯二胺为原料在水热条件下通过一步法合成高氮含量的聚合物小球,随后经过ZnCl2活化以获得高比表面积的富氮碳球(NECS),并用SEM、BET、IR、XPS等仪器对材料进行深入分析表征。SEM表明该碳球有着较好的尺寸均一性,直径为0.6～1.2 μm。BET和元素分析表明碳球有1237 m2/g的高比表面积和10.21 wt%的高氮含量。NECS在酸性Cr(Ⅵ)溶液的吸附性能研究结果表明,NECS对Cr(Ⅵ)的最大去除容量高达279 mg/g,Freundlich等温以及准二级动力学模型可以较好地拟合吸附过程。基于Zeta电位和XPS分析,NECS对Cr(Ⅵ)的主要去除机制:在较低pH下,Cr(Ⅵ)阴离子通过静电作用吸附于碳球表面,然后部分吸附在碳球表面的Cr(Ⅵ)在氮官能团作用下被还原成Cr(Ⅲ),最后Cr(Ⅲ)与氮原子的孤对电子形成配位作用。此外,NECS在六次循环吸脱附后依然保持90%以上的Cr(Ⅵ)去除率。最后,对于Cr(Ⅵ)初始浓度为937mg/g、pH值为1.5的实际酸性含铬电镀废水,NECS投加量为12 g/L时,NECS有着99.9%的Cr(Ⅵ)去除效率。以上结果表明NECS在酸性含Cr(Ⅵ)废水处理中具有良好的应用前景。