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六价铬(Cr(Ⅵ))是高度毒性的重金属污染物,具有致畸、致癌和致突变作用,是美国EPA列为水体一级优先控制污染物,也是我国列为"十二五"规划中的重点防控的重金属污染物。我国是有色金属生产第一大国,工业生产过程中排放大量的含Cr(Ⅵ)废水废渣,水体的铬污染严重影响居民饮用水安全和工业生产用水,加之我国面临严重的水资源短缺问题,水体Cr(Ⅵ)污染的防治是工业废水治理的重中之重。吸附法处理重金属废水效果明显,操作简便,原料来源广泛且可循环利用,因而广泛运用于处理Cr(Ⅵ)废水。吸附法的技术关键在于吸附剂的选择。本课题采用不同硅源、不同模板剂、不同的老化和改性方法制备了硅材料SBA-15和MCM-41,并将其作为吸附剂,通过静态实验吸附水中的Cr(Ⅵ),通过比较吸附效果筛选出最优吸附剂。实验结果发现,以工业粉煤灰为硅源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,通过碱熔融-微波老化合成法制备的硅材料MCM-41(命名为FMC)对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳。对粉煤灰制备的介孔硅材料MCM-41进行XRD和N2吸附-脱附表征,表征结果说明该材料具有介孔结构的特征,但有序度差,比表面积小,原因是粉煤灰中杂质较多,在制备过程中影响了材料的孔隙形成和分布。考察筛选出的最优吸附剂FMC对Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察内容包括溶液初始pH值、吸附时间、初始Cr(Ⅵ)浓度、共存阴阳离子、光照和吸附温度等因素;在此基础上,对吸附剂FMC进行了吸附动力学和吸附热力学研究,同时对FMC进行吸附-解吸的再生研究。此外,采用XRD、N2吸附-脱附和FT-IR对硅材料FMC进行表征。实验结果表明,FMC对水中Cr(Ⅵ)具有显著的吸附作用,酸性条件利于吸附,最佳pH=1.5～2.5;共存阴、阳离子对其吸附效果几乎无影响,FMC对Cr(Ⅵ)具有很高的选择性;提高吸附温度利于FMC吸附Cr(Ⅵ),但温度的影响很不明显;光照条件大大提高了 FMC的吸附效果。FMC吸附Cr(Ⅵ)的过程符合Langmuir等温模型,光照条件下的最大拟合吸附容量为256.41 mg/g,无光照条件下最大拟合吸附容量为153.85 mg/g,吸附为吸热过程,并遵循准二级动力学模型。通过吸附性能的研究及XRD、N2吸附-脱附和FT-IR表征分析,得出FMC吸附水中Cr(Ⅵ)的吸附机理为:Cr(Ⅵ)阴离子为主要吸附对象,硅材料FMC外表面的正电荷硅物种和其内表面的铵根离子(N[CH3(CH2)15](CH3)3+)为吸附位点,吸附过程主要在酸性条件下进行;在酸性条件下,FMC表面的正电荷硅物种与内表面的铵根离子通过静电作用吸附Cr(Ⅵ)阴离子,最终以N-H键进行键合;随着pH值的升高,FMC表面的硅物种逐渐带负电荷,其与Cr(Ⅵ)阴离子的静电吸附作用减弱、甚至消失,由于溶液中大量OH-的竞争作用,FMC内表面的吸附位点对Cr(Ⅵ)阴离子的吸附作用减小,两方面原因导致Cr(Ⅵ)去除率随pH值的升高而下降。脱附为吸附的逆过程,使用碱液对FMC进行脱附解吸。在碱性解吸液中,FMC表面带有大量的负电荷,并排斥吸附在吸附剂上的Cr(Ⅵ)阴离子而释放到液相中。本课题制备的硅材料FMC吸附Cr(Ⅵ)的效果显著,且制备成本低,原料来源广泛,制备过程简单快速,在Cr(Ⅵ)废水处理方面有很大的应用前景和现实意义。