铬是一种常见的重金属,具有广泛的工业用途,在矿山开采、金属冶炼、电镀、化学药剂生产等工业过程中都会排出大量的含铬废水。水中铬以Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)两个价态存在,其中Cr(Ⅵ)难以降解,其毒性较大而难于处理,对自然环境和人类社会造成了威胁。传统的处理方法主要包括物理吸附和化学沉淀,吸附法具有低成本、低污染、高吸附量的优点,得到了广泛应用。活性炭由于原料来源广泛且廉价易得,是吸附材料的极佳选择。虽然活性炭常被用来处理Cr(Ⅵ)废水,但吸附量普遍较低,对含铬废水的处理效果不够理想。对活性炭进行改性能够增强活性炭对金属离子的静电吸附能力和离子交换能力,提高吸附量。据报道,使用腐殖酸改性活性炭能够引入大量含氧官能团提高活性炭的化学吸附能力,金属离子(铁、锰)改性能够在活性炭表面形成金属氧化物或与官能团结合,增强活性炭对重金属的吸附能力。然而,关于黄腐酸锰(腐殖酸类物质+金属离子)改性活性炭吸附去除水中Cr(Ⅵ)的研究还未见报道。本研究首先使用黄腐酸(FA)、黄腐酸锰(FA-Mn)、黄腐酸铁(FA-Fe)作为改性剂,在不同掺杂含量下对香蒲活性炭进行原位改性,并研究评价不同改性条件下所得活性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果,从中遴选出去除效果最优的黄腐酸锰改性香蒲活性炭(TAC-FA-Mn)和未改性的香蒲活性炭(TAC)作为本研究的后续实验材料。通过对TAC和TAC-FA-Mn的物理化学性质进行表征,分析FA-Mn改性对香蒲活性炭表面形貌、比表面积与孔径分布以及表面官能团的影响;开展静态吸附实验,分析TAC和TAC-FA-Mn吸附Cr(Ⅵ)的热力学、动力学数据,评价溶液pH对Cr(Ⅵ)吸附的影响。本研究所得主要结论如下:1)使用FA、FA-Mn、FA-Fe三种改性剂改性香蒲活性炭,设定掺杂浓度梯度为质量比1%到5%,进行吸附Cr(Ⅵ),对比得TAC-FA-Mn对Cr(Ⅵ)吸附效果最好,作为后续实验用吸附剂。2)通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积和孔径分析(BET)对TAC和TAC-FA-Mn的表面物理性质进行表征。结果表明FA-Mn掺杂引起TAC-FA-Mn表面碎片化,微孔面积和微孔容量相比TAC分别提高了 41.9%和44.3%,介孔面积和介孔孔容分别降低了 20.5%和21.6%,总比表面积和总孔容分别降低了 5.3%和3.6%。FA-Mn改性增加了微孔比例,有助于增强对小分子污染物的吸附能力。3)通过红外光谱测定(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、伯姆滴定实验对活性炭的表面化学性质进行表征。结果表明TAC-FA-Mn表面羧基、内酯基和酚羟基等官能团含量增加,酸性官能团总量从2.269 mmol/g提高到2.912 mmol/g,TAC-FA-Mn表面C=O比例从21.74%增加到45.39%,C-O比例从46.49%下降到31.20%,C-OH比例从18.62%下降到8.91%。4)通过静态吸附实验考察吸附质初始浓度、吸附时间等因素对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:在Cr(Ⅵ)初始浓度为60mg/L,温度为298K条件下,TAC-FA-Mn最大吸附量为23.396 mg/g,比TAC的最大吸附量20.656 mg/g提高了13%,主要归因于微孔数量的增加和更多酸性含氧官能团的引入。Frenudlich方程可以很好的拟合TAC-FA-Mn和TAC的Cr(Ⅵ)等温吸附曲线,吸附过程使用伪二级动力学方程模型拟合程度更高,吸附过程为化学吸附为主,存在多分子层吸附。5)通过pH影响实验考察溶液pH对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:随着pH增加,Cr(Ⅵ)吸附能力下降,TAC-FA-Mn的吸附能力强于TAC。这是由于当溶液pH较高时,活性炭表面的官能团发生解离,活性炭表面被去质子化,对于以酸根阴离子形式存在的Cr(Ⅵ)的静电吸附能力下降,同时由于溶液中的OH-的浓度上升,更多OH-参与活性炭表面的吸附位点竞争,导致活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附量下降。