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工业废水排放导致严重环境和健康问题，其中 Cr (VI) 污染危害极大。研究人员以白菜废弃物制备活性炭去除合成及制革废水中的 Cr (VI)。结果显示该活性炭效果良好，此研究为废水处理提供了新的绿色途径。
在当今社会，工业发展迅速，可随之而来的工业废水排放问题却如同一颗颗 “定时炸弹”，严重威胁着生态环境和公众健康。大量未经处理或部分处理的工业废水中含有重金属，其中六价铬（Cr (VI)）因其高毒性和致癌性，对动植物、水生环境以及人类都构成了极大的威胁。世界卫生组织（WHO）和美国环境保护署（US EPA）都对其在饮用水和地表水中的排放标准做出了严格限制。然而，现实却令人担忧，许多工业废水排放的 Cr (VI) 含量远超标准，埃塞俄比亚的制革业就是重要的污染源之一。在这样严峻的形势下，寻找一种高效、环保且经济的 Cr (VI) 去除方法迫在眉睫。
为了解决这一难题，来自埃塞俄比亚吉姆马大学（Jimma University）、阿迪格拉特大学（Adigrat University）和迪拉大学（Dilla University）的研究人员 Emnet Berhane、Belay Negassa 等人开展了一项极具意义的研究。他们将目光投向了常见的白菜废弃物，尝试将其制备成活性炭，用于去除合成及制革废水中的 Cr (VI)。该研究成果发表在《BMC Chemistry》上，为废水处理领域带来了新的曙光。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先，从实际的制革厂采集废水样本，并妥善保存。接着，制备了不同浓度的 Cr (VI) 标准溶液和工作溶液。对于活性炭的制备，研究人员将收集来的白菜废弃物洗净、切碎、干燥后，用 45% 的磷酸（H3PO4）进行活化，再在 450°C 下碳化，最后经过一系列处理得到用于实验的活性炭。实验中，运用了多种表征技术，如通过 proximate analysis 测定活性炭的物理化学性质，利用 X 射线粉末衍射（XRD）分析其晶体结构，借助傅里叶变换红外光谱（FTIR）观察其表面官能团变化 。在吸附实验方面，进行了批量吸附研究，考察不同条件对吸附效果的影响；还开展了解吸研究，探究活性炭的再生性能。
研究结果丰富且具有重要价值。在活性炭特性方面，proximate analysis 表明其具有高固定碳含量（60.414%）、低水分含量（6.191%）、低灰分含量（17.477%）和低挥发物含量（15.918%），这些特性有助于提高其吸附能力。零电荷点（pHpzc）研究发现该活性炭的 pHpzc 为 4，在 pH 低于 4 时，其表面带正电，有利于吸附阴离子。FTIR 分析显示，吸附 Cr (VI) 后，活性炭表面官能团发生变化，证明 Cr (VI) 与活性炭发生了相互作用。XRD 分析则表明，吸附过程未改变活性炭的结构性质，且其主要为无定形相。
在批量吸附实验中，研究人员考察了多个因素对吸附效果的影响。pH 方面，当 pH 为 3 时，Cr (VI) 的吸附率和吸附容量达到最高，分别为 98.99% 和 4.9mg/g。随着 pH 升高，吸附效率下降，这是因为高 pH 下氢氧根离子与铬酸根离子竞争吸附位点，且活性炭表面带负电，与铬酸根离子产生排斥作用。初始浓度实验发现，随着初始 Cr (VI) 浓度增加，吸附效率降低，但吸附容量增大。这是因为低浓度时离子迁移率高，而高浓度时吸附剂活性位点有限。吸附剂剂量实验表明，当吸附剂剂量从 1g/L 增加到 2g/L 时，Cr (VI) 去除效率显著提高，之后趋于稳定，因此选择 2g/L 作为最佳剂量；同时，吸附容量随吸附剂剂量增加而降低。振荡速度实验显示，在 50 - 150rpm 范围内，吸附容量和效率随振荡速度增加而提高，超过 150rpm 后趋于稳定并略有下降，150rpm 为最佳振荡速度。接触时间实验表明，吸附初期速度较快，150min 后达到平衡，吸附容量稳定在 4.96mg/g。温度实验发现，在 20 - 25°C 范围内，吸附容量和效率随温度升高而增加，25 - 40°C 保持稳定，超过 40°C 后下降，25°C 为最佳温度。
研究人员还对实际制革废水进行了处理研究。在优化条件下，该活性炭对实际制革废水中 Cr (VI) 的去除效率达到 83.81%，相比未活化的活性炭，经H3PO4活化的活性炭去除效率显著提高，证明了活化过程的重要性。
在吸附等温线和动力学模型研究中， Freundlich 模型比 Langmuir 模型能更好地描述吸附过程，表明该吸附为多层吸附，且吸附过程是有利的。动力学研究表明，伪二级动力学模型能更好地描述吸附过程，说明化学吸附在该过程中起主导作用。
热力学研究显示，吸附过程的吉布斯自由能变（ΔG0）为负值，表明该吸附过程是自发的；焓变（ΔHD）为负值，说明吸附过程是放热的；熵变（ΔS0）为正值，意味着固液界面的随机性增加。
解吸研究发现，该活性炭的解吸能力有限，使用 NaOH 时解吸率最高，仅为 13.09%，表明吸附过程是不可逆的化学吸附，因此需要妥善处理用过的吸附剂，以避免环境污染。
综合来看，该研究利用白菜废弃物制备活性炭，有效去除了合成及制革废水中的 Cr (VI)。通过优化吸附条件，获得了较高的去除效率。研究还确定了吸附等温线、动力学模型以及热力学参数，为深入理解吸附过程提供了理论依据。这一研究不仅为废水处理提供了一种新的绿色方法，还实现了白菜废弃物的资源化利用，具有显著的环境和经济意义。然而，活性炭的解吸性能有待进一步提高，未来研究可在此方向展开探索，以完善该技术，为解决全球废水污染问题做出更大贡献。
