短生长周期金针菇根生物质炭高效同步去除纺织废水中Cr(VI)与甲基橙的机制研究

本研究针对纺织废水多污染物共存难题，创新采用短生长周期（3-4周）金针菇根为碳源，通过H3PO4一步活化制备分级多孔活性炭（GNMACs），实现Cr(VI)（100.95 mg/g）与甲基橙(MO)的同步高效去除，揭示静电作用-氧化还原-孔隙填充协同机制，为工业废水多污染物协同治理提供新策略。

　　

纺织工业的蓬勃发展带来了严重的环境污染问题，其中含铬废水和有机染料的混合排放尤为突出。Cr(VI)作为纺织印染过程中的重要助剂，其毒性远超Cr(III)，长期接触0.1 mg/L以上浓度即可导致人体肝肾损伤。传统处理方法如生物降解、离子交换等存在效率低、成本高、无法同步去除多类污染物等缺陷。更棘手的是，现有生物质炭原料如木材、果壳等生长周期长达数月甚至数年，严重制约了规模化应用。

安徽工程大学的研究团队独辟蹊径，选取生长周期仅3-4周的金针菇根为原料，通过H₃PO₄活化碳化制备出具有分级孔结构的活性炭（GNMACs）。研究发现，这种新型材料不仅对Cr(VI)表现出100.95 mg/g的优异吸附容量，更能与甲基橙(MO)在90分钟内实现二元污染物的同步完全去除。相关成果发表于《Inorganic Chemistry Communications》，为纺织废水多污染物协同治理提供了创新解决方案。

研究采用扫描电镜(SEM)表征孔隙结构，通过比表面积分析(BET)测定782.641 m²/g的高比表面积，结合X射线光电子能谱(XPS)解析表面官能团。吸附实验系统考察了碳化温度、pH值等参数影响，通过等温模型和动力学模型阐明吸附机制。特别设计了二元污染物体系验证协同去除效果，并开展5次再生循环实验评估实用性。

【表面形态分析】SEM显示H₃PO₄活化显著提升孔隙发育，形成以微孔-介孔为主的层级结构（平均孔径5.620 nm），吸附后Cr元素均匀分布证实成功负载。

【吸附性能】在pH=2、30℃条件下达到最大吸附量，Langmuir模型拟合优于Freundlich模型，准二级动力学模型表明化学吸附主导。FTIR证实-OH、-COOH等含氧基团参与静电吸引，XPS证实Cr(VI)被还原为低毒Cr(III)。

【二元体系】GNMACs对Cr(VI)和MO的同步去除率均达100%，且两者吸附互不干扰，突破传统吸附剂对多类污染物选择性差的局限。

该研究创新性地将短周期生物质废料转化为多功能吸附剂，首次实现H₃PO₄活化金针菇根炭对重金属-染料复合污染的高效协同去除。材料保持52.6%再生效率的特性，更凸显其工程应用价值。这项工作不仅为纺织废水处理提供了经济高效的解决方案，更为生物质资源的高值化利用开辟了新途径，对推动绿色水处理技术发展具有重要意义。