铬(Cr)是一种常见的水体重金属污染物。由于六价铬[Cr(Ⅵ)]具有毒性高,迁移速率快,易生物积累等特点,严重危害生态系统和人类健康,控制Cr(Ⅵ)污染是控制水体铬污染的关键。吸附法是一种常用的水体铬污染治理技术,但目前吸附剂的再生和含铬吸附剂的安全处置等问题仍未解决。为此,本研究提出了一种利用可再生磁性金属硫化物吸附剂去除并回收水中Cr(Ⅵ)的新思路。钛磁铁矿(Fe₂TiO₅)是一种常见的金属氧化物材料,具有超顺磁性,但其去除水中Cr(Ⅵ)的性能较差。为此,本研究通过硫化(H₂S预处理)在Fe₂TiO₅表面修饰一层硫化铁,提高了其去除水中Cr(Ⅵ)的性能。在此基础上,又通过在硫化前将Mo负载在Fe₂TiO₅表面来进一步提高硫化Fe₂TiO₅去除Cr(Ⅵ)的性能。去除Cr(Ⅵ)后的硫化Fe₂TiO₅和硫化Mo/Fe₂TiO₅可利用磁分离进行回收,经空气中煅烧后分别转变为含铬Fe₂TiO₅和含铬Mo/Fe₂TiO₅,再通过硫化进行再生。再生后的硫化Fe₂TiO₅和硫化Mo/Fe₂TiO₅可继续用于去除Cr(Ⅵ),最终能够实现Cr(Ⅵ)的富集和Cr资源的回收利用。本文的主要研究成果如下:(1)通过硫化显著提高了Fe₂TiO₅去除水中Cr(Ⅵ)的性能,其3小时的Cr(Ⅵ)去除效率从11%提升至79%。Cr(Ⅵ)在硫化Fe₂TiO₅表面的去除主要包括Cr(Ⅵ)的物理吸附和非均相还原(物理吸附态Cr(Ⅵ)被表面还原性物种还原成Cr(Ⅲ))这两个过程,而在Fe₂TiO₅表面的去除只有物理吸附这一个过程。硫化Fe₂TiO₅表面形成的硫化铁不仅能显著增加Fe₂TiO₅表面的正电荷数量,从而大幅提高Cr(Ⅵ)的物理吸附,而且还能将物理吸附的Cr(Ⅵ)进一步还原成Cr(Ⅲ)。因此,硫化能够显著提高Fe₂TiO₅去除Cr(Ⅵ)的性能。此外,硫化Fe₂TiO₅能够进行循环再生,将Cr(Ⅵ)不断富集在其表面,最终实现Cr资源的回收利用。(2)通过Mo负载进一步提高了硫化Fe₂TiO₅去除水中Cr(Ⅵ)的性能,其3小时的Cr(Ⅵ)去除效率从79%提升至100%。硫化Mo/Fe₂TiO₅表面形成的无定形Mo S₃不仅能显著增加硫化Fe₂TiO₅表面的正电荷数量,从而大幅提高Cr(Ⅵ)的物理吸附,而且其还原Cr(Ⅵ)的能力强于FeS和FeS₂,加快了物理吸附态Cr(Ⅵ)的非均相还原速率。循环过程中,再生硫化Mo/Fe₂TiO₅表面形成的高分散Cr(OH)₃显著增加了再生硫化Mo/Fe₂TiO₅表面的正电荷数量,从而大幅提高了Cr(Ⅵ)的物理吸附。因此,硫化Mo/Fe₂TiO₅不仅能够进行再生,还实现了循环中Cr(Ⅵ)去除的自促进,五轮循环中其去除效率可从46%上升至83%。因此,在保证去除效果的前提下,可将五轮循环中吸附剂用量从3.5 g/L逐轮降至2.8 g/L。