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六价铬(Cr(Ⅵ))作为一种典型的重金属污染物,易在动植物体内富集,并最终可能经过食物链进入人体,对人类健康构成极大的威胁。碳材料常被用于吸附处理水体中的Cr(Ⅵ),但普通碳材料难以满足对Cr(Ⅵ)废水的处理要求。相比普通碳材料,氮掺杂的碳材料由于化学活性位点增加,可以更有效地吸附处理Cr(Ⅵ)。然而目前制备氮掺杂碳材料的工艺存在方法复杂、含氮碳源价格昂贵、制备工艺对环境有潜在威胁等问题。因此本文的研究目标是使用普通的富氮碳源,采取绿色简单的技术,通过一步法制备具有高氮含量、高Cr(Ⅵ)去除活性的亚微米级氮掺杂碳球,并考察其在去除Cr(Ⅵ)上的应用性能。本文以普通氨基葡萄糖硫酸盐为原料,通过自行设计的气溶胶喷雾法一步制备亚微米级氮掺杂碳球,并通过SEM、TEM、FT-IR、元素分析、BET、Zeta电位、XPS等手段对材料进行表征。结果表明经过气溶胶喷雾法制备的材料尺寸处于亚微米级,并呈现规整的球形结构。同时由于氨基葡萄糖硫酸盐在雾化过程中发生自组装,导致独特的网状结构的形成。在去除重金属Cr(Ⅵ)的过程中,由于所制备的亚微米级氮掺杂碳球表面的氮原子在酸性条件下发生质子化,导致材料表面带有更多的正电荷,进而通过静电吸引力与Cr(VI)阴离子结合,极大地提高了Cr(VⅥ)去除率。与非氮掺杂碳球相比,本研究合成的氮掺杂碳球对Cr(Ⅵ)的去除率由15.5%提高到100%。XPS结果表明,吸附在氮掺杂碳球上的Cr(Ⅵ)可最终被材料表面的C-H和C-OH等还原基团还原成Cr(Ⅲ),同时C-H和C-OH被氧化成C-OH和C=O。为了研究该亚微米级氮掺杂碳球的实际应用性能,本文还考察了N-掺杂量、pH、材料剂量、循环再生能力等条件对Cr(Ⅵ)去除效率的影响。结果表明,增加N-掺杂量、降低pH有利于Cr(Ⅵ)的去除。使用5g/L剂量的氮掺杂亚微米碳球可100%去除初始浓度为60mg/L的Cr(Ⅵ)溶液。尽管随着氮掺杂碳球NC材料循环使用次数的增加,Cr(Ⅵ)去除率逐渐降低,但经过五次循环,去除率仍达到60%。由于氮掺杂的亚微米碳球是通过非常方便的气溶胶喷雾法一步制备得到的,而且氮原子的掺杂显著的提高了Cr(Ⅵ)去除率,因此可作为潜在的处理含Cr(VI)废水吸附剂使用。