聚苯胺-聚苯乙烯球（PANI@PS）复合材料的吸附-还原策略

‍六价铬广泛存在于电镀，印刷，陶瓷的废水中，皮革制造和木材防腐工业等。将Cr（VI）还原为低毒性Cr（III）是Cr（VI）污染处理的较重要步骤之一。常见的方法包括光催化还原，电化学还原和化学还原，但他们需要输入高能量或使用还原剂，还需要进一步处理得到的Cr（III），如沉淀和吸附过程，这使得Cr（VI）的处理过程复杂化并造成严重的二次污染。同时吸附Cr（VI）并将其还原为Cr（III）然后隔离所得的Cr（III），具有高去除效率和环境友好特征以及可回收利用Cr（III），成为了Cr（VI）废水处理的选策略。

用一步法简便地合成了聚苯胺–聚苯乙烯球（PANI@PS）复合材料。该材料具有多孔结构，多个相互作用位点和聚合物中的限制作用，使得该材料在近中性pH（6.0）条件下对Cr（VI）具有较高的吸附能力。此外，PANI @ PS在将Cr（VI）还原为Cr（III）后可以有效地隔离Cr（III），这是由于PS纳米孔的限制效应所产生的带负电表面，有效避免了带正电荷的PANI对Cr（III）的排斥作用。此外，基于PANI的电化学氧化还原可逆性，为PANI @ PS的再生提供了新思路。

示意图1. PANI @ PS合成图解

图1. PS和PANI @ PS典型的形态和结构。PS（a，b）和PANI @ PS（c，d）的表面形态和内部外观以及PANI @ PS的横截面(e)；在PANI @ PS部分上的N元素的EDS线扫描（f），FTI IR光谱（g）和PANI @ PS的BJH表面积（h）。

图2.PANI @ PS和块状PANI对Cr（VI）吸附和还原。PANI @ PS和PAN I吸附Cr（VI） （a）及PANI @ PS在pH6.0和pH1.0吸附Cr（VI）后的XPS光谱。

图3.在PANI @ PS上Cr（VI）的吸附和还原过程：PANI @ PS不同pH 值Cr（VI）下对Cr（VI）吸附和还原能力（a）；PANI @ PS的N 1s XPS光谱；PANI @ PS吸附Cr（VI）后的N 1s XPS光谱pH 6.0（c）和pH1.0（d）。

图4.Cr（III）螯合的机理。PANI @ PS和块状PANI的表面电位（a）；PANI @ PS，块状PANI和氧化的PANI @ PS吸附Cr（III ）（b）。

示意图2.Cr在PANI @ PS上的协同作用机制。

图5.Cr（VI）的柱吸附：pH6.0（a）和1.0（b）

图6.Cr的解吸和PANI @ PS的新型再生策略：PANI @ PS和PANI不同的解吸方法（a）；在pH值为6.0的条件下水合肼再生PANI @ PS和电还原PANI @ PS（阴极， -10V，2h）（b）；循环去除Cr性能（c）；PANI @ PS和D201的抗压强度变化（d）。

提出了一种Cr（VI）吸附–还原–螯合以及Cr再循环的策略。通过简单的方法合成了PANI @ PS，克服了块状PANI在水处理应用中的不足，并提高了去除Cr（VI）的能力。重要的是，聚合物中的限制作用，PANI @ PS还可以在将Cr（VI）还原成Cr（III）后有效地隔离Cr（III）。提出了基于PANI的电化学氧化还原可逆性，再生PANI @ PS的新策略。总的来说，这项工作提供了一种全面的方法去除Cr（VI）以及通过同时吸附/还原/封存过程在近中性pH（6.0）中回收Cr（III）。同时，它可以指导和改善水处理中其他块状材料的利用。

wyf 04.13