随着科技的高速发展，人们生活水平日益提高，与此同时，环境污染也愈加严重。其中，由重金属或其化合物造成的重金属污染引起了各国的高度重视，重金属含量超标不仅会恶化环境质量，也严重危害人体健康，因此解决该问题迫在眉睫。

重金属污染主要表现为水污染，工业污染源如金属矿、煤及石油的开采、冶炼、加工中Ce、Cr、Pb、Hg、Ti的排放，废旧电池业中Cd、Ni、Mn等的泄漏，城市化建设中高压汞灯、霓虹灯等的不当处理均会加剧水体重金属污染。污水中的重金属即使浓度较小，但可在藻类等水生植物和底泥中累积，改变细胞的生物功能结构，抑制光合作用、呼吸作用及功能酶活性，甚至改变核酸组成，而后通过鱼和贝类的体表吸附，逐渐随食物链传递，产生浓缩效应，浓度超过阈值则会使动植物中毒、死亡，从而造成公害。除环境危害外，污水中重金属也严重危害人体健康，与人体内多种功能蛋白或酶发生相互作用，从而抑制机体正常活动，损坏神经组织及具解毒功能的关键器官。对人体毒害最大的有五种：铅、汞、砷、铬、镉。铬摄入过量易得鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等，汞食入后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大，镉则会导致高血压，引起心脑血管疾病。

目前，重金属污水处理的方法大致可分为三类：化学法；物理化学法；生物法。化学法主要包括化学沉淀法，氧化还原法和电解法，利用化学反应、电化学性质转变重金属的物理化学状态从而分离出来，主要适用于较高浓度重金属离子污水的处理，是目前国内处理污水的主要方法。物理化学法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、渗透膜及物理吸附法。其中物理吸附法最为经济简便，是处理低浓度重金属污水的公认方法，国内外逐渐开发出多种具吸附功能的吸附材料，如改性沸石、壳聚糖、海泡石、硅藻土及蒙脱石等。生物处理法借助微生物和水生动植物的吸附、絮凝、吸收、富集作用净化水体，是较新的应用方法，但生物体本身对重金属的耐受所带来的局限性还需进一步研究。污水中重金属浓度低且分散，种类各异，反应过程复杂，降低浓度减毒的过程中，某些重金属可能被氧化成高毒性状态，如三价铬可氧化为毒性更大的六价铬，因此重金属污水处理强调高灵敏、特异性、成本低廉且最好实现富集回收，传统处理方法如化学沉淀、电解法、离子交换法等一般难以达到以上要求。众多方法中吸附法因操作简单、吸附率高、成本低而被广泛使用，但大多吸附剂选择性差，难再生，易产生二次污染，吸附后吸附剂与废水难分离，因此制约了传统吸附材料在实际过程中的应用。近年来，国内外研究聚焦于一种新型吸附材料——磁性纳米材料，因其具备超顺磁性、表面效应且吸附性能好，回收脱附高效简便，大大降低制备成本，在重金属污水处理领域的应用受到越来越多的关注。目前应用较广的磁性纳米材料主要有四氧化三铁颗粒、磁赤铁矿颗粒、铁酸盐磁性材料及它们的改性材料。现阶段大多磁性纳米材料仍处在试验期，未大规模投入使用，如何以低成本制备吸附效率更高的磁性纳米材料，探索特定重金属离子最高效的吸附条件是亟需解决的问题。

本课题拟用共沉淀法制备四氧化三铁磁性纳米颗粒富集吸附水溶液中的重金属离子Cr（VI），探究该磁性材料对水溶液中Cr（VI）的吸附作用机制及其富集吸附重金属离子的影响因素。通过单一变量实验探究四氧化三铁磁珠含量、时间、Cr（VI）初始浓度、pH、温度及盐离子等因素对重金属离子去除效率的影响，并通过多因素正交实验分析最佳吸附条件。同时，以两种不同的动力学机制对该吸附过程进行考察，推测该磁珠富集去除水溶液中Cr（VI）的吸附反应历程。

近年来，我国经济高速发展的同时，水体重金属污染已引起人们的广泛关注，重金属铬已成为我国环境优先污染物之一，其造成的环境问题日益严重，因此研究高效的方法处理含铬污水对于建设可持续发展、环境友好型的社会具有重大现实意义。本课题探索多种实验因素对吸附过程的影响以掌握其吸附特征和规律，通过多种吸附模型模拟推断吸附机制，对工业污水的深度处理、重金属污水净化理论的发展等都具有重要的理论意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容：

本课题拟对四氧化三铁磁性纳米离子的制备，其对水溶液中Cr（VI）的吸附作用机理及多种实验因素对吸附过程的影响进行研究。主要内容如下：采用共沉淀法制备四氧化三铁磁珠，并对所制得的磁珠进行形貌表征、粒径分析、磁吸附性能分析等工作。查阅文献，实施可行精确的Cr（VI）检测方法并绘制适当的标准曲线供因素探讨。以共沉淀法制备的四氧化三铁磁性纳米颗粒为吸附剂处理含Cr（VI）的水溶液，研究该磁珠对溶液中Cr（VI）的吸附行为，以单一变量实验考察吸附时间、Cr（VI）初始浓度、四氧化三铁磁珠含量、pH值、温度、不同种类盐离子等因素对去除过程的影响，以多因素正交实验确定最佳实验条件。通过数据分析建立吸附动力学模型，比对Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型，探讨四氧化三铁纳米粒子去除溶液中Cr（VI）的吸附机制。

2. 2目标：

（1）合成粒径分布均匀且符合实验要求的四氧化三铁磁性微粒。

（2）探究磁珠富集吸附重金属离子Cr（VI）效果的影响因素。