铁锰氧化物（FeMnO_x）是一种高效的重金属污染修复材料，在Cr(VI)污染治理方面具有较大潜力。吸附剂的表面改性是提高吸附剂性能的有效方法，负载法是其中最常见方法之一。考虑到 DOM在Cr(VI)吸附和还原上的高活性，DOM可能是处理Cr(VI)污染时铁锰氧化物的一种良好负载材料，但它们的组合效果及相关过程机制尚不清楚。FeMnO_x负载DOM前后对不同Cr(VI)浓度的吸附均在4小时达到平衡，且其吸附容量随温度升高而增加。Cr(VI)在FeMnO_x和FeMnO_x-DOM上均为单分子层吸附，并伴有不均匀表面吸附，以化学吸附为主。FeMnO_x主要由MnO₂、MnFe₂O₄和α-FeOOH组成。DOM负载过程中，DOM中的芳香酚类的O-H官能团与FeMnOx中的Fe-O和Mn-O相互作用。经DOM负载后，吸附剂比表面积增加2倍、孔径分布更均匀、pH_zpc升高，然而静电引力并不是Cr(VI) 吸附过程中的主要作用力。吸附剂中的Fe-OH、Fe-O和Mn-O官能团以及源于DOM的酚羟基OH-均参与了Cr(VI)的络合作用。DOM负载使得吸附剂中更多具有还原活性的Mn，最终提升了被还原的Cr(III)比例，负载前后吸附剂吸附Cr(VI)后，Cr(VI)/Cr(III)比例从11.79降为1.70。Cr(III)与MnFe₂O₄发生离子交换，形成MnCr₂O₄。

图1 FeMnOx负载DOM前、后吸附Cr(VI)的机理

研究结果表明,氧化还原和表面络合是FeMnO_x、FeMnO_x-DOM吸附Cr(VI)的主要机制。FeMnO_x负载DOM可增强对Cr(VI)的吸附，主要是通过以下两种机制：(i)DOM中的酚羟基与FeMnO_x中的Fe-OH/Fe-O/Mn-O键协同形成三元表面络合物。(ii)DOM介导的电子穿梭加速了Fe²⁺⇌Fe³⁺和Mn²⁺/Mn³⁺⇌Mn⁴⁺的氧化还原循环，驱动了Cr(VI)→Cr(III)的转化。

Chen L, Zhang Z, Yang R, et al. Nano Fe3O4 improved the electron donating capacity of dissolved organic matter during sludge composting. Journal of Environmental Management. 2024;369:122354.

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李宁杰，副教授，桂林理工大学，Email：echoningjie_333@126.com，liningjie@glut.edu.cn