电子电镀、矿冶、制革行业是我国水体重金属污染重点防控行业,由于制革含铬废水具有高有机物、高盐度、存在着多聚体络合、多离子形态分布的特点,与其他工业重金属废水存在显著区别。化学沉淀配合吸附、离子交换、膜分离是重金属废水处理的通用技术。常规化学沉淀法远不能满足我国对含铬废水持续提标减排的需求,而一般吸附剂受选择性和稳定性的限制,难以低成本用于制革废水中铬的深度处理。研究适应制革废水中铬深度处理的高选择性、高稳定性的吸附材料,成为制革行业的迫切需求。本论文以制革含铬废水碱沉淀后富含有机物的低浓度铬液为对象,探索了制革加工过程中不同来源有机物、中性盐离子与溶液中Cr(Ⅲ)的作用机制及沉淀行为。借鉴多金属鞣制化学机制,研究了Zr、Al、Ti金属氧化物对Cr(Ⅲ)的吸附选择性问题;筛选出了具有高效选择性的Zr和Zr-Al复合氧化物作为铬的吸附剂;并针对这类吸附剂酸碱不稳定、粉体易流失的问题,将其与钠基纳米蒙脱土(MMT)复合并采用凝胶注模法制备了金属氧化物/MMT成型材料。研究主要工作如下:(1)针对制革加工特点识别主要有机物(OM),制得OM与Cr(Ⅲ)和Al、Zr、Cr异核配聚体的络合物。采用凝胶渗透色谱(GPC)测定有机物铬(OM-Cr)重均分子量;采用扫描电子显微电镜/X射线能谱仪(SEM-EDS)、综合热分析(DTA-TG)和傅立叶红外光谱仪(FTIR)检测OM与Cr(Ⅲ)的共沉淀性;采用高效毛细管电泳(HPCE)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)检测OM与Cr(Ⅲ)之间的作用力。探索不同OM与不同形态Cr(Ⅲ)协同沉淀之间的关系;研究了金属氢氧化物与OM-Cr协同沉淀的规律;得到多羧基柠檬酸(CA)是影响Cr(Ⅲ)耐碱稳定性的主因子,吸附法可去除OM-Cr。(2)通过碱沉淀、烧结制备金属氧化物,然后采用插层MMT制得对Cr(Ⅲ)具有高效选择性吸附的金属氧化物/MMT吸附材料。采用DTA-TG检测金属沉淀物的物质变化;采用X-射线衍射(XRD)检测金属氧化物的组份;采用透射电子显微镜(TEM)观察吸附材料的微观形貌;采用SEM-EDS检测吸附材料的微观结构和元素变化;采用BET比表面积法测定吸附材料的比表面积;筛选出对Cr(Ⅲ)具有高效选择吸附性的金属氧化物,以MMT为载体制备比表面积大,吸附能力强,pH适应范围宽,抗Na+、Ca2+的Al2O3-ZrO2/MMT吸附材料;探索了金属氧化物种类、配比、以及阳离子、OM、pH与Al2O3-ZrO2/MMT吸附性能之间的关系;研究了Al2O3-ZrO2/MMT吸附Cr(Ⅲ)的动力学和热力学。(3)通过调控MMT层间距,然后采用Zr离子插层MMT对其进行层间改性,最后干燥烧结制备可保持金属氧化物稳定的Zr-MMT复合材料。采用XRD检测MMT的层间变化;采用SEM观察Zr-MMT的表面形貌;采用DES检测Zr-MMT的元素变化;采用BET比表面积法测定Zr-MMT的比表面积;研究了MMT种类、浸渍温度、pH、烧结温度对Zr-MMT吸附性能的影响;探索了烧结温度与复合材料中MMT层间距、物质结构和吸附性能之间的关系;研究了Zr-MMT吸附Cr(Ⅲ)的动力学和热力学;建立物理插层-化学原位沉积,结合MMT层间控制制备复合稳定、具有高效选择吸附性Zr-MMT复合材料的方法。(4)通过制备Zr-MMT粉体凝胶,以聚苯乙烯球为造孔剂,干燥烧结制备Zr-MMT成型材料。采用XRD检测成型材料中MMT的层间结构和物质变化;采用DTA-TG确定成型材料的排胶温度;采用SEM观察成型材料的微观形貌;采用DES测定成型材料的元素变化;采用总有机碳(TOC)检测成型材料与OM的亲和性;采用Zeta电位测定成型材料的带电性;采用BET比表面积法测定成型不同阶段MMT的比表面积;探索了OM、温度、pH、阳离子对成型材料吸附性能的影响;考察了成型材料脱附再生性、Zr离子稳定性,以及吸附动力学和热力学;建立凝胶注模法制备适应pH范围宽,抗Na+、Ca2+,可以去除OM-Cr粉体成型材料的方法。本论文通过物理插层MMT叠加化学原位沉积法解决了金属氧化物与MMT结合不稳定的难题。采用凝胶注模法制备多孔成型吸附材料,解决了粉体吸附材料工程化应用时随水流失难题。开发出抗有机物和中性盐干扰、适应制革废水特点的高效吸附多形态铬的吸附材料,探明了制备材料的性质及吸附机制。本研究对重金属铬的深度去除具有较强的理论意义及实际指导意义。