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基本信息
- 項目名稱：
- 稻殼制備吸附劑M-TiO2-SiO2及其應(yīng)用
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 成功的利用稻殼為模板和硅源合成了八種復(fù)合材料M-TiO2-SiO2（M：Fe、Co、Ni 、Cu、Zn、Cd、Ag、Pb），并研究了避光條件下對番紅花T、龍膽紫和模擬磷溶液的吸附率。研究結(jié)果表明：M-TiO2-SiO2對兩種染料的吸附率可達80%；M-TiO2-SiO2對模擬磷溶液的吸附率最高可達33%。更重要的是M-TiO2-SiO2作為吸附劑可重復(fù)使用，同時得出了優(yōu)化的吸附染料的實驗條件。
- 詳細介紹：
- 成功的利用稻殼為模板和硅源合成了8種復(fù)合材料M-TiO2-SiO2（M：Fe、Co、Ni 、Cu、Zn、Cd、Ag、Pb），并研究了避光條件下對番紅花T、龍膽紫和模擬磷溶液的吸附率。研究結(jié)果表明：M-TiO2-SiO2對兩種染料的吸附率可達80%，第四周期過渡金屬的復(fù)合物M-TiO2-SiO2對兩種染料的吸附率均隨金屬原子序數(shù)的增大而先增大后減小，Ni-TiO2-SiO2的吸附率最大，同副族隨周期數(shù)增大，吸附率增大；M-TiO2-SiO2對模擬磷溶液的吸附率最高可達33%，M-TiO2-SiO2的吸附能力隨著過渡金屬離子3d軌道電子數(shù)的增加，吸附性能呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，同副族M-TiO2-SiO2的吸附性能隨著過渡金屬主量子數(shù)的增大吸附性能減小。更重要的是M-TiO2-SiO2作為吸附劑可重復(fù)使用，同時得出了優(yōu)化的吸附染料的實驗條件。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：本作品合成了八種復(fù)合物，并做了相關(guān)實驗以求尋找一個有效處理含染料和磷廢水的方法。基本思路：稻殼中含大量的硅，有課題組利用稻殼為模板合成高純、高比表面積的SiO2，同時TiO2在紫外光下光量子效率高、光譜響應(yīng)范圍狹窄，而過渡金屬的修飾可以拓寬光譜響應(yīng)范圍。該作品利用稻殼為模板和硅源合成金屬復(fù)合物希望可以有效的利用稻殼、TiO2和過渡金屬三者的優(yōu)勢尋找到在水污染治理中的有效途徑和方法。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 科學(xué)性：利用稻殼為模板和硅源合成了八種復(fù)合材料，研究了避光條件下對番紅花T、龍膽紫和模擬磷溶液的吸附率。結(jié)果表明：復(fù)合物對兩種染料的吸附率可達80%，對模擬磷溶液的吸附率最高可達33%，復(fù)合物作為吸附劑可重復(fù)使用，同時得出了優(yōu)化的吸附實驗條件。 先進性及獨特之處：原料廉價、變“廢”為寶、以“污”治污、制備簡單、可大規(guī)模生產(chǎn)、復(fù)合物可再生，同時復(fù)合物對染料和磷溶液均有吸附。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 含染料和磷廢水是水系環(huán)境的主要污染源之一，尋找一個有效處理含染料和磷廢水的方法是很有必要的。用稻殼為模板和硅源合成金屬復(fù)合物M-TiO2-SiO2，用其來處理染料有機物和模擬磷溶液，達到去除污水中有機物和磷的作用。采用“農(nóng)業(yè)垃圾”稻殼為原料，變廢為寶，緩解了環(huán)境壓力，同時復(fù)合物M-TiO2-SiO2吸附后可以循環(huán)使用，不會造成二次污染，在環(huán)保方面有重要的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 成功的利用稻殼為模板和硅源合成了8種復(fù)合材料M-TiO2-SiO2（M：Fe、Co、Ni 、Cu、Zn、Cd、Ag、Pb），并研究了避光條件下對番紅花T、龍膽紫和模擬磷溶液的吸附率。研究結(jié)果表明：M-TiO2-SiO2對兩種染料的吸附率可達80%，第四周期過渡金屬的復(fù)合物M-TiO2-SiO2對兩種染料的吸附率均隨金屬原子序數(shù)的增大而先增大后減小，Ni-TiO2-SiO2的吸附率最大，同副族隨周期數(shù)增大，吸附率增大；M-TiO2-SiO2對模擬磷溶液的吸附率最高可達33%，M-TiO2-SiO2的吸附能力隨著過渡金屬離子3d軌道電子數(shù)的增加，吸附性能呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，同副族M-TiO2-SiO2的吸附性能隨著過渡金屬主量子數(shù)的增大吸附性能減小。更重要的是M-TiO2-SiO2作為吸附劑可重復(fù)使用，同時得出了優(yōu)化的吸附染料的實驗條
獲獎情況
- 1. 發(fā)明名稱：稻殼制備染料吸附劑M-TiO2-SiO2及吸附劑的應(yīng)用. 專利申請?zhí)枺?01110000912.5 2. 參加云南省第六屆青年學(xué)術(shù)科技作品競賽獲二等獎 3. 參加學(xué)校第六屆大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽作品競賽獲二等獎
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1]Y.C. Miao, J.Q. Wang. Materials Science & Engineering C., 2010, 30:839. [2]Z.B. Zai, Y.C. Miao, J.Q. Wang. Catal. Lett., 2009, 131 (3-4):538. [3]繆應(yīng)純, 何瓊, 李正賢, 等. 材料導(dǎo)報, 2010，24(16):185. [4]曾漢民, 符若文, 陳寶麗. 水處理技術(shù),1987,13:152. [5]崔麗娜，李繼. 環(huán)境保護科學(xué), 2011, 37(2):10.
同類課題研究水平概述
- 資源、環(huán)境、人口的可持續(xù)發(fā)展已成為現(xiàn)在和未來的重大課題。廢水中含有大量的有機污染物，其中染料廢水尤其明顯，我國是世界上染料生產(chǎn)和消費的第一大國，染料及印染廢水污染量大、面廣。目前，采取治理該類廢水的方法有生物法、物理法、化學(xué)法等。但這些方法應(yīng)用時存在反應(yīng)不徹底、運轉(zhuǎn)費用高、處理時產(chǎn)生二次污染等問題。故尋找一種反應(yīng)徹底、運轉(zhuǎn)費用低、無二次污染的有機物處理方法是我們共同追求的目標(biāo)。其次，近年來我國水體磷含量過高、富營養(yǎng)化—藻類過量繁殖引起水質(zhì)惡化、湖泊退化，嚴(yán)重破壞了水體生態(tài)環(huán)境，以至于威脅到水生生物的生存和人類的健康。廢水中的磷主要以正磷酸鹽、偏磷酸鹽和有機磷等形式存在。一直以來最常用的去除磷的方法主要包括生物法、化學(xué)法、人工濕地和吸附法等。生物法除磷是基于噬磷菌在好氧及厭氧條件下攝取及釋放氮磷的原理，通過好氧-厭氧的交替運行來實現(xiàn)去除磷?；瘜W(xué)法去除磷主要指應(yīng)用鐵鹽、鋁鹽和石灰等產(chǎn)生的金屬離子與磷酸根生成難溶磷酸鹽沉淀物的方法來去除廢水中的磷，然而吸附法除磷在一定程度上彌補了以上兩種方法的不足和缺陷。吸附法作為一種從低濃度溶液中去除特定溶液中溶質(zhì)的高效低耗的一種方法，特別適用于廢水中有害物質(zhì)磷的去除。活性炭吸附法處理污水是一種應(yīng)用較早的方法，該法對去除污水中溶解性有機物非常有效，但是在我國目前活性炭的供應(yīng)量比較緊張，再生設(shè)備少，處理成本較高，以至于它的應(yīng)用面窄。因此活性炭吸附法處理污水不能滿足新的需要，不斷開發(fā)替代活性炭的新吸附劑產(chǎn)品就顯得十分重要。 我國是世界上稻殼資源最豐富的國家，稻殼含大量的硅，但是綜合利用低。國內(nèi)利用稻殼制備SiO2、納米白炭黑和活性炭的研究甚多，但工藝較復(fù)雜。有課題組利用稻殼為模板合成高純、高比表面積的SiO2，同時TiO2在紫外光下光量子效率高、光譜響應(yīng)范圍狹窄，而過渡金屬的修飾可以拓寬光譜響應(yīng)范圍。該作品利用稻殼為模板和硅源合成金屬復(fù)合物M- TiO2-SiO2，有效的利用稻殼、TiO2和過渡金屬三者的優(yōu)勢尋找到在水污染治理中的有效途徑和方法。M-TiO2-SiO2對兩種染料的吸附率可達80%，M-TiO2-SiO2對模擬磷溶液的吸附率最高可達33%。更重要的是原料廉價、變“廢”為寶、以“污”治污、制備簡單、可大規(guī)模生產(chǎn)、復(fù)合物M-TiO2-SiO2可再生，同時復(fù)合物對染料和磷溶液均有吸附。
