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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型吸附劑納米磷酸鹽的合成及其吸附機(jī)理的研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡(jiǎn)介：
- 研究新型吸附劑納米磷酸鹽的制備及其在廢水處理中的應(yīng)用。探討出磷酸鹽最佳制備條件。 利用自制的磷酸鹽作為吸附劑，考察磷酸鈷對(duì)廢水中苯胺的吸附，磷酸四鈣對(duì)廢水中Cu(Ⅱ)的吸附，探討出最佳吸附條件；通過熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、顆粒間擴(kuò)散模型進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)機(jī)理。將其用于環(huán)境廢水治理中，為相關(guān)研究和工程實(shí)際應(yīng)用提供科學(xué)理論依據(jù)。方法操作簡(jiǎn)單、無二次污染后患，符合當(dāng)今綠色化學(xué)的發(fā)展模式。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日趨惡化，重金屬和有機(jī)物的水體污染物嚴(yán)重影響人體健康，動(dòng)、植物的正常生長(zhǎng)，干擾或破壞生態(tài)平衡。因此，尋求廉價(jià)、高效、經(jīng)濟(jì)的廢水處理新方案勢(shì)在必行。 研究新型吸附劑納米磷酸鹽的制備及其在廢水處理中的應(yīng)用。探討出磷酸鹽的最佳制備條件。 利用自制的磷酸鹽作吸附劑，考察磷酸鈷對(duì)廢水中有機(jī)物苯胺的吸附作用，磷酸四鈣對(duì)廢水中Cu(Ⅱ)的吸附作用。結(jié)果表明：在pH＝4、溫度為40℃、吸附60min的條件下，0.4g磷酸鈷對(duì)50 mL50mg/L苯胺吸附去除率高達(dá)91.13%，吸附容量為5.7mg/g ；其吸附行為符合Langmuir和Freundlich等溫式。吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型，熱力學(xué)參數(shù)ΔG 均小于零，ΔH 和ΔS分別為73.98kJ/mol 和12.39kJ/mol，吸附行為是自發(fā)吸熱過程；在pH＝4、溫度為50℃、吸附60min條件下，0.090g磷酸四鈣對(duì)50 mL50mg/L Cu(Ⅱ)溶液吸附去除率高達(dá)99%，吸附容量為41.3mg/g，吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型，能很好的符合了Langmuir等溫吸附模型，其熱力學(xué)函數(shù)為ΔH = 1.99 kJ/mol；ΔS= 37.04kJ/(mol.K)；ΔG＜0 ，磷酸四鈣吸附Cu(Ⅱ)是一個(gè)自發(fā)吸熱的反應(yīng)過程。 通過對(duì)水體污染物的處理及其污染研究以達(dá)到明確污染狀況，這為水資源評(píng)價(jià)和污染防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)合理利用和保護(hù)水資源的目的。并且也可為工業(yè)廢水處理提供理論依據(jù)，最終給人們的健康發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日趨惡化，重金屬和有機(jī)物的水體污染物嚴(yán)重影響人體健康，動(dòng)、植物的正常生長(zhǎng)，干擾或破壞生態(tài)平衡。因此，尋求廉價(jià)、高效、經(jīng)濟(jì)的廢水處理新方案勢(shì)在必行。利用自制新型吸附劑納米磷酸鹽，對(duì)廢水中重金屬和有害有機(jī)物的吸附處理。通過熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、顆粒間擴(kuò)散模型進(jìn)行分析，得出最佳吸附機(jī)理，為其投入到工業(yè)廢水處理提供理論基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本課題選題新奇，方案獨(dú)特，可行性強(qiáng)，利用吸附法處理環(huán)境污染問題，具有成本低，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。利用合成的磷酸鹽用于環(huán)境污染的處理少有報(bào)道，突出方案的創(chuàng)新性，并且合成的磷酸鹽是一種對(duì)環(huán)境友好的無機(jī)鹽，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，符合當(dāng)今綠色化學(xué)的發(fā)展模式。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 在水體污染及其嚴(yán)重的情況下，尋求廉價(jià)、高效經(jīng)濟(jì)的廢水處理法勢(shì)在必行。通過對(duì)水體污染物的處理及其污染研究以達(dá)到明確污染狀況，這為水資源評(píng)價(jià)和污染防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)合理利用和保護(hù)水資源的目的。并且也可為工業(yè)廢水處理提供理論依據(jù)，最終給人們的健康發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 研究新型吸附劑納米磷酸鹽的制備及其在廢水處理中的應(yīng)用。探討出磷酸鹽的最佳制備條件。 利用自制的磷酸鹽作吸附劑，考察磷酸鈷對(duì)廢水中有機(jī)物苯胺的吸附作用，磷酸四鈣對(duì)廢水中Cu(Ⅱ)的吸附作用。結(jié)果表明：在pH＝4、溫度為40℃、吸附60min的條件下，0.4g磷酸鈷對(duì)50 mL50mg/L苯胺吸附去除率高達(dá)91.13%，吸附容量為5.7mg/g ；其吸附行為符合Langmuir和Freundlich等溫式。吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型，不同溫度下，熱力學(xué)參數(shù)ΔG 均小于零，ΔH 和ΔS分別為73.98kJ/mol 和12.39kJ/mol，吸附行為是自發(fā)吸熱過程；在pH＝4、溫度為50℃、吸附60min條件下，0.090g磷酸四鈣對(duì)50 mL50mg/L Cu(Ⅱ)溶液吸附去除率高達(dá)99%，吸附容量為41.3mg/g，吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型，能很好的符合了Langmuir等溫吸附模型，其熱力學(xué)函數(shù)為ΔH = 1.99 kJ/mol；ΔS= 37.04kJ/(mol.K)；ΔG＜0 ，磷酸四鈣吸附Cu(Ⅱ)是一個(gè)自發(fā)吸熱的反應(yīng)過程。
獲獎(jiǎng)情況
- 2009年衡陽師范學(xué)院大學(xué)生課外科技創(chuàng)新競(jìng)賽“一等獎(jiǎng)”
鑒定結(jié)果
- 本作品純屬本小組原創(chuàng)，不存在抄襲以及作假，可以參加比賽
參考文獻(xiàn)
- 納米材料具有極微小的粒徑及巨大的表面積，具有淤滲作用、極強(qiáng)的表面活性[1]，而納米材料極強(qiáng)的表面活性使其具有極強(qiáng)的吸附作用。為用作良好的吸附劑提供理論依據(jù)。 目前，處理廢水污染采用化學(xué)沉淀、萃取、離子交換等技術(shù)，處理成本高，且易造成二次污染，而吸附法原材料來源豐富，成本低廉，能耗低，無二次污染，備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注[2]。利用合成的納米磷酸四鈣作吸附劑處理重金屬離子廢水[3]，納米磷酸鈷作為吸附劑處理含苯胺廢水尚未報(bào)道。因此，該方案具有潛在的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 [1]柳孝龍,余 濤,劉 俊,余一鶚,等.納米材料 及其功能性紡織產(chǎn)品的開發(fā)研究[J].印染,2001,7（16）:49-51. [2] Luo J, Hu Y Y, Zhong H T. Removal o f Cr(Ⅵ) in solution by Aspergillus fum isynnem atus mycelia:reduction and biosorption[J].Acta Scientiae Circumstantiae, 2007, 27(10): 1585-1592. [3]唐文清,曾榮英,馮泳蘭,等.合成碳羥基磷灰石對(duì)水中雙酚A的吸附性能研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2009,3（11）:1961-1964.
同類課題研究水平概述
- 目前，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道處理廢水中重金屬離子主要采用化學(xué)沉淀法、溶液萃取、膜濾、反滲透、離子交換、溶膠-凝膠法和吸附法等[1]。其中化學(xué)沉淀、萃取、離子交換等技術(shù)，處理成本高，且易造成二次污染，而吸附法具有原料來源豐富，成本低廉，能耗低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注[2]。多孔無機(jī)固體材料可以是結(jié)晶形的或是無定形的，它們被廣泛應(yīng)用在吸附劑、催化劑、各類載體和離子交換劑等領(lǐng)域，空曠結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積加強(qiáng)了它們的催化和吸附能力。文獻(xiàn)[3]報(bào)道Co3(PO4)2具有層狀、多孔、高聚合度的結(jié)構(gòu)，這些分子多數(shù)經(jīng)過有機(jī)模板劑或其它分子的修飾，形成混合配體的配合物，有利于對(duì)重金屬離子的吸收。 迄今，處理苯胺類有機(jī)廢水采用萃取、氧化、生化等方法[4]、所需設(shè)備昂貴，處理成本高，且易造成二次污染，而吸附法使用的原材料具有操作簡(jiǎn)便，成本低廉，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。這些優(yōu)點(diǎn)為吸附法在廢水處理領(lǐng)域一直占有重要位子奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)： [1]王英濱,靳昕,林智輝.MCM-41中孔分子篩凈化含Cr(Ⅵ)廢水的實(shí)驗(yàn)研究[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2007,35(2):197-201. [2]Srivastava S K, Singh A K, Sharma A. Studies on the uptake of lead and zincby lignin obtained from black liquor - a paper industry waste material[J].Environ Technol, 1994, 15(4):353-361 [3]李增新,薛淑云.廉價(jià)吸附劑處理重金屬離子廢水的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2006,7(1):6-11. [4]曹艷芳,盧曉巖,梁瑩.改性沸石吸附水中苯胺的實(shí)驗(yàn)研究[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005,24(l):74-76.
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