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基本信息

項目名稱：
以糠醛渣為模板劑制備多孔片狀納米鈦酸鍶鋇及其對水中鎘的吸附性能
小類：
能源化工
簡介：
本文利用糠醛渣為模板劑，以鈦酸四丁酯、硝酸鍶、硝酸鋇等為前軀體原料，用溶膠—凝膠法制備了鈦酸鍶鋇溶膠，將其與糠醛渣混合、烘干，再經(jīng)高溫煅燒后制得新型吸附材料(KBST)，并分別用SEM、XRD進(jìn)行了表征。以糠醛渣做模板劑制備的納米鈦酸鍶鋇，不僅保留了鈦酸鍶鋇對鎘較好的吸附性能，而且回收再利用方便，性能穩(wěn)定，合成成本較低，對水中鎘離子的吸附凈化有良好的應(yīng)用前景。
詳細(xì)介紹：
本文利用糠醛渣為模板劑制得新型吸附材料(KBST)，與其它模板劑相比，以糠醛渣為模板劑，屬廢物利用，材料廉價易得，即保護(hù)了環(huán)境又降低了成本,而且保持了納米鈦酸鍶鋇粉體對水中鎘很強(qiáng)的吸附能力。本文研究了KBST對水中隔離子的吸附性能。同時，pH值、振蕩時間、初始濃度等因素對吸附鎘離子有一定影響，合適的取值可達(dá)到更好的吸附效果。在pH值為5，振蕩時間為30min，鎘的初始濃度為22mg/L時，吸附量可達(dá)到14.635mg/g。另外，還對該多孔鈦酸鍶鋇吸附劑對重金屬鎘的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了探討，結(jié)果表明：KBST吸附隔離子的吸附行為符合Langmuir吸附等溫模型和HO準(zhǔn)二級動力學(xué)方程式。吸附過程的焓變△H>0，且△H<40kJ/mol，表明該過程為吸熱過程，且該過程無新的化學(xué)鍵作用，以物理吸附為主；各溫度下自由能變△G均小于零，表明KBST吸附水中的鎘離子是自發(fā)過程，且溫度越高，自發(fā)程度越大；△S均為正值，這是由于“溶劑置換作用”，導(dǎo)致表現(xiàn)為熵的增加，說明該吸附過程為熵驅(qū)動。以糠醛渣做模板劑制備的納米鈦酸鍶鋇，不僅保留了鈦酸鍶鋇對鎘較好的吸附性能，而且回收再利用方便，性能穩(wěn)定，合成成本較低，對水中鎘離子的吸附凈化有良好的應(yīng)用前景。

作品圖片

  • 以糠醛渣為模板劑制備多孔片狀納米鈦酸鍶鋇及其對水中鎘的吸附性能
  • 以糠醛渣為模板劑制備多孔片狀納米鈦酸鍶鋇及其對水中鎘的吸附性能

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

當(dāng)今環(huán)境、資源問題日益嚴(yán)峻，廢物利用越來越引起人們的關(guān)注?？啡┰鳛橐环N工業(yè)廢物，目前，除了作為燃料和制作活性炭外對其還無其他利用途徑。由于其特殊的結(jié)構(gòu)形態(tài)，將其預(yù)處理后，可用來做模板。納米鈦酸鍶鋇粉體是一種新型的吸附材料，具有很強(qiáng)的吸附能力。但是它在水中不易沉降，易流失，回收困難。利用糠醛渣作為模板，合成多孔片狀鈦酸鍶鋇吸附劑。不僅克服了納米粉體不易沉淀等缺點，而且為糠醛渣的利用提供了新的途徑。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

1、首次利用糠醛渣作為模板劑，制備多孔片狀納米鈦酸鍶鋇，用于水中鎘的吸附。此材料保持了納米鈦酸鍶鋇粉體對水中鎘很強(qiáng)的吸附能力，同時也克服了單純使用納米鈦酸鍶鋇粉體不易在水中沉降，回收再利用困難等缺點 2、糠醛渣是固體廢棄物，處理不當(dāng)會對環(huán)境造成污染。將其做模板劑屬廢物利用，不僅可解決環(huán)境污染的問題，而且還可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益 3、該方法具有成本低、原料來源廣、操作簡單、吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

1、此材料對水中的鎘有很強(qiáng)的吸附能力，可用于含鎘廢水的處理。而且操作過程簡單，方便實用。 2、此作品所選模板屬廢物利用，起到了間接保護(hù)環(huán)境的作用。 3、用該作品吸附水中的鎘回收再利用方便，性能穩(wěn)定，合成成本較低，對水中鎘離子的吸附凈化有重要的應(yīng)用前景。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文利用糠醛渣為模板劑，以鈦酸四丁酯、硝酸鍶、硝酸鋇等為前軀體原料，制得了新型吸附材料——片狀多孔納米鈦酸鍶鋇，并分別用SEM、XRD進(jìn)行了表征。與其它模板劑相比，以糠醛渣為模板劑，屬廢物利用，材料廉價易得，即保護(hù)了環(huán)境又降低了成本，而且保持了納米鈦酸鍶鋇粉體對水中鎘很強(qiáng)的吸附能力。本文研究了該吸附材料對水中鎘離子的吸附性能。考察了pH值、振蕩時間、初始濃度等因素對吸附的影響。結(jié)果表明，在pH值為5，振蕩時間為30min，鎘的初始濃度為22mg/L時，吸附量可達(dá)到14.635mg/g。另外，還對該多孔鈦酸鍶鋇吸附劑對重金屬鎘的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的探討。

獲獎情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

[1]張東, 王敏,譚玉玲.基于秸稈模板法制備多孔納米鈦酸鍶鋇及其對重金屬的吸附性能[J]. 化學(xué)學(xué)報.2010,16,015 [2]張東，蘇會東，高虹.鈦酸鍶鋇納米粉體的制備及其對鉻的吸附性能[J].冶金分析.2007,27(4):7-10

同類課題研究水平概述

由于鎘的毒性大、并且可在人體內(nèi)富集，鎘污染已引起人們的普遍重視。如何能夠有效的去除水中的鎘已成為國內(nèi)外眾多學(xué)者的研究方向。目前，水中鎘的處理方法包括氫氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、離子交換法、氧化還原法、鐵氧體法、膜分離法等。因為吸附法操作簡單、工藝成熟、投資省、吸附劑來源廣，所以用吸附法處理含鎘廢水越來越受到人們的關(guān)注。吸附法中常用的吸附劑有：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩，納米材料等。但部分吸附劑由于其制備成本較高，且使用次數(shù)有限，從而限制了它的廣泛應(yīng)用，如硅膠。近幾年，納米技術(shù)發(fā)展迅速，部分納米材料已成功應(yīng)用于吸附領(lǐng)域且吸附效果顯著。但是，由于納米吸附材料顆粒細(xì)微，存在著不易在水中沉降，回收再利用困難等缺點，限制了其在實際中的應(yīng)用。將納米材料制成多孔塊體，是克服上述缺點的有效方法，目前常用的制備方法有反相懸浮聚合溶膠-凝膠法和溶膠凝膠模板法等。近年來，模板法在制備納米結(jié)構(gòu)材料中的研究引起了人們廣泛的關(guān)注。模板法的優(yōu)勢在于利用模板的空間限域作用和調(diào)控作用可對合成材料的大小、形貌、結(jié)構(gòu)、排布方式等進(jìn)行控制，而且也可根據(jù)合成材料的大小和形貌預(yù)先設(shè)計模板。目前，常用的模板包括多孔陽極氧化鋁模板、中孔材料模板、碳納米管、生物模板、聚集體模板與經(jīng)過特殊處理的多孔物質(zhì)等。但有些模板材料價格較高，雖可用來做模板，卻會提高目的產(chǎn)物的成本。 所以以來源廣泛、成本低的生物模板及經(jīng)過特殊處理的多孔物質(zhì)做模板，引起了眾多學(xué)者的興趣。 本文以糠醛渣為模板劑，利用溶膠—凝膠法，制備了片狀多孔納米鈦酸鍶鋇。利用了納米鈦酸鍶鋇對重金屬離子強(qiáng)的吸附性能，避免了納米粉體吸附劑不易在水中沉降，回收再利用困難等缺點；而且使廢物糠醛渣得到了利用。此方法制備的片狀多孔納米鈦酸鍶鋇回收再利用方便，性能穩(wěn)定，合成成本較低，對水中鎘離子的吸附凈化有重要的應(yīng)用前景。
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