基本信息
- 項目名稱：
- 新型吸附劑納米磷酸鹽的合成及其吸附機理的研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 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，考察磷酸鈷對廢水中苯胺的吸附，磷酸四鈣對廢水中Cu(Ⅱ)的吸附，探討出最佳吸附條件；通過熱力學、動力學、顆粒間擴散模型進行分析，得出實驗機理。將其用于環(huán)境廢水治理中，為相關研究和工程實際應用提供科學理論依據(jù)。方法操作簡單、無二次污染后患，符合當今綠色化學的發(fā)展模式。
- 詳細介紹：
- 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日趨惡化，重金屬和有機物的水體污染物嚴重影響人體健康，動、植物的正常生長，干擾或破壞生態(tài)平衡。因此，尋求廉價、高效、經(jīng)濟的廢水處理新方案勢在必行。 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，考察磷酸鈷對廢水中有機物苯胺的吸附作用，磷酸四鈣對廢水中Cu(Ⅱ)的吸附作用。結果表明：在pH＝4、溫度為40℃、吸附60min的條件下，0.4g磷酸鈷對50 mL50mg/L苯胺吸附去除率高達91.13%，吸附容量為5.7mg/g ；其吸附行為符合Langmuir和Freundlich等溫式。吸附過程符合準二級吸附動力學模型，熱力學參數(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50 mL50mg/L Cu(Ⅱ)溶液吸附去除率高達99%，吸附容量為41.3mg/g，吸附過程符合準二級吸附動力學模型，能很好的符合了Langmuir等溫吸附模型，其熱力學函數(shù)為ΔH = 1.99 kJ/mol；ΔS= 37.04kJ/(mol.K)；ΔG＜0 ，磷酸四鈣吸附Cu(Ⅱ)是一個自發(fā)吸熱的反應過程。 通過對水體污染物的處理及其污染研究以達到明確污染狀況，這為水資源評價和污染防治提供基礎數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)合理利用和保護水資源的目的。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。
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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，重金屬和有機物的水體污染物嚴重影響人體健康，動、植物的正常生長，干擾或破壞生態(tài)平衡。因此，尋求廉價、高效、經(jīng)濟的廢水處理新方案勢在必行。利用自制新型吸附劑納米磷酸鹽，對廢水中重金屬和有害有機物的吸附處理。通過熱力學、動力學、顆粒間擴散模型進行分析，得出最佳吸附機理，為其投入到工業(yè)廢水處理提供理論基礎。
科學性、先進性及獨特之處
- 本課題選題新奇，方案獨特，可行性強，利用吸附法處理環(huán)境污染問題，具有成本低，操作簡便等優(yōu)點。利用合成的磷酸鹽用于環(huán)境污染的處理少有報道，突出方案的創(chuàng)新性，并且合成的磷酸鹽是一種對環(huán)境友好的無機鹽，不會對環(huán)境造成二次污染，符合當今綠色化學的發(fā)展模式。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 在水體污染及其嚴重的情況下，尋求廉價、高效經(jīng)濟的廢水處理法勢在必行。通過對水體污染物的處理及其污染研究以達到明確污染狀況，這為水資源評價和污染防治提供基礎數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)合理利用和保護水資源的目的。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。
學術論文摘要
- 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，考察磷酸鈷對廢水中有機物苯胺的吸附作用，磷酸四鈣對廢水中Cu(Ⅱ)的吸附作用。結果表明：在pH＝4、溫度為40℃、吸附60min的條件下，0.4g磷酸鈷對50 mL50mg/L苯胺吸附去除率高達91.13%，吸附容量為5.7mg/g ；其吸附行為符合Langmuir和Freundlich等溫式。吸附過程符合準二級吸附動力學模型，不同溫度下，熱力學參數(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50 mL50mg/L Cu(Ⅱ)溶液吸附去除率高達99%，吸附容量為41.3mg/g，吸附過程符合準二級吸附動力學模型，能很好的符合了Langmuir等溫吸附模型，其熱力學函數(shù)為ΔH = 1.99 kJ/mol；ΔS= 37.04kJ/(mol.K)；ΔG＜0 ，磷酸四鈣吸附Cu(Ⅱ)是一個自發(fā)吸熱的反應過程。
獲獎情況
- 2009年衡陽師范學院大學生課外科技創(chuàng)新競賽“一等獎”
鑒定結果
- 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
- 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、極強的表面活性[1]，而納米材料極強的表面活性使其具有極強的吸附作用。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沉淀、萃取、離子交換等技術，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，備受國內(nèi)外學者關注[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道。因此，該方案具有潛在的實際應用價值。 [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水中雙酚A的吸附性能研究[J].環(huán)境工程學報,2009,3（11）:1961-1964.
同類課題研究水平概述
- 目前，國內(nèi)外文獻報道處理廢水中重金屬離子主要采用化學沉淀法、溶液萃取、膜濾、反滲透、離子交換、溶膠-凝膠法和吸附法等[1]。其中化學沉淀、萃取、離子交換等技術，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)點備受國內(nèi)外學者關注[2]。多孔無機固體材料可以是結晶形的或是無定形的，它們被廣泛應用在吸附劑、催化劑、各類載體和離子交換劑等領域，空曠結構和巨大的比表面積加強了它們的催化和吸附能力。文獻[3]報道Co3(PO4)2具有層狀、多孔、高聚合度的結構，這些分子多數(shù)經(jīng)過有機模板劑或其它分子的修飾，形成混合配體的配合物，有利于對重金屬離子的吸收。 迄今，處理苯胺類有機廢水采用萃取、氧化、生化等方法[4]、所需設備昂貴，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便，成本低廉，無二次污染等優(yōu)點備受國內(nèi)外學者關注。這些優(yōu)點為吸附法在廢水處理領域一直占有重要位子奠定了堅實的基礎。 參考文獻： [1]王英濱,靳昕,林智輝.MCM-41中孔分子篩凈化含Cr(Ⅵ)廢水的實驗研究[J].硅酸鹽學報,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.廉價吸附劑處理重金屬離子廢水的研究進展[J].環(huán)境污染治理技術與設備,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驗研究[J].蘭州交通大學學報,2005,24(l):74-76.
