基本信息
- 項目名稱：
- 磁性多孔Fe(OH) 3微球制備工藝及其在含磷廢水處理中的應(yīng)用
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 廢水中含有的大量的磷會引起水體富營養(yǎng)化,使水環(huán)境生態(tài)平衡遭到破壞。該作品提出了采用聚合誘導(dǎo)成球法制備以Fe3O4納米粒子為核的Fe（OH）3和Fe2O3多孔微球。該方法易于操作成本低廉，獲得的微球容易分離，適用于大量廢水的處理。
- 詳細介紹：
- 設(shè)計并制備出Fe3O4納米粒子,接著制備出以Fe3O4納米粒子為核的Fe(OH)3或Fe2O3多孔微球.,將其應(yīng)用于含磷廢水的治理中。在微球的制備中引入一些容易發(fā)生聚合的單體，利用單體的聚合反應(yīng)實現(xiàn)微球的制備及其結(jié)構(gòu)的改性。微球獨特的多孔結(jié)構(gòu)賦予其良好的除磷能力，該微球以磁性的Fe3O4納米粒子為核，便于沉淀，易于分離和回收。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：廢水中含有的大量的磷會引起水體富營養(yǎng)化,使水環(huán)境生態(tài)平衡遭到破壞，該方法易于操作成本低廉，獲得的微球容易分離，適用于大量廢水的處理。 基本思路：設(shè)計并制備出Fe3O4納米粒子,接著制備出以Fe3O4納米粒子為核的Fe(OH)3或Fe2O3多孔微球，在微球的制備中引入一些容易發(fā)生聚合的單體，利用單體的聚合反應(yīng)實現(xiàn)微球的制備及其結(jié)構(gòu)的改性。微球獨特的多孔結(jié)構(gòu)賦予其良好的除磷能力
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 科學(xué)性：利用聚合誘導(dǎo)成球法通過改變反應(yīng)中加入的單體的種類、 濃度和聚合反應(yīng)條件來制備具有高比面積，優(yōu)良除磷能力的多孔磁性Fe（OH）3和Fe2O3微球,實現(xiàn)對多孔的結(jié)構(gòu)和孔徑大小調(diào)控.使其能更有效的吸附廢水中的磷 科學(xué)性：該多孔微球以Fe3O4納米粒子為核,在一定外加磁場的作用下，有利于除磷后微球同廢水的分離和回收,具有很好的應(yīng)用前景.
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 應(yīng)用價值：吸附法除磷技術(shù)有高效快速、無二次污染、易操作的特點。以磁性Fe3O4納米粒子為核的Fe(OH)3和Fe2O3多孔微球，粒子在豐富之間存的納米孔道，這種特有的多孔結(jié)構(gòu)使其能夠更加有效的吸附廢水中的磷。 現(xiàn)實意義：針對我國目前含磷廢水問題，具有磁性多孔結(jié)構(gòu)的Fe（OH）3和Fe2O3微球.研究中使用的原料成本低，易于操作，合成材料附加價值高，具有一定的理論意義和實際應(yīng)用價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 利用誘導(dǎo)成球法制備了磁性Fe3O4納米粒子為核的Fe(OH)3多孔微球，采用靜態(tài)吸附法對磁性多孔微球去除水中HPO42?的性能進行了實驗研究，考察了吸附劑用量、HPO42?的初始濃度、溶液pH 值、吸附時間等因素對吸附的影響，分析了其吸附等溫線及對HPO42?的吸附動力學(xué)，結(jié)果表明，Langmuir 和Freundlich 方程能較好地描述吸附平衡，其吸附動力學(xué)符合Lagergren 二級方程。磁性多孔微球?qū)PO42?有很強的去除能力，在吸附劑用量0.8 g/L，pH=2.5～9，吸附時間150 min 的條件下，磁性多孔微球?qū)PO42?的去除率可達98%以上。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- 【1】張英雄，許淑華，李晶. 磷對環(huán)境的污染及防治對策[J]. 化工環(huán)保，2002，22 (2)：68-70. 【2】徐亞同. 廢水中氮磷的處理[M]. 上海：華東師范大學(xué)出版社，1996：5. 【3】黃瑾暉，王繼徽. 新型除磷劑海泡石復(fù)合吸附劑的研制與應(yīng)用[J]. 工業(yè)水處理，1998，18(2)：17-18. 【4】黃玲. 處理含磷廢水吸附劑的實驗研究[J]. 華北科技學(xué)院學(xué)報，2004，1(2)：25-26. 【5】于文廣，張同來，張建國．納米四氧化三鐵的制備和形貌[J]．化學(xué)進展，2007，19(6)：884-891． 【6】] Anderson M A, Robin A J，Aqueous Solution Absorptive Chemical [M]. BeiJing: Science publishing company, 1989, 1-369.
同類課題研究水平概述
- 現(xiàn)如今，如何解決水污染已成為了困擾各國的難題。廢水中含有大量的污染物，主要是一些重金屬離子，磷，含酚有機物等。磷及其化合物有毒，無機磷在生物的作用下容易發(fā)生甲基化，轉(zhuǎn)化為毒性更強的甲基磷。因此對含磷廢水的處理尤其重要。我國從上世紀50年代就開始著手廢水的治理工作，實施了一系列措施，到如今，冶金工業(yè)的廢水處理率已經(jīng)有了長足進步，但與國外現(xiàn)今水平相比，仍有較大差距。 如今，廢水中的磷可以通過許多生物、化學(xué)和物理法去除。主要包括離子交換法，萃取法，生物法，吸附法和沉淀法。在眾多含磷廢水的處理方法中,吸附法以其高效快速、無二次污染、占地面積少、工藝簡單、操作方便、處理費用低、適用范圍廣、吸附材料便于再生循環(huán)利用等優(yōu)點得到了世人的青睞。缺點是吸附材料往往受到吸附容量限制，存在吸附劑的再生和重復(fù)利用等問題。吸附選擇性不高，在廢水處理時還要顧及共存離子的競爭作用。現(xiàn)在使用最好的吸附劑是氫氧化鐵和氧化鐵，國內(nèi)外許多學(xué)者都對其與磷的吸附反應(yīng)進行了研究。GROSS等人用壓力越變松弛技術(shù)研究了磷在針鐵礦上的吸附機理，RAVEN等人研究了磷酸鹽和亞磷酸鹽在氫氧化鐵方面上的吸附動力學(xué)，吸附平衡，趙宗昇深入研究了氧化鐵體系除磷的機理，梁美娜和葉英等人研究了氫氧化鐵膠體在不提那個PH值條件下對磷的吸附機理，廖立兵等人對羥基鐵-蒙脫石復(fù)合體系對磷的吸附行為進行了研究。另外，中國科學(xué)院，北京科技大學(xué)，東北大學(xué)，中南大學(xué)，北京礦冶研究總院，武漢大學(xué)，中國環(huán)境科學(xué)研究院等多家科研單位也對此進行了大量深入而細致的研究。目前用于除磷的 Fe（OH）3和 Fe2O3基本上是采用鐵鹽水解法制備的，采用該方法制備的 Fe（OH）3和 Fe2O3由于結(jié)構(gòu)上存在其本身無法克服的缺陷，往往會極大地降低除磷效率。因此，很有必要對 Fe（OH）3和 Fe2O3的制備方法和結(jié)構(gòu)展開深入研究，采用新方法獲得一些具有特殊吸附劑，在保證其具有較大的比面積的同時，避免發(fā)生團聚，而且能夠降低產(chǎn)物對反應(yīng)的影響，實現(xiàn)吸附劑和廢水的簡便地分離。
