基本信息
- 项目名称：
- 新型吸附剂纳米磷酸盐的合成及其吸附机理的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 研究新型吸附剂纳米磷酸盐的制备及其在废水处理中的应用。探讨出磷酸盐最佳制备条件。 利用自制的磷酸盐作为吸附剂，考察磷酸钴对废水中苯胺的吸附，磷酸四钙对废水中Cu(Ⅱ)的吸附，探讨出最佳吸附条件；通过热力学、动力学、颗粒间扩散模型进行分析，得出实验机理。将其用于环境废水治理中，为相关研究和工程实际应用提供科学理论依据。方法操作简单、无二次污染后患，符合当今绿色化学的发展模式。
- 详细介绍：
- 随着现代工业的快速发展，环境污染日趋恶化，重金属和有机物的水体污染物严重影响人体健康，动、植物的正常生长，干扰或破坏生态平衡。因此，寻求廉价、高效、经济的废水处理新方案势在必行。 研究新型吸附剂纳米磷酸盐的制备及其在废水处理中的应用。探讨出磷酸盐的最佳制备条件。 利用自制的磷酸盐作吸附剂，考察磷酸钴对废水中有机物苯胺的吸附作用，磷酸四钙对废水中Cu(Ⅱ)的吸附作用。结果表明：在pH＝4、温度为40℃、吸附60min的条件下，0.4g磷酸钴对50 mL50mg/L苯胺吸附去除率高达91.13%，吸附容量为5.7mg/g ；其吸附行为符合Langmuir和Freundlich等温式。吸附过程符合准二级吸附动力学模型，热力学参数ΔG 均小于零，ΔH 和ΔS分别为73.98kJ/mol 和12.39kJ/mol，吸附行为是自发吸热过程；在pH＝4、温度为50℃、吸附60min条件下，0.090g磷酸四钙对50 mL50mg/L Cu(Ⅱ)溶液吸附去除率高达99%，吸附容量为41.3mg/g，吸附过程符合准二级吸附动力学模型，能很好的符合了Langmuir等温吸附模型，其热力学函数为ΔH = 1.99 kJ/mol；ΔS= 37.04kJ/(mol.K)；ΔG＜0 ，磷酸四钙吸附Cu(Ⅱ)是一个自发吸热的反应过程。 通过对水体污染物的处理及其污染研究以达到明确污染状况，这为水资源评价和污染防治提供基础数据，最终实现合理利用和保护水资源的目的。并且也可为工业废水处理提供理论依据，最终给人们的健康发展做出重要的贡献。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 随着现代工业的快速发展，环境污染日趋恶化，重金属和有机物的水体污染物严重影响人体健康，动、植物的正常生长，干扰或破坏生态平衡。因此，寻求廉价、高效、经济的废水处理新方案势在必行。利用自制新型吸附剂纳米磷酸盐，对废水中重金属和有害有机物的吸附处理。通过热力学、动力学、颗粒间扩散模型进行分析，得出最佳吸附机理，为其投入到工业废水处理提供理论基础。
科学性、先进性及独特之处
- 本课题选题新奇，方案独特，可行性强，利用吸附法处理环境污染问题，具有成本低，操作简便等优点。利用合成的磷酸盐用于环境污染的处理少有报道，突出方案的创新性，并且合成的磷酸盐是一种对环境友好的无机盐，不会对环境造成二次污染，符合当今绿色化学的发展模式。
应用价值和现实意义
- 在水体污染及其严重的情况下，寻求廉价、高效经济的废水处理法势在必行。通过对水体污染物的处理及其污染研究以达到明确污染状况，这为水资源评价和污染防治提供基础数据，最终实现合理利用和保护水资源的目的。并且也可为工业废水处理提供理论依据，最终给人们的健康发展做出重要的贡献。
学术论文摘要
- 研究新型吸附剂纳米磷酸盐的制备及其在废水处理中的应用。探讨出磷酸盐的最佳制备条件。 利用自制的磷酸盐作吸附剂，考察磷酸钴对废水中有机物苯胺的吸附作用，磷酸四钙对废水中Cu(Ⅱ)的吸附作用。结果表明：在pH＝4、温度为40℃、吸附60min的条件下，0.4g磷酸钴对50 mL50mg/L苯胺吸附去除率高达91.13%，吸附容量为5.7mg/g ；其吸附行为符合Langmuir和Freundlich等温式。吸附过程符合准二级吸附动力学模型，不同温度下，热力学参数ΔG 均小于零，ΔH 和ΔS分别为73.98kJ/mol 和12.39kJ/mol，吸附行为是自发吸热过程；在pH＝4、温度为50℃、吸附60min条件下，0.090g磷酸四钙对50 mL50mg/L Cu(Ⅱ)溶液吸附去除率高达99%，吸附容量为41.3mg/g，吸附过程符合准二级吸附动力学模型，能很好的符合了Langmuir等温吸附模型，其热力学函数为ΔH = 1.99 kJ/mol；ΔS= 37.04kJ/(mol.K)；ΔG＜0 ，磷酸四钙吸附Cu(Ⅱ)是一个自发吸热的反应过程。
获奖情况
- 2009年衡阳师范学院大学生课外科技创新竞赛“一等奖”
鉴定结果
- 本作品纯属本小组原创，不存在抄袭以及作假，可以参加比赛
参考文献
- 纳米材料具有极微小的粒径及巨大的表面积，具有淤渗作用、极强的表面活性[1]，而纳米材料极强的表面活性使其具有极强的吸附作用。为用作良好的吸附剂提供理论依据。 目前，处理废水污染采用化学沉淀、萃取、离子交换等技术，处理成本高，且易造成二次污染，而吸附法原材料来源丰富，成本低廉，能耗低，无二次污染，备受国内外学者关注[2]。利用合成的纳米磷酸四钙作吸附剂处理重金属离子废水[3]，纳米磷酸钴作为吸附剂处理含苯胺废水尚未报道。因此，该方案具有潜在的实际应用价值。 [1]柳孝龙,余 涛,刘 俊,余一鹗,等.纳米材料 及其功能性纺织产品的开发研究[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,曾荣英,冯泳兰,等.合成碳羟基磷灰石对水中双酚A的吸附性能研究[J].环境工程学报,2009,3（11）:1961-1964.
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外文献报道处理废水中重金属离子主要采用化学沉淀法、溶液萃取、膜滤、反渗透、离子交换、溶胶-凝胶法和吸附法等[1]。其中化学沉淀、萃取、离子交换等技术，处理成本高，且易造成二次污染，而吸附法具有原料来源丰富，成本低廉，能耗低，无二次污染等优点备受国内外学者关注[2]。多孔无机固体材料可以是结晶形的或是无定形的，它们被广泛应用在吸附剂、催化剂、各类载体和离子交换剂等领域，空旷结构和巨大的比表面积加强了它们的催化和吸附能力。文献[3]报道Co3(PO4)2具有层状、多孔、高聚合度的结构，这些分子多数经过有机模板剂或其它分子的修饰，形成混合配体的配合物，有利于对重金属离子的吸收。 迄今，处理苯胺类有机废水采用萃取、氧化、生化等方法[4]、所需设备昂贵，处理成本高，且易造成二次污染，而吸附法使用的原材料具有操作简便，成本低廉，无二次污染等优点备受国内外学者关注。这些优点为吸附法在废水处理领域一直占有重要位子奠定了坚实的基础。 参考文献： [1]王英滨,靳昕,林智辉.MCM-41中孔分子筛净化含Cr(Ⅵ)废水的实验研究[J].硅酸盐学报,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.廉价吸附剂处理重金属离子废水的研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2006,7(1):6-11. [4]曹艳芳,卢晓岩,梁莹.改性沸石吸附水中苯胺的实验研究[J].兰州交通大学学报,2005,24(l):74-76.
