基本信息
- 项目名称：
- 稻壳制备吸附剂M-TiO2-SiO2及其应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 成功的利用稻壳为模板和硅源合成了八种复合材料M-TiO2-SiO2（M：Fe、Co、Ni 、Cu、Zn、Cd、Ag、Pb），并研究了避光条件下对番红花T、龙胆紫和模拟磷溶液的吸附率。研究结果表明：M-TiO2-SiO2对两种染料的吸附率可达80%；M-TiO2-SiO2对模拟磷溶液的吸附率最高可达33%。更重要的是M-TiO2-SiO2作为吸附剂可重复使用，同时得出了优化的吸附染料的实验条件。
- 详细介绍：
- 成功的利用稻壳为模板和硅源合成了8种复合材料M-TiO2-SiO2（M：Fe、Co、Ni 、Cu、Zn、Cd、Ag、Pb），并研究了避光条件下对番红花T、龙胆紫和模拟磷溶液的吸附率。研究结果表明：M-TiO2-SiO2对两种染料的吸附率可达80%，第四周期过渡金属的复合物M-TiO2-SiO2对两种染料的吸附率均随金属原子序数的增大而先增大后减小，Ni-TiO2-SiO2的吸附率最大，同副族随周期数增大，吸附率增大；M-TiO2-SiO2对模拟磷溶液的吸附率最高可达33%，M-TiO2-SiO2的吸附能力随着过渡金属离子3d轨道电子数的增加，吸附性能呈现出先减小后增大的趋势，同副族M-TiO2-SiO2的吸附性能随着过渡金属主量子数的增大吸附性能减小。更重要的是M-TiO2-SiO2作为吸附剂可重复使用，同时得出了优化的吸附染料的实验条件。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：本作品合成了八种复合物，并做了相关实验以求寻找一个有效处理含染料和磷废水的方法。基本思路：稻壳中含大量的硅，有课题组利用稻壳为模板合成高纯、高比表面积的SiO2，同时TiO2在紫外光下光量子效率高、光谱响应范围狭窄，而过渡金属的修饰可以拓宽光谱响应范围。该作品利用稻壳为模板和硅源合成金属复合物希望可以有效的利用稻壳、TiO2和过渡金属三者的优势寻找到在水污染治理中的有效途径和方法。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：利用稻壳为模板和硅源合成了八种复合材料，研究了避光条件下对番红花T、龙胆紫和模拟磷溶液的吸附率。结果表明：复合物对两种染料的吸附率可达80%，对模拟磷溶液的吸附率最高可达33%，复合物作为吸附剂可重复使用，同时得出了优化的吸附实验条件。 先进性及独特之处：原料廉价、变“废”为宝、以“污”治污、制备简单、可大规模生产、复合物可再生，同时复合物对染料和磷溶液均有吸附。
应用价值和现实意义
- 含染料和磷废水是水系环境的主要污染源之一，寻找一个有效处理含染料和磷废水的方法是很有必要的。用稻壳为模板和硅源合成金属复合物M-TiO2-SiO2，用其来处理染料有机物和模拟磷溶液，达到去除污水中有机物和磷的作用。采用“农业垃圾”稻壳为原料，变废为宝，缓解了环境压力，同时复合物M-TiO2-SiO2吸附后可以循环使用，不会造成二次污染，在环保方面有重要的应用价值和现实意义。
学术论文摘要
- 成功的利用稻壳为模板和硅源合成了8种复合材料M-TiO2-SiO2（M：Fe、Co、Ni 、Cu、Zn、Cd、Ag、Pb），并研究了避光条件下对番红花T、龙胆紫和模拟磷溶液的吸附率。研究结果表明：M-TiO2-SiO2对两种染料的吸附率可达80%，第四周期过渡金属的复合物M-TiO2-SiO2对两种染料的吸附率均随金属原子序数的增大而先增大后减小，Ni-TiO2-SiO2的吸附率最大，同副族随周期数增大，吸附率增大；M-TiO2-SiO2对模拟磷溶液的吸附率最高可达33%，M-TiO2-SiO2的吸附能力随着过渡金属离子3d轨道电子数的增加，吸附性能呈现出先减小后增大的趋势，同副族M-TiO2-SiO2的吸附性能随着过渡金属主量子数的增大吸附性能减小。更重要的是M-TiO2-SiO2作为吸附剂可重复使用，同时得出了优化的吸附染料的实验条
获奖情况
- 1. 发明名称：稻壳制备染料吸附剂M-TiO2-SiO2及吸附剂的应用. 专利申请号：201110000912.5 2. 参加云南省第六届青年学术科技作品竞赛获二等奖 3. 参加学校第六届大学生科技创新大赛作品竞赛获二等奖
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]Y.C. Miao, J.Q. Wang. Materials Science & Engineering C., 2010, 30:839. [2]Z.B. Zai, Y.C. Miao, J.Q. Wang. Catal. Lett., 2009, 131 (3-4):538. [3]缪应纯, 何琼, 李正贤, 等. 材料导报, 2010，24(16):185. [4]曾汉民, 符若文, 陈宝丽. 水处理技术,1987,13:152. [5]崔丽娜，李继. 环境保护科学, 2011, 37(2):10.
同类课题研究水平概述
- 资源、环境、人口的可持续发展已成为现在和未来的重大课题。废水中含有大量的有机污染物，其中染料废水尤其明显，我国是世界上染料生产和消费的第一大国，染料及印染废水污染量大、面广。目前，采取治理该类废水的方法有生物法、物理法、化学法等。但这些方法应用时存在反应不彻底、运转费用高、处理时产生二次污染等问题。故寻找一种反应彻底、运转费用低、无二次污染的有机物处理方法是我们共同追求的目标。其次，近年来我国水体磷含量过高、富营养化—藻类过量繁殖引起水质恶化、湖泊退化，严重破坏了水体生态环境，以至于威胁到水生生物的生存和人类的健康。废水中的磷主要以正磷酸盐、偏磷酸盐和有机磷等形式存在。一直以来最常用的去除磷的方法主要包括生物法、化学法、人工湿地和吸附法等。生物法除磷是基于噬磷菌在好氧及厌氧条件下摄取及释放氮磷的原理，通过好氧-厌氧的交替运行来实现去除磷。化学法去除磷主要指应用铁盐、铝盐和石灰等产生的金属离子与磷酸根生成难溶磷酸盐沉淀物的方法来去除废水中的磷，然而吸附法除磷在一定程度上弥补了以上两种方法的不足和缺陷。吸附法作为一种从低浓度溶液中去除特定溶液中溶质的高效低耗的一种方法，特别适用于废水中有害物质磷的去除。活性炭吸附法处理污水是一种应用较早的方法，该法对去除污水中溶解性有机物非常有效，但是在我国目前活性炭的供应量比较紧张，再生设备少，处理成本较高，以至于它的应用面窄。因此活性炭吸附法处理污水不能满足新的需要，不断开发替代活性炭的新吸附剂产品就显得十分重要。 我国是世界上稻壳资源最丰富的国家，稻壳含大量的硅，但是综合利用低。国内利用稻壳制备SiO2、纳米白炭黑和活性炭的研究甚多，但工艺较复杂。有课题组利用稻壳为模板合成高纯、高比表面积的SiO2，同时TiO2在紫外光下光量子效率高、光谱响应范围狭窄，而过渡金属的修饰可以拓宽光谱响应范围。该作品利用稻壳为模板和硅源合成金属复合物M- TiO2-SiO2，有效的利用稻壳、TiO2和过渡金属三者的优势寻找到在水污染治理中的有效途径和方法。M-TiO2-SiO2对两种染料的吸附率可达80%，M-TiO2-SiO2对模拟磷溶液的吸附率最高可达33%。更重要的是原料廉价、变“废”为宝、以“污”治污、制备简单、可大规模生产、复合物M-TiO2-SiO2可再生，同时复合物对染料和磷溶液均有吸附。
