基本信息
- 项目名称：
- 磁性多孔Fe(OH) 3微球制备工艺及其在含磷废水处理中的应用
- 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：
- 废水中含有的大量的磷会引起水体富营养化,使水环境生态平衡遭到破坏。该作品提出了采用聚合诱导成球法制备以Fe3O4纳米粒子为核的Fe（OH）3和Fe2O3多孔微球。该方法易于操作成本低廉，获得的微球容易分离，适用于大量废水的处理。
- 详细介绍：
- 设计并制备出Fe3O4纳米粒子,接着制备出以Fe3O4纳米粒子为核的Fe(OH)3或Fe2O3多孔微球.,将其应用于含磷废水的治理中。在微球的制备中引入一些容易发生聚合的单体，利用单体的聚合反应实现微球的制备及其结构的改性。微球独特的多孔结构赋予其良好的除磷能力，该微球以磁性的Fe3O4纳米粒子为核，便于沉淀，易于分离和回收。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：废水中含有的大量的磷会引起水体富营养化,使水环境生态平衡遭到破坏，该方法易于操作成本低廉，获得的微球容易分离，适用于大量废水的处理。 基本思路：设计并制备出Fe3O4纳米粒子,接着制备出以Fe3O4纳米粒子为核的Fe(OH)3或Fe2O3多孔微球，在微球的制备中引入一些容易发生聚合的单体，利用单体的聚合反应实现微球的制备及其结构的改性。微球独特的多孔结构赋予其良好的除磷能力
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：利用聚合诱导成球法通过改变反应中加入的单体的种类、 浓度和聚合反应条件来制备具有高比面积，优良除磷能力的多孔磁性Fe（OH）3和Fe2O3微球,实现对多孔的结构和孔径大小调控.使其能更有效的吸附废水中的磷 科学性：该多孔微球以Fe3O4纳米粒子为核,在一定外加磁场的作用下，有利于除磷后微球同废水的分离和回收,具有很好的应用前景.
应用价值和现实意义
- 应用价值：吸附法除磷技术有高效快速、无二次污染、易操作的特点。以磁性Fe3O4纳米粒子为核的Fe(OH)3和Fe2O3多孔微球，粒子在丰富之间存的纳米孔道，这种特有的多孔结构使其能够更加有效的吸附废水中的磷。 现实意义：针对我国目前含磷废水问题，具有磁性多孔结构的Fe（OH）3和Fe2O3微球.研究中使用的原料成本低，易于操作，合成材料附加价值高，具有一定的理论意义和实际应用价值。
学术论文摘要
- 利用诱导成球法制备了磁性Fe3O4纳米粒子为核的Fe(OH)3多孔微球，采用静态吸附法对磁性多孔微球去除水中HPO42−的性能进行了实验研究，考察了吸附剂用量、HPO42−的初始浓度、溶液pH 值、吸附时间等因素对吸附的影响，分析了其吸附等温线及对HPO42−的吸附动力学，结果表明，Langmuir 和Freundlich 方程能较好地描述吸附平衡，其吸附动力学符合Lagergren 二级方程。磁性多孔微球对HPO42−有很强的去除能力，在吸附剂用量0.8 g/L，pH=2.5～9，吸附时间150 min 的条件下，磁性多孔微球对HPO42−的去除率可达98%以上。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 【1】张英雄，许淑华，李晶. 磷对环境的污染及防治对策[J]. 化工环保，2002，22 (2)：68-70. 【2】徐亚同. 废水中氮磷的处理[M]. 上海：华东师范大学出版社，1996：5. 【3】黄瑾晖，王继徽. 新型除磷剂海泡石复合吸附剂的研制与应用[J]. 工业水处理，1998，18(2)：17-18. 【4】黄玲. 处理含磷废水吸附剂的实验研究[J]. 华北科技学院学报，2004，1(2)：25-26. 【5】于文广，张同来，张建国．纳米四氧化三铁的制备和形貌[J]．化学进展，2007，19(6)：884-891． 【6】] Anderson M A, Robin A J，Aqueous Solution Absorptive Chemical [M]. BeiJing: Science publishing company, 1989, 1-369.
同类课题研究水平概述
- 现如今，如何解决水污染已成为了困扰各国的难题。废水中含有大量的污染物，主要是一些重金属离子，磷，含酚有机物等。磷及其化合物有毒，无机磷在生物的作用下容易发生甲基化，转化为毒性更强的甲基磷。因此对含磷废水的处理尤其重要。我国从上世纪50年代就开始着手废水的治理工作，实施了一系列措施，到如今，冶金工业的废水处理率已经有了长足进步，但与国外现今水平相比，仍有较大差距。 如今，废水中的磷可以通过许多生物、化学和物理法去除。主要包括离子交换法，萃取法，生物法，吸附法和沉淀法。在众多含磷废水的处理方法中,吸附法以其高效快速、无二次污染、占地面积少、工艺简单、操作方便、处理费用低、适用范围广、吸附材料便于再生循环利用等优点得到了世人的青睐。缺点是吸附材料往往受到吸附容量限制，存在吸附剂的再生和重复利用等问题。吸附选择性不高，在废水处理时还要顾及共存离子的竞争作用。现在使用最好的吸附剂是氢氧化铁和氧化铁，国内外许多学者都对其与磷的吸附反应进行了研究。GROSS等人用压力越变松弛技术研究了磷在针铁矿上的吸附机理，RAVEN等人研究了磷酸盐和亚磷酸盐在氢氧化铁方面上的吸附动力学，吸附平衡，赵宗昇深入研究了氧化铁体系除磷的机理，梁美娜和叶英等人研究了氢氧化铁胶体在不提那个PH值条件下对磷的吸附机理，廖立兵等人对羟基铁-蒙脱石复合体系对磷的吸附行为进行了研究。另外，中国科学院，北京科技大学，东北大学，中南大学，北京矿冶研究总院，武汉大学，中国环境科学研究院等多家科研单位也对此进行了大量深入而细致的研究。目前用于除磷的 Fe（OH）3和 Fe2O3基本上是采用铁盐水解法制备的，采用该方法制备的 Fe（OH）3和 Fe2O3由于结构上存在其本身无法克服的缺陷，往往会极大地降低除磷效率。因此，很有必要对 Fe（OH）3和 Fe2O3的制备方法和结构展开深入研究，采用新方法获得一些具有特殊吸附剂，在保证其具有较大的比面积的同时，避免发生团聚，而且能够降低产物对反应的影响，实现吸附剂和废水的简便地分离。
