改性生物碳吸附水中重金属的研究开题报告

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1. 研究目的与意义

在我国的农业生产中,每年都会产生大量稻壳生物质,而实际稻壳产量几乎可以达到8亿多吨，其中绝大部分是稻壳类,除少数用于饲喂牲畜、还田和造纸等外,其它大部分被直接焚烧掉,这样不仅造成能源的白白浪费,还造成了严重的空气污染,增加温室气体排放压力,更加会破坏土壤结构从而降低了土壤肥力。而如果将稻壳经过热裂解,我们就可以获得稻壳生物炭(biochar)，它与其它竹炭、木炭等生物炭具有及其类似的性质。所以,可以把稻壳当做生物炭的广泛来源,化废为宝,将生物炭制备成可利用的吸附剂,实现取之于农,用之于农。

2. 国内外研究现状分析

1.水纯化

美国专利有稻壳炭化产物用作过滤介质。稻壳炭在处理污染的水源或废水中可作为一种凝结剂辅助物。

2.建筑材料

3. 研究的基本内容与计划

稻壳炭具有高度的芳香化结构，这决定它比其它来源的母体碳具有更高的化学和生物学稳定性，具有更强的抵抗微生物分解的能力，可长期保存于环境和古沉积物中而不易被矿化，因而被认为是稳定的二氧化碳储库。稻壳碳的土地利用会带来很多农艺和环境效益，如增加大气中co2固定、降低ch4和nox等温室气体排放、改善土壤结构和肥力、增加农作物产量，提高土壤蓄水储养的能力、保护土壤中的微生物等。此外，稻壳碳对重金属、有机污染物以及微生物致病菌等具有很强的固定能力，因此被用作土壤改良剂修复污染土壤。稻壳炭具有疏松多孔的结构,比表面积巨大,表面带有大量负电荷和较高的电荷密度,并且富含一系列羧基、酚羟基、酸酐等多种含氧、含氮、含硫官能团,具有很大的阳离子交换量,理论上能够吸附大量可交换态阳离子,因此稻壳质生物炭应该是一种环境友好型吸附剂。

由于稻壳质生物炭具有高度芳香性微孔结构，表面积巨大，而且颗粒表面带有大量官能团。因此其可望作为一种廉价的吸附剂用于阻控环境介质中污染物质的迁移。在环境修复和消减有机污染物风险方面具有广阔的应用前景。

本实验采用甲基橙溶液作为模拟废水，研究氢氧化钠改性稻壳炭对甲基橙模拟废水的吸附，并研究吸附时间、稻壳炭投入量、甲基橙初始浓度、温度等因素对吸附性能的影响。

4. 研究创新点

染料废水对水环境和人体健康造成很大的危害，而处理染料废水最简单有效的方法是吸附法。决定吸附性能的关键性因素是吸附剂，从而吸附剂的选择与研究成为研究人员关注的热点。本实验采用的氢氧化钠改性是之前没有的，并和酸改性的稻壳炭有一个对比，从而得出最优质的吸附效果。