改性水稻秸秆对水中典型污染物Cd的吸附动力学研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.1本课题的意义

随着全球气候变暖的加剧,碳减排成为当今世界实现可持续发展的前提。且我国绝大多数的城市都存在着较为严重的水污染问题。

随着现代工业和经济的飞速发展，城市产生的生活垃圾、生活污水、农药农肥和工业污水大量的进入水体，也因此产生了许多水体污染物，其中重金属的危害较为突出。我国是一个农业大国，每年农作物秸秆产量多达8.510⁸ t，其中稻草秸秆的产量约为1.810⁸ t。农作物秸秆的再利用主要包括作为农用肥料、饲料、农村新型能源、工业原料、食用菌基料等5种，此外，仍有大约 60%未被利用^[1-2]。而稻草秸秆更是由于木质素含量低、营养价值低和热值低等原因不适用于主要的再利用途径，被大量焚烧或者丢弃，不仅浪费大量生物质能源，也污染了环境。秸秆燃烧过程中产生的 co₂、co、so₂ 等及其颗粒物质严重破坏了空气质量和周围环境。大量的水稻秸秆废弃物被直接还田,导致稻田产生大量的ch₄等温室气体。过滤作为水处理的常规处理工艺，在生活饮用水、工业水处理中起到有效降低水中浊度的作用。

2. 研究的基本内容和问题

2.1研究的目标

该项目研究的主要目标是分析水稻秸秆-沙滤系统对水中重金属的吸附效果，并判断该项目应用是否有现实意义。

阐明以水稻秸秆为生物材料的吸附剂吸附机理，优化水稻秸秆的改性工艺，为研究去除水中微量重金属的改性水稻秸秆-砂滤系统提供高性能的吸附剂。

3. 研究的方法与方案

3.1研究方法

（1）采用不同处理方法对水稻秸秆进行改性处理，制得最优改性水稻秸秆吸附剂。

（2）制作组建改性水稻秸秆-砂滤系统装置，以环境中典型的重金属镉为吸附模型，探索明确吸附过程中的不同影响因素如接触时间、初始浓度、吸附剂投加量等的作用，用不同方程模型对吸附过程进行描述，并解释其吸附动力学特性，基于实验结果进行总结分析，阐明装置作用机制，为该吸附材料及装置的应用和推广提供相应的理论依据。

其中重金属镉的含量检测利用原子吸收光谱法（AAS）

步骤如下：

1、将样品制成溶液（同时做空白）；2、制备一系列已知浓度的分析元素的校正溶液（标样）；3、依次测出空白及标样的相应值；4、依据上述相应值绘出校正曲线；5、测出未知样品的相应值；6、依据校正曲线及未知样品的相应值得出样品的浓度值。

3.2技术路线

3.3实验方案

（1）改性水稻秸秆的制备

（2）环境中典型重金属在改性水稻秸秆-砂滤系统中的吸附效率效率及其秀动力学特征的研究

3.4可行性分析

1、学术思路新颖。近年来广泛存在于水环境中的重金属残留对生态环境和人类健康造成危害，例如日本的骨痛病事件。研究高效去除水体中微量重金属的处理技术是水环境安全的重要保障。利用农业废弃物秸秆作为吸附材料，对水体中重金属进行去除研究，不仅实现了废物利用，对环境保护和可持续发展做出贡献，也为寻找农村小规模微污染水体的处理工艺做出探索。

2、研究方法可行。水稻秸秆作为农业废弃物来源广、廉价易得，通过对水稻秸秆进行改性处理，提高水稻秸秆的吸附性能。试验中对抗生素的吸附去除方法均有可靠的科学依据，技术路线在实验室条件下可以实现。

3、研究条件完备。本研究依托南京农业大学资源与环境科学学院的大型仪器公用平台，公用平台拥有丰富先进的设备资源可资利用。以上条件可为试验研究的顺利开展打下了良好的基础。

综上所述，本项目在基础理论、技术路线和实验手段上，具有较高的先进性和可行性，能够顺利地完成研究内容和确保预期研究目标的实现。

4. 研究创新点

1、实验分析以改性水稻秸秆为吸附剂对重金属的吸附效率和吸附机理，阐明抗生素在改性水稻秸秆-砂滤系统中的吸附动力学特征和吸附路径。

2、本研究利用农业废弃物水稻秸秆，将其简单加工，制作改性水稻秸秆-砂滤系统，研究经济、高效的水体中微量重金属的去除技术，为充分利用农业资源和农村小规模微污染水体的处理工艺做出探索。

5. 研究计划与进展

2016年12月-2017年2月 基础资料收集，实验前期准备工作

改性水稻秸秆的筛选与制备

改性水稻-砂滤系统装置的搭建