紫砂材料吸附特性及其对去除污水中重金属的效果初探开题报告

 2022-01-29 18:56:28

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

水是一切生命赖以生存、社会经济发展不可缺少和不可替代的重要自然资源和环境要素。然而,随着我国近代工农业的飞速发展、人口的迅速增长,人类赖以生存和发展的环境受到了严重的污染,尤其是水污染的情况更是日趋严重,根据《中国环境状况公报(2008)》,全国地表水污染严重,七大水系水质总体为中度污染。我国本是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家,水资源总量居世界第六位,人均占有量只有2500立方米,约为世界人均水量的1/4,在世界排第110位,已被联合国列为13个贫水国家之一,【1】所以严重的水体污染定会制约我国经济的进一步腾飞,影响国人的生活与健康,据统计,每年由于水污染造成的经济损失115~156亿,经测算,每年因水污染而造成的人体健康损失可达22~27亿元。【2】在水体污染问题中,重金属污染是危害最大的水污染问题之一。重金属毒性大,会直接对人体、水生物、水生植物等产生危害,且在在水体中不能被生物降解,有些在微生物作用下转化为毒性更强的重金属化合物,如甲基汞进入生态系统后,经食物链的生物放大作用,逐级在较高级的生物体内富集,引起生态系统中各级生物的不良反应。【3】根据马群【4】等人研究认为工业污染源排放、废旧电池的污染、城市化建设是我国水体中重金属的主要来源。《重金属污染防治十二五规划》是我国获得批准的第一个十二五专项规划。【2】目前,在我国吸附法作为一种重要的处理重金属废水的方法已经得到广泛应用。【5】本课题研究的是宜兴紫砂的吸附性能对于去除污水中重金属的效果。

宜兴,又名陶都,正是因为宜兴有一种独一无二的泥料紫砂,宜兴紫砂壶使用独特的紫砂泥,辅以洗炼别致的造型,精湛的手工制作和装饰技艺,烧成后的茶具具有保持茶的色、香、味,不易变质发馊,耐冷热急变性好;花盆栽花不易烂根,有利植物生长等特点。【6】有句诗说的好人间珠玉安足取,岂如阳羡溪头一丸土。(阳羡即宜兴),这一丸土的价格如今已是一两黄金,一两砂了,紫砂泥料的珍贵是毋庸置疑的,但这也使得人们曾经一度滥采滥用,导致现在紫砂泥料相当的稀缺。【7】可是在当地一些窑场边上随处可见的都是被废弃的紫砂制品,如此珍贵的资源却因为某些原因成为了废弃物。李培培【8】等人的研究给了我启发,本课题从变废为宝出发,用科学实验来研究利用紫砂的吸附性能去除污水中重金属的作用效果,可能不仅能够为污水中重金属的治理多提供一种可以选择的无机吸附材料,同时也提高了紫砂资源的利用价值。

目前,在重金属治理方面,国内外专家学者研究的大多是吸附法在重金属处理上的优势和重金属吸附材料的对比研究及改性,报道较多有工业废料和天然矿物材料,如活性炭、膨润土、粉煤灰、热焦炭、沸石;农业废弃物主要有稻壳、麦麸、甘蔗渣、锯屑、坚果壳、棉籽壳、废茶叶、玉米芯、甘蔗渣干;以及人工合成新型纳米吸附材料,总体上是沿着对天然材料、工业废料进行改性或人工设计组装性能优越的吸附材料的研究思路【9-15】。在紫砂方面,探讨研究的多是紫砂的制作工艺、所蕴含的文化、历史传承。国内外目前并没有把污水中重金属治理和紫砂二者联系起来的研究,这也是本课题的创新之处。

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2. 研究的基本内容和问题

l 研究目标

根据国内外文献中所提及的常见的无机材料改性方法,对紫砂材料表面进行改性处理并检测其吸附性能,通过实验室吸附实验探讨其在水处理中应用的可能性。

l 研究内容

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3. 研究的方法与方案

l 研究方法

实验室吸附试验方法

l 技术路线

紫砂颗粒填料装柱后进行水处理试验(无机及有机污染物吸附试验)

紫砂材料表面改性及对吸附性能的影响试验

紫砂成品材料中的元素分析

紫砂成品材料中主要元素在水中的浸出性能研究

紫砂成品粉末对5种元素的吸附特性研究

经济效益分析

l 实验方案(附件)

l 可行性分析

根据周忠兴【16】的研究证明和宜兴紫砂陶属于高岭土一一石英云母类型陶矿,是含铁量高的多种矿物共存的聚合体,泥分子成鳞片状排列,其中还有成团聚状的有机质,烧成后陶胎表面主要由片状晶体和玻璃相构成,片状晶体排列规则,平铺在表面,相互间交错层叠,具有适量的气孔率和吸水率,此外李培培【8】等人的研究更加证明紫砂有一定的吸附能力,这些都说明本课题是可行的。

4. 研究创新点

国内外目前并没有把污水中重金属治理和紫砂二者联系起来的研究,这是本课题的创新之处。

5. 研究计划与进展

2013年3月1日至2013年3月10日:阅读文献,搜集有关专业资料,熟悉本实验室各种实验技能;

2013年3月11日至2013年3月31日:初步设计课题,专家咨询,论证课题的可行性,设计研究方案;

2013年4月至2013年5月:试验完善,撰写相关文章;

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