阴离子型膨润土磁性纳米复合材料的制备及其吸附废水中重金属离子的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21576055
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0814.产品工程与材料化工
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Heavy metal wastewater treatment was hot issue in the chemical industry and environmental protection. Bentonite magnetic nanocomposites have a good potential for heavy metal ions removal from wastewater. However, Fe3O4 nanoparticles that integrated with bentonite are mostly without chemical modification in the present, which leads to corrosion and oxidation of Fe3O4 easily. Meanwhile, unmodified Fe3O4 nanoparticles have less improvement of adsorption performance for bentonite magnetic nanocomposite materials. In addition, no study has investigated the effect of nano-Fe3O4 content on bentonite magnetic nanocomposites performance during the preparation process yet. The project is to prepare anionic bentonite magnetic nanocomposites and investigate their adsorption of heavy metal ions in wastewater. Anionic layered bentonite would be firstly integrated with modified nano-Fe3O4 through different preparation methods and optimum technological conditions. The effect of the nano-Fe3O4 content on adsorption performance and magnetic separation ability of the composites would be investigated, the heavy metals adsorption mechanism of anionic bentonite magnetic nanocomposite materials would be discussed, the changes of adsorbents performance brought by the integration of nano-Fe3O4 with anionic bentonite would be analyzed, the competitive adsorption of a variety of heavy metal ions on anionic bentonite magnetic nanocomposites would be checked, and finally to deal with the real heavy metals wastewater. The results of the research project will be useful not only for the development of anionic bentonite magnetic nanocomposite materials, but also for the engineering application on heavy metals wastewater treatment.
重金属废水处理是化工环保中的热点问题。膨润土磁性纳米复合材料对废水中的重金属离子有很好的去除潜力,但目前与膨润土结合的纳米Fe3O4大多是未经化学修饰的,容易发生腐蚀和氧化,同时对膨润土磁性纳米复合材料的吸附性能提升作用有限,制备过程中尚未研究纳米Fe3O4含量对磁性复合材料的影响。本项目拟开展阴离子型膨润土磁性纳米复合材料的制备及其吸附处理重金属废水的研究,首次将阴离子型层状膨润土与改性纳米Fe3O4进行复合,获得最佳的制备方法和工艺条件,并考察制备过程中磁性纳米Fe3O4加入量对复合材料吸附性能及磁分离性能的影响;研究阴离子型膨润土磁性纳米复合材料对重金属离子吸附机制,明确改性纳米Fe3O4与阴离子型膨润土结合带给吸附剂的性能变化;开展多种重金属离子竞争吸附研究;对含重金属离子的实际废水进行处理。本项目的实施将为阴离子型膨润土磁性纳米复合材料的开发及其工程化处理重金属废水奠定良好基础。

结项摘要

膨润土磁性纳米复合材料对废水中的重金属离子有一定的去除潜力,但其吸附性能仍有明显的提升空间,且未经化学修饰的磁性纳米Fe3O4容易发生腐蚀和氧化,不利于实际的环保应用。本项目在国家自然科学基金项目的资助下,开展了阴离子型膨润土磁性纳米复合材料的制备及其吸附重金属规律的研究, 成功掌握了阴离子型膨润土与磁性Fe3O4的复合方法,先制备Fe3O4磁流体,然后在磁流体超声分散的过程中加入膨润土进行水热合成,即可制备得到磁响应能力强、磁土结合牢固的磁性膨润土,确定了复合材料中的最佳加磁量应控制在复合材料总质量的20%左右;同时,项目组采用了单一有机修饰和两种有机物联合修饰磁性膨润土的方法,获得了磁性柠檬酸膨润土、磁性乙酸膨润土、壳聚糖/羧甲基纤维素钠联合修饰的磁性膨润土、壳聚糖/聚乙烯亚胺联合修饰的磁性膨润土等一系列磁性有机膨润土,明显地提升磁性膨润土的吸附重金属离子的性能,并有效避免了磁性Fe3O4的氧化和腐蚀,制备的阴离子型膨润土磁性纳米复合材料对Pb(II)、Cd(II)、Cu(II)、Mn(II)及Cr(VI)重金属离子吸附性能优良、磁分离性能好、性质稳定;掌握阴离子型膨润土磁性纳米复合材料吸附重金属离子的主要特性,明确了复合材料吸附重金属离子的主要机制包括表面沉淀、化学络合、静电吸附、离子交换及微孔固定;此外还进行了材料的循环利用、实际废水处理及吸附典型有机污染物的探索。本项目的实施为阴离子型膨润土磁性纳米复合材料的开发及其工程化处理重金属废水奠定良好基础。本项目实施期间已有4项获得授权,还有6项申请的国家发明专利,其中: 发表了22篇学术论文,其中SCI 收录8篇、EI收录7篇;培养了博士2人,硕士生9人,项目成果满足计划书的要求,达到结题条件。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
'Useful' template synthesis of N-doped acicular hollow porous carbon/carbon-nanotubes for enhanced capture and selectivity of CO2
氮掺杂针状中空多孔碳/碳纳米管的“有用”模板合成,用于增强二氧化碳的捕获和选择性
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2018.12.031
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Xin He;Jing Liu;Yuwei Jiang;Muhammad Yaseen;Haoyu Guan;Jianhua Sun;Xuemin Cui;Dankui Liao;Zhangfa Tong
  • 通讯作者:
    Zhangfa Tong
A facile synthetic method of ZnO nanoparticles and its role in photocatalytic degradation of refractory organic matters
ZnO纳米颗粒的简易合成方法及其在光催化降解难降解有机物中的作用
  • DOI:
    10.5004/dwt.2017.21233
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Desalination and Water Treatment
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Hanbing Zhang;Zhenyu Song;Dingyong Wang;Zhangfa Tong;Yuelong Qin
  • 通讯作者:
    Yuelong Qin
Adsorption of Methylene Blue and Congo Red on Bentonite Modified with CaCO3
CaCO3 改性膨润土对亚甲基蓝和刚果红的吸附
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/kem.727.853
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Key Engineering Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hanbing Zhang;Ninghua Chen;Zhangfa Tong;Qifeng Liu;Yankui Tang;Zili Zhou;Huazhen Shi
  • 通讯作者:
    Huazhen Shi
Process intensification of NaOH-catalyzed transesterification for biodiesel production by the use of bentonite and co-solvent (diethyl ether)
使用膨润土和助溶剂(乙醚)强化 NaOH 催化酯交换反应生产生物柴油
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2016.08.106
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    Fuel
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Lian Wu;Kelei Huang;Tengyou Wei;Zijun Lin;Yun Zou;Zhangfa Tong
  • 通讯作者:
    Zhangfa Tong
乙酸膨润土对孔雀石绿的吸附去除
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张寒冰;冼东成;童张法;唐艳葵
  • 通讯作者:
    唐艳葵

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其他文献

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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    黎铉海
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈小鹏
机械活化对木薯淀粉糊透明度的影
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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改性膨润土催化麻疯树油酯交换反应动力学及生物柴油纯化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韦藤幼;吴炼;张寒冰;童张法
  • 通讯作者:
    童张法

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
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          H --> I[数据收集与分析]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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