開(kāi)題報(bào)告-介孔離子印跡材料的制備及其吸附性能研究

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1、指導(dǎo)文件5：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院2015屆題目介孔離子印跡材料的制備及其吸附性能研究課題類(lèi)型論文課題來(lái)源自選課題學(xué)生姓名王利星學(xué)號(hào)13052130114專(zhuān)業(yè)環(huán)境工程年班級(jí)（專(zhuān)升本）13-1指導(dǎo)教師田大勇職稱(chēng)講師填寫(xiě)日期：2015年3月30日一、本課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義本課題研究的主要內(nèi)容：(1)研究并完成MCM-41介孔篩的合成。(2)分別對(duì)合成的MCM-41介孔篩用紅外光譜等檢測(cè)其結(jié)構(gòu)組成。(3)分別用合成的MCM-41介孔篩去除水中重金屬離子CcT的效果研究。本課題研究的目的：

2、吸附是用來(lái)吸附去除水中重金屬好的方法，它既能滿(mǎn)足處理要求乂能兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性，且一般不會(huì)造成二次污染。吸附用到的吸附劑的性質(zhì)包括吸附劑的種類(lèi)、顆粒大小、比表面積、顆粒的孔構(gòu)造與分布、吸附劑是否是極性分子等。吸附劑的粒徑越小,或者微孔越發(fā)達(dá)，其比表面積越大。吸附劑的比表面積越大，吸附點(diǎn)位越多，則吸附能力就越強(qiáng)。對(duì)于大分子吸附質(zhì)，吸附劑的比表面積越大，則微孔提供的表面積難以起吸附作用。吸附劑內(nèi)孔的大小和分布對(duì)吸附性能的影響很大。由于介孔材料具有骨架結(jié)構(gòu)可調(diào)性、比表面積大、孔道結(jié)構(gòu)豐富、孔道規(guī)則、孔徑和孔容大小適中

3、、對(duì)吸附質(zhì)選擇性高、吸附容量大、對(duì)吸附性質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)反應(yīng)物和屮間產(chǎn)物選擇性高、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等。正因?yàn)榻榭撞牧蠐碛幸陨隙喾N優(yōu)點(diǎn)，介孔分子篩材料才會(huì)在選擇性吸附、功能型材料、納米材料、大分子催化、化學(xué)微反應(yīng)器、生物反應(yīng)過(guò)程、藥物儲(chǔ)藏與控制釋放等方面有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用前景，并日漸引起材料、化學(xué)、生物、醫(yī)藥等各學(xué)科領(lǐng)域的高度關(guān)注，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此，研究以漠化十六烷基三甲錢(qián)(CTAB,1.00g,2.74mmol)為模板劑制備的MCM-41的介空對(duì)重金屬C0的吸附效果。來(lái)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)它們的功能和實(shí)際應(yīng)用能

4、力。本課題研究意義：隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題在全球范圍內(nèi)日益嚴(yán)重，其中水污染問(wèn)題己成為人類(lèi)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。有毒有害物質(zhì)不斷的引入到水環(huán)境中，對(duì)人類(lèi)和水屮生物的生存條件構(gòu)成嚴(yán)重的危害。因此，環(huán)境屮的重金屬形態(tài)分析已成為現(xiàn)代分析化學(xué)特別是環(huán)境分析化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)研究方向。從物質(zhì)對(duì)環(huán)境污染方面來(lái)說(shuō)，重金屬是指汞、鎘、鉛、鉆以及類(lèi)金屬礎(chǔ)等牛物毒性顯著的重金屬。對(duì)人體毒害最大的有鉛、汞、珞、碑、鎘五種。這些重金屬在水中不能被分解，飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結(jié)合生成毒性更大的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物

5、。二、文獻(xiàn)綜述(國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)況和發(fā)展趨向)近年來(lái)，隨著采礦、冶煉、化工、農(nóng)藥、皮革和陶瓷等行業(yè)的快速發(fā)展，相當(dāng)數(shù)量的碑隨排出的工業(yè)廢水進(jìn)入到環(huán)境中。含有CcT廢液隨著廢水排入到環(huán)境之中，對(duì)人體健康造成極大危害，為了減少?gòu)U水中的含量，研制吸附容量大，吸附性能好的水處理凈化新材料成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。分子篩的性能：介孔分子篩因其具有骨架組成的可調(diào)變性、非常高的表面積和吸附容量。吸附性質(zhì)為從親水性到疏水性、酸性或其它活性中心能被控制、強(qiáng)度和濃度能被調(diào)整、孔道規(guī)則且孔徑大小正好在多數(shù)分子的尺寸范圍內(nèi)、陽(yáng)離子的可交換性

6、、良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性、較好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。而MCM-41介孔分子篩具有很多其它傳統(tǒng)分子篩所不具備的優(yōu)越的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能，近年來(lái)科研人員對(duì)其進(jìn)行了更為深入的研究，特別在無(wú)機(jī)材料、催化等學(xué)科領(lǐng)域的研究更為廣泛。由于它不僅在物理結(jié)構(gòu)上孔道規(guī)則、孔徑均勻、比表面積大(1000n?/g)以及結(jié)構(gòu)長(zhǎng)程有序，同時(shí)在熱力學(xué)方面還具有很好熱穩(wěn)定性，所以對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行更深入的研究和改進(jìn)將會(huì)具有非常大的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。MCM-41介孔分子篩的合成機(jī)理：介孔分子篩一般采用有機(jī)模板劑進(jìn)行合成，有親水基和憎水基兩部分組

7、成。在水溶液的環(huán)境中，憎水基向里聚集，親水基向外接觸，并且隨著表面活性劑在水溶液中濃度的增加，它在水溶液中的聚集形態(tài)分別是球狀、棒狀、六方狀等，并把聚集呈現(xiàn)棒狀時(shí)的這種表面活性劑濃度作為臨界膠束濃度。所以對(duì)MCM-41介孔分子篩合成機(jī)理的研究大部分都是圍繞表面活性劑而展開(kāi)，迄今為止對(duì)其合成的MCM-41的六方介孔機(jī)構(gòu)眾說(shuō)紛紜，主要有：液晶模板機(jī)理，協(xié)同作用機(jī)理、電荷匹配原理、層狀向六方相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變機(jī)理等。MCM-41介孔分子篩的合成方法以漠化十六烷基三甲鍍(CTAB,1.00g,2.74mmol)為模板劑，溶解于

8、480ml去離子水中，取氫氧化鈉水溶液(2.00mol,3.50ml)在80攝氏度下加入到CTAB溶液中，再將四乙氧基硅烷(TEOS,5.00ml,22.40mmol)逐滴滴加到表面活性劑溶液中，同時(shí)強(qiáng)烈攪拌兩個(gè)小時(shí)后過(guò)濾，將過(guò)濾的同體用去離子水和乙醇沖洗，然后真空干燥，即可得到MCM-41o為了移除表而活性劑CTAB,取1.5g合成的MCM-41加入含有1.5ml鹽酸(37%)的甲醇