[01371495]凹凸棒三维网络制备及其对重金属离子和有机污染物的吸附性能研究

1、课题来源与背景： 凹凸棒粘土属层链状构造的含水铝镁硅酸盐,具有较高的离子交换容量,是优良的金属离子吸附材料,其纳米尺寸的晶体呈针状、纤维状集合体。由于凹凸棒的大比表面积、微孔结构、较好的离子交换能力以及特殊的纳米棒晶尺寸,因而使得凹凸棒具有强烈的物理吸附及化学吸附能力,在重金属离子吸附、有机污染物吸附,或者同时吸附重金属离子和有机污染物等废水处理方面得到越来越广泛的研究和重视。 2、研究目的与意义： 在应用过程中,由于凹凸棒粘土纳米尺寸的棒晶高度团聚,影响了棒晶与金属离子的有效接触从而降低了吸附性能。本项目通过设计、合成一系列具有双官能团或三官能团的有机分子或低聚物作为间距分子,通过与凹凸棒棒晶表面的硅羟基进行化学反应使棒晶相互分离,制备以共价键修饰的、具有纳米孔径的凹凸棒三维网络结构。探讨不同有机分子的尺寸对凹凸棒三维网络结构的孔结构、比表面积的影响,在此基础之上开展了凹凸棒三维网络结构对水相中的不同重金属离子及有机污染物的吸附性能研究,揭示凹凸棒晶体本身的离子交换容量、间距分子的化学性质以及三维网络的空间结构对其吸附性能产生的影响以及何种影响。项目的实施不但有可能得到对重金属离子、有机污染物具有高吸附容量的凹凸棒三维网络吸附材料,而且为凹凸棒粘土资源的高值化利用开辟新的途径。 3、主要论点与论据： 通过设计、合成一系列带有双官能团或三官能团的有机分子或有机低聚物作为间距分子,通过间距分子的官能团和凹凸棒棒晶表面的功能基团进行化学反应,以共价键的方式将凹凸棒棒晶通过有机分子或有机低聚物连接在一起,制备具有纳米孔径的凹凸棒三维网络结构。在此基础之上,不同有机分子的尺寸对凹凸棒三维网络结构的孔结构、比表面积有重要影响,同时凹凸棒三维网络结构对水相中的不同重金属离子、有机污染物也表现出不同的的吸附性能,探讨了凹凸棒晶体本身的离子交换容量、间距分子的化学性质以及三维网络空间结构对重金属离子、有机污染物吸附产生的影响以及何种影响。 4、创见与创新： 通过不同间距分子尺寸、结构的选择,调控凹凸棒三维网络的空间结构,探索制备对水体中重金属离子、有机污染物具有高吸附容量的新型凹凸棒三维网络吸附材料,在含重金属离子/有机污染物废水的净化、处理等方面具有潜在的应用价值和经济价值。通过研究凹凸棒晶体本身的离子交换容量、间距分子的化学性质以及凹凸棒三维网络的空间结构等因素对重金属离子、有机污染物的吸附性能和动力学吸附性能的影响,探讨凹凸棒三维网络中凹凸棒棒晶与不同重金属离子、有机污染物分子的相互作用及其可能的吸附机理,有助于进一步深入了解凹凸棒三维网络结构-性能的关系,为进一步设计、制备高吸附容量凹凸棒基吸附材料提供借鉴。 5、社会经济效益,存在的问题： 项目实施取得了预期成果,成功制备了对水体中重金属离子、有机污染物具有高吸附容量的新型凹凸棒三维网络吸附材料,在含重金属离子/有机污染物废水的净化、处理等方面具有潜在的应用价值和经济价值,同时为凹凸棒资源的高值化利用提供新的途径。通过研究凹凸棒三维网络的制备方法以及探讨其对水体中不同重金属离子、有机污染物分子的相互作用及其可能的吸附机理,为进一步设计、制备新型、高吸附容量的凹凸棒基吸附材料提供翔实的试验数据和科学依据。然而,由于实验大部分是在实验室模拟废水处理方式进行的,在实际环境下材料的耐受性、再生等问题没有得到充分解决,针对以上问题,课题组将一如既往的进行制备工艺的优化和材料的持续改进工作,以期得到具有商业化生产的产品及其制备工艺。 6、历年获奖情况： 无。