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1、本科生毕业论文（设计）开题报告题 目：羟基磷灰石对废水中亚铁离子的吸附研究姓 名： 系 别：环境科学与工程专 业：环境科学与工程年 级：2007级学 号：指导教师： 职称：2010年 12 月 2 日1、请学生填写以下部分 （1） 选题依据（目的、意义、研究现状、可行性）（可以另加页）研究目的：1研究不同合成工艺的羟基磷灰石对废水中亚铁离子的吸附，研究热力学和动力学过程，并阐明吸附机理。2研究不同工艺条件时，羟基磷灰石对废水中亚铁离子的吸附效果。研究意义：羟基磷灰石（HAP）是以磷灰石为主的矿物，具有较大的离子交换性和吸附性能。很多研究者采用羟基磷灰石是因为其表面能与生物环境发生选择性的化学反
2、应，且对人体无毒害，相容性好，因此被广泛应用到吸附重金属离子如亚铁离子。作为一种具有良好吸附性能的环保材料，我们将其引入净水的领域，比其他材料更具有较高的经济效益、社会效益和环境效益。研究现状：人类对水资源的需求正以惊人的速度扩大，同时日益严重的水污染蚕食了大量可供消费的水资源。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪；所有流经亚洲城市的河流均被污染。据近年调查资料，我国有1/3以上的河流受到污染，近50%的重点城镇水源地不符合饮用水标准，90%以上的城市水域污染严重。工业废水，是造成环境污染的主要污染源。其中含重金属离子废水的污染尤为严重。重金属是具有潜在危害的重要污染物，对人体健康和
3、生态环境产生极大的危害。发展重金属废水处理技术，不仅有利于环境保护，而且可以促进工业发展和人类社会的进步。重金属废水主要来源于采矿、选矿、冶炼、电镀、化工、制革和造纸工业，这些行业产生的铅、汞、镉、铬、镍、铜、锌等重金属的废水排入天然水体后，不仅对水生生物构成威胁，而且可能通过沉淀、吸附及食物链而不断富集，破坏生态环境，并最终危害到人类的健康。当重金属被生物体吸收时，除以除以单个离子存在外，还可与生物体内的蛋白质、氨基酸、脂肪酸、羧酸以及磷酸结合，形成有机酸盐、无机盐和螯合物。重金属离子及其化合物的毒性，一般都是通过与生物机体成分的结合而发挥作用，与生物体结合作用越强则毒性越强。自日本出现水俣
4、病和骨痛病后，重金属的环境污染问题受到人们极大的关注。该项目的研究性实验是建立在大量的资料搜集和准备工作的基础上，羟基磷灰石制备采用已经成熟的方法共沉淀法和水热合成法，且相关大量文献都记载羟基磷灰石吸附铁废水具有较好的效果。目前，国内外对羟基磷灰石的合成方法主要有热压烧结法、湿式粉末法、煅烧磷酸钙法、水热合成法、溶胶-凝胶法等。其中，水热法是制备结晶良好、无团聚的纳米分体的优选方法之一。它是在特质的密闭容器里，用水溶液作反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。比其他湿化学方法相比，水热法具有的特点是：可直接得到结晶良好的粉体，不需作高温
5、灼热处理，避免了在此过程中可能形成的粉体硬团聚；通过控制水热条件，可得到不同的粉体晶粒物相和形貌；晶粒线度适度可调，且与反应条件如反应温度、反应时间等有关。而化学沉淀法工艺简单，制造成本低，非常适合实验室合成。羟基磷灰石因特殊的晶体结构，具有较强的离子交换和吸附性能，作为一种新型环境功能材料应用于环境已见报道。而且物理吸附法工艺简单、成本低廉、要求不苛刻，在国内外处理有机废水方面很受重视。人们从认识到重金属废水的危害至今已开发出多种治理重金属废水的技术，可以归结为以下几种：中和沉淀法；化学沉淀法；氧化还原法；气浮法；电解法；生物法；蒸发和凝固法；离子交换法；吸附法；溶剂萃取法；液膜法；反渗透和
6、电渗析法。刘海弟等人研究羟基磷灰石在pH7的条件下对水溶液中的二价铅离子、铜离子、锌离子和镍离子均具有一定的吸收能力，其饱和吸附量分别为1095，86.76，64.68和67.90mg/g。韩松等人研究羟基磷灰石对水溶液中铜离子的吸附效果，当铜离子浓度为100mg/L时，每升水使用5gHAP，搅拌几分钟铜离子去除率达到99%以上。钱功明等人研究铅浓度为1000mg/L的废水经HAP吸附后，铅离子残余浓度仅为0.31mg/L，去除率高达99%以上。胡恋等人研究羟基磷灰石吸附去除模拟废水中的铅离子和镉离子，表明HAP对铅离子和镉离子的去除率接近100%；日本用蒙脱石处理铸铁生产污水；武汉化工学院开
7、发出利用改性磷灰石去除废水中的铅离子技术，去除率接近100%。在这些材料中，矿物环境材料更是人们关注的重点。磷灰石作为一种具有许多优良工艺性能的矿物材料，具有非常广泛的用途。时代的发展和科技的进步，促进了磷矿和磷制品向更多的产业部门渗透，除了在农业大量用作肥料和农药外，在工业、医药、国防、军工尖端技术和人民生活中，都得到广泛应用。可行性分析：1从方法上考虑：羟基磷灰石制备采用已经成熟的方法共沉淀法和水热合成法，继而对其净水能力进行研究，并利用现代分析测试仪器进行表征，分析各种工艺参数对本研究的影响，在此基础上确定净水和抗菌机理，符合此类研究的科学严谨性的要求。2从现实生活考虑：采用最廉价的物品
8、合成最实用的、最方便的、无毒无害的生物新材料-羟基磷灰石；实验室的条件以及各种检测分析的条件都具备，因而本项目的研究具有较好的可行性。（2） 主要内容（论文大纲）（可以另加页）1绪论1.1 废水中亚铁离子的概述1.1.1 亚铁离子的来源1.1.2 含亚铁离子废水的特点及危害1.1.3 含亚铁离子废水的治理方法1.2 羟基磷灰石的吸附作用1.2.1 羟基磷灰石的结构、特点、性能及应用1.2.2 羟基磷灰石对金属离子的吸附2材料和方法2.1 实验原料和设备2.2 羟基磷灰石的制备2.2.2 共沉法2.2.3 水热法2.2.4 表征方法2.3. 实验分析方法2.3.1 邻菲啰啉分光光度法2.3.2
9、标准曲线的测定2.3.3 去除率计算2.3.4 样品测定方法3共沉法制备的羟基磷灰石粉体对水溶液中亚铁离子的吸附研究3.1. 单因素对吸附效果的影响3.1.1 投加量的影响3.1.2 吸附时间的影响3.1.3 温度的影响3.2 正交实验3.2.1 正交实验简介3.2.2 正交实验的建立3.2.3 正交数据处理3.3 吸附平衡和动力学研究3.3.1 吸附平衡时间3.3.2 动力学模型拟合3.3.3 动力学数据分析3.4 热力学研究3.4.1 等温吸附方程3.4.2 数据分析3.5 小结4.水热法制备的羟基磷灰石粉体对水溶液中亚铁离子的吸附研究4.1. 单因素对吸附效果的影响4.1.1 投加量的影
10、响4.1.2 吸附时间的影响4.1.3 温度的影响4.2 正交实验4.2.1 正交实验的建立4.2.2 正交数据处理4.3 吸附平衡和动力学研究4.3.1 吸附平衡时间4.3.2 动力学模型拟合4.3.3 动力学数据分析4.4 热力学研究4.4.1 等温吸附方程4.4.2 数据分析4.5小结5.结论参考文献（3） 运用的理论与方法1合成方法：共沉淀、水热合成法。2表征方法：X射线衍射（XRD）分析法、扫描电镜 ( SEM )分析法和比表面积测定等。3分析亚铁离子方法：邻菲啰啉分光光度法。（4） 预期目标与结果1合成共沉淀和水热法制备的羟基磷灰石粉末。2得出不同工艺条件对羟基磷灰石在铁废水中的吸
11、附效果图，并确定最佳的条件。3. 运用正交实验分析，得出正交分析表，确定影响羟基磷灰石吸附铁废水的三个因素的重要程度。4. 研究羟基磷灰石对废水中亚铁离子的吸附原理。（5） 工作进度（时间表）2009年12月-2010年1月，查阅文献及相关资料，设计实验方案；2010年3月-2010年4月，合成羟基磷灰石粉末并用于吸附铁废水实验，吸附机理及动力学、热力学研究；2010年4月-2010年5月，分析数据得出结论并进行论文撰写。签名： 填写日期：2、请指导教师签署意见 签名： 填写日期：比较文学是一种以寻求人类文学共通规律和民族特色为宗旨的文学研究。它是以世界文学的眼光，运用比较的方法，对各种文学关系进行的跨文化的研究。一个国家或民族的文学思潮、文学运动队另一个国家或民族文学发展的影响,不同国家具体作家的相互影响7
