纳米材料在水环境中污染物的吸附研究－－－毕业论文

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1、纳米材料在水环境中污染物的吸附研究学生姓名：学部：班级：专业：指导教师：【摘要】本文简单介绍了纳米材料的吸附作用．并综述了纳米吸附技术在污水处理方面的应用以及在水环境中常见的几大类污染物质和危害，结合实习所学内容进行了纳米材料对多环芳烃和重金属两大部分的实验研究，利用高效液相色谱仪、电感耦合等离子体光谱仪测定纳米材料对其中几种具有代表性物质的吸附程度，记录数据绘制吸附等温曲线图，结果表明纳米材料的吸附效果良好。并对纳米吸附技术的应用进行了展望。关键词：纳米材料；吸附；水环境污染物；多环芳烃；重金属Ⅰ目录1绪论12纳

2、米技术12.1概念12.2纳米材料的吸附作用12.3纳米材料的吸附能力的开发利用13水环境中的常见污染物及危害23.1耗氧物质23.2水体的富营养化23.3油类污染物23.4有毒污染物23.5固体污染物34实验研究34.1实验材料34.1.1仪器34.1.2实验试剂34.1.3检测条件34.2实验原理34.3实验方法44.3.1纳米铁粉、纳米铜粉、纳米氧化硅对菲的吸附等温实验44.3.2浓度纳米氧化硅吸附Cu、Pb、Cd等温实验44.4结果与讨论44.4.1纳米铁粉、纳米铜粉、纳米氧化硅对菲的吸附等温曲线44.4.

3、2纳米二氧化钛吸附Cu、Pb、Cd等温曲线65结语76结论7参考文献8Ⅰ1绪论据估计，现在纳米材料的市场拥有率在300到450亿美元。尽管这些估算不能明确反映了技术商业化的形成，但毫无疑问的是一定比例的纳米化学工业所成功交易的材料产品必将最终寻找它们进入环境的通道。纳米材料的商业应用已经涉及了许多我们普通的消费产品，例如用于遮光剂和油漆的工业纳米二氧化钛，轮胎的碳纳米管添加剂，作为固体润滑剂的纳米硅颗粒，洗发水、洗涤剂和防汗剂里的纳米氧化铝颗粒。出于修复污染物目的，地下水中已经检测出了纳米颗粒。2纳米技术2.1概念

4、纳米技术是20世纪80年代迅速发展起来的一门交叉性综合学科．它是指在0．1～100纳米尺度范围内．对原子、分子进行操纵和加工的科学技术．包括纳米材料和纳米结构两部分。纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子的表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应影响物质的结构和性质。当人们将宏观物体粉碎成超微颗粒并制成纳米材料．它将在热学、力学、光学、电学、磁学的物理性质和化学性质上与普通材料存在很大区别．具有吸收辐射、吸附、催化等新性质。发展纳米技术已成为世界性的重大科学技术活动。2.2纳米材料的吸附作用吸附是气体吸附质

5、在固体吸附剂表面发生的行为其发生的过程与吸附剂固体表面特征密切相关。对于纳米粒子的吸附机理．目前普遍认为：纳米粒子的吸附作用主要是由于纳米粒子的表面羟基作用。纳米粒子表面存在的羟基能够和某些阳离子键合．从而达到表观上对金属离子或有机物产生吸附作用；另外，纳米离子具有大的比表面积，也是纳米粒子吸附作用的重要原因⋯。一种良好的吸附剂，必须满足比表面积大。内部具有网络结构的微孔通道，吸附容量大等条件。而颗粒的比表面积与颗粒的直径成反比。粒子直径减小到纳米级，会引起比表面积的迅速增加。当粒径为10nm时，比表面积为90m"

6、-／g；粒径为5nm时。比表面积为180m2／g；粒径下降到2nm时，比表面积猛增到450m7g日。由于纳米粒子具有高的比表面积，使它具有优越的吸附性能，在制备高性能吸附剂方面表现出巨大的潜力．提供了在环境治理方面应用的可能性。92.3纳米材料吸附能力的开发利用纳米材料的基本构成决定了它超强（10倍以上）的吸附能力，污水中通常含有有毒有害物质，悬浮物,泥沙，铁锈，异味污染物，细菌，病毒等。污水治理就将这些物质从水中去除，由于传统的水处理方法效率低，成本高，存在二次污染等问题，污水治理一直得不到很好解决。纳米技术的发

7、展和应用很可能彻底解决这一难题，污水中的贵金属对人体极其有害的物质，但从污水中流失也是资源的浪费，新的一种纳米技术可将污水中的贵金属如金，钌，钯，铂能完全提炼出来，变废为宝。此外纳米TiO具有巨大的比表面积，与废水中有机物更充分地接触，可将有机物最大限度地吸附在它的表面，具有更强的紫外光吸收能力，因而有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解，用纳米TiO光催化处理含有有机物的废水被认为是最有效的手段之一。3水环境中的常见污染物及危害3.1耗氧物质水中溶解的氧通常为5～10mg/l以维持鱼和水生生物的

8、正常生活和繁殖，在生活污水中许多有机物如蛋白质，脂肪，纤维素等，分解为CO2和H2O过程中需要氧气这势必会影响鱼类的正常生存，在实际工作中常用生化需氧量BOD来表示有机污染物在分解过程中所需要的氧量BOD指标愈高，表示水中有机污染物主要来自于生活污水和工业污水3.2水体的富营养化在工业废水和生活污水中还有丰富的含N，P的有机物以及含磷洗涤剂，进入水中如果过量