微流控技术构建双网络微凝胶及其重金属吸附机制和处理工艺研究
批准号:
52070078
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
周贵寅
依托单位:
学科分类:
工业水处理与回用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周贵寅
中文摘要
针对严重影响人类健康与生存的重金属污染这一重大环境问题,本项目以黄芪废渣再利用及双网络凝胶为研究基础,提出采用微流控技术构建马来酸、纤维素的双网络微凝胶体系处理含重金属工业废水的新思路。项目利用现代分析测试手段拟对复合凝胶的结构与重金属吸附性能的构效关系展开深入的研究,着重考察微流控技术中渗流特性对微凝胶的形成和大小影响,探讨修饰后微凝胶的结构、力学性能等物化性质与重金属离子去除效率之间的关系,重点剖析吸附的界面过程,尝试阐释重金属离子在微凝胶内部的扩散行为和吸附机制,旨在反馈凝胶的制备,提高其对重金属的吸附能力。探索微凝胶对重金属废水的原位动态吸附-脱附工艺,优化中试试验工艺,实现微凝胶的高效吸附与有效再生、废水中重金属离子的高效去除与资源化回收的目标,为微流控技术制备双网络凝胶在重金属污染的环境深度净化处理提供一定的理论依据和技术支持。
英文摘要
Heavy metal pollution has become a serious environmental issue and is a serious threat to human health and survival. In this project, we propose a novel idea to treat wastewater with heavy metal ions by employing double network (DN) hydrogel, which is prepared by microfluidic technology using maleic acid and waste residue of astragalus. This project focuses on researching the quantitative structure-activity relationship between the structure of this composite gels and the adsorption performance for heavy metal ions by modern analytical techniques and mechanical performance tests. The influence of seepage characteristic on the formation and size of DN gel will be systematically investigated, the effect of the physico-chemical property such as the structure, mechanical strength of the DN gel on the high heavy metal removal rate also will be deeply studied. Besides, the interface process of adsorption such as diffusion behavior and adsorption mechanism of heavy metal ions in DN gel will be systematically investigated, and the aim is to realize the preparation of better gel to improve its adsorption capacity of heavy metal ions. The regeneration of sorbents and recycling capacity of heavy metal ions will be evaluated through the large-scale adsorption and separation technology, and to achieve the goal of the effective adsorption and regeneration of DN gel and efficient removal and recycle of heavy metal ions from wastewater. This project provides an important scientific basis for the preparation of DN gel by microfluidic technology in the deep purification treatment of heavy metal pollution.
本项目围绕严重影响人类健康与生存的重金属污染问题,基于黄芪废渣再利用和双网络凝胶的研究,提出了一种创新的废水处理方案:采用微流控技术构建系列高分子聚合物/天然高分子的双网络微凝胶体系处理含重金属的工业废水。该技术结合微流控装置与凝胶材料的优势,有效解决了传统水处理技术中吸附效率低、再生能力差等问题。项目主要开展了以下几个方面的研究:首先,采用微流控技术成功制备了以马来酸和纤维素为基础的双网络微凝胶,并通过优化流速、浓度等实验条件,实现了微凝胶的均匀化和高效化,研究中深入考察了微流控装置的渗流特性对微凝胶形成和尺寸控制的影响。其次,采用现代分析测试手段,对复合凝胶的结构与重金属吸附性能进行了系统研究,重点分析了微凝胶的物化性质、力学性能与重金属离子去除效率之间的关系,探讨了吸附过程中的界面行为和重金属离子在微凝胶内部的扩散机制,为优化凝胶性能提供了理论依据。此外,项目还探索了微凝胶对重金属废水的原位动态吸附-脱附工艺,并通过中试试验优化了吸附-脱附过程,显著提升了微凝胶的吸附效率及再生能力,成功实现了微凝胶的高效吸附与有效再生,为重金属废水处理提供了可持续的解决方案。最终,通过实验验证,本项目不仅高效去除了废水中的重金属离子,还探索了微凝胶在资源化回收中的潜力,为工业废水处理和重金属污染治理提供了可行的技术支持和理论依据。
双网络水凝胶吸附剂的制备及其在废水中吸附 Cd(II)的行为研究
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批准号:2018JJ3125
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2018
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负责人:周贵寅
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依托单位:
Cd(II)在NH2-Agar/PSS双网络水凝胶上的吸附行为及资源化工艺研究
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批准号:51708204
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:周贵寅
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依托单位:
国内基金
海外基金