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类DTC改性壳聚糖@粉煤灰磁性材料去除水中配合态Cr(III)的效能及界面作用机制

批准号:
52000047
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
24.0 万元
负责人:
赵晟锌
依托单位:
学科分类:
环境工程
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵晟锌

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
随着表面处理技术不断发展,大量有机配体被广泛应用于工业生产中,由此所产生的多种Cr(III)配合物废水,采用传统化学沉淀法难以实现Cr的达标排放,现存高级氧化-沉淀法等两步法处理配合态Cr(III)被认为是有效的,然而氧化处理过程中面临着高毒Cr(VI)的生成和积累问题。因此迫切需要开发新型、高效且无毒的处理方法以消除配合态Cr(III)污染。项目拟将粉煤灰磁珠和类DTC基团改性壳聚糖复合用于制备磁性吸附材料,系统考察不同条件下制备的磁性吸附材料对配合态Cr(III)的去除效能,剖析磁性吸附材料表面的吸附结构和性质与除Cr(III)效能之间的关系,阐明磁性吸附材料与Cr(III)、有机配体和Cr(III)-有机配合物间的作用规律和界面科学问题,构建一步法去除水中配合态Cr(III)工艺并对其进行优化。预期成果可为高性能磁性吸附材料治理Cr(III)配合废水中的Cr(III)提供新途径。
英文摘要
With the continuous development of surface treatment technology, a large number of organic ligands have been widely used in industrial production, resulting in a variety of Cr(III)-complex wastewater, which is difficult to achieve the standard discharge of Cr by traditional chemical precipitation method. The existing two-step treatment of Cr(III) in complex state, such as advanced oxidation-precipitation method, is considered to be effective, but high toxic Cr(VI) will be formed and accumulated during oxidation treatment process. Therefore, it is urgent to develop novel, efficient and non-toxic treatment methods to eliminate the Cr(III) pollution. The project plans to use fly ash magnetic beads and chitosan modified by DTC derivatives to prepare magnetic adsorption materials, systematically investigate the removal efficiency of Cr(III) in complex state by the magnetic adsorption materials under different prepared conditions, analyze the relationship between the adsorption structure and properties of the magnetic adsorption materials and the removal efficiency of Cr(III), clarify the interaction law and interface science based on the two phases between the magnetic adsorption materials and Cr(III), organic ligand and Cr(III)-organic complex. A one-step removal process of Cr(III) in complex state was constructed and optimized. The results are expected to provide a new way for the treatment of Cr(III) in Cr(III)-complex wastewater by high performance magnetic adsorption materials.
随着大量有机配体被广泛应用于工业生产中,由此所产生的多种Cr(III)配合物废水,采用传统化学沉淀法难以实现Cr的达标排放,现存高级氧化-沉淀法等两步法处理配合态Cr(III)被认为是有效的,然而氧化处理过程中面临着高毒Cr(VI)的生成和积累问题。因此迫切需要开发新型、高效且无毒的处理方法以消除配合态Cr(III)污染。项目系统评估了四种常见有机羧酸对新生态Cr(III)去除的影响,完成了粉煤灰磁珠的提取和筛选工作,确定了粉煤灰磁珠与壳聚糖、粉煤灰磁珠与类DTC基团改性壳聚糖的复合方法,并系统考察了不同条件下所制备的磁性吸附材料分别去除配合态Cr(III)和游离态Cr(III)的效能,剖析了磁性吸附材料表面的吸附结构和性质与除Cr(III)效能之间的关系,阐明了磁性吸附材料与Cr(III)-有机配合物间的作用规律和界面科学问题。研究结果表明:四种有机羧酸对Cr(III)自沉的抑制作用由大到小依次为柠檬酸盐≈EDTA盐>草酸盐>乙酸盐;不同来源粉煤灰中磁性组分含量差别较大,由XF厂烟煤燃烧所得粉煤灰中可获得最高46.67 mg/g的磁珠提取量;乳液聚合法、直接沉淀法、碱法协同直接沉淀法制备出的三种磁性吸附剂中,碱法协同直接沉淀法制备出的CS@AFAMB对配合态Cr(III)的去除效果最好,其表面各位点的吸附活化能相等,表现为单分子层吸附,配合态Cr(III)理论最大吸附量为48.56 mg/g,且吸附属于自发的吸热过程;进一步地,在冰水浴条件下,以0.5% 十二烷基苯磺酸钠为分散剂和CS2-乙醇为改性剂,制备的DTC@CS@AFAMB用于吸附配合态Cr(III),表现为单分子层吸附,Langmuir模型拟合所得出的配合态Cr(III)理论最大吸附量为152.27 mg/g。成果为高性能磁性吸附材料治理Cr(III)配合废水中的Cr(III)提供新途径。
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