高锰酸钾改性活性炭的制备及其吸附重金属性能研究的开题报告.docx

高锰酸钾改性活性炭的制备及其吸附重金属性能研究的开题报告
一、选题的背景及意义：
重金属污染是当前环境保护中的一大难题，很多地方水源中的重金属污染已经到达严重程度，对人类健康和生态环境造成严重危害。活性炭经常被广泛应用于水处理、废气处理、污水处理等领域，以其良好的吸附性能和较低的价格，来处理水中重金属离子的问题。但是传统的活性炭吸附效率有限，对于低浓度的重金属离子难以实现高效吸附，因此需要改进活性炭的吸附性能。
高锰酸钾作为一种强氧化剂，在活性炭表面上进行改性，能够增加活性炭的吸附能力和选择性，达到更好的重金属吸附效果。因此，本课题将开展高锰酸钾改性活性炭的制备及其在吸附重金属方面的应用研究。
二、研究内容：
本课题将开展基于活性炭的高锰酸钾改性研究，具体包括以下几个方面：
1.活性炭的制备：选用天然沥青或木质材料为原料制备活性炭。
2.高锰酸钾改性：采用浸渍法或沉淀法对活性炭进行改性，并对改性活性炭的吸附性能进行测试。
3.吸附重金属：采用模拟溶液或实际废水，对高锰酸钾改性活性炭的吸附性能进行研究，并研究吸附重金属离子的动力学和热力学特性。
4.吸附机理：通过检测活性炭表面的官能团和表面形貌，分析高锰酸钾改性活性炭吸附重金属的机理。
三、预期成果：
1.生产出高品质的活性炭，并对其进行表征，确定其理化性质和微观结构。
2.高锰酸钾改性活性炭吸附重金属的性能测试，得出吸附效率、选择性和容量等指标，并与传统活性炭吸附性能进行对比。
3.对高锰酸钾改性活性炭进行机理研究，深入了解吸附机制，并提出改善活性炭性能的建议。
四、研究方法：
1.活性炭制备方法：以天然沥青或木质材料为原料，采用化学活化法、高温炭化法等方式制备活性炭，并采用扫描电镜、X射线衍射、比表面积仪等多种手段对其理化性质和微观结构进行分析。
2.高锰酸钾改性方法：采用浸渍法或沉淀法对活性炭进行改性，并对改性活性炭的性能进行测试。
3.吸附性能测试方法：采用紫外光谱、原子吸收光谱、电感耦合等分析手段对吸附重金属离子的性能进行测试，并对吸附动力学和热力学进行研究。
4.吸附机理研究方法：通过检测改性活性炭表面官能团和表面形貌等方式深入了解吸附机理，并提出改进活性炭性能的建议。
五、可能存在的问题及解决方案：
1.实验耗时较长，需要设计合理的实验计划，列出详细的实验步骤和时间节点。
2.实验过程中可能出现各种实验技术问题，需要及时向导师和相关专家咨询、解决。
3.实验室中需要严格遵守安全标准，加强安全意识教育，防止事故的发生。
六、工作计划及预期进度：
1.第一至第二个月：对活性炭的制备进行研究，并完成活性炭理化性质分析。
2.第三至第四个月：对改性活性炭的制备及表征工作展开研究。
3.第五至第七个月：从模拟溶液开始测试高锰酸钾改性活性炭吸附重金属的能力及机制。
4.第八至第九个月：完成实际废水处理的实验测试，并进行动力学和热力学分析。
5.第十至第十二个月：对实验结果进行总结及论文撰写。
七、参考文献：
1.王宁，叶修群.镁及镁合金表面改性研究进展[J].材料科学与工程学报，2009，27（1）：156-161。
2.陈明丽，杨光，张琼琼，等.铬（VI）离子吸附剂的研究进展[J].工业水处理，2013（3）：41-45。
3.祝健辉，章璐，刘宏嘉，等.铜离子吸附材料研究进展[J].化工环保，2016，36（6）：80-84。
4.王锋，张鑫，陈明军，等.多孔石墨烯复合材料的制备及应用研究进展[J].化工新型材料，2015，43（9）：140-142。
5.陈琳琳，姜彩艳，李明恩.镉离子吸附剂研究进展[J].工业水处理，2012（9）：19-23。