纳米铁炭复合材料去除地下水中硝酸盐研究的任务书.docx

纳米铁炭复合材料去除地下水中硝酸盐研究的任务书
任务书
题目：纳米铁炭复合材料去除地下水中硝酸盐研究
研究背景和意义：
随着现代农业和工业的发展，硝酸盐在地下水中的污染问题日趋严重。硝酸盐不仅会污染地下水资源，威胁人类饮水安全，而且在土壤中长期积累也对地球环境造成危害。目前，传统的水处理方法如氧化、还原等难以有效地去除硝酸盐，而纳米材料特殊的催化性能和高比表面积，使其成为一种有效的水处理工具。与此同时，铁炭复合材料的制备工艺简单，成本低廉，也被广泛应用于水处理领域。因此，研究纳米铁炭复合材料去除地下水中硝酸盐的方法和机理，具有重要的科学意义和实用价值。
研究内容和步骤：
1.实验设计：
通过文献调研和前期实验的基础上，设计出不同反应条件下纳米铁炭复合材料去除硝酸盐的实验方案，包括铁炭比例、反应时间、pH值等。
2.材料制备：
制备纳米铁炭复合材料，采用遵循经典的沉淀-还原法，添加草酸控制溶液pH值并加入木糖醇作为邻苯二酚过氧化物的还原剂。将铁盐溶液慢慢加入悬浮在碳载体上的木糖醇溶液中，在条件下形成纳米铁粒子，随后通过热解还原的方法制备出纳米铁炭复合材料。期间，需要考虑各种试剂的配比和添加方式、反应温度及时间等影响制备的因素。
3.实验操作：
将制备好的纳米铁炭复合材料加入含硝酸盐的地下水中进行反应。需要控制反应条件，包括铁炭复合物的用量、反应时间、溶液的pH值、溶液温度等，以研究其去除硝酸盐的效果。
4.检测方法：
通过紫外-可见吸收光度法、离子色谱法、原子吸收光谱法等检测方法检测地下水中硝酸盐的浓度变化，研究其去除机理，并评估纳米铁炭复合材料的去除效率和性能。
5.结果分析：
基于实验结果和统计分析，研究纳米铁炭复合材料去除地下水中硝酸盐的机理和影响因素，探究最佳处理条件，并讨论纳米铁炭复合材料去除污染物的性能。
拟定时间表：
|研究阶段|时间安排|
|---------------------|-----------------|
|研究设计和文献调研|2个月|
|材料制备和实验方案设计|2个月|
|实验操作和数据采集|4个月|
|结果分析和报告撰写|3个月|
|论文修改和答辩准备|2个月|
预计成果：
1.研究纳米铁炭复合材料去除地下水中硝酸盐的机理和影响因素。
2.评估纳米铁炭复合材料去除污染物的性能，并探究最佳处理条件。
3.详细探究纳米铁炭复合材料在水处理领域的应用前景和发展方向。
参考文献：
[1]董剑,王克维,许清清,等.纳米零价铁还原硝酸盐的机理及应用进展[J].环境科学学报,2013,(9):3358-3367.
[2]张敬,石宏伟,李爱华,等.铁炭复合材料用于地下水中污染物的去除[J].环境科学与技术,2015,(2):91-95.
[3]陈瑜,邵俊峰,熊可成,等.铁炭复合材料在水处理中的应用研究进展[J].环境工程,2017,(3):78-83.