浮石负载纳米铁的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)的研究的任务书.docx

浮石负载纳米铁的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)的研究的任务书
任务书
一、题目：
浮石负载纳米铁的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)的研究
二、研究背景及意义：
Cr(Ⅵ)和Hg(Ⅱ)是常见的有害重金属物质，它们具有强烈的毒性和生物累积性，对生态系统和人体健康都有严重危害。随着工业化的不断发展，高浓度的Cr(Ⅵ)和Hg(Ⅱ)不断被排放到水体中，给环境和人类健康带来了巨大的威胁。因此，寻找一种高效、经济、环保的水处理方法具有重要的现实意义。
纳米铁是目前最有效的重金属污染物去除材料之一，其具有高效、快速和选择性去除重金属的优点。但是，由于纳米铁具有较小的粒径，难以进行固液分离和回收，造成了材料的浪费和环境污染。为了解决这一问题，将纳米铁负载到介质材料上，成为浮石负载纳米铁复合材料，不仅可以保持纳米铁的高效去除重金属的性能，而且可以方便地进行固液分离和回收，克服了纳米铁的污染和资源的浪费问题。
浮石作为一种常见的天然矿物材料，其具有孔隙度大、比表面积高、质硬耐磨、化学稳定等优点，可以作为良好的载体材料。因此，浮石负载纳米铁材料的制备及其去除水中Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)的研究具有深远的科学意义和应用前景。
三、研究内容：
（1）制备浮石负载纳米铁复合材料：
选择聚丙烯酰胺作为还原剂，将纳米铁还原在浮石表面，制备浮石负载纳米铁复合材料。通过X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等手段对制备的复合材料进行表征和分析。
（2）研究浮石负载纳米铁复合材料对Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)的去除性能：
调节溶液pH值、复合材料用量、反应时间等条件，探究浮石负载纳米铁复合材料对Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)的吸附性能和去除效果。通过原子荧光光谱、紫外可见光谱等手段对去除效果进行分析和评估。
（3）研究复合材料的再生和循环性能：
对已经用于去除Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)的复合材料进行反应后的修复和再生，评估浮石负载纳米铁复合材料的循环使用效果和再生性能。
四、拟解决的关键科学问题：
（1）浮石材料的表面改性和纳米铁在其表面的负载方法及其对晶体结构的影响。
（2）浮石负载纳米铁复合材料的吸附性能和去除效果，及其影响因素。
（3）浮石负载纳米铁复合材料的再生和循环性能，及其回收和再利用技术的研究。
五、研究方法：
本研究采用化学还原法制备复合材料，并通过X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等手段对制备的复合材料进行表征和分析。利用批处理实验研究浮石负载纳米铁复合材料的吸附性能和去除效果，并对去除机理进行探究。利用多种手段对去除效果进行分析和评估。利用离子溢出实验、FESEM、TG-DTA对复合材料的再生和循环性能进行评估。
六、研究计划：
本研究计划时间为2年，具体计划如下：
第一年：
1.1熟悉研究领域、搜索文献、了解相关知识；
1.2确定合适的浮石负载纳米铁制备方法，并进行初步实验；
1.3对制备的复合材料进行表征和分析，确定最优制备条件；
1.4研究复合材料对Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)的吸附性能和去除效果；
1.5对复合材料的去除机理进行研究。
第二年：
2.1进一步优化浮石负载纳米铁的制备方法；
2.2研究复合材料的再生和循环使用效果；
2.3对复合材料的应用进行实际案例分析；
2.4撰写研究成果报告，撰写科学论文。
七、参考文献：
[1]丁堂林,梁建章,陈可南,等.纳米铁的制备及其在水处理中的应用[J].化工进展,2006,25(10):1399-1403.
[2]赵志强,尹志宏,曹桂芳,等.浮石的研究进展[J].安徽化工,2014,40(3):40-42.
[3]张宝智,李昆,彭凯,等.浮石负载纳米铁去除Cr(Ⅵ)的效果评价[J].环境科学与技术,2016,39(9):241-245.
[4]徐慧超,范文华.纳米铁的制备和在水处理中的应用[J].环境科学与技术,2009,32(5):224-228.
[5]张玲,杨文静,胡海明,等.浮石负载纳米铁-氧化铝复合材料的制备及其催化降解性能[J].无机材料学报,2018,33(1):73-80.