生物质炭介导硝基苯类污染物还原降解的机理研究的任务书.docx

生物质炭介导硝基苯类污染物还原降解的机理研究的任务书
任务书
论文题目：生物质炭介导硝基苯类污染物还原降解的机理研究
一、研究背景
硝基苯类化合物是一类常见的有机污染物，其在环境中的存在会引起严重的生态和环境问题。同时，硝基苯类化合物也是化工、医药等行业的重要原料，其生产、加工以及使用过程中也会产生大量的废水和废气，对环境造成严重影响。因此，对硝基苯类化合物的净化和降解问题进行研究，具有重要的科学意义和实际应用价值。
生物质炭是一种多孔结构的炭材料，具有较大的比表面积和孔隙度，其在环境治理、污染物的吸附和降解等方面具有广泛的应用前景。近年来，越来越多的研究证明了生物质炭对硝基苯类化合物的吸附和降解能力，但其具体的机理尚未明确。
因此，本研究旨在探究生物质炭介导硝基苯类污染物还原降解的机理，为环境污染治理和资源回收利用提供新的思路和方法。
二、研究目标
本研究旨在从以下几个方面开展工作，达到以下研究目标：
1.研究生物质炭对硝基苯类化合物的吸附特性，探究其物理化学性质和结构对吸附效果的影响。
2.研究生物质炭介导还原反应的机理，探究还原剂类型、反应条件和生物质炭性质对硝基苯类化合物的还原降解效果的影响。
3.研究生物质炭介导硝基苯类化合物降解机制，探究还原产物的性质和生物质炭的结构特征对降解过程的影响。
4.优化生物质炭介导硝基苯类化合物的还原降解工艺，探究其在实际应用中的可行性和工程化转化价值。
三、研究内容
1.实验方法
1.1合成硝基苯类化合物及还原产物
选择常见的硝基苯类化合物（如2-硝基苯酚、4-硝基苯酚等）作为研究对象，采用较为简便的合成方法（如硝化法）获取目标产物。通过调节还原剂和反应条件（如pH值、反应温度等），利用还原法将目标产物还原为对应的芳香烃。
1.2吸附实验
使用一定量的生物质炭材料与一定浓度的硝基苯类化合物溶液进行接触，调节吸附条件（如溶液pH、生物质炭质量和接触时间等），研究生物质炭对硝基苯类化合物的吸附特性。采用紫外-可见吸收光谱仪等测试手段，测定吸附前后溶液中目标化合物的浓度变化，进而计算吸附量和吸附等温线等参数。
1.3还原降解实验
将还原剂与硝基苯类化合物和生物质炭混合后进行反应，调节反应条件（如反应时间、pH值和反应温度等），研究生物质炭介导的还原反应机理。使用气质联用仪、高效液相色谱仪等测试手段，测定产物的种类和含量，进而探究还原产物的结构和特性。
1.4综合实验
综合上述吸附和还原降解实验结果，探究生物质炭介导硝基苯类化合物降解机理。通过比较实验结果，探究不同还原剂和生物质炭对硝基苯类化合物的还原降解效果，为优化工艺提供实验数据和依据。
2.计划安排
1.第一年
1.1硝基苯类化合物的合成方法优化及目标产物确证（3个月）。
1.2生物质炭对硝基苯类化合物的吸附特性研究（6个月）。
1.3生物质炭介导硝基苯类化合物的还原降解机制研究（6个月）。
2.第二年
2.1生物质炭介导硝基苯类化合物降解机理综合实验（6个月）。
2.2工艺优化及实际应用考察（6个月）。
3.第三年
3.1论文撰写及答辩（12个月）。
四、参考文献
1.Sánchez-PoloM.etal.Removalofnitrophenolsfromaqueoussolutionsbyadsorptionontoactivatedcarbon.Waterresearch2005,39(11):2327-2334.
2.BangS.etal.Adsorptiveandoxidativeremovalofnitrophenolsusingquaternizedhumanhairkeratinadsorbents.Waterresearch2013,47(18):6994-7002.
3.TangJ.etal.Arsenic(V)adsorptiononbiocharderivedfromanaerobicallydigestedalgae.Bioresourcetechnology2013,148:464-490.
4.YaoY.etal.Insightintotheadsorptionbehaviorof2-nitrophenolderivativeongrapheneoxide:acomputationalstudy.Environmentalscience&technology2013,47(16),9221-9229.
5.LianF.etal.EnhancedadsorptionofnitrophenolsbymagneticsolidphaseextractionbasedonFe3O4nanoparticles/[e-mail]