以油茶壳为原料制备吸附剂及其净化抗生素废水性能——“新农科”理念下培养“新农人”的综合研究性实验设计
发布时间：2022-01-26 04:04
根据农业院校"新农科"建设需要的人才培养目标和化学类人才培养要求,通过开设本综合研究性实验设计项目,学生可充分掌握与化学、材料和环境相关的多门课程内涉及的环境材料制备、结构表征、性能分析、环境污染评价等实验技能。同时本项目还培养学生的创新意识、科研能力和团队协作能力,激发学生的环保意识和社会责任感。
【文章来源】：化学通报. 2020,83(09)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
改性后碳粉对TC的吸附容量随时间的变化关系(a)和
通过SEM观察改性前后碳粉的形貌。由图2可见,改性前的碳粉由表面光滑的大小不匀的颗粒组成,观察不到大孔和较大的介孔(图2(a));而经改性以后碳粉具有极不规则的表面以及明显的孔洞的存在(图2(b)),证明改性后的碳粉确实具有多孔的结构,可大大增加材料的比表面积,有利于提高对TC的吸附性能。同时证明KOH浸渍碳粉后再次混合焙烧的方法能实现对水热法得到的原始碳粉造孔。为了研究本实验所制备碳粉改性造孔前后比表面积和孔径分布的变化,采用BET法比较了两种样品的吸附和脱附曲线及孔径分布,如图3所示。根据IUPAC的分类,图3(a)显示改性碳粉具有H3型滞后环,说明改性碳粉存在由片状粒子聚集形成的狭缝孔。改性碳粉在低压端对氮气的吸附能力较强,形成较强的作用力,可以推断出该材料存在微孔。在高压区(0.8～1)氮气量有着显著的增加,表现出高吸附,是KOH作为致孔模板留下的,与SEM的结果相一致。根据De Boer的定义可知该等温吸附曲线是Ⅰ型吸附曲线,即该材料具有典型的微孔特征;而且有明显的滞留环出现,说明改性碳粉中存在介孔或大孔。未经改性的碳粉则只能吸附较少的氮气,与改性碳粉相比可忽略不计,证明其比表面积远小于改性后的碳粉材料。经测试计算可以得到改性前碳粉与改性后碳粉的比表面分别为1.428和919.065 m2/g,可以预见改性后的碳粉的吸附能力显著增加。从图3(b)可以看出,改性碳粉具有较多的微孔并掺杂着少量介孔、大孔,而未经改性的碳粉则几乎不具有空隙,证明了改性造孔的成功,有利于吸附剂的吸附性能的提高。
为了探明吸附剂在pH为7时去除率与吸附量最大的原因。考察了吸附剂在不同pH的缓冲溶液中ζ电位情况(图5),证明了改性后的碳粉表面在pH为7时具有大量的负电荷。在此pH下,TC中的氨基(pKa=9.7)易于质子化,带正电荷,吸附剂对其具有最大的静电吸附。在pH为4～5时,吸附剂表面虽然带正电荷,但对TC仍具有一定的吸附性能,表明吸附剂对TC的吸附不仅仅是由于静电吸附。根据前面的BET表征结果可以得出,吸附机理除了静电吸附外还有孔吸附,而吸附剂在pH为7的缓冲溶液中具有最大的静电吸附,因此具有最大的吸附量。5 实验教学效果
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质素降解技术研究进展[J]. 乔悦,甘洪宇,李响,周慧,庞欣雨,王海英,李金鑫,韩洪晶. 化工科技. 2019(04)
[2]“新农科”背景下农学类专业创新人才培养模式研究[J]. 吕新,张泽,侯彤瑜,林皎. 教育现代化. 2019(68)
[3]油茶壳基活性炭的微波制备及其对U（Ⅵ）的吸附[J]. 程之宽,喻清,张攀,杨发光,田嘉豪,宋子贺,李照鹏. 南华大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]活化木材陶瓷的制备及其孔隙结构表征[J]. 孙德林,余先纯,孙德彬,郝晓峰,陈新义,陈美业. 中国粉体技术. 2017(05)
[5]Sr2Si5N8∶Eu2+与纤维素复合农用转光材料制备与表征——化学相关专业研究性综合实验设计[J]. 雷炳富,游雅琴,张浩然,刘应亮,卢其明,陈敏. 化学通报. 2016(06)
[6]7种果壳的热解特性及与主要组分相关性分析[J]. 蒋新元,廖媛媛,郭忠,孟安,黄泽才,杨素文. 林业科学. 2015(12)
[7]南京典型设施菜地有机肥和土壤中四环素类抗生素的污染特征调查[J]. 罗凯,李文红,章海波,黄玉娟,马婷婷,吴龙华,刘鸿雁,骆永明. 土壤. 2014(02)
[8]油茶籽壳的化学成分分析与扫描电镜观察[J]. 杨俊换,周建平,胡尧超. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2013(05)
[9]应用化学专业综合实验的设计研究[J]. 王彦林,钱永,赵鑫,龚菁,朱雪华,宫钦德. 实验科学与技术. 2010(01)
本文编号：3609779
【文章来源】：化学通报. 2020,83(09)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
改性后碳粉对TC的吸附容量随时间的变化关系(a)和
通过SEM观察改性前后碳粉的形貌。由图2可见,改性前的碳粉由表面光滑的大小不匀的颗粒组成,观察不到大孔和较大的介孔(图2(a));而经改性以后碳粉具有极不规则的表面以及明显的孔洞的存在(图2(b)),证明改性后的碳粉确实具有多孔的结构,可大大增加材料的比表面积,有利于提高对TC的吸附性能。同时证明KOH浸渍碳粉后再次混合焙烧的方法能实现对水热法得到的原始碳粉造孔。为了研究本实验所制备碳粉改性造孔前后比表面积和孔径分布的变化,采用BET法比较了两种样品的吸附和脱附曲线及孔径分布,如图3所示。根据IUPAC的分类,图3(a)显示改性碳粉具有H3型滞后环,说明改性碳粉存在由片状粒子聚集形成的狭缝孔。改性碳粉在低压端对氮气的吸附能力较强,形成较强的作用力,可以推断出该材料存在微孔。在高压区(0.8～1)氮气量有着显著的增加,表现出高吸附,是KOH作为致孔模板留下的,与SEM的结果相一致。根据De Boer的定义可知该等温吸附曲线是Ⅰ型吸附曲线,即该材料具有典型的微孔特征;而且有明显的滞留环出现,说明改性碳粉中存在介孔或大孔。未经改性的碳粉则只能吸附较少的氮气,与改性碳粉相比可忽略不计,证明其比表面积远小于改性后的碳粉材料。经测试计算可以得到改性前碳粉与改性后碳粉的比表面分别为1.428和919.065 m2/g,可以预见改性后的碳粉的吸附能力显著增加。从图3(b)可以看出,改性碳粉具有较多的微孔并掺杂着少量介孔、大孔,而未经改性的碳粉则几乎不具有空隙,证明了改性造孔的成功,有利于吸附剂的吸附性能的提高。
为了探明吸附剂在pH为7时去除率与吸附量最大的原因。考察了吸附剂在不同pH的缓冲溶液中ζ电位情况(图5),证明了改性后的碳粉表面在pH为7时具有大量的负电荷。在此pH下,TC中的氨基(pKa=9.7)易于质子化,带正电荷,吸附剂对其具有最大的静电吸附。在pH为4～5时,吸附剂表面虽然带正电荷,但对TC仍具有一定的吸附性能,表明吸附剂对TC的吸附不仅仅是由于静电吸附。根据前面的BET表征结果可以得出,吸附机理除了静电吸附外还有孔吸附,而吸附剂在pH为7的缓冲溶液中具有最大的静电吸附,因此具有最大的吸附量。5 实验教学效果
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质素降解技术研究进展[J]. 乔悦,甘洪宇,李响,周慧,庞欣雨,王海英,李金鑫,韩洪晶. 化工科技. 2019(04)
[2]“新农科”背景下农学类专业创新人才培养模式研究[J]. 吕新,张泽,侯彤瑜,林皎. 教育现代化. 2019(68)
[3]油茶壳基活性炭的微波制备及其对U（Ⅵ）的吸附[J]. 程之宽,喻清,张攀,杨发光,田嘉豪,宋子贺,李照鹏. 南华大学学报(自然科学版). 2019(01)
[4]活化木材陶瓷的制备及其孔隙结构表征[J]. 孙德林,余先纯,孙德彬,郝晓峰,陈新义,陈美业. 中国粉体技术. 2017(05)
[5]Sr2Si5N8∶Eu2+与纤维素复合农用转光材料制备与表征——化学相关专业研究性综合实验设计[J]. 雷炳富,游雅琴,张浩然,刘应亮,卢其明,陈敏. 化学通报. 2016(06)
[6]7种果壳的热解特性及与主要组分相关性分析[J]. 蒋新元,廖媛媛,郭忠,孟安,黄泽才,杨素文. 林业科学. 2015(12)
[7]南京典型设施菜地有机肥和土壤中四环素类抗生素的污染特征调查[J]. 罗凯,李文红,章海波,黄玉娟,马婷婷,吴龙华,刘鸿雁,骆永明. 土壤. 2014(02)
[8]油茶籽壳的化学成分分析与扫描电镜观察[J]. 杨俊换,周建平,胡尧超. 湖南农业大学学报(自然科学版). 2013(05)
[9]应用化学专业综合实验的设计研究[J]. 王彦林,钱永,赵鑫,龚菁,朱雪华,宫钦德. 实验科学与技术. 2010(01)
本文编号：3609779
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