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1、精选优质文档-倾情为你奉上附件2 编号：第 34 号东北大学秦皇岛分校大学生科技创新基金项目申请表项目名称： 以废治废板栗壳核桃壳对 废水中重金属的吸附研究 项目负责人： 张宇燕 系年级专业： 环境系环境科学2010级 联系电话： 电子信箱： 、 指导教师： 李娜 刘瑞辉 指导教师所在系： 环境科学与工程系 指导教师联系电话： 填表日期：2011年11月21日 填写说明一、项目申请表要按照东北大学秦皇岛分校大学生科技创新基金项目管理办法和关于开展2011年度东北大学秦皇岛分校大学生科技创新基金项目申报的通知，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。二、格式要求：表格
2、中的正文字体应为小四号宋体，22磅行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。三、项目申请表由项目负责人填写，经系评审汇总后统一上报大学生科技创新中心，大学生科技创新中心组织大学生科技创新工作专家委员会评审确定。学生申请课题必须自行联系确定指导教师。四、项目申请表填写内容应言简意赅，思路清晰，论证充分，字迹清楚，一律用计算机输入打印。五、以系为单位上交此申报表（电子档和纸质材料一式三份）。六、如填表有不明事宜，请致电大学生科技创新中心0335-。 项目名称以废治废板栗壳核桃壳对废水中重金属的吸附研究申请经费 5950元起止时间2012年03月至2013年
3、01月申请团队情况核心成员姓名年级所在系专业联系电话EMAIL朱光全10级环境工程徐一丹10级环境工程王斯睿10级环境工程张宇燕10级环境科学王晶晶10级环境科学预备成员无无无无无指导教师情况姓 名李娜刘瑞辉职务教师职称讲师电话E-MAIL一、申请理由 1.本次研究探究将板栗壳和核桃壳对锌、汞、铅的吸附效应，能优化板栗壳和核桃壳对重金属离子吸附条件，将其应用到实际生产中，节约生产成本，更有效地处理重金属离子的污染。已有实验表明，板栗壳和核桃壳对部分重金属离子的（铜，镉）吸附效果优良。1 2.处理工业废水时，此方法能极大降低处理污水的成本，节约生产成本，相比传统的处理方法，此方法能更完全的吸收处
4、理污水中得重金属离子。真正投入实际生产时，将会带来巨大的经济效益。 3.饮用水安全问题是现今环保领域一个突出问题，此方法用于处理引用水中重金属离子时，不存在二次污染，预计能吸附饮用水中95%以上的重金属离子，达到国家饮用水卫生标准，解决国内饮用水污染问题。4.板栗壳和核桃壳原料丰富，取材方便。是对废物的有效利用，保护生态环境。我国2008年板栗的产量占当年全球栗子产量75.61%，2008年核桃产量50.0万吨，占全球核桃产量的29.22%。我国每年产生的上百万吨的果壳就成了垃圾。而且，使用焚烧或者填埋处理这些果壳，对环境有很大的污染。2 5.寻找新方法来处理重金属离子的危害是环保领域的重点课
5、题。近期重金属污染事故在一些地方时有发生，严重危害当地群众尤其是儿童身体健康。有专家直言我国重金属污染问题的集中暴露只是刚刚开始， 已经进入危机阶段，如果不及时出台重拳监管， 未来几年情况还会更加严峻。6.本小队由大二环境工程、环境科学专业的学生组成。确定此课题前，收集大量相关资料，确定了具体的研究方法，老师极大地肯定了此课题的可行性，准备充分。小组成员员在平时学习中，理论知识和实际的化学实验操作都获得了优秀的成绩。相信在浓厚的兴趣的指引下，队员们知识不断的积累，借助查阅资料、请教老师，定能完成将本次实验，达到以废治废的目的，取得比预期更好的效果。参考文献1丁洋，靖德滨，周连碧，杨晓松，吴亚君
6、.板栗内皮对水溶液中镉的吸附研究（J）.环境科学学报，2011,31(9):702丁绍兰，杨鹏，屈振宇.改性核桃壳吸附废水中氨氮的机理研究（J）.环境科学与技术，2010,33（12F）:30二、立项背景 国内、国外关于板栗壳和核桃壳对重金属离子铅、汞、锌的吸收鲜有报道，而随着工业化和城市化进程的不断加快, 全球范围内生态风险问题日益严重。其中由于工业三废的排放而引起的水环境重金属污染问题尤为严重。重金属在环境介质中不仅不能被生物降解, 而且可以通过食物链在生物体内富集, 甚至可以转化为毒性更强的化学形态, 对生物链中某些生物达到致毒水平, 最终在人体内蓄积而危害人体健康。研究表明 ,铅及其化
7、合物是一种不可降解的环境污染物 ,性质稳定 ,可通过废水、 废气、 废渣大量流入环境 ,产生污染 ,危害人体健康。铅对机体的损伤呈多系统性、 多器官性 ,包括对骨髓造血系统、 心血管系统、 生殖系统、 免疫系统、 神经系统、 消化系统及其它系统的毒害作用。作为中枢神经系统毒物 ,铅对儿童健康和智能的危害更为严重1。锌离子和含锌络离子参与土壤中的代换反应，常有吸附固定现象。锌在土壤中的富集，必然导致在植物体内的富集，这种富集不仅对植物，而且对食用这种植物的人和动物都有危害。我国是汞生产和使用大国，近年来，随着我国经济的高速发展，能源、资源大量消耗，造成了一些汞污染问题或者潜在的汞污染问题。数据显
8、示，2005、2006年，中国汞产量约占全球总汞产量的60%左右，汞需求量约占30%40%，均位居全球首位。与此同时，中国也是全球汞排放大国。截止2008年，全球每年人为活动向大气的汞排放量有2000吨，其中中国每年排放汞约500-600吨，占全球汞排放总量的1/4还多。 常用的化学沉淀、离子交换、吸附、凝聚、膜分离等重金属废水处理方法大都存在二次污染、成本较高、对低浓度废水的处理效果较差等缺点 ，所以寻找廉价、高效的处理方法必是人们在以后的研究中的重点。作为一种新兴的重金属废水处理方法，生物吸附法具有高效廉价、适应性好、选择性强、对低浓度重金属( 质量浓度1 100 mgL 1 ) 处理效果
9、较好等特点2。例如现在关于藻类去除水体中重金属的研究。藻类细胞壁提供了多种功能基团，如羟基( OH) ，羧基( COOH) 等，在特定pH 值下水解释放出阴离子和质子。水中的重金属自由离子通常呈阳离子状态，因此可以被吸附到细胞表面。和传统方法在水体中微量重金属去除方面存在盲区相比，藻类去除重金属正是由于其低能耗、高吸附量、环境友好的特点，以及在高浓度废水和低浓度重金属污染水体处理中的应用潜力，引起广泛关注3,4。红外光谱扫描结果表明, 板栗壳表面存在大量- OH 基和- COOH 基等官能团, B ell等研究表明, - OH 基和- COOH 基可以与溶液中的重金属发生螯合反应, 形成较为稳
10、定的螯合物。 红外扫描结果还显示, 板栗壳表面存在一定数量的氨基化合物和羧基化合物, 这些物质可以与溶液中的重金属离子发生离子交换反应5。据分析，核桃壳的成分包括木质素38.05%，纤维素30.88%，半纤维素27.26%，水分9.59%，苯醇抽出物3.71%，灰分0.663%6。纤维素在酸的作用下水解成单糖，每个单糖有3 个醇羟基，醇羟基上的氢原子具有活泼性，因而具有脱除重金属离子的能力，某些纤维素还具有螯合金属离子的作用7。而研究板栗壳与核桃核在吸附重金属时所需的最适宜条件，就能更加高效的去除重金属，减小重金属对人们的危害。参考文献1Committee on Measuring Lead
11、in Critical Populations.Measuring Lead exposure ininants,children and othersensitive population M.Washington DC:NationalAcalAcademy Press,1993:1-72.2丁洋，靖德兵，周连碧，等.板栗内皮对水溶液中镉的吸附研究J 环境科学学报，2011, 31( 9) : 1933-19413 Gupta V K，Rastogi A J Hazard Mater ，2008，152 ( 1 ) :4074144 Jacinto M，David C，Perez T R，
12、De Jesus B R Ecol Eng ，2009，35( 5) : 8568605 Gu B, Schm itt J, Chen Z, 等. 天然有机物对铁氧化物的吸附解吸机理及模型研究 J. 环境科学与技术, 1994, 28: 38-46 ( 英文版).6李海潮,刘守新.高得率果壳活性炭的研制J.林业科技,2001,26(5):42-44.7 刘志翱.食品营养学M.北京:中国轻工业出版社,1991.三、项目的特色与创新之处1. 该项目突出之处在于以废治废，用废弃的坚果壳作为吸附剂吸附废水中的重金属。 2.丰富易得、价格便宜。我国是板栗的生产大国，而板栗壳是板栗食品加工过程中产生的下脚
13、料，生产上尚未开发利用。利用活性碳对重金属进行吸附是一种行之有效的方法，但其成本和再生损耗高，该项目研究为板栗壳提供了附加值高的利用途径，节约处理含重金属废液的成本。投入生产实际中，将带来巨大的经济效益。 3.环境友好。去除和回收水溶液中重金属的常规方法有化学沉淀、离子交换、化学氧化或还原、反渗透、电渗析、过滤、溶剂萃取等，但这些技术都有一定的局限性，如费用高、操作条件严格、易形成二次污染物等。用板栗壳核桃壳代替传统方法，还具有环境友好的特点。四、实施方案1.研究材料的处理1.1板栗壳和核桃壳加工 将收集到的板栗壳和核桃壳，蒸馏水水洗晾干，粉碎，标准分样筛筛取孔径小于0.5mm 的粉末，烘干至
14、恒重，装入聚乙烯塑料自封袋中备用.1.2含重金属离子废水的配置 分别准确称取定量干燥的PbNO3 , HgCl2，Zn（NO3）2将其溶于蒸馏水中配制成各自的含量为1000 mg/L的母液,试验中根据需要稀释成不同的浓度，再将稀释好的重金属溶液用NaOH或HCl溶液调pH至5.0 0.1.2.研究的主要内容：2.1 pH 试验 根据查找文献资料，将配置的废水样品溶液调至中性偏酸性可是吸附效果较好，故可取5 只烧杯, 每只加入50mg/L铅溶液100 mL,然后用HCl或NaOH溶液将其调至不同pH值( 2、3、4、5、6). 从中各取50mL 铅离子溶液放入三角瓶,加入0.5 g吸附剂,置于恒
15、温振荡器中常温下振荡,以120 rmin- 1的振荡速度振荡2h ,过滤并测定滤液的铅离子的浓度. 汞，锌离子的pH实验同上。2.2 不同吸附剂用量的吸附实验 分别将0. 25、 0.50、 0.75、 1.00、 1.25 、1.50 、1.75、 2. 00、2. 25、 2.50 g 板栗壳或核桃壳材料分开置于两组初始铅离子浓度为 50mg/ L 废液中。置于恒温振荡器中常温下振荡,以120 rmin- 1的振荡速度振荡2h ，锌、汞离子的吸附试验相仿。2.3 吸附平衡试验 将0.5 g板栗壳或核桃壳投入盛有50mL浓度分别为25、50、75、100、150、200 mgL -1 铅溶液
16、的锥形瓶内, 常温下振荡2h,过滤并测定滤液铅浓度。锌，汞离子的吸附平衡实验同上。2.4 吸附剂混合比对含重金属废液的去除作用把板栗壳和核桃壳按不同比例（1:1,1:2,1:3）混合均匀，各取 1.0g混合物于 250ml 的烧杯中,各加入 100ml 含铅废水，测定滤液中铅浓度。锌汞离子的实验同上。2.5 吸附动力学试验 在4组三角瓶中分别加入50 mL浓度分别为25、50、100、200 mg/L铅（锌，汞）溶液(每组6瓶) ,然后在各瓶中加入一定量的板栗壳,常温下振荡2、5、15、30、45、60 、90、120min后每组各取1瓶过滤并测定滤液中铅浓度.用核桃壳重复该实验。2.6 对吸
17、附剂结构的表征试验 最后使用XRD扫描电镜对吸附剂进行扫描处理观察，得出其表面结构的特征，以及采用红外光谱仪测试发生吸附效应的官能团，总结该吸附效应的反应机理和吸附达到最佳效果的最佳条件。3.主要研究方法 振荡吸附法。3.1主要试剂：浓盐酸溶液，氢氧化钠溶液，0.1mol/L氯化钠溶液，干燥药品配置的重金属废水样品等。3.2主要材料： 板栗壳和核桃壳以及重金属废水。3.3主要仪器： 原子吸收光谱仪，XRD扫描电镜，红外线光谱仪，恒温振荡器3.4主要测试方法： 吸附剂的晶形结构及其表面微观结构可使用XRD扫描电镜进行观察，用红外线光谱仪对吸附剂参加对重金属离子吸附的官能团进行观察。本研究课题分为
18、六个平行实验，我们小组计划将其分为三个阶段。第一阶段（实验准备阶段3月-4月）：对实验所需原材料的购置，实验原材料的预处理，实验器材的准备，实验溶液的配置。 第二阶段（实验开始阶段 4月-7月及9月-11月): 4月-6月：pH 试验及吸附平衡试验，得到初期实验成果6月-7月：不同吸附剂用量的吸附实验 9月-11月：吸附动力学试验及吸附剂混合比对含重金属废液的去除作用第三阶段：（实验结束阶段11月-01月）对吸附剂结构的表征试验，完成对实验成果的整理及统计，然后发表论文。五、项目研究预期成果本研究预期研究出的实验成果如下： 1.板栗壳吸附水溶液中重金属离子达到最佳效果的最适宜条件； 2.核桃壳
19、吸附水溶液中重金属离子达到最佳效果的最适宜条件； 3.板栗壳和核桃壳以一定比例混合吸附水溶液中重金属离子达到最佳效果的最适宜条件。4.由于核桃壳和板栗壳原料来源丰富，价格低廉，将其应用于废水后续处理吸附重金属离子，既可治理环境，又可提高废物的综合利用效益，实现环境与经济的双赢。试验中通过优化实验条件达到吸附重金属离子的最佳条件，从而达到以废治废的效益。研究期间预期发表一到两篇论文。六、指导教师意见 签名： 年月日七、系意见 签名盖章： 年月日八、学校意见签名盖章： 年月日附件3东北大学秦皇岛分校大学生科技创新基金项目预算表 系（盖章） 2011年11月21日、项目负责人所在系环境系年级10级专业环境科学联系方式、电子信箱、指导老师李娜刘瑞辉所在系、职称、联系方式电子信箱经费详细使用计划费用名称金额（元）备注购买图书文献资料250包括上网、资料、论文专业书籍等实验原材料、器材2500小型仪器、玻璃仪器、药品等测试实验1500XRD扫描电镜需外校实验打印复印100打印文献资料车费100去化学厂、板栗核桃加工厂等地购置原材料投稿费、出版费1500形成论文后进行发表合计 5950元专心-专注-专业