畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告-代于琴

1、畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告代于琴CQWU/JL/JWB/ZY012-14畢業(yè)論文 ( 設(shè)計(jì) ) 開(kāi)題報(bào)告論文（設(shè)計(jì)）題目：殼聚糖包裹活性炭顆粒的制備及對(duì)水中鎘的吸附系別：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院年級(jí)：2006級(jí)專(zhuān)業(yè) ( 班）：環(huán)境治理工程（ 1）班學(xué)號(hào)：200604154006學(xué)生姓名：代于琴指導(dǎo)教師：宋力2310-30重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告殼聚糖包裹活性炭顆粒的制備及對(duì)水中題目鎘的吸附化學(xué)與環(huán)境工開(kāi)年 2006題系（院）專(zhuān)程學(xué)院級(jí)級(jí)201003業(yè)日環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)期指學(xué)號(hào) 200604154006姓 代于導(dǎo)名琴宋力教師1、選題目的和意義：鎘可經(jīng)消化道或呼吸道進(jìn)入人體 , 對(duì)骨骼、腎、肝臟、生殖

2、系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等均可造成損傷。鎘排出慢 , 經(jīng)口攝入約有 0%80%從糞便排出 , 經(jīng)尿排出約占 20%,又可經(jīng)乳汁排出或經(jīng)胎盤(pán)進(jìn)入胎兒組織。鎘在人體內(nèi)的生物半衰期長(zhǎng)達(dá)年, 主要引起慢性毒作用 1 。鎘被人體吸收后，容易造成骨質(zhì)疏松、變形等一系列癥狀。 “痛痛病”，就是慢性鎘中毒最典型的例子。該病以疼痛為特點(diǎn)，始于腰背痛， 繼而肩、膝、髖關(guān)節(jié)痛，4逐漸擴(kuò)至全身。而水，人們接觸最多， 飲用最多，因此，對(duì)飲用水中鎘的嚴(yán)格控制顯得尤為重要，對(duì)飲用水中鎘的測(cè)定已引起科學(xué)界的普遍重視。殼聚糖對(duì)過(guò)渡金屬離子有很強(qiáng)的親合力和良好的選擇性， 以其良好的環(huán)境相容性、 可再生性、資源豐富以及價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn)而受到人

3、們的關(guān)注。無(wú)孔狀結(jié)構(gòu)的片狀或粉末狀殼聚糖的比表面積較小，金屬離子無(wú)法接近其內(nèi)部的吸附點(diǎn)，導(dǎo)致吸附效率較低和吸附量較小。活性炭是具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、 巨大的比表面積和優(yōu)良的吸附性能的含碳物質(zhì)。它具有吸附、催化、物質(zhì)在其孔隙內(nèi)的積聚、保持碳及其基團(tuán)同其他物質(zhì)的反應(yīng)能力等， 并保持物理、 化學(xué)上的穩(wěn)定性。 此外，活性炭不溶于水和其他絕大部分溶劑?；钚蕴吭趲缀跛械念I(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用?；钚蕴渴撬幚碇凶畛Ｊ褂玫奈絼哂泻軓?qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附功能， 它能有效地凈化飲用水中各種的污染物 2 一般的方法是直接利用殼聚糖或者活性炭處理， 如果將殼聚糖對(duì)金屬離子的選擇性和活性炭的多孔性結(jié)合制成多孔殼聚

4、糖 - 活性炭小球用于吸附金屬離子，就能極大地增加殼聚糖的表面積， 增大了對(duì)5金屬離子的吸附性。本研究通過(guò)將交聯(lián)殼聚糖和粉末狀活性炭(pulverous activated carbon, PAC)制成復(fù)配吸附劑，可以克服殼聚糖在酸性溶液中的可溶性和非孔性，殼聚糖的化學(xué)吸附和活性炭的多孔吸附，兩者之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ) 3 . 并且可以反復(fù)再生和回收，從而在飲用水中鎘去除應(yīng)用方面達(dá)到經(jīng)濟(jì)和高效的目的。2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述：2.1 殼聚糖殼聚糖 (Chitosan) 是甲殼素在氫氧化鈉溶液中水解，部分脫去乙?；笊傻难苌?4 ，又名殼多糖、氨基多糖、甲殼糖等，化學(xué)名稱是 :- (1 4)-2- 乙酞

5、氨基 -2- 脫氧 -D- 葡聚糖。甲殼素和殼聚糖的關(guān)系如上圖所示。 殼聚糖也是白色無(wú)定型、半透明、略有珍珠光澤的固體。在稀酸中，殼聚糖主鏈的緩慢水解， 使殼聚糖溶液的粘度逐漸降低，所以殼聚糖溶液一般是隨用隨配。殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中含有大量的氨基， 此基團(tuán)中 N 上的孤對(duì)電子，可投入到重金屬離子的空軌6道中，通過(guò)配位鍵結(jié)合，形成極好的鰲合聚合物，能吸收許多重金屬離子， 如 Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+ 、 Ni 2+等5-6 。殼聚糖這一獨(dú)特的性質(zhì)己被大量地應(yīng)用于工業(yè)污水處理中， 許多有公害的重金屬離子可以通過(guò)與殼聚糖的鰲合作用而被去除。殼聚糖的一些特性：作為甲殼素的衍生物，殼聚糖是一種

6、原料來(lái)源廣泛、儲(chǔ)量豐富、成本低廉、不易造成二次污染、可生物降解的理想的高分子材料。（2）在殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中存在大量游離氨基，是天然多糖中少見(jiàn)的帶正電荷的高分子化合物。殼聚搪是一種高效的陽(yáng)離子型絮凝劑， 能有效地沉淀溶液中的有機(jī)物， 并能抑制細(xì)菌生長(zhǎng)發(fā)【 7】育，其凈水效果優(yōu)于活性碳?xì)ぞ厶堑奶菤埢?C2上有 1 個(gè)乙酰氨基或氨基，在 C3 上有一個(gè)經(jīng)基，從構(gòu)象上來(lái)看，它們都是平伏鍵， 這種特殊結(jié)構(gòu)， 使得它們對(duì)具有一定離子半徑的一些金屬離子在一定的 pH 值條件下具有鰲合作用 2 。殼聚糖作為一種新型的配位體或鰲合劑，主要用于捕集有毒重金屬離子，處理工業(yè)污水、 食品加工及石油工業(yè)廢水等方面。7

7、2.2 活性炭活性炭是具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、 巨大的比表面積和優(yōu)良的吸附性能的含碳物質(zhì)。它具有吸附、催化、物質(zhì)在其孔隙內(nèi)的積聚、保持碳及其基團(tuán)同其他物質(zhì)的反應(yīng)能力等， 并保持物理、 化學(xué)上的穩(wěn)定性。 此外，活性炭不溶于水和其他絕大部分溶劑。除了高溫下同氧接觸， 同臭氧、氯、重鉻酸鹽等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)外， 在諸多實(shí)際使用條件下都極為穩(wěn)定。 能在廣泛的 pH值和多種溶劑、高溫、高壓下使用，還能去除放射性物質(zhì)，以及改善或去除航天、 深潛裝置中的空氣、 水的密閉系統(tǒng)中短時(shí)間的性能惡化。 活性炭在幾乎所有的領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用 8 ?；钚蕴渴撬幚碇凶畛Ｊ褂玫奈絼?具有很強(qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附功能，它能

8、有效地凈化飲用水中各種的污染物9 .應(yīng)當(dāng)指出的是，不同原料、不同方法制得的活性炭及其制品， 吸附性能各異， 在應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意炭種的選擇和使用條件的匹配， 否則達(dá)不到應(yīng)用效果。2.3 殼聚糖與活性炭吸附劑研究現(xiàn)狀朱華躍 10 等在交聯(lián)殼聚糖 - 活性炭8復(fù)配吸附劑對(duì)硝酸鹽氮的吸附 中以殼聚糖和粉末活性炭為原料的戊二醛交聯(lián)殼聚糖 - 活性炭復(fù)配吸附劑，并探討了復(fù)配吸附劑對(duì)水中硝酸鹽氮的吸附性能的影響。結(jié)果表明，在殼聚糖 - 粉末活性炭復(fù)配比 6: 4 、質(zhì)子化時(shí)間 30 min 、吸附劑用量為每 25 mL用吸附劑 0.2g. 硝酸鹽氮起始濃度為 10 mg/ L 時(shí)，復(fù)配吸附劑對(duì)廢水中的硝酸鹽氮

9、的去除率最高，達(dá)到 70. 6% 。這為提高殼聚糖的綜合利用價(jià)值， 解決農(nóng)業(yè)硝酸鹽污染提供了一條有效的途徑。 其制備方法是：稱取 1. 5g 殼聚糖 ( 脫乙酰度 91.7%，分子量 2. 1 x 10 4，于 100 m L 三角瓶中，加入 45 mL 5%冰乙酸 ( 水溶液，攪拌溶脹 2h，加入 15 mL25%戊二醛溶液，于 70恒溫水浴攪拌 2h 進(jìn)行交聯(lián)。用 0. 1mol/L NaOH溶液進(jìn)行洗滌，以去除沒(méi)有反應(yīng)掉的戊二醛，真空抽濾，將濾餅用雙蒸水多次洗滌， 干燥，碾磨成小顆粒， 篩分后備用。 按照一定比率制取殼聚糖與活性炭復(fù)配吸附劑 (CT S/ PA C) ，在加入戊二醛之前按

10、比率加入粉末狀活性炭， 攪拌均勻。其吸附量和吸附去除率公式：何微娜 11 改性殼聚糖重金屬捕集劑9的合成及性能研究 論文研究了二硫代氨基甲酸改性殼聚糖在多種不同環(huán)境條件 (pH 值、實(shí)驗(yàn)溫度、反應(yīng)時(shí)間、重金屬初始濃度等 )的模擬水體中對(duì) Cu2+、Pb2+、Zn 2+、Cd2+、Ni 2+五種重金屬離子的捕集性能， 考察了其對(duì)重金屬離子的飽和捕集量、對(duì)實(shí)際廢水的處理效果、 捕集物在水體中的穩(wěn)定性及對(duì)水體的二次污染等情況， 確定了合適的應(yīng)用條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在濃度均為 1mmol/l 的單一重金屬溶液中，二硫代氨基甲酸改性殼聚糖對(duì) Cu 2+、Pb2+、Zn 2+、Cd 2+、Ni 2+五種重

11、金屬離子的去除率均能達(dá)到 98% 以上，最大飽和捕集量分別為 97.9%、94.0% 、94.4%、 99.7% 、 947% ，而在同樣條件下原殼聚糖對(duì)這五種重金屬離子的最大飽和捕集量分別為70.7%、51.9%、 14.9%、28.6% 、43.8%。殼聚糖作為吸附劑， 對(duì)其改性相當(dāng)重要， 改性后的殼聚糖對(duì)重金屬離子具有良好的選擇性和優(yōu)異的捕集效果，能同時(shí)去除多種重金屬離子， 而且具有使用方便、毒性小、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。喻勝飛，葉菊招 12 等的聚糖活性炭共混超濾膜的研制研制了用粉末活性炭填充共混的10戊二醛交聯(lián)的殼聚糖活性炭超濾膜，使膜具有吸附和膜分離的協(xié)

12、同分離脫色效應(yīng)。將稱量好的CS 置于燒杯中，按所需配制的濃度加入2% 的HAC 水溶液使之溶解，濾取清，加入適量的添加劑 TRG 、交聯(lián)劑戊二醛和活性炭，充分?jǐn)嚢?，使之分散均勻，靜置脫泡，在支撐體上流延成膜，25左右下蒸發(fā)固化，經(jīng)凝固浴處理后室溫干燥，得殼聚糖活性炭共濾膜。 討論了活性炭種類(lèi)，活性炭填充量，殼聚糖溶液濃度以及交聯(lián)劑對(duì)膜性能的影響。張廷安，楊歡等 13 在用殼聚糖絮凝劑處理含鎘廢水報(bào)道了用脫乙?；鶜ぞ厶菫樾跄齽?在電解質(zhì) Na2SO4 的作用下絮凝除鎘的方法，考察了酸度、 離子濃度、殼聚糖用量對(duì)去除率的影響。當(dāng)水樣含鎘質(zhì)量濃度不大于 40mg/L,pH=89 和殼聚糖的含量為 1

13、% 時(shí) ,鎘的去除率達(dá)到 99. 95%以上。在同樣的條件下處理冶煉廠的含鎘廢水 ,除鎘率達(dá)到 99.7%以上 ,其他金屬離子銅、鋅和鉛的殘余質(zhì)量濃度分別為 0.053，0.58，0.01mg/L ，低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。還探討了殼聚糖絮凝除鎘機(jī)理： 殼聚糖除鎘是通過(guò)分子中的氨基、羥基與鎘離子形成穩(wěn)定的螯合物 ,以及11殼聚糖與同時(shí)生成的 Cd(OH) 2 的絮凝作用。在上述溶液中，存在著殼聚糖分子膠粒，32-,Cd2+等多種成分，相互間存在CH COOH,SO 4著離解平衡。2.3.5 KangYM, Kim D H14.表明在活性炭 /殼聚糖的基材上已經(jīng)成功負(fù)載上六方晶型的CdS，并且測(cè)出了顆

14、粒的大小為 2330 nm.。Rorrer 等15用戊二醛交聯(lián)制成多孔性磁性殼聚糖微球吸附工業(yè)廢水中的 Cd 2+ ，對(duì) Cd 2+ 的飽和吸附量為5.8mg/g。國(guó)外已報(bào)導(dǎo)了殼聚糖 -活性炭用于超濾、滲透蒸發(fā)膜 17 過(guò)程。殼聚糖 -活性炭在國(guó)外已有相當(dāng)大的研究。2.4.鎘的測(cè)定皮祖訓(xùn) 18 高靈敏光度法測(cè)定水中微量鎘中研究了在 pH 85 的硼砂一硼酸緩沖溶液中， 在表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚 (曲拉通 X 一 100) 存在下， Cd( )與 2 一5 一溴一 2 一吡啶偶氮 5二乙氨基苯酚 (5 一 Br PADAP) 形成有色絡(luò)合物的條件。絡(luò)合物的最大吸收波長(zhǎng)為560nm。其檢出限為

15、 0320ug/ L 。鎘的測(cè)定方法很多,如:萃取光度法 19 、鎘試劑法、原子吸收分光光度法、雙硫腙分光光度法 20 等。還有用新合成12顯色劑21-232-(2-噻唑偶氮)-5-磺丙氨基苯酚 (TASPAP) 測(cè)定鎘的分光光度分析方法。3、選題研究?jī)?nèi)容：3.1 殼聚糖包裹活性炭顆粒的制備3.2 所制備顆粒對(duì)水中鎘的吸附選題研究的技術(shù)路線、 研究方法和要解決的主要問(wèn)題：4.1 技術(shù)路線調(diào)查、收集資料確定實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)制備成品制的成品對(duì)鎘吸附分析結(jié)論4.2研究方法分析研究國(guó)內(nèi)外殼聚糖， 活性炭的應(yīng)用， 及水中鎘的去除的研究， 再殼聚糖、活性炭各自的特點(diǎn)和缺點(diǎn)，將二者有機(jī)結(jié)合制備殼聚糖包裹活性炭顆

16、粒。研究制的顆粒對(duì)水中鎘的吸附情況。4.3 要解決的主要問(wèn)題13殼聚糖 - 活性炭比例的確定鎘測(cè)定方法的選定5、調(diào)研計(jì)劃2010年 2 月 25日2010年 3 月 5 日 確定選題，收集文獻(xiàn)資料；2010年 3 月 6 日2010年 3 月 15 日 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告與擬開(kāi)題時(shí)間；2010 年 3 月 16 日 2010年 4 月 20 日 實(shí)驗(yàn)階段；2010年 4 月 21日2010 年 5 月 3 日 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、整理、分析；2010年 5 月 4 日2010年 5 月 24 日 形成論文初稿，補(bǔ)做相關(guān)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù).6、主要參考文獻(xiàn)：薄梅花 , 鎘的危害作用與生物監(jiān)測(cè) J 勞動(dòng)醫(yī)學(xué) ;199

17、9 年第 16 卷第 1 期朱華躍，林湘文，蔣茹，管玉江 . 交聯(lián)殼聚糖 - 活性炭復(fù)配吸附劑對(duì)硝酸鹽氮的吸附 . 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) .2008 ，17（6）： 334-337郝紅英 . 邵自強(qiáng) . 殼聚糖 - 活性炭復(fù)配水處理劑制備及應(yīng)用研究 J 纖維素科學(xué)與技術(shù) .2006, 14( 1) : 11- 15.14張延坤，劉國(guó)忠 . 甲殼素與殼聚糖及其衍生物的制備和在日化工業(yè)中的應(yīng)用 . 日用化學(xué)工業(yè)1998,(4):36-40劉維俊 . 高分子殼聚糖對(duì)微量金屬離子的鰲合作用研究 . 應(yīng)用化工， 2002，31(4):16r18羅道成，易平貴，劉俊峰 . 改性殼聚糖對(duì)電鍍廢水中重金屬離子的吸附

18、. 材料保護(hù)， 2002, 35(1):11-12柴平海，張文清，金鑫榮 . 甲殼素 / 殼聚糖開(kāi)發(fā)和研究的新動(dòng)向 . 化學(xué)通報(bào) 1999,(7): 8-11活性炭水處理技術(shù) . 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局主持中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社 .1991.9Removaloforganicmicropollutatsbyadsorptionontofibrousactivatedcarbon(FAC)comparisons withGACand PAC andapplicationtoUFFACprocess.B.Delanghe.P.Lecloirecand G.Dagois.Water朱華躍，林湘文，蔣茹，管玉江

19、. 交聯(lián)殼聚糖 - 活性炭復(fù)配吸附劑對(duì)硝酸鹽氮的吸附 . 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) .2008 ，17（6）： 334-33715何微娜 , 改性殼聚糖重金屬捕集劑的合成及性能研究 .喻勝飛，葉菊招，殼聚糖活性炭共混超濾膜的研制 J 水處理技術(shù) .1999.10張廷安，楊歡，用殼聚糖絮凝劑處理含鎘廢水J 東北大學(xué)學(xué)報(bào) .200114KangYM, Kim D H.Enhanced optical sensing by carbon nanotube functionalized with CdSparticles J. SensActuatorsA Phys (S0924-4247), 2006, 125: 114-117.15Rorrer GL,Hsien T Y,Way J D.Adsorption of Metal Ions on Polyaminated Higly PorousChitosan.Ind Eng Chem Res,1993,32(9):21702172.16 M.Matsudaet al. J. Kobunshi Ronbun