氨基化磁纳米Fe3O4的制备及其对铅离子的吸附研究开题报告

一、课题的意义

随着我国经济的飞速发展，各类化工类行业迅速崛起，随之而来的是不可小觑的污染问题。近年来，我国的污染问题日益严重，其中无机类物质（诸如Pb, Cr和Hg等重金属）对人类的生命健康造成了极大地危害。李明礼，柳诚等人的调查表明^[1]，地下水中的无机阳离子污染物主要包括砷，铬，汞，铅离子，其中As引发癌症、皮肤斑点、眼病、心血管病及影响儿童智力发育；Cr(Ⅲ)是人体必需的金属离子；但是若浓度过高，或以Cr(VI)的形式存在，则对人体产生相当大的毒害。Cr(Ⅵ)由于其氧化性和对皮肤的高渗透性，进人人体可危害肾脏和心肌，离子态的Cr(Ⅵ)接触皮肤，被认为有致癌作用；Hg对人体的危害可由20世纪发生在日本的水俣病得以体现；Pb对人类健康的影响具有不可逆性和远期效应，Pb能对人体的多种组织器官产生危害，它可以造成中枢神经损伤，可引起血管痉挛，增加脑溢血发病率；可抑制血红蛋白的合成代谢，导致贫血；可使肾脏功能衰竭甚至病变，对生殖系统有毒副作用；能使婴幼儿的智力发育滞后并造成不可逆转的损失。

二、研究概况

重金属的分离方法主要包括三类：①萃取，②膜分离，③吸附。膜分离具有分离效率高、无相变、节能环保、设备简单、操作简便等特点，但同时也易于受外界污染^[3]。萃取法萃取金属离子受环境酸度，萃取剂用量等因素影响，虽最终有较为良好的萃取效果，但对条件控制较为严格^[4]。吸附法处理重金属废水具有高效、简便和选择性好等优点，特别是对低浓度、污染性强、其它方法难以有效处理的重金属废水具有独特的应用价值^[2]。

吸附法的核心是吸附剂的选择，现在常用重金属吸附材料包括以下几类：①矿物类吸附剂（包括沸石，石墨等）；②单宁类吸附剂（含聚羟基和聚酚集团的物质）；③木素类吸附剂；④壳聚糖类吸附剂；⑤无机吸附材料；⑦微生物吸附剂（利用微生物细胞壁的聚合物对目标吸附）；⑧其他吸附剂（如泥煤，天然产物的改性等）。其中磁性纳米Fe₃O₄材料除具有量子尺寸效应，小尺寸效应等纳米材料的基本特征外，还具有内部磁交换作用及磁畴结构特性等而备受关注。但裸露的磁性纳米Fe₃O₄材料易团聚，因而需要根据实际情况进行表面官能团修饰。本实验用溶剂热法对磁性纳米Fe₃O₄材料颗粒进行氨基化改性，并以改性后的材料作为吸附材料，用于环境样品中铅的去除研究。

三、应用前景

由于磁性Fe₃O₄纳米颗粒的结构特性赋予其许多优于传统材料的性能，尤其是在其颗粒上包覆新的官能团后，使得纳米颗粒在保持原有化学性质的同时，还在磁性、光学、催化、化学活性、吸附等方面表现出奇异的性能，已引起科研工作者的广泛关注。溶剂热法由于集制备和改性于一体，操作方法容易，对设备要求不高，生产成本低，必将在无机污染物研究方面做出重要贡献。

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

(1) 研究方法：

1) 溶剂热法合成氨基化磁性Fe₃O₄纳米颗粒及其表征

XRD；IR；TEM

2) 吸附条件优化

pH值的影响；样品超声时间的影响；样品浓度的影响

(2) 技术路线、实验方案：

1) 纳米材料合成

2）样品配制

3）实验步骤

（3）可行性分析

1）从参考文献来看实验条件并不苛刻，实验所需的药品也不多，而且大部分都是我们平时接触到的试剂；

2) 实验所需的器材基本是实验室中能满足的，即使不能满足也能通过资源共享得到解决。