1. 研究目的与意义
铬是自然界中广泛存在的一种元素，主要分布于岩石、土壤、大气、水及生物体中。土壤中的铬分布极广，含量范围很宽;水体和大气中铬含量较少，动、植物体内则含有微量铬。自然界铬主要以三价铬和六价铬的形式存在。三价铬参与人和动物体内的糖与脂肪的代谢，是人体必需的微量元素;六价铬则是明确的有害元素，能使人体血液中某些蛋白质沉淀，引起贫血、肾炎、神经炎等疾病，长期与六价铬接触还会引起呼吸道炎症并诱发肺癌或者引起侵入性皮肤损害，严重的六价铬中毒还会致人死亡。
铬的污染来自于铬矿冶炼、耐火材料、电镀、制革、颜料和化工等工业生产以及燃料燃烧排出的含铬废气、废水及废渣等。铬中毒主要来源于六价铬。六价铬通过水、空气和食物进入人体，室内尘埃与土壤中也发现六价铬，它们也会被摄入体内。研究发现，六价铬的化合物不能自然降解，会在生物和人体内长期积聚富集，是一种重污染环境物质。
许多研究已经证实，六价铬的化合物有毒，具有致癌并诱发基因突变的作用。六价铬化合物口服致死量约1.5g左右，水中六价铬含量超过0.1mg/l就会中毒。铬对人体的毒害作用类似于砷，其毒性随价态、含量、温度和被作用者不同而变化。在生理ph条件下，六价铬以cro?2-4?形式存在渗入细胞内。目前cro?2-4?的致癌机理还不完全清楚，主要有两种观点:一种认为是cro?2-4?被细胞内的还原物质还原成五价铬和四价铬的过程中产生了大量的游离基（已被体外的实验证实），大量的游离基引发肿瘤;另一种认为是六价铬被细胞内还原物质还原为三价铬，生成的三价铬迅速与dna发生了反应（体外的实验观察到了还原的三价铬与dna的结合），引起遗传密码的改变，进而引起细胞的突变和癌变。
2. 研究内容和预期目标
| 随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。重金属铬在土壤中有三价和六价两种存在形式，其中六价铬的毒性极强，对人体有严重危害。目前除了常见的物理、化学方法处理土壤污染外，还有对环境友好型的植物和微生物修复的方法。近年来，纳米零价铁（nZVI）因其大的表面积和高的表面反应活性，在生态环境保护和污染控制中的作用与贡献越来越大；同时，作为在污染土壤和水体修复与治理方面可以提供具有成本,效益解决方案的一项新技术，已经受到越来越多的关注。纳米零价铁是粒径在 1~100 nm 之间的零价铁颗粒，可用于去除水体中的重金属、有机染料、有机氯化物、无机阴离子及农药等，是目前广泛研究的环境纳米材料。 由于农田中过量化学肥料的使用，尤其是磷肥，使得自然土壤中磷广泛的存在。在灌溉农田的过程中，大部分的溶解态磷会随着水流进去地下水系统中。此外，磷酸盐（P）在纳米零价铁颗粒表面上吸附会改变其表面物理化学特性。最终，影响其对重金属铬的去除效果。此外，腐殖酸（HA）作为自然有机酸的重要组成部分，广泛存在于地表土壤和水环境中。由于纳米颗粒对HA有吸附作用，会增加了颗粒之间的相互作用，也会影响纳米零价铁对铬的吸附。特别地，在复杂的自然环境中，磷酸盐和HA一般是同时存在，并且会在纳米零价铁颗粒表面上产生竞争吸附关系。一些实验表明有机质会影响磷酸盐在矿物质上的吸附。磷酸盐和HA在纳米零价铁颗粒表面上的竞争吸附可能会影响其对铬的去除，但是相关的报道却很有限。 本课题主要探究腐殖酸和磷酸盐对纳米零价铁去除水中重金属铬的影响研究。在纳米零价铁中添加腐殖酸和磷酸盐以及重金属铬，改变腐殖酸和磷酸盐的投入量、改变nZVI悬浮液的pH值、悬浮液的离子强度，探究这些因素对nZVI去除铬的影响，通过测定悬浮液的ζ电位和水力学半径，寻找合理的吸附机制。 |
3. 研究的方法与步骤
1、采用绿茶茶叶合成纳米零价铁，并用来去除重金属铬。
2、在磷酸盐存在条件下，不同背景溶液浓度纳米零价铁去除水中重金属铬的影响。
3、在腐殖酸存在条件下，不同背景溶液浓度纳米零价铁去除水中铬的影响。
4. 参考文献
| 1.Machado S, Pinto S L, Grosso J P, et al. Green production of zero-valent iron nanoparticles using tree leaf extracts[J]. Science of the Total Environment, 2013, 445-446:1-8. 2.Nicolás A M, Baltazar S E, Alejandra G, et al. Nanoscale zero valent supported by Zeolite and Montmorillonite: Template effect of the removal of lead ion from an aqueous solution[J]. Journal of Hazardous Materials, 2016, 301:371-80. 3.王德帅, 杨开, 王弘宇. 无机矿物黏土负载纳米零价铁技术研究进展[J]. 无机盐工业, 2015, 47(1):5. 4.Laumann S, Mici? V, Lowry G V, et al. Carbonate minerals in porous media decrease mobility of polyacrylic acid modified zero-valent iron nanoparticles used for groundwater remediation[J]. Environmental Pollution, 2013, 179(8):53-60. 5.任元龙, 浦炳寅. 纳米氧化铁溶胶中铁含量测定方法的研究[J]. 理化检验-化学分册, 2003, 39(8):462-463. 6.Chrysochoou M, Mcguire M, Dahal G. Transport characteristics of green-tea nano-scale zero valent iron as a function of soil mineralogy[J]. Chemical Engineering Transactions, 2012, 28:121-126. 7.Machado S, Grosso J P, Nouws H P, et al. Utilization of food industry wastes for the production of zero-valent iron nanoparticles[J]. Science of the Total Environment, 2014, 496(Suppl 1):233-240. 8.Gillham Ｒ W，Orth W S． Dechlorination of trichloroethenein aqueous solution using Fe0[J].Environ Sci Techno，1996，30: 66-71． 9.杜毅, 王向宇. 新型纳米零价铁的绿色合成和改性工艺研究进展[J]. 环境化学, 2016, 35(2):337-347. 10.Zhou D, Abdelfattah A I, Keller A A. Clay Particles Destabilize Engineered Nanoparticles in Aqueous Environments[J]. Environmental Science Technology, 2012, 46(14):7520-7526. 11.Ling X F，Li J S，Zhu W，et al．Synthesis of nanoscale zero-valent iron /ordered mesoporous carbon for adsorption and synergistic reduction of nitrobenzene[J].Chemosphere，2012，87( 6) : 655-660． 12.Chandini S K, Jaganmohan R L, Subramanian R. Influence of extraction conditions on polyphenols content and cream constituents in black tea extracts[J]. International Journal of Food Science Technology, 2011, 46(4):879-886. 13.Kharissova O V, Dias H V R, Kharisov B I, et al. The greener synthesis of nanoparticles[J]. Trends in Biotechnology, 2013, 31(4):240-248. 14.原野, 蔡荔, 童美萍. 细菌对铅和铬在多孔介质中迁移行为的影响[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2015, 51(3):539. 15.Hsu C L，Wang S L，Tzou Y M．Photocatalytic reduction ofCr(Ⅵ) in the presence of NO3-and Cl-electrolytes as influenced by Fe (Ⅲ)[J].Environ Sci Technol，2007,41 ( 22) : 7907-7914． |
5. 计划与进度安排
| (1)2022-02-25~2022-03-03毕业实习工作； (2)2019-03-05~2022-03-13查阅文献，制定实验方案，完成开题报告； (3)2022-03-15~2022-03-31采用绿茶茶叶合成纳米零价铁，并用来去除重金属铬； (4)2022-04-04~2022-04-30 探究在磷酸盐存在条件下，不同背景溶液浓度纳米零价铁去除水中重金属铬的影响； (5)2022-05-01~2022-05-15总结前期工作，完成中期答辩前准备工作； (6)2022-05-16~2022-05-30探究在腐殖酸存在条件下，不同背景溶液浓度纳米零价铁去除水中铬的影响； (7)2022-06-01~2022-06-6 腐殖酸和磷酸盐存在条件下纳米零价铁的水力学半径Zeta电位实验；毕业论文的撰写。
|
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
