生物废弃物制备多孔吸附材料的研究开题报告

1. 研究目的与意义

20世纪中后期，材料、信息和能源被人们合称为当代文明的三大支柱。发展到后来，新材料、生物技术和信息技术又逐步发展为信息技术革命的标志。然而随着工业的迅速发展，无限制的使用化石燃料，造成这些不可再生资源的日益枯竭，引发了温室效应和酸雨等一系列的环境恶化问题，给人类赖以生存的环境带了不可磨灭的印记。因此环境保护问题，资源高效、合理的开发与应用成为大家都积极研究的热点。开发利用可再生的生物资源，是解决资源环境问题，实现可持续发展的最根本途径。

目前，许多国家相继进行生物废弃物资源化利用技术开发和研究，早在1979年，美国就开始采用生物燃料直接燃烧发电，今年来美国生物能源的开发主要致力于利用有机固体废弃物生产生物能源，如采用湿法处理垃圾产沼气，回收沼气用于发电，同时生产肥料，其生产效益非常可观；采用木材、玉米秸秆等纤维废弃物生产燃料乙醇的产业化攻关项目等方面的研究。在政府相关政策的支持下，欧盟各国都开始加强生物质能的利用工作，其中，德国、丹麦、瑞典、奥地利和芬兰在生物质发电处于领先地位。我国与发达国家相比相对落后，但研究开发生物废弃物资源高效转换利用技术方面已形成一致意见。全国许多高校及科研机构在研制生物质利用装置上都相继取得了一系列的成果，如哈尔滨工业大学、中国农科院、广州能源所、浙江大学、中科院化冶所、大连科研所等都在开发利用生物质能。由于生物废弃物资源的开发利用是个新兴产业，还未能惠及大众，所以如何生产高效大批量的产品还是需要投入更多的人才与资金来做科研。

我国不仅是一个人口大国，还是一个农业大国，每年有数以亿吨的生物废弃物最终不是焚烧就是掩埋着浪费掉了，而且生物废弃物的来源多种多样，集中处理起来很麻烦。因此利用生物废弃物制备多孔吸附材料也是一种环境保护的有益措施，更能动员全民参与保护环境的公益活动中。生物废弃物资源主要包括：1、农业废弃物 如麦草、玉米秸秆、大豆渣、果壳、果核、玉米芯和甘蔗渣等2、林业废弃物 主要包括薪材、落叶、树皮、树根及林业加工废弃物等3、城市和工业废弃物，主要是由居民生活垃圾，商业、服务业垃圾、少量建筑垃圾和工业垃圾等废弃物所构成的混合物。很多学者都研究秸杆这些个破在眉睫的环境污染物，而我选择了大家往往忽视的却又经常碰到的花生壳作研究。中国是花生生产第一大国，花生壳作为一种农业废弃物，是一种放错位置的资源，除了很少一部分被制成饲料外，大部分被烧掉或扔掉，造成环境污染和资源浪费。所以用花生壳这种废弃物做研究，可以为减少环境污染和节约资源作出一部分贡献。用花生壳制造多孔吸附材料有以下优点：1、来源广泛，价格低廉，收集方便 2、生物废弃物，没有污染 ，有利于可持续发展3、从源头解决二氧化碳的排放 4、“以废治废”更环保 5、经济高效6、花生壳成分简单，方便分析。花生壳粗纤维含量高（65.7%-79.3%），含有大量的羟基、羧基、游离的氨基酸、多种酚和矿物质、脂肪类，以及一些醛、酮、醇、酯，这些官能团都能与金属离子进行作用。因此利用花生壳制得多孔吸附材料可以用来作废水处理吸附重金属离子，从而解决污水处理，废物排放，大气污染等环境卫生问题。

2. 研究内容和预期目标

1、研究花生壳的结构与成分的特点；

2、利用花生壳制备碳质多孔吸附材料；

3、研究反应条件对花生壳碳化产物的结构、成分及其吸附性能的影响；

3. 研究的方法与步骤

1、利用元素分析，电子显微分析等对花生壳的成分与结构进行表征；

2、利用水热碳化的方法实现花生壳制备碳质多孔材料；

3、通过改变反应温度、时间和反应介质，以及利用x射线衍射法(xrd)、扫描电镜(sem)，孔结构分析等对样品进行结构和性能的表征，研究反应条件对所制多孔材料的影响。

4. 参考文献

1、钱翌等.以花生壳为生物吸附剂去除废水中重金属的研究进展.[j].中国农学通报.2013,29（35）：293—299

2、黄玉莹.稻草的水热碳化研究.[d].湖南大学，2012

3、刘娟.生物质废弃物的水热碳化实验研究.[d].浙江大学，2016

5. 计划与进度安排

1、2022-12-19～2022-01-13 与导师讨论，了解课题背景，确定研究项目，查找文献资料。

2、2022-02-20～2022-03-10 完成开题报告，开展初步实验，熟悉生物废弃物进行水热碳化的方法。

3、2022-03-11~2022-04-20 研究不同反应条件对生物废弃物作多孔吸附材料的结构和性能的影响。得出最佳反应条件制得吸附效果最佳的多孔材料。