碳质纳米颗粒对邻苯二甲酸酯的吸附机制研究开题报告

 2022-12-05 10:12

1. 研究目的与意义

1.研究的背景、目的及意义1.1 本论文研究的背景 纳米颗粒在自然界广泛存在,包括纳米级的粘土矿物、金属氧化物、有机纳米颗粒。

近年来,随着社会及科技发展的需要,新兴纳米颗粒不断被人工合成,包括金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒、碳质纳米颗粒等,并引起了广泛关注。

随着对纳米颗粒应用研究的不断深入,其全球产量已相当可观,并且呈逐年上升趋势。

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2. 研究内容与预期目标

2.主要研究内容

2.1 邻苯二甲酸酯在碳纳米管上的动力学吸附过程

选用邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸单丁酯,测定其在碳纳米管上的吸附动力学,研究其动力学吸附特征。

2.2 邻苯二甲酸酯在碳纳米管上的热力学吸附过程

通过比较温度的变化对热力学过程的影响,研究不同化合物在碳纳米管上的热力学吸附特征,比较化合物结构在吸附机制过程中的作用。

2.3 碳纳米管的管径对其吸附邻苯二甲酸酯的影响

通过比较不同管径的碳纳米管的吸附特性,比较碳纳米管的性质特征对其吸附性的影响。

3. 研究方法与步骤

3.拟采用的研究方法、步骤

3.1 研究方法

通过选取不同疏水性的邻苯二甲酸酯及其水解产物,利用吸附批次平衡实验,研究其在不同属性的碳纳米管上的吸附特性。结合碳纳米管的表征结果(比表面积和孔隙度、表面元素组成、整体元素组成等),探究不同邻苯二甲酸酯及其水解产物的性质及其可电离性在吸附过程中的作用,明晰其在碳纳米管上的吸附机制。

3.2 研究步骤

(1)碳纳米管的理化性质表征

(2)确定目标化合物仪器检测条件

通过紫外全波长范围扫描,确定目标化合物的最佳检测波长。通过改变流动相,确定合适的流动相比例等。

(3)确定吸附实验固液比

进行预实验,通过固定溶液浓度,改变固体质量,确定合适的吸附固液比。

(4)吸附动力学实验

选取合适的取样时间,测定碳纳米管对目标化合物的吸附动力学特性。

(5)吸附热力学实验

通过预先确定的固液比,测定不同温度条件下目标化合物在碳纳米管上的热力学吸附特征。

(6)数据分析

比较不同吸附模型对本研究中数据结果的拟合结果的优劣,选取最优吸附模型。

4. 参考文献

4.主要参考文献

[1] Gottschalk, F.; Nowack, B. The release of engineered nanomaterials to the environment[J]. Journal of Environmental Monitoring, 2011, 13 (5), 1145-1155.

[2] Abdul, G.; Wang, P.; Zhang, D.; Li, H. Adsorption of diethyl phthalate on carbon nanotubes: pH dependence and thermodynamics[J]. Environmental Engineering Science, 2015, 32 (2): 103-110.

[3] Li, X.; Pignatello, J. J.; Wang, Y.; Xing, B. New insight into adsorption mechanism of ionizable compounds on carbon nanotubes[J]. Environmental Science amp; Technology, 2013, 47 (15): 8334-8341.

[4] 徐磊, 段林, 陈威. 碳纳米材料的环境行为及其对环境中污染物迁移归趋的影响[J]. 生态应用学报, 2009, 20(1): 205-212.

[5] 侯磊. 典型胶体碳纳米材料有机污染物环境行为的影响—天然有机质的作用[D]. 天津: 南开大学, 2014.

[6] 王莉淋. 典型碳纳米材料对有机污染物环境行为的影响[D]. 天津: 南开大学, 2012.

[7] 马晗宇.地下水中微小颗粒物对邻苯二甲酸脂的吸附和协和迁移作用的研究[D]. 北京: 中国地质大学, 2011.

[8] 赵文红. 酚酞脂类增塑剂毒理研究进展[J]. 环境与职业医学. 2003,20(2):135-138

[9] 丁鹏, 赵晓松. 酚酞脂类化合物(PAEs)研究新进展[J]. 吉林农业大学学报. 1999, 21(3):119-128.

[10] 中国环境优先监测课题组. 中国环境优先污染物黑名单研究. 中国环境监测总站研究报告[R].1989.

[11] 中国环境优先监测课题组. 环境优先污染物[N]. 北京:中国环境科学出版社. 1989.

5. 工作计划

5.具体进度安排(包括序号、起迄日期、工作内容)

具体进度安排如下:

1. 2022年2月20日至2022年3月3日:完成论文文献的查阅及翻译工作,制定研究工作计划,完成开题报告,完成实验所需器材、试剂和药品的订制。

2. 2022年3月6日至2022年5月21日:完成论文的各项实验研究,开始撰写论文,具体安排如下:

(1)2022年3月6日至2022年3月17日:查阅和研究文献资料,碳纳米管的理化性质表征;

(2)2022年3月20日至2022年4月1日:确定目标化合物仪器检测条件;

(3)2022年4月5日至2022年4月21日:确定吸附实验固液比;

(4)2022年4月22日至2022年5月7日:吸附动力学实验、吸附热力学实验;

(5)2022年5月8日至2022年5月21日: 撰写论文。

3. 2022年5月22日至2022年6月18日:完成论文查重及答辩工作。

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