1. 研究目的与意义
随着印染工业的大力发展，未经处理排放的废水严重污染了我们的水源，同时，染料废水具有成分复杂、毒性强、色度深、难降解等特点，因此，染料废水的处理是一个亟待解决的水环境净化的难题。目前，国内外常用的处理方法有吸附法、絮凝沉淀法、超滤渗析法、化学氧化法、电解法和生物降解法等。常用的处理废水的方法都有不同的局限性，吸附法以其安全、高效、稳定、易操作、低成本等优势成为废水处理的理想方法，但常规的吸附材料存在吸附容量低和选择性差的缺点，如活性炭在吸附污染物时，由于对水中大部分有机物具有广谱的吸附效果，不能分离提纯目标污染物。特别是在处理低浓度目标污染物时，由于存在其他竞争吸附，而不能有效去除目标污染物。因此，寻找和制备选择性吸附剂对水处理具有重要意义。水处理过程中常用的吸附剂有活性炭、氧化铝、离子交换树脂、黏土、沸石和硅胶等。吸附剂的性质包括吸附剂的种类、颗粒大小、比表面积、颗粒的孔径构造和分布、吸附剂是否是极性分子等。吸附剂的比表面积越大，吸附点位越多，则吸附能力越强。但是对于一些大分子吸附质，吸附剂的比表面积越大，则微孔提供的表面积难以起到吸附作用。孔径大小和分布对吸附性能影响也很大。孔径越大，比表面积越小，吸附能力差；而孔径太小，则不利于吸附剂的扩散，并对大分子吸附质起位阻作用。
国际纯粹与应用化学协会（iupac）按照孔径大小，将多孔材料分为三类：微孔材料（2nm），介孔材料（2-50nm）和大孔材料（50nm）。1992年mobil公司合成了m41s系列介孔硅材料，主要有mcm-41、mcm-48和mcm-50。
介孔硅材料虽然具有比表面积高、孔径大小均匀、孔隙率高等优点，但由于纯硅介孔材料骨架全部由氧化硅构成，骨架网络缺陷少，缺乏活性中心，使其缺乏变化丰富的物理或化学活性，所以必须通过对其结构改性，发挥其自身的多孔性能。以mcm-41为代表的介孔分子筛具有稳定的sio2结构，可调的孔径，高比表面积和孔体积，可通过表面修饰和骨架杂化对其改性，改性后的有序介孔材料能够显示出改性前不具备的特性,对水处理研究具有重大意义。
2. 研究内容和预期目标
针对以上提出的问题，本课题以介孔硅材料mcm-41为研究主线，考察该材料在水处理中的吸附情况，然后对其功能化设计，提高对污染物的吸附能力。主要研究介孔材料的改性条件对其性能的影响，通过实验，考察改性方法、吸附条件等因素对介孔材料性能的影响，并且根据实验结果所得数据进行分析讨论，根据结论数据绘制曲线发现其性能的变化律。
研究吸附剂mcm-41合成的方法，然后在骨架结构中掺杂铝离子，探究其微观结构。研究温度、ph值、吸附剂的投放量、反应时间的变化对水中甲基蓝的吸附影响。探究吸附机理。
预期目标：改性后介孔分子筛微观结构保持基本不变，对甲基蓝吸附量显著提高。吸附是一个吸热过程，随着温度升高，吸附量也会变大。吸附剂的投放量和溶液的ph值对吸附量的影响应该是先变大再变小，从中能找到最大吸附量对应的投放量和ph值。吸附刚开始速率很快，随着反应时间的推移，吸附量渐渐趋于饱和，趋近最大吸附量。
3. 研究的方法与步骤
首先准备实验需要的仪器试剂
其次用等体积浸渍法使al负载在介孔分子筛上，xrd、低温n2吸附脱附、sem对其进行表征。
4. 参考文献
1. 祖新月，所艳华，汪颖军. 硅基介孔材料mcm-48 的合成、改性及催化领域应用的研究进展[j]. 硅酸盐通报，2016,35(1):161-167
2. 邵一敏，孙强强，张秋云等．镍改性mcm-41 介孔分子筛对水中甲基蓝的吸[j］．环境科学学报，2014,34( 12) : 3011-3016
3. 郭祎阁，赵颖，龚斌等. 改性介孔微孔分子筛去除水中亚甲基蓝的研究[j]. 水处理技术，2016，42(9):28-32
5. 计划与进度安排
2022.12.28-2022.3.10(第3周以前) 接受任务,查阅文献,完成开题报告2022.3.13-2022.3.24(第4周-第5周) 进入实验室,制定试验方案,熟悉实验装置
2022.3.27-2022.4.28 (第6周-第10周) 按计划进行试验,接受中期检查
2022.5.2-2022.5.26 (第11周-第14周) 完成实验,整理数据,撰写论文初稿
