1. 研究目的与意义（文献综述）

随着我国工业、农业的迅猛发展和人口剧增，金属冶炼、矿山开采、农药、皮革和印染等行业的重金属排放量越来越多，以及一些污染企业的超标准排放和违法开采，使环境中重金属含量远远超过其自净能力，从而导致环境污染日益严重。环境污染方面所指的重金属主要指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属铜、钴、镍、锡、钒等污染物。水是人类赖以生存和发展的物质基础，因此水质污染的问题引起人们的关注。而重金属是水环境的主要污染物之一，污染水体的重金属有汞、铬、钴、镉、铅、钒、钡等，主要来自电镀、采矿、冶金、化工等工业，具有潜在的危害性。其中汞的毒性最大，镉、铅、铬也有较大的危害，经食物链的富集作用，能逐级在较高级生物体内千百倍的增加含量，最终进入人体，导致各种病变的产生。因此，对于水中重金属含量的检测和控制亟待解决，重金属污染的防与治也成为人类21世纪的一个沉重而紧迫的课题。

各国环保法规对水中重金属的含量提出严格要求，如美国环境保护局规定饮用水中总铬含量需低于0.1mg/l^[1],所以受铬污染的废水在排放前必须进行预处理。现今，国内外处理水体重金属污染的主要技术包括离子交换^[2]、化学沉淀^[3]、反渗透^[4]和吸附^[5]。其中，吸附法由于其制备简单、操作简单、低成本、效率高、可多次循环等优点被广泛研究。活性炭是最早的，也是使用最广泛的吸附剂，后来在此基础上又出现了活性炭纤维^[6]等，去除效率高，但价格高。近年来，发现矿物材料具有强大的吸附能力，如麦饭石、硅藻土等，而沸石是最早用于重金属污染治理的矿物材料，其三维结构使之具有很大的空隙不仅吸附能力强，而且操作简单，可循环利用^[7]。通常情况下这些吸附剂具有多孔的结构，为吸附提供了足够的比表面积，然而粒子的内扩散作用导致吸附率和吸附容量的降低。因此需要研究出具有高比表面及吸附性能优异的吸附材料。

随着纳米技术的发展，各种各样的磁性纳米材料被成功地合成出来，并开始应用于环境污染的处理，如加速污水的凝结，去除放射性核，吸附有机染料，修复受污染的土壤等等。磁性纳米材料有着很明显的优点：比表面积高、表面活性位点多和磁性强，从而导致其吸附效果好，对污染物去除率高，置于外加磁场中能够容易快速地从溶液中被分离^[8]。除此之外，从溶液中分离出来后，被吸附的污染物可以从吸附材料上脱附，因此吸附材料可以重复利用。但是仅利用磁性纳米材料的比表面积和孔洞这样的结构特点来吸附重金属离子，其吸附能力和适用范围等都受到很大的限制。想要有效地吸附重金属离子尤其是工业排放废水中的重金属，就很有必要在磁性纳米材料表面再引入一层有着较强化学稳定性的活性官能团。磁性纳米材料吸附法所面临的挑战就是如何在载体粒子表面形成既稳定厚度又小的有机官能团膜层^[9]，即磁性纳米材料的改性，但是关于改性磁性纳米材料的研究还较少报道。

2. 研究的基本内容与方案

#9658;研究内容

（1）采用共沉淀法制备磁性fe₃o₄,经异丙醇铝水解对其包覆al₂o₃层制得复合磁性载体fe₃o₄@γ-al₂o_3，进一步进行巯基改性制得sh-fe₃o₄@γ-al₂o₃吸附剂，并优化合成路径；

（2）运用现代表征和测试技术，通过对复合吸附剂结构、形貌、官能团等的分析，研究磁性氧化物的添加量、异丙醇铝浓度、硅烷偶联剂用量等因素对吸附剂的形貌和吸附性能的影响，探讨影响其吸附性能的关键因素；

3. 研究计划与安排

（1）2017-03-17前完成开题报告撰写及文献翻译等工作；

（2）2017-04-17前完成复合材料的制备和条件优化；

（3）2017-05-20前完成复合材料的吸附性能测试、实验方案改进和结构与性能表征分析；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] jiang w, pelaze m, dionysiou d d, et al.chromium(vi) removal by maghemite nanoparticles[j]. chemical engineering journal,2013,222:527-533.

[2] rengaraj s, joo c k, kim y, et al.kinrtics of removal of chromium from water and electronic process wastewater by ion exchange resins:1200h, 1500h and irn97h[j]. journal of hazardous materials, 2003,102:257-275.

[3] lee n m, carlsson h, aspegren h, et al. stability and variation in sludge in two parallel systems for enhanced biological phosphorus removal operated with and without nitrogen removal[j]. water science and technology,1996,34:101-109.

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