《納米孔載體內Fe(III)氧化物淨化典型重金屬的特性與機理》是依託南京大學，由潘丙才擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米孔載體內Fe(III)氧化物淨化典型重金屬的特性與機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：潘丙才
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Fe(III)氧化物因其特殊的表面化學性質對重金屬等污染物具有良好的淨化性能，將其固載於大顆粒納米孔載體內製備成複合環境材料則可有效克服其分離困難、壓力降大、通量低等套用技術瓶頸並得到了廣泛關注。但關於納米孔內Fe(III)氧化物對重金屬的吸附特性及機理較巨觀固液界面的變化缺乏系統研究。本項目擬以高分子樹脂載Fe(III)氧化物為對象，在研究樹脂納米孔溶液化學特性（如水分子團簇結構特性與pH變化）及Fe(III)氧化物結構變化規律的基礎上，重點探討樹脂內Fe(III)氧化物對典型重金屬的吸附特性與機理，闡明樹脂載體-Fe(III)氧化物相互作用對顆粒分散、機械強度等性能的影響，從而為同類Fe(III)氧化物複合環境材料的研製及在重金屬污染控制中的套用提供理論基礎。
結題摘要
Fe(III)氧化物因其特殊的表面化學性質對重金屬等污染物具有良好的淨化性能，通過將其固載於大顆粒納米孔載體內製備成複合材料可有效克服其分離困難、壓力降大、通量低等套用技術瓶頸，目前已得到廣泛關注。但關於納米孔限域體系內Fe(III)氧化物對重金屬的吸附特性及相關機理缺乏系統研究，限域體系與傳統巨觀固液界面的變化情況也並不清晰。本項目首先系統總結了納米金屬物對重金屬的基本性能與機理，初步比較了樹脂載體與其他多孔載體對負載Fe(III)氧化物性能的差別。在此基礎上，以Cu(II)與As(V)為代表性污染物，結合表面絡合模型與實驗驗證等手段，初步揭示了納米孔限域體系內Fe(III)氧化物對重金屬的吸附特性，探討了有效吸附位點、吸附作用力等關鍵因子隨pH、載體孔結構等因素的變化規律，初步分析了水分子團簇結構與吸附機理的關聯性。與此同時，進一步研究了溶液化學性質（如共存離子種類、離子強度、共存有機質、光照等）對載Fe(III)氧化物複合材料吸附Cu(II)的影響規律與機理，闡明了硫酸根離子通過三元配合物的方式強化Cu(II)吸附的基本過程。項目進一步研究發展了調控複合材料構效的方法，發現通過控制載體孔徑大小可以實現對有機/無機污染物的共去除，而通過在載Fe(III)過程中摻雜Mn(IV)可以實現As(III)的快速氧化與高效去除。根據上述研究，項目發展了載Fe(III)納米複合材料深度處理含砷礦冶廢水以及含磷生化尾水及其資源化新技術。本項目研究為深入理解載Fe(III)納米複合材料的除污性能與機理、調控複合材料結構與性能、發展基於新材料的污廢水深度處理與資源化技術提供了重要理論依據和方法參考。 項目共發表研究論文17篇，其中SCI收錄15篇；授權美國發明專利2項，中國發明專利2項。項目執行期間獲2015年國家技術發明二等獎和2013年教育技術發明一等獎。項目負責人入選2014年教育部長江學者特聘教授，同年獲光華工程科技獎青年獎。
