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項目名稱

改性生物質材料對水中Pb²⁺、Cr⁶⁺離子吸附研究與開發

項目研究的目的、意義；研究成果的主要內容、重要觀點或對策建議；成果的創新特色、實踐意義和社會影響；研究成果和研究方法的特色。限定在2000字以內。

1、項目研究的目的、意義

長株潭地區湘江流域重金屬污染嚴重，排放的工業廢水占全省總排量的60.58%，其中鉛的排放量占全省總排放量89.09%，直接影響了該區域的飲食、飲水安全和人體健康。本課題采用大量失去原有利用價值的被拋棄的屬于固體廢物的生物質材料，對它們進行改性和吸附研究，目的是為了開發出實用性強、價格低廉、綠色高效的重金屬吸附材料，應用于重金屬廢水治理和受重金屬污染嚴重的生態系統的修復中。該吸附材料既可以解決大量生物質固廢的處置問題，又能夠有效解決水體的重金屬污染，以廢治廢，具有很高的環保效益和經濟效益。

2、研究成果的主要內容、重要觀點或對策建議

（1）主要內容。研究之初選取了柚子皮、甘蔗渣、橘子皮為原料，采取不同的改性方法對它們進行改性后制取吸附劑，改性吸附劑用來吸附去除廢水中的Pb²⁺、C^r6+離子，并通過改變吸附劑投加量、吸附溫度、廢水pH值、廢水初始濃度、吸附時間等條件來研究其吸附性能，制得吸附效果最好的改性生物質吸附劑。

（2）重要觀點。研究發現柚子皮及其改性物的吸附性能最好，取新鮮柚子皮晾干，于105±2℃條件下烘干，經粉碎機粉碎后，過40目篩，得到未化學改性的新鮮柚子皮粉，在此基礎上進一步改性，如圖1（a）。研究最終得到2種實用性強、價格低廉、綠色環保的改性生物質材料1#和2#，如圖1（b）和（c），分別對廢水中的Pb²⁺、Cr⁶⁺離子能夠高效去除。

           （a）                   （b）                  （c）

圖1（a）新鮮柚子皮粉；（b）1#，堿改性柚子皮粉；（c）2#，FeCl₃改性柚子皮粉

改性生物質材料1#為堿改性柚子皮，改性方法為：將NaOH和柚子皮粉按照質量比為1:100進行混合，加水攪拌10min，于85℃烘箱干燥24h，粉碎后過40目篩。該改性柚子皮吸附去除含鉛廢水中的Pb²⁺，實驗表明在含鉛廢水濃度為75mg/L，pH為3~4，吸附劑投加量為7g/L，吸附時間為40min時，吸附效果達到最好，吸附率達95.86%，單位吸附量為9.41mg/g。改性生物質材料2#為FeCl₃改性柚子皮，改性方法為：將FeCl₃和柚子皮粉按照質量比1:100加水混合，攪拌10min，于85℃干燥箱干燥24h，粉碎后過40目篩。該改性柚子皮吸附去除含鉻廢水中的Cr⁶⁺，實驗表明當廢水中的Cr⁶⁺濃度為4mg/L，吸附反應時間為60min，吸附劑的投加量為0.3g，吸附反應溫度是10~20℃，吸附pH為酸性時吸附效果最佳，吸附率可達98.08%，此時單位吸附量q為1.98mg/g。

（3）對策建議。利用柚子皮制成改性生物質材料吸附水中重金屬離子鉛和鉻，實現了以廢治廢，提高了柚子皮的綜合利用效益，但是處理含鉛和鉻廢水后殘渣的處理與處置等方面的研究還需要加強，從而避免對環境造成二次污染。

3、成果的創新特色、實踐意義和社會影響

本成果視角獨特，采用被長期忽略和大量拋棄的生物質廢物柚子皮為原料，結合長株潭重金屬污染區域的特點，從實際應用的角度進行改性工藝研究，達到以廢治廢的目的。該生物質廢料每年的產量巨大，且來源廣泛，價格低廉，具有很好的開發應用前景。該吸附材料既可以解決大量生物質固廢的處置問題，又能夠有效解決水體的重金屬污染，以廢治廢，具有很高的環保效益和經濟效益，社會影響較大。

4、研究成果和研究方法的特色

本研究成果和方法的最大特色就是綠色環保、產品廉價、以廢治廢。（1）在原料的選擇上，選擇了無毒無害的生物質廢料柚子皮，不但沒有成本，還屬于廢物利用，解決了柚子皮的處置問題。（2）在改性劑的選擇上，選擇了改性劑NaOH和FeCl₃來提高柚子皮的吸附性能，這兩種改性劑本身對環境無害，尤其是FeCl₃原本就是一種常見的水處理劑。（3）在改性工藝上，選擇了簡單易行的工藝，不需要高溫高壓，設備簡單，操作方便，能耗低，對環境無害。

預定計劃執行情況，項目研究和實踐情況，研究工作中取得的主要成績和收獲，研究工作有哪些不足，有哪些問題尚需深入研究，研究工作中的困難、問題和建議。（字數不限，可加頁面）

1、預定計劃執行情況

本項目計劃完成1種以上對Pb²⁺、 Cr⁶⁺離子高效吸附的改性生物質材料的研制，形成項目研究報告，撰寫相關學術研究論文1篇及以上，爭取申報相關專利，均已完成。

2、項目研究和實踐情況

本項目選取柚子皮、甘蔗渣、橘子皮等生物質材料進行了化學改性和物理改性。對改性后的生物質吸附材料進行吸附實驗，針對長株潭區域污染較嚴重的含Pb²⁺、Cr⁶⁺廢水，研究改性吸附材料的投加量、吸附時間、pH值、廢水初始濃度、吸附反應溫度等條件對吸附效率的影響。根據改性生物質吸附材料的吸附性能，確定最佳改性工藝和最佳吸附條件。開發出2種高效的生物質吸附材料。

3、研究工作中取得的主要成績和收獲

（1）研究工作中研制完成兩種高效吸附劑改性生物質材料1#和2#。

（2）撰寫了項目研究報告，見支撐材料1。

（3）發表相關學術研究論文1篇，見支撐材料2。

（4）撰寫投稿相關學術研究論文1篇，見支撐材料3。

（5）申報國家發明專利1項，見支撐材料4。

4、不足之處和存在的問題

（1）由于原料來源的限制，玉米芯、桂圓殼、秸稈不好大量獲得，故沒有開展相關研究。

（2）研制的2種吸附劑存在難以再生和重復使用的問題，考慮可以進行脫水干化處理后作為固體廢物進行填埋或者焚燒，技術上可能的話可以進行金屬的回收利用，在這方面的研究還有待進一步開展。

5、建議

可考慮調整改性中柚子皮和改性劑的配比，適當增加改性劑的量，以期達到更高的處理效率，并進一步降低吸附劑的用量，并開發殘渣處理的最佳方法。

經費合計2萬 元，其中，學校資助  1萬  元，其他經費     0     元。

項目指導教師對結題的意見，包括對項目研究工作和研究成果的評價等。

項目組團結一致、精誠合作、表現突出，通過兩年的實驗研究，從選材到嘗試多種改性方法，經過大量的實驗，獲得的數據詳實可靠，開發研制出2種高效的生物質吸附劑，用來去除廢水中的重金屬，緊密結合社會實際，以廢治廢，具有相當大的實用性，社會效益、環保效益和經濟效益顯著。該項目研究已達到結題要求，同意結題。

負責人簽章：

  年    月    日

學校對項目研究的任務、目標、方法和研究成果水平等進行評價，是否結題。

年    月    日