用于水中重金属离子吸附的有机介孔硅薄膜的合成工艺研究(附件)
目 录
1. 绪论 1
1.1 重金属的污染及其危害 1
1.2 重金属的处理方法 1
1.3 吸附法 2
1.4 有机介孔硅薄膜的研究背景及意义 5
1.5 溶胶凝胶法 6
1.6 本课题研究的内容及意义...................................................................................8
2 实验部分 9
2.1 实验药品及仪器 7
2.2 实验步骤流程及方法 10
2.3. 分析与检测 12
2.4. 成本与经济效益 12
3 结果与讨论 13
3.1 表征结构 13
3.2 有机介孔硅薄膜的性质 16
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1. 绪论
1.1 重金属的污染及其危害
环境中危害身体的东西很多，例如一些有机、无机化合物等，不过这些都没有重金属可怕，重金属的污染与其他物质的污染不同，平常的有毒污染物质可以通过环境本身的化学或者生物作用得以净化，使其有害性降低或解除。常见的危害性和毒性较为显著的元素重金属污染物质有：铅、镉、铬、钴等，土壤中的重金属会被土壤中的胶体吸附，从而与土壤中的无机物、有机物形成配合物，当然也可以被植物或其他生物吸收，当人体食用这些植物甚至是农作物时，土壤中的重金属就会到人类的身体上，从而影响人们的身体健康。且重金属在人体会积累达到一定量后，对人体的危害不容小觑。因此，重金属污染应给予一定的重视[12]。土壤中的重金属主要人为来源冶炼和冶金行业、污水污泥、化石燃料燃烧、电子产品的废物处理，因此在日常生活中我们就应该注意身边的重金属离子，要有防范意识。
钴是一种银白色铁磁性金属，早期钴常被用来制造有色玻璃。他比较硬且脆，在机械加工性能、热力学性质与电化学行为和铁的性质差不多，因此被广泛用于一些大型机器的加工制作等工业领域，还经常用来加工日常生活中使用的电池。从上述介绍可以看出，随着钴 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
及其化合物的应用越来越多，对环境的污染以及对人类健康构成的威胁也日趋严重。所以除去废水溶液中的钴离子刻不容缓，我们都应予以一定的重视。处理钴离子的方法有很多种，例如离子交换、电解法、吸附法等，且吸附法是应用最广泛的一种，主要是因为吸附剂可以重复循环使用，既经济又环保[3]。
1.2重金属的处理方法
就目前国家的发展状况而言，处理重金属废水主要有化学法、物理化学法和生物法等三个大方法，大方法里面又分成许多的小方法，因此国家在处理重金属这块的方法还是很多的。
（1）化学法
化学法就是将重金属离子放入容器内加入一些药品后发生化学反应，一段时间后，重金属离子被除去的一个过程。化学法包括氧化还原法、化学沉淀法、中和沉淀法和电解法等。
氧化还原法的原理是将氧化剂或是还原剂放入废水中使其发生氧化还原反应，反应一段时间后，最终将废水中的有害物质氧化还原为低毒甚至是无毒物质的一个过程。化学沉淀法的基本原理和氧化还原法的原理差不多，唯一不同的是化学沉淀法使用的是化学沉淀剂，反应一段时间后，最后废水中的重金属离子将变成沉淀物，从而容易分离出来。而电解法主要是给溶液通电，而在通电时会发生电解反应，这样重金属离子就会被从高浓度的溶液中分离出来，从而达到分离的目的。中和沉淀法的原理是本身溶液是在碱性条件下，氢氧根离子（阴离子）易与重金属离子（阳离子）会形成难溶的沉淀物。
（2）物理化学法
物理化学法有吸附法、离子交换、溶剂萃取法和膜分离等方法。
吸附法是用多孔性的固体吸附剂将水样中的一种或数种组分吸附于表面，从而达到对重金属离子的优良吸附、去除效果。离子交换法简单来说就是互相交换离子，即将重金属离子与交换树脂发生置换反应，随着反应的进行，重金属离子就会跑到交换树脂里面。膜分离法就是将半透膜放入溶液中后，溶液中的某种溶质或溶剂会慢慢的从中渗透出来，之后经过一系列的处理后，重金属就会从溶液中去除，使用此方法的不多。
（3）生物法
生物法，顾名思义，就是利用一些植物或者是微生物，例如一些藻类、细菌等。将这些植物或者微生物放入待处理的较低浓度的重金属废水，长时间后，重金属离子会被植物或者微生物的表面的一些结构吸附，接着会被细胞膜运输到细胞的不同部位，从而重金属离子就到了植物或者微生物中去，达到去除废水中重金属离子去除的目的[4]。
1.3吸附法
目前，国内外经常使用的处理重金属离子污染的方法有很多种，但经常使用的有电化学法、离子交换法、膜过滤法和吸附法等。前面也有介绍了一点吸附法，我们知道是因为他的操作成本较低、去除效果较好、可操作性较强等的一些特点，从而被广泛应用，尤其是对一些低浓度、污染性强的重金属离子污染，处理起来简单易学[5]。在大多数的重金属工业废水处理中，使用活性炭和碳纳米管[6]、氧化物等无机物、硅胶基树脂等合成类的吸附材料应用的较多。
（1）活性炭
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