根據(jù)農(nóng)業(yè)院校"新農(nóng)科"建設(shè)需要的人才培養(yǎng)目標(biāo)和化學(xué)類人才培養(yǎng)要求,通過(guò)開設(shè)本綜合研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目,學(xué)生可充分掌握與化學(xué)、材料和環(huán)境相關(guān)的多門課程內(nèi)涉及的環(huán)境材料制備、結(jié)構(gòu)表征、性能分析、環(huán)境污染評(píng)價(jià)等實(shí)驗(yàn)技能。同時(shí)本項(xiàng)目還培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、科研能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,激發(fā)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。 

【文章來(lái)源】：化學(xué)通報(bào). 2020,83(09)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

改性后碳粉對(duì)TC的吸附容量隨時(shí)間的變化關(guān)系(a)和

通過(guò)SEM觀察改性前后碳粉的形貌。由圖2可見,改性前的碳粉由表面光滑的大小不勻的顆粒組成,觀察不到大孔和較大的介孔(圖2(a));而經(jīng)改性以后碳粉具有極不規(guī)則的表面以及明顯的孔洞的存在(圖2(b)),證明改性后的碳粉確實(shí)具有多孔的結(jié)構(gòu),可大大增加材料的比表面積,有利于提高對(duì)TC的吸附性能。同時(shí)證明KOH浸漬碳粉后再次混合焙燒的方法能實(shí)現(xiàn)對(duì)水熱法得到的原始碳粉造孔。為了研究本實(shí)驗(yàn)所制備碳粉改性造孔前后比表面積和孔徑分布的變化,采用BET法比較了兩種樣品的吸附和脫附曲線及孔徑分布,如圖3所示。根據(jù)IUPAC的分類,圖3(a)顯示改性碳粉具有H3型滯后環(huán),說(shuō)明改性碳粉存在由片狀粒子聚集形成的狹縫孔。改性碳粉在低壓端對(duì)氮?dú)獾奈侥芰^強(qiáng),形成較強(qiáng)的作用力,可以推斷出該材料存在微孔。在高壓區(qū)(0.8～1)氮?dú)饬坑兄@著的增加,表現(xiàn)出高吸附,是KOH作為致孔模板留下的,與SEM的結(jié)果相一致。根據(jù)De Boer的定義可知該等溫吸附曲線是Ⅰ型吸附曲線,即該材料具有典型的微孔特征;而且有明顯的滯留環(huán)出現(xiàn),說(shuō)明改性碳粉中存在介孔或大孔。未經(jīng)改性的碳粉則只能吸附較少的氮?dú)?與改性碳粉相比可忽略不計(jì),證明其比表面積遠(yuǎn)小于改性后的碳粉材料。經(jīng)測(cè)試計(jì)算可以得到改性前碳粉與改性后碳粉的比表面分別為1.428和919.065 m2/g,可以預(yù)見改性后的碳粉的吸附能力顯著增加。從圖3(b)可以看出,改性碳粉具有較多的微孔并摻雜著少量介孔、大孔,而未經(jīng)改性的碳粉則幾乎不具有空隙,證明了改性造孔的成功,有利于吸附劑的吸附性能的提高。

為了探明吸附劑在pH為7時(shí)去除率與吸附量最大的原因。考察了吸附劑在不同pH的緩沖溶液中ζ電位情況(圖5),證明了改性后的碳粉表面在pH為7時(shí)具有大量的負(fù)電荷。在此pH下,TC中的氨基(pKa=9.7)易于質(zhì)子化,帶正電荷,吸附劑對(duì)其具有最大的靜電吸附。在pH為4～5時(shí),吸附劑表面雖然帶正電荷,但對(duì)TC仍具有一定的吸附性能,表明吸附劑對(duì)TC的吸附不僅僅是由于靜電吸附。根據(jù)前面的BET表征結(jié)果可以得出,吸附機(jī)理除了靜電吸附外還有孔吸附,而吸附劑在pH為7的緩沖溶液中具有最大的靜電吸附,因此具有最大的吸附量。5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]木質(zhì)素降解技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 喬悅,甘洪宇,李響,周慧,龐欣雨,王海英,李金鑫,韓洪晶.  化工科技. 2019(04)
[2]“新農(nóng)科”背景下農(nóng)學(xué)類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究[J]. 呂新,張澤,侯彤瑜,林皎.  教育現(xiàn)代化. 2019(68)
[3]油茶殼基活性炭的微波制備及其對(duì)U（Ⅵ）的吸附[J]. 程之寬,喻清,張攀,楊發(fā)光,田嘉豪,宋子賀,李照鵬.  南華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(01)
[4]活化木材陶瓷的制備及其孔隙結(jié)構(gòu)表征[J]. 孫德林,余先純,孫德彬,郝曉峰,陳新義,陳美業(yè).  中國(guó)粉體技術(shù). 2017(05)
[5]Sr2Si5N8∶Eu2+與纖維素復(fù)合農(nóng)用轉(zhuǎn)光材料制備與表征——化學(xué)相關(guān)專業(yè)研究性綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J]. 雷炳富,游雅琴,張浩然,劉應(yīng)亮,盧其明,陳敏.  化學(xué)通報(bào). 2016(06)
[6]7種果殼的熱解特性及與主要組分相關(guān)性分析[J]. 蔣新元,廖媛媛,郭忠,孟安,黃澤才,楊素文.  林業(yè)科學(xué). 2015(12)
[7]南京典型設(shè)施菜地有機(jī)肥和土壤中四環(huán)素類抗生素的污染特征調(diào)查[J]. 羅凱,李文紅,章海波,黃玉娟,馬婷婷,吳龍華,劉鴻雁,駱永明.  土壤. 2014(02)
[8]油茶籽殼的化學(xué)成分分析與掃描電鏡觀察[J]. 楊俊換,周建平,胡堯超.  湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(05)
[9]應(yīng)用化學(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)研究[J]. 王彥林,錢永,趙鑫,龔菁,朱雪華,宮欽德.  實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù). 2010(01)



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