负载型水合氧化锆生物杂化材料的制备及其除磷特性开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

磷是水体富营养化的主要诱因，会导致水质恶化、藻类过度繁殖等环境问题，严重威胁着水生态安全和人类健康。

如何高效去除水体中的磷，已成为当前环境领域的研究热点。

本选题旨在制备一种新型高效的负载型水合氧化锆生物杂化材料，并探究其对水中磷的吸附去除特性及机理，为磷污染治理提供新的思路和方法。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者在除磷材料的研究方面取得了丰硕成果，开发了一系列新型吸附材料，例如金属氧化物、生物炭、粘土矿物等。

其中，水合氧化锆由于其具有较大的比表面积、丰富的表面羟基和良好的化学稳定性，被认为是一种优良的吸附材料。

然而，水合氧化锆粉体材料在实际应用中存在易流失、回收困难等问题，限制了其应用范围。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

1.材料制备：采用合适的制备方法，将水合氧化锆负载到生物载体上，制备负载型水合氧化锆生物杂化材料，并对材料进行形貌、结构和组成等表征；2.吸附实验：考察不同因素对负载型水合氧化锆生物杂化材料吸附性能的影响，包括ph值、温度、共存离子等；3.吸附机理：结合吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学以及材料表征等结果，探讨负载型水合氧化锆生物杂化材料对磷的吸附机理；4.再生性能：考察负载型水合氧化锆生物杂化材料的再生性能，评价其在实际应用中的可行性。

2. 写作提纲

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用以下方法与步骤：1.材料制备：a.采用溶胶-凝胶法或共沉淀法制备水合氧化锆；b.选择合适的生物载体，如壳聚糖、海藻酸钠等；c.将水合氧化锆负载到生物载体上，制备负载型水合氧化锆生物杂化材料；d.对制备的材料进行表征，包括扫描电镜、透射电镜、x射线衍射、傅里叶红外光谱等。

2.吸附实验：a.静态吸附实验：考察不同ph值、温度、共存离子等因素对吸附性能的影响；b.吸附动力学实验：采用不同动力学模型拟合实验数据，研究吸附过程的速率控制步骤；c.吸附等温线实验：采用不同等温吸附模型拟合实验数据，确定吸附类型和最大吸附量。

3.吸附机理：a.结合吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学等结果分析吸附机理；b.利用x射线光电子能谱、傅里叶红外光谱等手段分析材料吸附磷前后的变化，进一步揭示吸附机理。

5. 研究的创新点

1.制备方法的创新：本研究将探索新的制备方法，制备具有更高比表面积、更丰富吸附位点和更优异性能的负载型水合氧化锆生物杂化材料。

2.生物载体的选择：本研究将选择新型环保、来源广泛的生物载体材料，以提高材料的生物相容性和可降解性。

3.吸附机理的探讨：本研究将结合多种表征手段和理论计算，深入探讨负载型水合氧化锆生物杂化材料对磷的吸附机理，为材料的改性和应用提供理论依据。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 黄勇，章超桦，徐敏，等. 负载型纳米水合氧化锆的制备及其吸附刚果红的性能[j]. 功能材料, 2018, 49(8): 178-184.

[2] 张静, 刘云海, 孙治荣, 等. 水合氧化锆的制备及其对水中磷酸盐的吸附性能[j]. 环境化学, 2017, 36(10): 2255-2263.

[3] 王晓燕, 赵丽, 王文龙, 等. 磁性壳聚糖/水合氧化锆复合材料的制备及其对磷酸盐的吸附性能[j]. 环境工程学报, 2020, 14(12): 3732-3740.