中南大学研究生学位论文选题报告.doc

中 南 大 学研究生学位论文选题报告（学位论文工作计划）题目名称：羟肟酸树脂的制备及在矿山重金属废水处理中的应用姓 名：张骞学 号：072311104攻读学位：工程硕士学科专业：化学工艺学院(系、所)：化学化工学院所在教研室(科研所)：化工冶金研究所指导教师：钟宏填写日期：2009.03（选题报告由研究生填写，原件交研究生助理处）2009年 03 月 日一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。（附主要参考文献）含硫金属矿山在开采过程中，由于空气、水、微生物的作用，生成酸性废水。这些酸性废水不但pH低、酸度大，而且含有大量的有毒、有害重金属1。现在普遍采用的工艺是石灰中和法、离子交换、吸附法、生物法和电化学处理技术，由于矿山重金属废水的总量非常巨大，并且其中有价金属的回收有很大的经济价值，生物法和电化学处理处理能力非常有限；石灰中和法不仅在烧制石灰过程中耗费大量煤炭，在中和废水过程中也会产生大量废渣；矿山废水含有大量的悬浮物，易堵塞吸附剂的孔道，使吸附效率降低，并且再生也十分困难；螯合树脂2, 3吸附法具有吸附容量大，容易再生利用的特点，容易实现有价金属的回收，是一种很有前途的工艺。制备一种对重金属离子具有强选择性的螯合树脂，并应用于重金属离子的回收是一件非常有意义的研究课题。羟肟酸4,对重金属离子具有很强的螯合作用，将羟肟酸基团高分子化，制备成羟肟酸螯合树脂5, 6，可以预期对重金属离子具有较强的选择性和较高的吸附容量。1 廖国礼，吴超. 资源开发环境重金属污染与控制. 长沙:中南大学出版社，2006:2822882 杨丽梅，李玲，黄松涛，等. 氨基膦酸型螯合树脂对水溶液中Ni2+，Fe2+，Fe3+吸附行为的研究. 稀有金属，2009，33(3):4014053 王帅. 聚酯基硫脲树脂的合成及其对贵金属离子的吸附分离性能：博士学位论文.长沙：中南大学，20084 符剑刚，钟宏，吴长永，等. 羟胺法合成羟肟酸的研究进展. 广东有色金属学报，2005，15(1):65695 Agrawal Y K, Kunji P S. Synthesis and dissociation constants of calix(6)arene hydroxamic acids. Iranian Journal of Science & Technology, Transaction A,. 2005, 29(A1): 186 钟宏. 一种制备高分子量的含异羟肟酸基团的水溶性聚合物的方法. 中国专利，CN1872885，2006-12-06注：本报告一式两份。第三学期末，交研究生助理.（院、系、所）管理存档。二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。制备羟肟酸聚合物的合成方法主要有两种：一方面从高分子母体出发，通过高分子化学反应引入羟肟酸基团；另一方面可以从单体经聚合而成侧链上连有羟肟酸结构的聚合物。高分子接枝反应是获取功能高分子最常用的方法，与单体聚合法相比，具有设计思路简单，成本低廉，较容易制备目标功能材料等优点。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种理想的母体材料，具有如下优点：(1) 酯基含量高，且酯基羟肟化的反应活性较高；(2)价格便宜，易于获得；(3)交联方式和交联度容易控制。本课题希望以悬浮交联共聚法制备了甲基丙烯酸甲酯-二乙烯基苯交联共聚物微球(PMMA-DVB)，并在碱性条件下与羟胺发生肟化反应，合成侧链上含有羟肟酸功能基的新型螯合树脂(PHA)，研究该树脂对Fe3+、Cu2+的吸附性能和选择性，并探讨其吸附机理。具体研究内容如下：1. PMMA-DVB和PHA的制备条件探索 研究悬浮聚合温度、反应时间、油水比例、分散剂、交联剂用量及致孔剂等条件对PMMA-DVB产率、结构性能以及溶胀性能的影响；以及羟肟化温度、羟肟化时间、交联度、反应配比等条件对PHA吸附性能的影响，确定最佳的工艺条件。采用红外光谱、元素分析等手段对树脂进行表征；测定树脂的粒度、密度、孔容、溶胀性等基本参数。2. PHA吸附性能研究采用静态吸附法研究金属离子初始浓度、吸附时间、温度以及pH对吸附容量的影响，确定最佳吸附条件；研究PHA对Cu2+-Fe3+二元体系的分离性能，建立了PHA吸附后的再生工艺。采用动态吸附法研究金属离子浓度、溶液流速等因素对PHA穿透曲线的影响。3.PHA的吸附机理研究根据吸附实验数据研究PHA的吸附动力学、等温吸附机理和吸附热力学，并通过吸附前后的红外光谱分析研究PHA对Cu2+和Fe3+的螯合机理。4.将PHA应用于实际矿山酸性废水的处理。三、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括在哪个实验室进行试验，主要的仪器设备等），对其他单位的协作要求。仪器名称型号产地电子恒速搅拌机JHS-1 杭州仪表电机厂恒温玻璃缸水浴76-1上海南汇慧明仪器厂电子分析天平FA-2004 上海天平仪器厂旋转式摇床Ba-1 金坛市恒丰仪器厂离子交换柱(1cm，50 ml)句容市诚兴玻璃仪器厂原子吸收分光光度计WYX-9003沈阳分析仪器厂紫外分光光度计722S上海精密科学仪器有限公司红外光谱仪G510PFTIR美国Nicolet Company实验中所使用的各种仪器设备所示四、科研论文工作的总工作量（估计）、分研究阶段的进度（起迄日期）和要求。阶段阶 段 内 容起止时间1查阅文献，制定研究方案和撰写文献综述报告2008.07-2008.082实验研究，数据整理和结果分析2008.09-2009.093撰写论文和准备答辩2009.09-2010.034论文答辩和成绩评定2010.03-2010.04五、所需经费预算。（大约列出材料费、化验检测费、加工费、差旅费等）序号支出科目金额（元）计 算 根 据 及 理 由1购买药品试剂50002分析检测10003仪器设备10000预算支出合计16000六、指导和辅导、论文撰写（试验）的教师。姓 名职 称指导（辅导）的内容钟宏教授七、指