=毕业设计论文开地训练题目报告材料材料2

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1、word毕业设计(论文)开 题 报 告题 目活性炭负载CuFe2O4磁性材料的制备与在吸附别离中的应用学 院化学与化工学院专业与班级 化工1001班 姓 名 高 建 华 学 号 1015010122 指 导 教 师梁耀东、李华静 日 期2014年3月22日 某某科技大学毕业设计(论文)开题报告题 目活性炭负载CuFe2O4磁性材料的制备与在吸附别离中的应用选题类型 论文 一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：1、研究现状磁性复合材料主要分为永磁复合材料和软磁复合材料两大类。稀土永磁材料是最早开展起来的永磁材料，一直占据主流地位。它是稀土元素和

2、过渡族金属形成的一类高性能永磁材料，其性能特征是磁化强度高，剩余磁感应强度高，矫顽力性能较好，且是目前种类最多和应用最广的磁性材料。这类材料经历了SmCo5、Sm2Col7、Nd2Fel43的烧结NdFeB永磁体，但其加工性能较差。为了弥补这类烧结永磁体的缺点，由纳米微晶粉体粘结成的永磁体以其良好的稳定性、耐腐蚀性和可加工性而成为研究的另一重点。此外由硬磁相稀土材料晶粒和软磁性-Fe晶粒构成的纳米复合双相稀土永磁材料的研究正方兴未艾，硬磁相具有高的磁晶各相异性常数，软磁相具有高的饱和磁化强度，使材料同时具有软磁性的高剩磁和硬磁性的高矫顽力，最终使材料的最大磁能积得到提高，可获得具有两者优点的高

3、饱和磁化强度、高矫顽力的新型永磁材料。因此这类材料倍受人们的关注，并成为磁性复合材料研究的热点。2、生产需求状况跨入21世纪，中国的磁性材料产业得到了进一步开展，年增长超过20%。据统计，2004年中国烧结铁铁氧体达到350000吨(占全球总量的51%，粘结铁氧体50000万吨占全球总量的32%；烧结钕铁硼永磁达27510吨占全球总产量的81%，粘结钕铁硼永磁达到1350吨占全球总产量的35%；铸造磁体3500吨占全球总产量56%。世界磁性材料生产向中国转移，增强了中国磁性材料工业的整体实力，提高了生产技术，加速了中国成为世界磁性材料生产基地和销售市场的建立。 3、选题目的 活性炭因具有高度兴

4、旺的孔隙结构、巨大的比外表积、稳定的化学性质和优良的吸附性能而被广泛应用于冶金、医药、食品与环境领域粉末活性炭还具有吸附速度快、价格低廉的优点，但其在实际应用中存在别离困难的问题，传统的过滤别离法容易引起筛网堵塞或活性炭的流失与传统的过滤法相比，磁别离是一种简单高效的别离方法，可别离磁性或可磁化的吸附剂、载体、细胞等物质。可利用磁性CuFe2O4粉末去除废水中偶氮染料酸性红,尽管这些磁性吸附剂具有较好的吸附和别离效果，但因其存在比外表小或者吸附容量小、适用pHX围窄的缺点，从而限制了其在环境领域中的应用把磁性物质与粉末活性炭复合在一起制成磁性活性炭，既可解决粉末炭的别离问题又能解决磁性物质吸附

5、容量小的问题。因此把磁性物质负载于活性炭上制成磁性炭就可以可解决粉末炭的别离问题又能解决磁性物质吸附容量小的问题。因而制备磁性炭与对磁性炭的研究就成了主要目的。4 、意义活性炭/铁氧化物复合磁性材料式一种新型吸附材料，不但具有很好的吸附性能，达到饱和后也能容易地别离出来。将其应用于水处理中，可以大大节省了沉淀时间，也增强了吸附效果，属于一种高效节能的水处理剂。该研究不仅有利于城市污水处理厂节能降耗，减少运行费用，也降低环境污染，开展了水处理剂的研究领域，是开展绿色化工工业的重要方面。参考文献1周志刚等铁氧体磁性材料：科学，1982：7-ll2杨声海, 唐朝波, 唐谟堂等“直接共沉法生产低功耗锰

6、锌软磁铁氧体粉料矿冶工程2004，24(2)：6l-643X玉红软磁铁氧体材料的现状与其开展均势材料导报2000，14(7)：30-3l4沈庆峰, 杨显万, X春侠软磁铁氧体材料某某理工大学学报(理工版)2003，28(2)：17-225薛福连磁性材料的新应用材料开发与应用，2001，16 (1):416罗阳，陈国华. 中国磁性材料产业中长期开展战略研讨会，某某2004.11 p42-547X守新，孙承林. 2002. 磁性椰壳活性炭的合成研究. 新型炭材料，171):45-48二、主要研究(设计)内容、研究设计思路与工作方法或工作流程1、活性炭 活性炭是一种含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙

7、结构兴旺、外表积大，吸附能力强的一类微晶质碳素材料。 1.1 活性炭分类 1.1.1 按原料来源分可分为木质活性炭椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭等、矿物质原料活性炭煤和石油为原料制成的活性炭、其他原料制成的活性炭炭废橡胶、废塑料等制成的活性炭。 1.1.2 按制造方法，可分为化学法活性炭和物理法活性炭。 化学法活性炭： 将含碳原料与某些化学药品混合后进展热处理制取的活性炭。可作为化学法的药品称活化剂，活化剂有氯化锌、氯化钙、碳酸钾、磷酸、磷酸二氢钾、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾、硼酸等。化学炭的孔隙较兴旺，主要用于液相吸附精制和溶剂回收的气相吸附场合。 物理法活性炭: 以炭为原料用水蒸气、二氧化

8、碳、空气或他们的混合物为活化介质，在高温下600-1000度进展活化制取的活性炭。物理炭的微孔兴旺，主要用于气相吸附场合和小分子液相吸附场合。1.1.3 按外形分为粉状活性炭粒度小于0.175 mm、颗粒活性炭(粒度大于0.175 mm)。1.2 活性炭的应用活性炭作为优良的吸附剂，常用于水体净化、空气净化、工业废气回收、贵金属的回收与提炼等。应用X围涉与化学工业、食品加工、医疗卫生、农业、国防等领域、催化以与电化学电源，在环境保护和人类生活中起着重要作用。2、磁性材料 磁性材料，是古老而用途十分广泛的功能材料，古代用天然磁铁作指南针，而现代磁性材料已广泛应用于我们的生活中，如将永磁材料作马达

9、，用于变压器的铁心材料等。通常认为，磁性材料指有过渡元素铁钴镍与其合金能够直接或间接产生磁性的物质。 2.1 磁性材的应用 磁性材料是生产，生活，国防科学技术中广泛作用的材料。主要是利用各种磁特征和特殊效应制成的元件；用于储存，传输和转换电磁能量和信息；磁性材料在电子技术领域和其他科学领域中都有重要作用，制造电力技术中的滤波器和增感器；国防技术中的磁性水雷，电磁炮；和各种家用电器。同时在环保方面也有应用，如用铁氧磁性化合物处理废水的重金属离子铜等。 2.2 磁性材料的制备 2.2.1 共沉淀法：以四氧化三铁为例原理: Fe2+Fe3+OHFe(OH)2/Fe(OH)3 Fe(OH)2+Fe(O

10、H)3FeOOH+Fe3O4 FeOOH+Fe2+Fe3O4+H+优点：共沉淀法的特点为产品纯度高、反响温度低、颗粒均匀、粒径小、分散性也好。不足：但此法对于多组分来说,要求各组分具有一样或相近的水解或沉淀条件,因而工艺具有一定的局限性。 2.2.2 超声波沉淀法 超声沉淀法是用超声波所产生“超声波气泡,爆炸后释放出的巨大能量将产生局部的高温高压环境和具有强烈冲击的微射流,以实现液相均匀混合,消除局部浓度不均,提高反响速度,刺激新相的生成。另外,强烈的微射流还可对团聚起到剪切的作用,打碎团聚,有利于小颗粒生成。优点：超声沉淀法具有反响速度快，产生离子颗粒均匀的优点。缺点：但是反响速度快不好控制

11、，往往制作的磁性粒子不符合要求。 水热法是指在高压釜里的高温(130250)、高压(0.34 MPa)反响环境中,采用水作为反响介质,使得通常难溶或不溶的物质溶解、反响、重结晶而得到理想产物。 优点：制备的纳米晶体晶粒发育完整,有利于磁性能的提高,粒子很少团聚,粒度分布均匀。缺点：由于要在高温高压下反响,对设备的要求较高,增加了工业化生产的难度。 将金属有机或无机化合物经溶液制成溶胶,在一定条件下(如加热)脱水,使具有流动性的溶胶逐渐变稠,成为略显弹性的固体凝胶;再将凝胶枯燥,焙烧得到纳米级产物。 优点：是能够保证严格控制化学计量比,产物纯度高,工艺简单,反响周期短。 缺点：采用金属醇盐作为原

12、料,致使本钱偏高,且凝胶化过程缓慢,合成周期长。 高温分解铁有机物法是将铁前驱体(如Fe(CO)5 、Fe(CuP)3等)高温分解产生铁原子,再由铁原子生成铁纳米粒子,将铁纳米粒子控制氧化得到氧化铁。 优点：制得的纳米粒子结晶度高、粒径可控且分布很窄。 缺点：过程中需要高温条件，有机物质分解产生了有毒的气体。 3、实验局部为了探究活性炭/铁酸铜磁性复合材料这一新型吸附材料的外表特征，吸附性能，处理污水的效果，以与影响其在水溶液中吸附性能的因素；还有为了研究这种新型材料经吸附后的脱附再生性能；更重要的是为了拓展自己的知识面，增强动手操作能力、总结能，提高个人的综合素质，我们做了以下实验。 由于共

13、沉淀法操作简单方便，而且制得的产品纯度高、颗粒均匀，所以用化学共沉淀法制备活性炭/铁酸铜磁性复合吸收材料。 氯化铁 FeCL3 ) ； 氯化铜( CuCL2 ) ； 氢氧化钠 NaOH ) ； 活性炭 ；HCL 溶液 ；蒸馏水 铁架台 ； 万能夹 ；大烧杯 ；三口烧杯 ； 冷凝管 ；温度计 ；机械搅拌器 ；漏斗 ；量筒 ；玻璃棒 ；滤纸 ；天平 ； 烘箱 3.1.3实验原理图如图1所示 图1把氯化铁0.04 mol) 和氯化铜 0.02 mol) 溶于400 m L 的去离子水中，然后分别以活性炭 ：磁性材料=1:1 ；1.5:1 ；2:1 )加活性炭于溶液中，在室温下，快速搅拌并缓慢滴加Na

14、 OH ( 5 mol/L ) 溶液至pH约等于10的X围，继续搅拌1h 后将其加热至98-100摄氏度陈化2h ,倾出上清液，加等量去离子水于沉淀物中，搅拌下用0.2 mol/L HCL溶液中和至中性，用磁别离或离心法进展固液别离，反复用蒸馏水洗涤，过滤，烘干。制得磁性炭(活性炭:磁性材料= 1：1记为1号磁性炭；磁性炭活性炭：磁性材料=1.5:1记为2号磁性炭；磁性炭活性炭：磁性材料=2:1记为3号磁性炭。 3.2 磁性碳的表征 磁性炭的磁性、比外表积和平均孔容分别由振动样品磁强计和比外表测定仪测定使用XRD分析样品中磁性组分的晶相，使用扫描电子显微镜观察样品的外表形貌结构。 4、吸附实验

15、 吸附研究是在玻璃容器与机械搅拌的条件下进展，温度控制在室温2510.1，由TOC分析仪测定吸附质的浓度。4.1 目标污染物溶液的玫瑰红B制备。 用容量瓶配制浓度分别为100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L、600mg/L、700mg/L、800mg/L、900mg/L、1000mg/L的玫瑰红B溶液各250mL。4.2目标污染物在磁性活性炭上的吸附动力学、吸附等温线以与平衡pH 的影响由批式实验确定。 4.2.1 吸附动力学实验。0.1),温度室温 ，并进展机械搅拌，每隔1h取样品用TOC分析仪测定玫瑰红B的浓度。 4.2.2 吸附等温线实验。 加10

16、0mg的1号磁性炭于含150mL初始浓度从100mg/L、200mg/L、300mg/L依次增加到1000mg/L的玫瑰红B溶液中，初始pH为5.2，室温，并机械搅拌12h , 用TOC分析仪测定溶液中玫瑰红B的浓度。4.2.3 平衡pH影响实验。 加100mg的1号磁性炭于含50mL浓度为500mg/L的玫瑰红B溶液的锥形瓶中，用稀HCL或NaOH溶液调节溶液初始pH为(2-10)X围内的指定值，室温，机械搅拌12h ,用TOC分析仪测定溶液中玫瑰红B的浓度以与用pH计测溶液的平衡pH值。 注：用同样的方法得到2号磁性炭、3号磁性炭以与活性炭的动力学和吸附等温线。5、活性炭/CuFe2O4磁

17、性材料吸附饱和后的再生实验。将磁铁置于含有磁性炭吸附饱和后的溶液的锥形瓶中，沉积1h然后倒出上清液，反复用冰水洗涤直至溶液蓝色变淡。过滤、枯燥。6、数据处理 使用Origin 7.0进展分析。三、毕业设计(论文)工作进度安排2月24日3月24日 开题报告 3月25日4月01日 磁性炭制备实验 4月02日4月10日 磁性炭的表征 4月10日5月01日 吸附与再生实验5月02日6月01日 写论文 6月02日6月10日 论文辩论指导教师评审意见难度份量综合训练程度是否隶属科研项目是否具有创新性 指导教师签字:_ 年 月 日学院毕业设计(论文)指导委员会审核意见教学院长：_ 公 章年 月 日12 / 12