Mn(IV)基纳米复合吸附剂深度处理重金属微污染水的应用基础

重金属微污染水的深度处理是实现水质安全控制的重要保障，其技术基础是如何在组分复杂的水与废水体系中实现微量重金属的高选择性分离净化。本项目针对传统纳米复合吸附剂处理微量重金属时纳米颗粒固定化机制缺失、污染物传质性能不佳等问题,拟以纳米孔交联网状结构的球形聚苯乙烯为载体，研制新型载纳米Mn(V)氧化物复合吸附剂，解析载体固定化纳米颗粒潜在的网聚限域效应及Donnan膜强化传质效应，探究复合吸附剂对微量重金属的深度净化性能与作用机制,阐明共存介质(共存离子、有机质等)与操作条件对其工作性能的影响；在此基础上研究评价复合吸附剂深度处理重金属微污染水的性能，从而为水中微量重金属的深度处理与安全控制提供理论基础及技术支持。

重金属微污染水/废水的深度处理对于实现水质安全控制具有十分重要的意义，其技术核心是如何在组分复杂的水/废水体系中实现微量重金属的高选择性分离与去除。本项目针对现有纳米复合吸附剂处理微量重金属时纳米颗粒固定化机制缺失、污染物传质性能不佳等问题，以Mn(IV)氧化物为例，在系统揭示Mn(IV)氧化物选择性去除典型重金属(Pb\Cd\Tl等)性能与作用机理的基础上，以具有不同纳米孔结构与表面化学性质的球形聚苯乙烯为载体，研制成功新型载纳米Mn(IV)氧化物复合吸附剂；较为系统地解析载体固定化纳米颗粒潜在的网聚限域效应及Donnan 膜强化传质效应，初步探明了复合吸附剂对微量重金属的深度净化性能与作用机制；解析了溶液化学性质（包括共存介质，如共存离子、有机质等)与操作条件对所制复合材料工作性能的影响；在此基础上评价了复合吸附剂深度水中微量重金属的基本性能，开发了基于Mn(IV)氧化物复合材料的重金属废水深度净化技术并实现应用示范，从而为水中微量重金属的深度去除提供了一定的理论依据与相应的技术支持。与此同时，项目探索开发了季铵化交联聚苯乙烯负载Mn(IV)氧化物复合材料高效除磷的相关性能、作用功能机理，并进行了应用性能的初步评价。. 本项目已正式发表标注SCI收录论文12篇，接收SCI论文1篇，另有一篇论文（ES&T）正在返修中；授权国家发明专利2项。本课题组完成的“基于环境纳米复合材料的重金属废水深度处理与资源回用新技术”通过2013年教育部中国高校优秀成果奖（技术发明）一等奖，本项目涉及的研究内容为该项目的重要内容之一。