等离子体诱导修饰沸石复合材料对重金属离子的高效吸附及其机理研究

The investment of an adsorbent with highly sorption efficiency of heavy metal ions, environment conscious, low cost and easily separated from solution is of great importance to environmental protection and human health. In this project, low temperature plasma-induced grafting technique, as an environmental friendly and pollution-free material surface functionalization method, is applied in the surface grafting of cyclodextrin on zeolite/Iron oxide material, to produce a highly sorption efficient and magnetic separation Zeolite/Iron oxide/Cyclodextrin composite material.Heavy metal ions sorption properties of the magnetic composite material under different conditions were investigated through static adsorption method. The magnetic composite material sorption mechanisms of heavy metal ions on molecular level were studied by microscopic characterization (such as XPS, EXAFS) technique combined with the adsorption kinetics and thermodynamics model. The expected investigation results will provide a new kind of material, method and technique for the sorption of heavy metal ions, and provide a scientific theoretical support for the controlling of heavy metal contamination.

发展一种对重金属离子高效吸附、环境友好、经济廉价且易分离的吸附材料对环境保护和人类健康具有重要的意义。本项目利用高效、环境友好的低温等离子体技术在沸石/磁性铁氧化物表面可控接枝环糊精，制备一种具有高吸附及磁分离性能的沸石/磁性铁氧化物/环糊精复合材料。通过静态吸附法，研究不同实验条件下该磁性复合材料对重金属离子的吸附性能。进一步采用动力学和热力学吸附模型与微观表征（如XPS，EXAFS等）相结合的方法，从分子水平上揭示该磁性复合材料对重金属离子的吸附机理。本项目预期研究成果为重金属离子的有效去除提供一种新材料、新技术和新方法，为重金属污染治理提供科学的理论依据和技术支持。

发展对放射性核素和重金属离子有高效和高选择、环境友好、经济廉价且易分离的吸附材料对于环境保护和人类健康具有重要的意义。本项目采用低温等离子体接枝技术、纳米技术等手段，选取低成本沸石、粉煤灰和生物炭材料为基底，制备铁磁性纳米复合材料，实现对放射性U(VI)和重金属Cr(VI)的高效去除研究。利用先进的同步辐射技术和理论计算化学方法，开展了放射性核素在环境中的化学形态和微观结构研究，在分子水平上阐明放射性核素和重金属在环境介质上化学形态和作用机理，部分相关研究成果发表在J. Hazard. Mater., Chem. Eng. J., J. Clean. Prod., Environ. Pollut.,等重要期刊上发表，其中2篇论文（J. Clean. Prod., 2018, 181, 745; Environ. Pollut., 2018, 243, 218）被评为高被引论文。上述研究结果对于分析和评价放射性核素和重金属离子在自然界中的迁移转化规律提供实验与理论依据。近三年发表SCI论文9篇，联合培养博士研究生1名，硕士研究生2名。