纤维素制备渗氮炭材料用于脱除烟气SO2的研究的开题报告

纤维素制备渗氮炭材料用于脱除烟气SO2的研究的开题报告一、选题背景及意义随着工业化的发展和能源消耗的增加，大量的二氧化硫(SO2)排放是导致大气污染的主要原因之一。烟气脱硫是一种常见的方法，其中吸收剂通常用于脱除SO2。然而，传统的吸收剂如石灰、苏打灰等存在一些问题，如使用成本高、易产生垃圾和产生二次污染等。因此，需要研究开发新型的脱硫吸收剂。纤维素是一种天然的高分子有机物，具有丰富的官能团和多孔结构。同时，纤维素可以通过化学修饰和改性来增强其活性和选择性，使其成为一种潜在的脱硫吸收剂。在此基础上，利用渗氮炭技术，可将纤维素改性后的吸收剂制备成渗氮炭材料，从而提高其表面积和孔径，增强吸附能力和稳定性，实现高效脱除烟气SO2。因此，本文旨在研究纤维素制备渗氮炭材料用于脱除烟气SO2的性能及机制，为解决大气污染问题提供一种新的可持续发展的解决方案。二、研究内容及方法本研究将通过以下步骤实现：1.纤维素的提取和改性：采用酸碱处理等方法，提取和改性纤维素，以增强其适用性和性能。2.渗氮炭材料的制备：将改性后的纤维素浸渍到硫酸铵中，压缩制成颗粒状，经过高温烧结和渗氮处理，制备成渗氮炭材料。3.吸附性能测试：采用旋转鼓技术，测试吸附剂对烟气中SO2的吸附性能和吸附机制，研究温度、湿度、SO2浓度等因素对吸附性能的影响。4.材料性能表征：采用XRD、FTIR、TGA、SEM、BET等表征方法分析纤维素改性前后和渗氮炭材料的结构、性质和表面特征，探究微观机理和吸附过程。三、预期成果通过本研究，我们期望达到以下目标：1.得到一种新型的纤维素改性吸附剂，其性能优于传统吸附剂。2.制备出具有高吸附性能和稳定性的渗氮炭材料。3.深入探究纤维素改性和渗氮化处理对吸附剂结构和性能的影响，揭示吸附过程的微观机理。4.为解决大气污染问题提供一种新的可持续发展的脱硫方法。四、研究进度计划本研究计划从2021年10月开始，经过以下步骤逐步推进：1.2021年10月-11月：文献综述，确定研究内容和方法。2.2021年12月-2022年3月：实验室提取、改性纤维素，并制备出渗氮炭材料。3.2022年4月-6月：吸附性能测试和材料性能表征。4.2022年7月-8月：数据分析和结果总结。5.2022年9月：论文撰写和答辩。五、参考文献1.Chen,J.,Zhang,Y.,Zhu,T.,Zhang,K.,Zhao,X.,Liu,Q.,&Zhang,L.(2019).Cellulose-basedmaterialsasadsorbentsfortheremovaloforganicpollutantsfromaqueoussolution:areview.ScienceoftheTotalEnvironment,671,717-731.2.Cheng,S.H.,Huang,K.M.,&Chen,H.H.(2017).Greensynthesisofnitrogen-dopedcarbondotsfromkonjacflourwith“off-on”fluorescentcharacteristicsforthesimultaneousdetectionofFe3+,Pb2+andCr3+.GreenChemistry,19(12),2817-2823.3.Fang,X.,Chen,X.,Zhang,Q.,Wang,X.,&Chen,M.(2020).Facilepreparationandcharacterizationofnitrogen-dopedcarbonmaterialsusingnaturalcelluloseasprecursor.EnvironmentalScienceandPollutionResearch,27(23),29183-29194.4.Rong,P.,Yang,Z.,Wen,T.,Liu,X.,&Li,Y.(2017).Facilesynthesisofhighlyefficientcellulose-basedadsorbentfortheremovalofCongoredfromaqueoussolution.EnvironmentalScienceandPollutionResearch,24(4),4035-4041.6.Yin,X.,Yang,J.,Sun,L.,&Yu,Y.(2020).HierarchicalporousN-dopedcarbonderivedfromcellu