《新型水和废水处理用混凝剂与吸附材料研制及性能》

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混凝和吸附是水和废水处理中应用最普遍的重要的物理化学处理方法,混凝剂和吸附材料是当前环保产业技术领域中重点发展的支柱产业,混凝剂和吸附材料的品质是影响水和废水处理效果的决定性因素。目前,我国水和废水处理药剂与吸附材料存在产品品种较单一、技术含量不高、产品的效能较低等缺点,在国际市场上的竞争力较差。因此,我国急需研发新型、高效、经济的混凝剂和吸附材料,以全面提升我国混凝剂和吸附材料产业的科技含量和产品品质,增强其在国际市场上的竞争力。在国家863计划课题、国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金项目和山东省科技发展计划项目等20余项课题的资助下,在深入系统地研究混凝剂和吸附剂的构效、行为和作用机制工作基础上,发明了新型混凝剂和吸附材料的制备技术,开发出了系列具有自主知识产权的高效、经济的混凝剂和吸附材料产品。经产业化推广和应用,取得了显著的经济、社会和环境效益。取得的主要科技创新成果如下:(1)研发了纳米型聚合铝盐絮凝剂的制备方法与工艺技术;揭示了不同分离纯化方法得到的纳米A113(或A1b)组分在其性能、絮凝行为和絮凝效果等方面存在的差异;证实了A113(或A1b)是PAC中性能稳定的最佳凝聚-絮凝成份;研制出了稳定、高效的高A113(或A1b)组分含量(约70%)的纳米聚合铝盐絮凝剂,该产品的Al2O3含量高达8%左右、碱化度在50-80%范围。(2)研发出了聚环氧氯丙烷-二甲胺(EPI-DMA)、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)和阳离子型聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂的制备方法与工艺技术;研制出了高效、稳定的上述有机高分子絮凝剂产品;揭示了制备工艺条件和原料配比对产品的结构、性能和絮凝效果的影响规律,明显地提高了水和废水的处理效果。(3)研发了聚合铝(铁)盐-PDMDAAC、聚合铝(铁)盐-聚环氧氯丙烷胺等复合高分子絮凝剂的制备工艺;揭示了无机与有机组分之间的相互作用、以及该作用对产品的性能、絮凝行为和凝聚效果的影响规律;研制出了有机组分含量高且性能稳定的无机-有机复合絮凝剂,发现研发出的复合高分子絮凝剂较单一成分产品具有更好的絮凝效果、较低的处理成本和更广泛的应用范围。(4)研发了聚环氧氯丙烷二甲胺阳离子改性膨润土吸附材料的制备方法,以EPI-DMA为插层剂对膨润土纳米层间进行插层复合制备出了高效、经济的EPI-DMA/膨润土材料,确定了最佳制备工艺条件和参数。发现EPI-DMA/膨润土材料较活性炭粉具有更好的脱色、除油和去除COD的能力。(5)通过对植物秸秆废弃物通过化学改性处理,研发了对水和废水中的阴离子具有良好吸附效果、环境友好的且具有良好发展前景的阴离子吸附剂的制备方法和工艺技术,实现了农作物秸秆的高值化综合利用。本项目已获授权发明专利4项,相关研究结果共发表SCI收录论文22篇,被SCI他引228次。研发出的产品通过在7家企业进行技术成果转化,2010-2012年累计实现新增销售总额62316.97万元,累计新增利润12152.05万元,累计新增税收6058.11万元。本项目引领了我国混凝剂与吸附材料科学与技术的发展,带动了水和废水处理化学品技术进步。

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