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功能化三维聚合物类水处理药剂的创新设计与工程应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    X703.5
  • 关键词:
  • 成果简介:
    随着水资源枯竭与污染日益严重,国家出台“水十条”全力保障水质安全及节约用水。一方面,威胁水质安全的氰、酚、持久性污染物、重金属等难处理高毒性污染物的排放标准得以执行、修订并提高,同时限制单位产品排水量,切断污染物稀释排放的路径;另一方面,工业用水指标逐年提高,到2030年万元GDP用水量降低至2013年的30%以上。然而传统混凝剂无法达标处理富含氰、酚、持久性污染物的焦化废水,传统重金属沉淀捕集剂无法达标处理重金属废水,传统阻垢分散剂无法实现工业节水目标,急需更新换代。为此该团队突破传统水处理药剂的小分子、线性聚合物的结构局限,首次在水处理药剂中引入三维聚合物,取得了如下创新性成果: (1)发明了“氨基功能化三维树枝状聚合物+三维网状聚合氯化铝+三维网状聚硅硫酸铁”的新型混凝剂。可对水溶性污染物进行包裹吸附,进而混凝去除,解决了焦化废水中致癌物(氰酚)、难降解有机物(多环芳烃、苯并吡等)的处理难题,出水达到《炼焦化学工业污染物排放标准 (GB16171-2012)》。出水可不采用膜技术完全回用于循环冷却水,污泥可配煤回用,实现资源与能源的双重利用。 (2)发明了“巯基/二硫代羧酸功能化的三维聚合物”类重金属捕集剂。三维聚合物的端基巯基/二硫代羧酸基团可强烈螯合吸附重金属,其特殊的三维空间结构,赋予其自絮凝性能。可直接处理酸性、碱性、络合态重金属废水,应用表明出水可稳定满足《钢铁工业水污染物排放标准 (GB13456-2012)》和《电镀污染物排放标准(GB21900-2008》中表3的特别排放限值。 (3)首次发明了“膦基/羧基功能化三维聚合物”类阻垢分散剂。因功能基团处于三维聚合物结构末端,在极端条件下(酸性、浓缩)也不会发生自缠绕沉积现象,其特殊三维结构使其钙容忍力提高5倍以上、并兼具小分子的阻垢性能与聚合物的分散性能,并解决了硅垢难控制的世界难题,达到工业用水零排放的目标。 项目授权发明专利66项,其中美国4项;新申请发明专利24项;授权软件著作权2项。成果形成了50项国家和行业标准,其中27项国家标准,21项行业标准,2项在编标准。发表论文514篇,其中SCI收录221篇;总被引7982次,其中SCI源期刊引用3114次,最高单引138次。撰写专著4部。成果经查新和专家鉴定,达到了国际先进水平。成果得到50多家企业的应用,其中14家企业近三年内新增产值27.94亿元,新增利润3.02亿元,新增税收1.46亿元,创收外汇5929万美元。依据该项目的创新性成果创建了“全国水处理剂产业技术创新战略联盟”,涵盖85家水处理药剂生产厂家,近两年新增产值195亿元。项目作为科技部应对气候变化的技术之一,在2012年坎昆全球气候变化缔约国会议和2015年非洲环境部长会议期间发布。2016年中央电视台做了专题报道,为中国及非洲国家水资源保护做出了贡献。
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