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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種環(huán)境友好型膨潤土類水處理劑的制備及應(yīng)用研究
小類：
能源化工
簡介：
以天然低品位鈣基膨潤土為主要原料，利用天然的、無毒無害的殼聚糖作為改性劑，采用微波法首創(chuàng)制備環(huán)境友好型水處理劑——?dú)ぞ厶歉男耘驖櫷痢y(cè)試了改性后膨潤土的晶體結(jié)構(gòu)和物化性能，證明改性后膨潤土比表面積、層間距和晶體基本結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化，但卻具有良好的吸附潛力。作為水處理劑應(yīng)用于實(shí)際廢水處理，確定了其在高濁度鋼鐵廢水、焦化廢水的最佳處理?xiàng)l件。實(shí)驗(yàn)證明該水處理劑應(yīng)用范圍廣，處理效果好。
詳細(xì)介紹：
本項(xiàng)目以我省儲(chǔ)量豐富的低品位鈣基膨潤土為主要原料，利用天然的、無毒無害的高聚物殼聚糖作為改性劑，對(duì)膨潤土進(jìn)行改性，采用微波法首創(chuàng)制備出吸附性能高、環(huán)保性能好、應(yīng)用領(lǐng)域多的新型水處理劑——?dú)ぞ厶歉男耘驖櫷痢? 確定了改性膨潤土的制備工藝條件為：殼聚糖脫乙酰度為90%，膨潤土與殼聚糖溶液的土液比為1.5，殼聚糖溶液濃度為7.5g/L，浸潤時(shí)間為75min，微波加熱時(shí)間為5min。 利用比表面積測(cè)試儀、IR光譜分析、X-射線衍射分析、掃描電鏡分析等先進(jìn)測(cè)試手段測(cè)試了改性后膨潤土的晶體結(jié)構(gòu)和物化性能。證明改性后膨潤土比表面積、層間距和晶體基本結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化,但卻具有良好的吸附潛力，為其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。 對(duì)改性膨潤土的吸附性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。作為水處理劑應(yīng)用于實(shí)際廢水處理，確定了其在高濁度鋼鐵廢水、焦化廢水的最佳處理?xiàng)l件。 殼聚糖改性膨潤土處理高濁度鋼鐵廢水最佳工藝條件為：無需調(diào)節(jié)廢水pH，投土量為4.0g?L-1，投土粒度為0.150mm，攪拌時(shí)間為10min，攪拌速度為100r?min-1。對(duì)于濁度為9 250～9 480NTU的鋼鐵廢水,濁度去除率η達(dá)到99.9%。出水水質(zhì)滿足《再生水作循環(huán)冷卻水水質(zhì)》(HG/T3923－2007)的水質(zhì)要求。處理焦化廢水的最佳處理?xiàng)l件：投土量為10g?L-1，pH值為8.6，攪拌時(shí)間30min，離心時(shí)間12min。改性膨潤土對(duì)焦化廢水CODCr的去除率達(dá)到82.5%以上。實(shí)驗(yàn)證明，殼聚糖改性膨潤土對(duì)廢水的處理效果明顯優(yōu)于膨潤土和殼聚糖，這種新型環(huán)境友好型水處理劑應(yīng)用范圍廣，產(chǎn)品具有通用性，應(yīng)用前景好。 殼聚糖改性膨潤土這種新型環(huán)境友好型水處理劑的開發(fā)，為廢水處理開辟一條新途徑，引領(lǐng)水處理技術(shù)的又一次進(jìn)步，具有顯著的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

作品圖片

  • 一種環(huán)境友好型膨潤土類水處理劑的制備及應(yīng)用研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

作品撰寫的目的： 1.研制新型的環(huán)境友好型殼聚糖改性膨潤土水處理劑的制備方法。 2.拓展殼聚糖改性膨潤土用于實(shí)際廢水處理的應(yīng)用領(lǐng)域。 作品撰寫的基本思路： 1.采用微波法首創(chuàng)制備殼聚糖改性膨潤土，確定制備條件。 2.測(cè)試改性后膨潤土的晶體結(jié)構(gòu)和物化性能。 3.應(yīng)用于實(shí)際廢水處理，確定其在焦化水、高濁度水的最佳處理?xiàng)l件。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

作品的科學(xué)性、先進(jìn)性： 1.本研究成果屬環(huán)境友好型水處理劑，是近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。 2.對(duì)于解決我國膨潤土利用率低和水資源短缺的問題都具有積極意義。 作品的獨(dú)特之處： 1.首創(chuàng)微波法進(jìn)行殼聚糖改性膨潤土的制備，填補(bǔ)了制備方法空白。 2.應(yīng)用于高濁度鋼鐵廢水和焦化廢水。填補(bǔ)應(yīng)用領(lǐng)域空白。 3.殼聚糖改性膨潤土具有良好的吸附性能。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

1.該水處理劑廉價(jià)、高效、環(huán)保，屬當(dāng)今環(huán)保污水處理技術(shù)新品。 2.本研究成果既實(shí)現(xiàn)了膨潤土的資源利用，又實(shí)現(xiàn)了制備、處理的綠色化。 3.殼聚糖改性膨潤土既適應(yīng)傳統(tǒng)水處理藥劑生產(chǎn)廠家引進(jìn)新技產(chǎn)品更新?lián)Q代，又適合普通中小企業(yè)和個(gè)人進(jìn)入發(fā)展空間巨大、利潤豐厚、剛剛才起步的環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)發(fā)展，必將為廢水處理技術(shù)的改善及膨潤土資源的廣泛利用、提升其資源價(jià)值產(chǎn)生重大影響。

學(xué)術(shù)論文摘要

本著開發(fā)、利用膨潤土資源的原則，以我省天然低品位鈣基膨潤土為主要原料，利用天然的、無毒無害的殼聚糖作為改性劑，采用微波法首創(chuàng)制備環(huán)境友好型水處理劑——?dú)ぞ厶歉男耘驖櫷痢＠帽缺砻娣e測(cè)試儀、IR光譜分析、X-射線衍射分析、掃描電鏡分析等測(cè)試手段，測(cè)試了改性后膨潤土的晶體結(jié)構(gòu)和物化性能，證明改性后膨潤土比表面積、層間距和晶體基本結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化，但卻具有良好的吸附潛力。作為水處理劑應(yīng)用于實(shí)際廢水處理，確定了其在高濁度鋼鐵廢水、焦化廢水的最佳處理?xiàng)l件。實(shí)驗(yàn)證明該水處理劑應(yīng)用范圍廣，處理效果好。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

按鑒定證書鑒定結(jié)論原文簡要填寫：(詳見附加材料1) 該成果技術(shù)先進(jìn)、創(chuàng)新性突出，達(dá)到同類產(chǎn)品國際先進(jìn)水平。

參考文獻(xiàn)

主要參考文獻(xiàn)： [1]沈陽化工學(xué)院(邵紅、馬勇).一種環(huán)境友好型改性膨潤土及其制備方法:遼寧,CN200710010951.7[P].2007-10-24. [2]邵紅,肖宏康,李輝,宋迎春.殼聚糖負(fù)載膨潤土處理高濁度廢水的效果[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2009,18(5). [3]邵紅,姜超,李輝,肖宏康.殼聚糖改性膨潤土處理焦化廢水的實(shí)驗(yàn)研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2010,(5).

同類課題研究水平概述

目前，水處理技術(shù)中的普遍采用的方法是絮凝法。絮凝劑的開發(fā)又是絮凝技術(shù)的關(guān)鍵。絮凝劑的種類很多，一般可分為無機(jī)絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑、生物絮凝劑三大類。無機(jī)絮凝劑以鋁鹽和鐵鹽為代表，具有絮體沉降快、密集等優(yōu)點(diǎn)，但用量大，在應(yīng)用中會(huì)帶入大量無機(jī)離子造成二次污染。以聚丙烯酰胺為代表的人工合成有機(jī)高分子絮凝劑，雖然用量少、效果好、無腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，但其單體具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性和“三致”，目前英美等國已經(jīng)嚴(yán)格限制其用量。生物絮凝劑作為一類新型絮凝劑，其廣譜的絮凝活性，可生物降解性及應(yīng)用安全性顯示了它在水處理獨(dú)特的優(yōu)越性。但原材料價(jià)格高、絮凝劑產(chǎn)量低、絮凝活性弱導(dǎo)致其生產(chǎn)成本過高成為其推廣應(yīng)用的主要障礙。 隨著環(huán)保材料的研制開發(fā)應(yīng)用，膨潤土因其良好的物化、礦物性能及來源廣泛、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)受到環(huán)境保護(hù)學(xué)科和礦物加工領(lǐng)域的熱切關(guān)注。目前對(duì)膨潤土改性的主要方法包括無機(jī)改性、有機(jī)改性和無機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性，不可忽視的是這些改性方法或者大幅度地增加了能量的投入，或者向天然膨潤土中引入了重金屬離子、有機(jī)化合物、強(qiáng)酸等對(duì)環(huán)境二次污染的成分，或者加工、操作方法比較繁雜。殼聚糖具有無毒、無害、生物相容性和多功能性等特點(diǎn)，并且易于進(jìn)行化學(xué)修飾改性，將其作為一種新型的改性劑改性膨潤土，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。 國內(nèi)外對(duì)于膨潤土的殼聚糖改性研究主要使用的是水熱法，我們的研究項(xiàng)目首創(chuàng)微波法制備殼聚糖改性膨潤土。較常規(guī)的水熱合成法工藝簡單、操作簡便，成本低廉。由于微波法消除了內(nèi)擴(kuò)散的影響，所需的反應(yīng)時(shí)間比常規(guī)水熱法縮短近280倍（常規(guī)水熱法需20～50 h，微波法需5～10 min）；另外，由于反應(yīng)后物料結(jié)成塊狀，過濾及洗滌容易，產(chǎn)品損失少，同時(shí)對(duì)殼聚糖的消耗量僅為常規(guī)法殼聚糖用量的1/7 （常規(guī)水熱法，殼聚糖含量為改性土的26～30 %；微波法中殼聚糖含量為改性土的為3～5 %）。本研究提出一種新的膨潤土改性理念和方法。即原料的天然性、產(chǎn)品的通用性、操作的簡捷性、無二次污染性。填補(bǔ)了國內(nèi)外關(guān)于殼聚糖改性膨潤土的制備方法的空白。 殼聚糖改性膨潤土應(yīng)用于實(shí)際廢水處理研究，目前外文僅見研究處理煉油廢水、印染廢水、含酚和重金屬廢水的文獻(xiàn)，以及以殼聚糖與膨潤土為主要原料制備一種載體微生物來處理煉油、焦化等廢水的文獻(xiàn)。將其應(yīng)用于焦化、高濁度鋼鐵等工業(yè)廢水中的應(yīng)用研究國內(nèi)外未見報(bào)道。
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