《×××××》项目总结报告-江苏省海洋资源开发研究院

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1、《PAM基复合磁性絮凝剂的开发与应用研究》项目总结报告一、项目概况《PAM基复合磁性絮凝剂的开发与应用研究》项目（BY2016057-07）于2016年7月立项，项目负责人为江苏省海洋资源开发研究院周正，合作企业为连云港海研环保科技有限公司。项目总经费预算为45万元，其中15万元来自省拨款，30万元为单位自筹。研究的主要内容：1、Fe3O4颗粒的表面改性研究：Fe3O4颗粒表面通常存在亲水性的羟基，PAM等大分子有机物通常由碳链的亲油基团和酰氨基的亲水基团构成，通过Fe3O4颗粒的表面改性使粒子表面羟基与改性材料的亲水基团结合，从而使改性材料的亲油基团能够与P

2、AM等大分子有机物的亲油基团结合，并且保持PAM等大分子有机物的酰氨基等亲水基团，使材料具有可溶性；2、PAM基复合磁絮凝剂的合成方法研究：Fe3O4颗粒改性后，采用低温接枝共聚法，在氮气氛围中投加一定质量分数的磁性颗粒、引发剂和丙烯酰胺单体，在保持一定温度、反应时间、搅拌强度等控制条件下发生聚合反应，最终将Fe3O4颗粒结合到聚合物的大分子链上，通过FTIR、XRD、TGA、SEM及磁化率仪等手段表征材料，通过激光粒度仪分析合成材料在水中的粒径分布特征；3、PAM基复合磁絮凝剂的合成工艺优化：有机高分子合成絮凝剂不易降解，在合成工艺中需要控制合成材料的相对分

3、子量，使用粘度计比较测量合成材料和市售已知相对分子量的有机高分子材料的动力粘度或特性粘度，经结果分析改进合成工艺；4、新型复合磁絮凝剂性能研究：利用合成的新型磁絮凝剂广泛开展模拟废水和实际废水的絮凝实验研究，描述其絮凝性能及归纳总结絮凝机理。 二、项目实施情况项目组由企业研发人员和研究院的数名专家组成，由周正博士总体负责，其他成员按项目进展情况分工合作、紧密配合，制定详细的研发计划，并按计划实施项目的研发工作。在研发的过程中，企业的研发团队得到了培养和锻炼，企业的研发水平得到了大幅提高，为今后企业在后续项目的自主研发奠定了基础。经过一年多的研发，成功地开发出三

4、型PAM基复合磁性絮凝剂，分别为CMF、AMF及ACMF系列，并进行了应用实验，废水中相应污染物指标去除率达到90%以上，絮凝沉淀时间缩短至1-2min。大幅提高去除率的同时，减少了反应时间，从而减小了所需絮凝沉淀反应器的容积，节约了设备投资和占地面积，成效显著，为该类絮凝剂的推广应用打下了基础。项目经费严格按照预算使用，单位自筹部分经费已经全部到位并按要求采购一台ZetasizerNano系列粒度仪，省拨经费已经使用约13万元，剩余2万余元。三、项目技术情况研究方法：采用化学共沉法制备Fe3O4颗粒，用XRD粉末衍射和透射电子显微镜TEM分别观察和比较纳米粒

5、子的形貌特征，分析不同方法不同反应条件下Fe3O4颗粒形成的动力学特征；采用偶联剂法（油酸钠、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等）对制备的Fe3O4颗粒进行表面改性，结合里叶红外光谱分析的分析结果相互比较，并根据热重分析，判断表面修饰剂在粒子表面结合状态，从而比较各种试剂的改性效果；采用表面接枝共聚法在丙烯酰胺单体中掺入一定比例的经改性的Fe3O4颗粒，并加入引发剂，进行低温聚合，制备PAM基复合磁絮凝剂。利用MS2磁化率仪测定其磁学特征，利用粘度计测定其动力粘度，并与已知分子量高分子絮凝剂进行比较，利用激光粒度仪分析其在水中分布粒径情况，结合SEM、XRD(粉末衍射

6、)的结果分析内在联系；利用高岭土制备模拟废水及实际生产废水，使用已制备的新型复合磁凝聚剂进行混凝沉淀实验，测定上清液浊度、SS和zeta电位等参数，描述其絮凝性能，引入分形理论阐述其絮凝机理，并与常规絮凝剂的实验结果进行比较。 技术路线：解决的关键技术：在絮凝剂的实际应用过程中，通过实验优化解决絮凝剂的专一性问题，使该型絮凝剂在使用上具有普遍性；引入分形理论，通过各类参数的修正，优化絮凝机理模型。项目的突破性进展和创新之处：在絮凝剂的研究领域，首次将磁性材料引入絮凝剂的合成过程中，使絮凝剂带有磁性，缩短后续沉淀工艺中所需要的水力停留时间HRT，为减少构筑物体积

7、和占地面积提供基础；在合成过程中通过工艺优化，在保证絮凝剂性能的前提下，降低絮凝剂的分子量，以利于其在环境水体中的生物降解。四、合同任务指标完成情况项目研究内容所包含的Fe3O4颗粒的表面改性研究、PAM基复合磁絮凝剂的合成方法研究、PAM基复合磁絮凝剂的合成工艺优化及新型复合磁絮凝剂性能研究均已完成，详细完成情况见研究报告。技术指标：对污染物有明显的去除效果，能迅速分离；具体指标为对高岭土模拟废水的浊度去除率大于80%，在外加磁场条件下沉淀时间小于15min，复合絮凝剂有较好的水溶性。 具体完成情况： 对污染物有明显的去除效果，能迅速分离；对高岭土模拟废水的

8、浊度去除率大于90%，无需外加磁场沉淀