无机有机复合磁性絮凝剂的制备、应用及相关机理研究

Flocculation process is considered as one of the most important water pollution control methods. Flocculants are the core foundation of the Flocculation Pollution Control Methods. Flocculants with specific properties are required for particular wastewater treatment, to achieve desired treatment efficiency. Therefore, it is necessary to develop the corresponding flocculants with special features according to the water quality characteristics. With the rapid development of industrialization and urbanization, in recent years, some new fields of water pollution control, such as the removal of heavy metals, high-phosphorus wastewater treatment arised. . This project focuses on the research of the preparation, application and related mechanism of inorganic-organic composite magnetic flocculants， and desires to prepare a set of composite flocculants with both magnetic property and flocculation property，in order to obtain new high-quality water treatment materials with special functions. Both microscopic mechanism and the mechanism of such composite magnetic flocculants are studied to reveal the intrinsic link between the structure and flocculation property. Theoretical breakthrough will produce a series beneficial and profound impact on the preparation and application of flocculants. In the application, introducing magnetic field to a conventional flocculation process, combining magnetic field technology and flocculation technology, will achieve fast solid-liquid separation, high efficiency and low energy consumption flocculation and selective adsorption. In conclusion, this project not only involves the academic frontier, but also meets the strategy needs for the national environmental protection.

絮凝法是最重要的水污染控制方法之一。絮凝剂是絮凝污染控制法的核心基础。对不同的水质，若要获得理想的处理效果，应使用不同的絮凝剂。因此，有必要根据水质特性，研究出相应的絮凝剂；包括一些具有特殊功能的絮凝剂。随着工业化、城镇化的快速发展，近年来，我国出现了一些新的水污染控制领域，如重金属的去除、高含磷废水的处理等。. 项目开展无机有机复合磁性絮凝剂的制备、应用及相关机理研究，希望制备出集磁性和絮凝性于一体的复合絮凝剂，以获得具有特殊功能的优质水处理新材料。研究该类复合磁性絮凝剂的微观机制及其作用机理，阐明该类复合磁性絮凝剂的结构与絮凝性能的内在联系，理论上的突破将对制备和应用产生一系列有益而深刻的影响。应用上，在传统的絮凝处理过程中引入磁场作用，将磁场技术同絮凝技术联用，以实现固液快速分离、高效低耗絮凝和选择性吸附。因此，该项目既涉及学科前沿，也结合国家环保战略需求。

随着工业化、城镇化的快速发展，水污染控制领域对高性能絮凝剂提出了新需求。目前应用较多的无机絮凝剂为铝盐、铁盐类，有机絮凝剂为聚丙烯酰胺，但上述絮凝剂仍存在一些不足之处。如：投加剂量高、一定的残留毒性，并且无法实现固液快速分离。无机有机复合材料结合了两类材料的诸多优势，磁絮凝具有固液快速分离、絮凝效率高的特点，两者的结合有望获得具有高效絮凝-磁分离复合功能的水处理新型材料。因此，开展无机有机复合磁性絮凝剂的制备、应用及相关机理研究，有利于制备出性能优异的新型絮凝剂。该项目的研究既涉及学科前沿，又结合了国家环保战略的需求，在水污染控制领域具有实际应用前景。. 项目组完成了预定的试验研究和相关理论分析，取得了一些有意义的成果，超额完成了预定研究任务。项目组研究了无机有机复合磁絮凝剂的制备方法和材料特性，考察了其应用效果，并深入探索了作用机理。在该项目资助下，在国内外高水平学术期刊发表了标注有国家自然科学基金项目编号的研究论文共42篇（其中：国外英文SCI期刊36篇，北大中文核心期刊6篇），另有一些论文正在撰写或审稿中；获授权中国发明专利2项，另申请中国发明专利10项；还有一些论文在国际学术会议上交流。该项目对一些科技奖励做出了有益贡献，如：重庆市自然科学一等奖（项目负责人排名第一）等。项目资助或部分资助了3名博士研究生完成博士学位论文，5名硕士研究生完成硕士学位论文。资助或部分资助在读博士7名，在读硕士6名。项目负责人主编学术专著1本。在基金的支持下还开展了一些水处理剂标准化工作，项目负责人作为主要起草人之一，起草并获批国家标准5项，国家行业标准1项，为行业和学科发展做了一些基础性的有益工作，推动和引导了有关行业的进步。