项目实施工作总结报告

项目实施工作总结报告

一、项目概述

目前世界上常用于水处理的滤料有砂石、石英砂类滤料、陶瓷滤料、聚合物滤料等，虽然这几种滤料的净水效果较好，但是存在着一些问题，比如普遍采用的石英砂、陶粒、无烟煤等滤料存在的比表面积有限、中性条件下表面带负电荷或不经济性等。于是研究人员开发了聚合物滤料，成为广泛研究的热门课题。随着聚合物加工技术、生产技术的不断进步，具有不同功能的聚合物滤料、金属滤料等不断出现，这些滤料在强度、密度等方面比石英砂滤料等具有较为明显的优势。铜/锌合金滤料是一种由高纯度的铜、锌两种金属按一定的比例组合而成的水处理材料，已经被用于生活用水深度净化、工业给水净化及废水处理等方面。

用铜/锌合金滤料颗粒介质进行水的预处理是一种简单、低耗的方法。对于微滤、超滤、反渗透膜、离子交换树脂、颗粒状活性碳，铜/锌合金滤料颗粒介质能够保护这些昂贵易损的水处理组件不受氯、微生物、结垢影响。此外，铜/锌合金滤料颗粒介质能去除高达98%的重金属，如Pb、Cd、Ce、Ag、Ar、Al、Se、Cu、Hg，另外，借助沉淀在铜/锌合金滤料颗粒介质上发生的氧化还原反应还可以降低水中碳酸盐、硝酸盐和硫酸盐。然而铜/锌合金滤料颗粒存在一个明显的缺点，不管是单独使用还是与活性碳颗粒、碳块等材料共同使用，都会出现颗粒堵塞设备管道，影响水流的问题，这就需要工作人员经常清理设备管道，不但造成大量过滤材料的浪费，还增加了工人的劳动强度，大大提高了维修成本。

本项目研究开发了基于微型石英管表面生长氧化还原体的水质净化材料，属于水体净化处理领域，该材料包括石英玻璃载体和铜/锌合金滤料颗粒，铜/锌合金滤料颗粒通过粘合剂均匀粘覆在石英玻璃载体的表面。该水体净化材料和现有技术相比，不但能保证清除水中高达99%的氯和水中的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物，而且有效的避免了铜/锌合金滤料颗粒堵塞水处理设备的管道，降低了工人的劳动强度，降低了设备维修成本。

二、项目技术总结

（一）项目技术原理

该水体净化材料通过微电化学氧化-还原反应（Redox）进行水处理工作，在与水接触时，合金中的铜/锌合金滤料颗粒介质在亚微观尺度上构成无数小的原电池系统，这种材料在水中具有强大的反应能力和极快的反应速度，可以清除水

中高达99%的氯和水中溶解的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物，对抑制细菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著，被用于预处理、主处理与废水处理设备中。

a.铜/锌合金滤料除氯原理

Zn的标准电位为-0.76V，Cu的标准电位+0.34V，两者之间具有1.1V的电位差，铜原子和锌原子构成无数个微小的原电池，与水中的有害物质发生相催化的氧化还原反应，从而把有害物质变成无害物质。Cu-Zn合金滤料除余氯时的化学反应式如下：

Zn + Cl

2

= Zn2+ + 2Cl-

Cl

2 + H

2

O = HClO + HCl

Zn + 2H+ + ClO- = Zn2+ + Cl- + H

2

O

b.铜/锌合金滤料除重金属原理

铜/锌合金与重金属离子也会发生氧化还原反应，重金属离子得到电子被还原并附着在滤料上面，在滤料反冲洗的时候被冲洗掉，铜/锌合金去除Pb2+ 、Cd2+ 、Cr6+ 的化学反应式如下：

Cu/Zn + Pb(NO

3)

2

Zn/Cu/Pb + Zn(NO

3

)

2

Cu/Zn + CdSO

4 Zn/Cu/Cd + Zn(NO

3

)

2

Cu/Zn + K

2CrO

4

Zn/Cu/Cr/Cr3+ + Zn(NO

3

)

2

（2）该水体净化材料包括石英玻璃载体和铜/锌合金滤料颗粒，铜/锌合金滤料颗粒通过粘合剂均匀粘覆在石英玻璃载体的表面，有效的避免了铜/锌合金滤料颗粒堵塞水处理设备的管道，影响水流的问题。

(二) 技术路线

纳米石英管铜/锌合金滤料的合成工艺路线如下：

①石英玻璃载体表面处理：用水或酒精将石英玻璃载体的表面清洗干净，然后用10%的氢氧化钠溶液或12%的稀氢氟酸溶液对石英玻璃载体浸泡4-5小时，进行表面粗化处理；

②覆盖粘合剂：将表面处理后的石英玻璃载体放入粘合剂容器中，使石英玻璃载体完全浸入粘合剂中，保证石英玻璃载体的表面被粘合剂充分覆盖；

③粘覆铜/锌合金滤料颗粒：将覆盖有粘合剂的石英玻璃载体放入装有铜/锌合金滤料颗粒的振荡器中，在振荡的过程中，使得铜/锌合金滤料颗粒均匀的

粘覆在石英玻璃载体表面；

④烘干：将上述处理后的石英玻璃载体放入烘干箱内，在100℃—160℃温度内烘干20—50分钟，直到粘合剂成模固化；

⑤冷却：然后将石英玻璃载体从烘干箱内取出，冷却至常温；

⑥颗粒暴露：将石英玻璃载体在5000—10000伏电压下进行高压击穿，直到铜/锌合金滤料颗粒从粘合剂中暴露出来；或者将石英玻璃载体放入气氛炉中，在900℃—1000℃温度进行烧结，直到铜/锌合金滤料颗粒完全镶嵌在石英玻璃载体上；最后冷却至常温，装入净化水设备使用即可。

（三）结构设计

石英管为中空毛细管，外径1.2-1.5mm，壁厚0.2mm，长度1-1.5cm，石英管由专业生产厂家定制，纳米铜/锌合金颗粒由纳米厂家提供，粒度10-20nm。

（四）主要试验

1、粘合剂的选择及纳米铜锌合金粘附性能试验

试验方法：选择硅树脂，玻璃胶，502胶作为粘结剂，对纳米铜锌合金滤料进行粘附，表面处理后的石英玻璃载体放入粘合剂容器中，使石英玻璃载体完全浸入粘合剂中，保证石英玻璃载体的表面被粘合剂充分覆盖；然后将覆盖有粘合剂的石英玻璃载体放入装有铜/锌合金滤料颗粒的振荡器中，在振荡的过程中，使得铜/锌合金滤料颗粒均匀的粘覆在石英玻璃载体表面，最后将石英玻璃载体放入烘干箱，在100℃—160℃温度内烘干20—50分钟后从烘干箱内取出，冷却至常温。

试验结果：502胶的粘附效果好，但固化后胶的主体硬度较大，易堵塞石英管中空内径，且成膜不均匀，另外，502胶有刺激性气味，对水体具有二次污染。玻璃胶粘附效果差，且膜层厚度较大。硅树脂粘结剂效果最佳，兼具其他胶的优点，成膜厚度小且均匀。

2、水质过滤试验

取少量纳米石英管铜锌合金滤料于滤壳内，打开进水阀，经三通，分别经过活性炭和纳米石英管铜锌合金滤料进行循环净化处理中度污染的地表水。净化时间1h。检测地表水和净化水的水质。对比结果如下（表1）：

表1 普通滤料与纳米石英管铜锌合金滤料处理水质对比检测项目原水滤料去除率

纳米石英管铜锌合金滤料活性炭纳米石

英管铜

锌合金

滤料

活性炭

余氯,mg/L 1.6 0.025 0.6 98.4% 62.5%

Pb2+ ,mg/L 5.0 0.03 1.7 99.4% 66.0%

Cr6+ ,mg/L 3.9 0.06 1.4 98.5% 64.1%

Cd2+ ,mg/L 8.5 0.04 2.8 99.5% 67.1%

从表中的数据看，纳米石英管铜锌合金滤料的的去除率明显高于活性炭的去除率，高出近30个百分点。

（五）技术参数

表2石英管合金滤料技术参数

指标名称指标说明

外观毛细管状

外径0.8-1.2mm

内径0.6-1mm

合金比表面积550-800m2/g

松密度 1.2kg/L

处理后铜锌合金比表面积 2.45m2/g

合金中铜锌质量分数锌:45%，铜:55%

铜锌合金颜色金黄

表3 石英管表面纳米膜技术参数

指标名称计划指标说明

纳米材料粒径＜10nm

平均膜厚11nm

成膜性能1级

（六）产品检测

1、纳米石英管铜锌合金滤料已通过山东省疾病预防控制中心的安全性检验，符合《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》（2001）所规定的对饮用水输配水设备的要求。

2、成膜性能检测

成膜性能检测参照GB/T9286-98测试方法进行

试验结果分为0-5级，0级完好无损。对于一般用途，前3级是令人满意的，

要求评定通过或不通过时，前3级为通过。纳米石英管铜锌合金滤料的成膜性能为1级。

(七) 主要生产试验设备

真空溅射镀膜机,成球机,真空炉,烘干炉,水质测试仪器,部件检测设备。

三、与国内外同类技术、产品的比较

该项目产品的主要竞争者：目前市场上水体净化材料的生产者和经销商。

但是该项目与其他同类产品比较所具有的优势：

①技术产品拥有自主知识产权；

②铜/锌合金滤料颗粒通过粘合剂均匀粘覆在石英玻璃载体的表面等关键技术的特征已明显优于背景技术中所述的现有技术；

③拥有一支水体净化技术的研究、开发、生产队伍；

④产品生产水质无需进行二次处理，均达到国家、国际健康用水标准；

⑤有较强和完备的生产、试验设备。

具体产品对比结果如下：

表4 与同类产品的性能对比

编号

性能产品

项目

纳米石英管铜锌合金滤料活性炭

1 余氯去除率98%以上62%以上

2 重金属去除率98%以上62%以上

3 管道堵塞情况无易堵塞

4 与水有效接触面积提高50% 提高12%

5 降低维修成本60% 20%

四、项目产品市场分析以及经济效益

项目投产后，可新增就业岗位120个；实现年销售收入1800万元；销售净利润160万元；实现销售利润率88.9%；实现交税总额720万元。

项目产品的目标市场为：（1）城市、农村等家庭饮用水的净化场合；（2）学校饮用水的净化场合；（3）企业饮用水的净化场合；（4）机关饮用水的净化场合；（5）重污染地区饮用水的净化场合；（6）存在苦咸或含有高氟、高砷水质地区的水净化场合。

该项目生产投资少、工艺操作简单、生产耗能低、无三废排放。成品效果好、成本低，可用于家庭饮用水处理，也可广泛应用于化工、制药、食品等领域，具有很大的市场推广应用价值。该技术方案的确定迎合了目前我国广大地区对水质净化的强烈需求，响应了国家的环境保护策略，同时可促进养殖业的发展，提高了产品量，该系列技术一经产业化推出必将带来显著的社会效益。计划项目初期投资500万元，建设年产值2000万元的生产型企业，打造国内水体净化材料研发生产基地，为创新型省市区提供高科技产品和技术，同时带动市开发区科技型企业的发展，为高科技人才提供创业、就业平台，为国内外用户提供优质环保型高科技产品。

五、存在的主要问题及下一步研发的目标

1、存在问题

（1）该技术产品属于新技术、新产品，由于宣传力度小，还没有被消费者真正认识，所以给技术产品推广带来一定难度。

（2）该技术产品在各生活领域使用和试验的还不够充分，使得产品在广度和深度推广受到限制。

（3）关键技术的突破上，仍需大型科研院校的支持，尽可能的缩短研发周期。

因此提出以下改进意见：通过企业、政府、行业专家、经销商在有影响的媒体上加大广告宣传力度。对于不同领域进行充分实验检测，掌握一系列科学数据，确定产品的使用方法和技术改进方案。大力加强与科研院所的合作力度，改进工艺路线，降低成本。

2、下一步研发的目标与内容

（1）进一步研究产品的净化材料性能指标，提高其性能。

（2）工艺参数需进一步研究确定和提高。

（3）净化材料的工业化生产线设计。

（4）进一步优化产品技术方案，提高技术水平，确保本项目产品在投产后，产品处于国内外领先水平。

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