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%勺重金属，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%勺氯和水中的铅、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%勺氯和水中溶解的铅、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：

2+ -

Zn + Cl 2 = Zn + 2CI Cl 2 + H 2O = HCIO + HCI

Zn + 2H + + CIO - = Zn 2+ + Cl - + H 2O 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、cd +、 Cr 6+的化学反应式如下：

_^Zn/Cu/Pb + Zn(NO 3) 2 一Zni/Cu/Cd + Zn (NO 3)2 3+

_^Zn/Cu/Cr/Cr + Zn (NQ) 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%勺氢氧化钠溶液或12%勺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

Cu/Z n + Pb(NO 3)2 Cu/Z n + CdSO 4 Cu/Zn + K 2CrC 4

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100C—160C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 C — 1000 C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

10-2 0nm。

（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100C — 160C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）：