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天津市应用基础研究计划面上项目评审材料

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21

个人收集整理 勿做商业用途
天津市应用根底研究方案工程
(自然科学基金〕
评审材料
〔仅供专家评审使用,请予保密)
工程名称： 纳米分子筛／硅藻土复合去除水中苯类污染物的应用研究 　　
申　请 者： 王银叶
所在单位：
通讯地址: 　
邮政编码：
电　 　 话:
传　 真：
电子信箱： 　
合作单位: 　　
主管部门:　　
申请日期:　２006-05－2９　　

天津市科学技术委员会
二〇〇四年印制
(VＥＲ.1.0)
一、根本信息
研究工程
工程名称
纳米分子筛／硅藻土复合去除水中苯类污染物的应用研究
英文名称
Tｈe Eｘｐerｉmenｔａl Investigatioｎ ｏn Reｍoｖｉng　of Phenyl　Ｏrｇanｉｃ Contamｉnａnｔ iｎ Waｔer　with Nａｎo-zｅoｌite　／diａtomiｔe
工程类别
面上工程
工程性质
A.应用根底研究
起止年月
2007-0４至20０9-0５
是否有回避的评审专家

合作单位数

是否国际、港、澳、台合作工程

应用产业领域
环境与资源
现处阶段
应用根底研究
技术来源
自有
指南代码
名称
污水和废水处理新技术、新方法、新材料
代码
L0102
所属学科
名称
水污染化学
相关学科
名称
矿产资源的利用研究
代码
B0702０2
代码
B061001
申
请
者
姓 　　 名
王银叶
性别
女
民族
汉族
身份证号

学　 位
其它
专业技术职务〔职称〕
教授
出生年月
1９53-03
行政职务

最后学历
1979年毕业于山西师范大学化学系
主要研究领域
水污染控制
其它人才情况

留学国别

出国日期

回国日期

出国事由

家庭

单位

实验室

手 机

电子信箱

个人网页

所在单位
全　 称

单位地址

邮　　编

联系人

电子信箱

性 质
A.高校
上级单位

代码

开户银行

帐 号

关键字
纳米复合材料　 纳米分子筛　 硅藻土 苯类污染物 纳米复合材料
主要研究内容和意义〔中文摘要〕
选择纳米分子筛与硅藻土复配形成纳米复合材料,用于去除水中苯、甲苯、硝基苯等污染物,研究内容:1、复合粒子的外表特性及功能设计，包括复合粒子的成分、类型及尺寸大小,复合工艺;2、选定纳米复合材料的配方,测试不同条件下〔用量、比例、pＨ值、浓度、温度)去除苯系污染物；３、探讨复合材料去除苯系污染物的反响机理。
预期成果及完成形式(中文摘要)
该工程预期研究出能够很好的去除水中有机污染物纳米复合材料的样品及复合材料在水处理应用中的工艺路线,参加学术交流2-3次，申请创造专利1项，撰写科技论文3－５篇,在核心刊物发表，在此工程的研究中培养硕士研究生5名。
立工程的(中文摘要〕
据松花江流域苯系水污染的状况来看，采用粉末活性炭消除污染，活性炭吸附到达饱和后,进展再生处理困难，大量废弃的活性炭会造成二次污染。我们研究开发一种科学地、经济地、有效地消除水中苯系污染物的纳米复合新材料，既能很好的去除水中污染的苯系污染物，还能再生循环利用，以替代活性炭。
立项意义(中文摘要〕
纳米分子筛／硅藻土复合材料研制与应用,对今后改善我国水源受石化类污染物的污染具有非常重要的环境意义与应用价值,复合材料的处理效果可与活性炭媲美，但能再生，可循环使用,其价格低于活性炭,适用于现有工厂的处理工艺改造和新建水厂,特别是在大规模生产中应用，具有简单、经济、平安等优点。

工程组主要成员〔不包括工程负责人)
姓名
身份证号
性别
职称
学位
从事专业
工作单位

电子邮件
工程分工
每年工作时间〔月〕
赵建海

男
副教授
博士学位
环境工程

配方调试
7月/年
韩非

男
硕士生
硕士生
市政工程

材料筛分
８月/年
张楠

女
硕士生
硕士生
环境工程

复合材料性能测试
8月／年
张大志

男
硕士生
硕士生
市政工程

材料配方测试
8月/年
刘连生

男
副教授
学士
分析化学

水质分析
7月／年
丁艳梅

女
讲师
学士
给排水工程

材料再生测试
7月/年

总 人 数〔包括负责人〕
其中按职称
其中按学位
高级
中级
初级
其它
博士后
博士学位
硕士学位
博士生
硕士生
７
１
1
0
３
0
1
0
０
３
说明：高级、中级、初级人数自行填写,博士后、博士生、硕士生人员数、总人数自动生成。

经 　 费 　预 　 　 算　 　 　 〔单位:万元〕
经费来源
预算金额
其 　 中
2０07年
2021年
200９年
20１0年
来源合计
8
４
3
1

其

中
国家部委拨款

市财政拨款
8
4
3
1

区县财政配套

主管部门配套

单位自筹

银行贷款

其它

经费支出
预算金额
其中市财政拨款
计算依据
支出合计
８
8

其

中
人员费

设备费
1.5
1．５
反响器,自动控制装置
能源材料费
１
1
分子筛原料，实验试剂，恒温设备,蠕动泵
数显搅拌器,材料低值易耗品、计算、打印耗材、水、电、燃气等
试验外协费
2．5
2.５
TＥM透射电镜，ＳEM扫描电镜,XRD，比外表孔隙度测试等
租赁费
0.4
0.4
小型实验场地
差旅费
０.9
０.９
现场在线测实验、野外现场调研等费用；交通
会议费
0.8
０.８
参加学术会议〔2－3)
国际科技合作经费

期初运行费

贷款贴息费

管理费
０.4
0．4
按照工程经费的5％计算
信息费
0.３
0.3
信息查询，文献检索
其它费用
0.2
０.2
取样民工的劳务费等
特别说明：
购置仪器设备及其他资产明细表
单位:万元
序号
仪器设备及其他资产名称
单 　位
数量
单价
拨款资助资金
备注

合　 　　　计:

工程批准后资助经费拨入的开户行帐号情况
单位名称〔全称〕
开户银行名称
银行帐号

ﻬ 立项依据
工程研究的必要性及应用前景〔包括工程的研究意义,国内外研究概况、水平存在问题和开展趋势,主要参考文献及出处〕
由国家环保总局发布的2００5年环境状况公报中水环境状况指出;　200５年,长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系的4１1个地表水监测断面中,Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为４1％、32%和２7%。其中,珠江、长江水质较好,辽河、淮河、黄河、松花江水质较差,海河污染严重。主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类。 正是由于水环境状况的恶化，致使我国城市饮用水水源普遍存在有机物污染的现象,如上海检出700余种,天津检出２0０余种，条件比拟好的北京水源也还检出60余种。山东省淄博市供水以地下水为主,地下水中共检出了93种有机污染物。中国科学院生态环境研究中心对京津唐地区地下水有机污染的初步研究说明，该地区地下水的有机污染物种类达1３3种。由前面的环境公报也可以看出，由于人类活动的直接影响,地表水受有机污染物污染的状况要比地下水更为严重。
既然水源受有机物污染严重,那么饮用水中的情况又如何呢?据美国资料报道,在世界各种水体中已检出有机化合物2221种,饮用水中检出765种,其中11７种被认为或被疑心为致癌物，饮用水中有机物不容无视. 由于地面水和地下水普遍受到不同程度的污染〔主要是有机污染〕,饮用水平安问题目前受到极为广泛的关注。据对上海等市饮用水浓缩物的细胞染色体试验，多呈阳性反响,反映了当前城市饮用水确实潜在着平安性问题。
清华大学环境科学与工程系水质科学与工程研究所最近对北京、宁波、绍兴、蚌埠和深圳5城市的饮用水水质进展调研和汇总时,发现这样一些有毒有害有机物出现的频率较高；苯、乙苯、氯苯、二氯苯、氯苯酚类、卤甲烷类、硝基苯酚类、邻苯二甲酸酯(酞酸酯)类、多环芳烃、DDT、ＤDE、六氯环己烷类等。这说明,饮用水中的有机污染物确实存在，应引起我们的密切关注。ﻫ 　 自2005年１1月松花江事件之后仅仅几个月,全国已发生与水相关的环境污染事故7６起,超过20０5年的总和，石化类的有机物的污染已经成为主要的污染源，．环境形势非常严峻。松花江的水污染问题,不仅仅是发生在哈尔滨地区,就其污染源来说,石化类的有机物污染在全国各地普遍存在,而且日益严重，焦点访谈再三报道此类问题。
饮用水中存在有机物时，其主要危害有:①大局部人工合成的有机化合物本身就具有一定毒性,危害人体安康；②有机物是产生氯化消毒副产物〔致癌物〕的前体物，饮用水源中有机物含量直接影响氯化消毒副产物的生成量；③有机物影响自来水的生物稳定性(即微生物在管网中重新生长的能力〕。这些有机污染物在水体中不易降解，难以被常规净水工艺去除,在环境中有一定的生物积累性，大局部本身具有毒性，局部具有“三致〞作用，对人类的安康构成潜在的威胁。苯类污染物是对人体安康是非常有危害的有机物。饮用水水质问题主要可以分为以下几个方面:第一个就是微量有机污染物;第二藻类及其代谢产物，包括藻毒素、嗅味、氯化消毒副产物 致病微生物,有机物对胶体的保护作用,稳定性铁锰、色度、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐等以及管网微生物的再繁殖和一些二次污染。我们进一步介绍，水中污染物对水质的影响。有机污染物具有致癌、致畸、致突变的作用,有些是内分泌干扰物质，被认为对人的生殖系统有破坏作用，或提前或者是延迟青春期的时间。
美国?饮用水根本法?对饮用水中83种污染物定出最大污染浓度和最大污染浓度目标值,其中有机物达47种之多。与此同时,英国、法国、德国、加拿大等一些兴旺国家也对饮用水中有机物的种类和含量作出极为严格的限制，欧共体供水联合会于19９1年底提出了修改饮用水水质指令的建议，明确要求限定农药、多环芳烃、酚类化合物等的种类和浓度。世界卫生组织(ＷHO)在对饮用水水质提出的标准中对20种有机物提出了限制浓度，加强饮用水的有机物控制势在必行。
目前，仍然还沿用常规的给水处理工艺。对于水中微量的污染物这方面的工作进展得有限。常规给水处理工艺难以去除水中微量的污染物,特别是溶解性的有机物。饮用水中的有机物具有浓度低危害大,去除难等特点。常规净水工艺不能有效去除水中有机物,而且在水净化过程中加氯消毒后,还会使消毒副产物增多，从而使饮用水的致突活性增加，进而对人体安康有长远的威胁和影响。有机物对人体的危害,往往是滞后的,一般发现得病在人体上反响要达20～30年。现在没发现的,不等于今后就不发生，因此要重视研究有机物对人体安康的影响。目前,哈尔滨、俄哈巴罗夫斯克市等区域发生严重的石化类有机物污染，哈尔滨苯系有机物污染物处理靠活性炭进展吸附净化,活性炭的吸附量到达饱和后,再生处理困难，大量废弃的活性炭会造成二次污染。现有的一些强化常规处理，或者是粉末活性炭这样的一个除污染方法,它们的处理效果都不理想。党中央、国务院高度重视松花江流域水污染防治工作,治理松花江流域水污染,已经列入“十一五〞规划中,而且准备继续向松花江流域和东北地区提供援助并将长期支持东北地区和松花江流域的开展，并方案投资２０亿美元实施松花江流域环境改善工程。因此选择适当的、优良的吸附剂去除水中的这类污染物是目前研究的最主要的方法之一， 因此,研究能够去除水中有机物污染的新材料、新工艺、新方法是迫在眉睫的事情。　　
现在国内外在这方面进展了大量的研究，研究了多孔的材料作为吸附剂净化水体。 Atsｕｋo 等[１]， 研究了用小麦皮,成熟的种子，亚麻仔，豆类的麸皮等残渣对有机氯化物有很好的吸收效果。这些有机物如氯仿，二氯甲烷和苯的量与溶液中平衡浓度成对数关系。从而得到了一个线形关系，显示吸附关系符合Freｕndｉch类型。当这种残渣应用于含有0．1g/L的二氯甲烷，pH=１０的废水时，废水中二氯甲烷在90分钟后可去除７0％到９0％。去除率和细胞内圆球颗粒的数目相关,这些细胞内的颗粒对有机氯化物的吸收有着很大影响。Ｃheｎ,　Ｔ.-C [2] 利用石油化工污水处理厂的生物固体作为生物固体吸附剂对苯的吸附性能的进展了研究, 当进水中的苯浓度为800ppm(v)，吸附容量分别从5９～164ｍg／g。相对较大的BＥT和较小的平均直径会对苯有较大的吸附容量。
王智慧等[3]利用活性炭纤维(ＡCF)这种新型高效的吸附材料，其比外表巨大且孔隙直接开在纤维外表，因而具有很高的吸附容量和很快的吸附、脱附速度，外表丰富的官能团使其具有一定的吸附选择性。采用粘胶基ACF对甲苯气体进展吸附取得了良好的效果，采用正交实验方法得出了实验过程的最正确操作参数。赵谦等［4］对活性炭纤维进展了改性处理.对改性ＡＣF的吸附性能、实际废水处理工艺进展试验研究,结果说明:改性ACF对硝基苯类化合物具有较强的选择性吸附能力,并且再生工艺简单，可以重复使用屡次.改性ACF作为处理含硝基苯类废水的吸附剂，可得到推广应用．张爱丽［5]等采用新型NDA一150吸附树脂对生产废水中的对硝基苯酚(浓度为2６43 mg/L〕进展了吸附行为研究。静态和动态实验结果说明，吸附平衡等温线与Lａnｇmuir模型拟合良好,树脂的极限吸附量为１25.3 ｍg/g;吸附速率不只是吸附时间的函数，还与液固比有关;树脂的饱和吸附量为２5４.9 mg／g;穿透体积为41 BV,脱附液为10 BV　时脱附率为98.1%　，６次循环的再生率>90% 。张红梅等[6]以聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAＣ)为改性剂，对天然钙基膨润土进展有机改性,比拟PＤMDＡAＣ-膨润土与膨润土对对硝基苯酚废水的处理性能，研究了改性剂用量以及对硝基苯酚浓度、pH值、反响时间等因素对膨润土吸附去除率的影响．结果说明：ＰDMDAAC改性膨润土对对硝基苯酚的吸附效果比膨润土有较大提高,吸附去除率达８4％ ;吸附后的PDMDAAC－膨润土可用酸进展再生，再生后对对硝基苯酚的吸附去除率没有明显下降;PDＭDAAC-膨润土对对硝基苯酚的吸附行为可用Freundlｉch型吸附等温线较好地进展拟合。惠天凯等[7] 研究了改性凹凸棒土对水溶液中苯的吸附规律 结果说明，改性凹凸棒土对苯的吸附量和去除率提高了2倍多.pH值对吸附量的影响甚小.吸附量随温度上升而增加,改良的BEＴ方程能较好地描述实验等温线,其吸附机理可能为外表的疏水作用与化学吸附和进入内部孔道吸附。郭焕晓等[8］研究了不同沸石去除微污染水中苯的效果。沸石是一种天然的多孔矿物,具有很大的比外表积，具有过滤作用，而且还具有去除水中有害的重金属离子和有机物的作用。实验结果说明经氯化钠在常温常压下活化处理后的缙云斜发沸石对苯具有最好的吸附性能。通过优选出的钠型白银块型斜发沸石和缙云斜发沸石对水中苯的动态过滤吸附试验，并与滤池中常用的石英砂滤料做比照,得出沸石对水中的微量苯的去除效果明显优于砂滤料。
杨殿海等[9]通过静态试验方法研究了ＺrO2纳米颗粒液相吸附联苯胺的性能,结果说明,虽然联苯胺均可与ZｒO2纳米颗粒外表羟基及水分子形成氢键，但它与ZｒO２纳米颗粒外表羟基之间形成的氢键稍强,吸附去除效果较好。刘转生等[10]利用煤为原料经过超细粉碎、化学处理、复合成型和后处理制得两种煤基超细复合吸附剂MMCA和AＨCA，研究了二者对水溶液中硝基苯的吸附性能和吸附机理，其单层饱和吸附量分别为1０9.8９mg/g和2２9．5７mg/g。Koh S.Ｍ等[1１]利用有机金属矿物为吸附剂去除废水中的苯酚、苯、甲苯。Gupta[1２］指出吸附材料可以处理地表水和地下水中的污染物质，这些吸附材料包括活性矾土、活性炭、金属氧化物等；采用活性矾土处理１000加仑水的费用在0.003~0.７6美元。Mｅinｄersｍa[13］等人利用沸石膜别离工业规模的芳香烃,并对其经济可行性进展分析，研究说明只有降低膜材料的费用该项技术才可能有应用价值。
用活性沸石代替滤池的砂滤料在一定程度上可以改善水源受苯类污染物污染的自来水厂出水水质。经活化后的天然沸石吸附剂代替传统砂滤池中的砂滤料,使滤池兼具有过滤去除水中浊度、细菌的作用,而且还具有去除水有毒的重金属离子和局部溶解性的苯，因此沸石可作为用于处理受苯微污染水的一种推荐过滤材料。
尽管天然沸石是一种廉价的地方性材料，其应用效果受到一定的影响。课题组查阅了国内外的大量资料，研究开发出一种廉价、高效地消除水中苯类污染物复合新材料——纳米沸石分子筛复合材料，以替代活性炭去除苯类有机物的污染。该复合材料系天然矿制备的多孔纳米分子筛与多孔的硅藻土复合,利用该复合材料替代活性炭去除水中有机污染物的污染，不仅能够很好的去除水中的有机类污染物，而且使用过的纳米复合材料可进展再生处理,其吸附的苯类有机物完全变成了二氧化碳和水，不会带来二次污染，完全可以重复利用，复合材料的功能完全可以和活性炭媲美。复合材料系天然矿组成,作为水处理的过滤材料，具有足够的强度,可循环使用，其价格低于活性炭，可以在不增设专门构筑物和不增加设备的前提下,改善出水水质,适用于现有工厂的处理工艺改造和新建水厂，特别是在大规模生产中应用,复合材料用于处理有机物污染的水,具有简单、经济、平安等优点，便于推广。复合材料在去除苯类有机污染物的污染水体的研究,无论在理论还是在应用开发上都具有非常重要的意义;在带来环境效益的同时,必将产生深远的社会效益和巨大的经济效益。

参考文献:
[1] Aｄａｃｈｉ， Ａtsukｏ ｅtal ， Ｕsｅ　of lｅes　mateｒials as aｎ adｓorbent for　rｅmｏvaｌ of　orｇanoｃｈlｏriｎe coｍｐｏunｄs oｒ benzeｎｅ　ｆroｍ ｗastewａｔer, hｅｍosphere, 2０05　,５8(6) :8１7-822
[2]　Chen, Ｔ.C .　etａl ,Adｓorption chａraｃｔeristiｃs of beｎｚenｅ on　bioｓoｌiｄ adｓoｒbeｎt，　Wａter Ｓcience　ａnd Technoloｇy， 2０03, 47(1)　:８3-87ﻫ[3]　王智慧,张小平,　粘胶基活性炭纤维对甲苯的吸附及再生, 合成纤维工业，２005,28〔4):7-9
[4］ 赵谦，李春香，王晓红， 改性活性炭纤维及处理硝基苯废水的应用, 江苏大学学报(自然科学版)　2005,２６(1〕
［5] 张爱丽，周集体,金假设菲等,新型大孔树脂处理对硝基苯酚生产废水的研究,化 工 进　展,2０05,24(7)：7８0-782
[6] 张红梅,彭先佳,栾兆坤等，PDＭDAＡC-膨润土对对硝基苯酚吸附特性的研究，环境 化学,２005,２４(2)：２05－20８
[7] 惠天凯,裘祖楠　，汪学才，改性凹凸棒土对水溶液中苯的吸附研究， 上海环境科学,　2000，19(7〕：3１７-318
[8] 郭焕晓，王彦斌，邱溶处,沸石去除微污染水中的苯,硅铝化合物,2０05年,〔2〕；2９－3２
[9]　杨殿海,顾国维,纳米材料ＺrO2颗粒液相吸附去除联苯胺研究, 环境工程,2004，２2(３):22-23
[1０] 刘转年,周安宁,金奇庭,新型煤基吸附剂吸附硝基苯的机理研究,煤炭转化，2006，29(1)：73－76
[１1] Koh S.Ｍ ，Dｉxｏn　J.B,Preｐａrａtiｏn aｎd appliｃａtｉoｎ ｏf oｒgaｎo-mineralｓ as soｒｂents of　ｐhenｏl， benzene ａnｄ ｔolｕｅne,Applied　Ｃlａy Ｓcｉｅnce,２００１，18(3〕：111-122
[１2] Gupta.　Bhａｒaｔ.B, Waｔer Rｅlateｄ Ｐroblems iｎ Iｎdｉa: Conventiｏnal ａnｄ Emerｇing Tｅchnolｏgｉｅs,Conference on Marｋet Develoｐmenｔ　ｏf Wａter ＆　Ｗaｓte Ｔecｈnologieｓ throuｇh Ｅnvｉronmenｔaｌ Ｅconomics, ２8ｔｈ-29th　May　２004, Fｒａnce,１-14
[１3］ G.Ｗ.　Ｍeindersma, A．Ｂ. ｄｅ Haaｎ，Ecoｎomical　ｆｅaｓibility of zeolite　mｅmｂranes foｒ iｎdusｔrｉａl　ｓcaｌesepaｒａtｉons ｏf aromａtic　hｙdrocarｂｏns，Deｓａｌinaｔioｎ　149 (２002〕 29–34

研究内容
研究内容(说明研究工作的具体内容，指出重点应解决的科学和技术应用问题及要到达的技术指标，阐述预期成果应用的可能性和效益,或在学术、社会等方向的价值)。
根据活性炭对水中有机污染物苯、甲苯、硝基苯等有机污染物的去除特性、变化规律及采用粉状活性炭去除方法和效果,在此根底之上研究开发纳米沸石分子筛与微米级的硅藻土复合组成纳米复合材料，并将纳米复合材料用于去除水体中苯类污染，研究出类似活性炭性质的复合新材料在水体中去除苯、硝基苯等有机污染物以替代活性炭。
主要研究内容：
1、纳米复合粒子的外表特性及功能设计，包括复合粒子的成分、类型及尺寸大小，复合工艺的设计;　(1)构造优势，孔状纳米级的分子筛与微米级的硅藻土的复合后的构造优势在于其构造可设计性和可调控性，即可根据应用需要，在较大范围内调变构造参数；　〔２)尺寸优势,根据应用需要，可在较大范围内较准调变上述尺寸； (3)性能优势，由于纳米复合材料构造的可调控性，可衍生出丰富多彩的性能,研究它们的自组装规律、空间构造及其物理化学性能，探索空间构造与性质和性能的关系规律。
2、研究探索复合纳米微粒自组装排列所产生的协同效应及其影响；以现代电镜技术为主，研究上述材料自组装前后及各种阶段的形态、显微构造及其与制备条件的相互关系，从微观层次上探索混合粘土与混合聚合物复合的成因、形成过程中的作用和机理。同时,着眼于纳米复合粒子的应用根底，研究纳米复合材料的物理性能和纳米复合材料的过滤渗透性能。
3、选定纳米复合材料的配方，测试不同条件下〔用量、比例、pH值、浓度、温度)去除苯系污染物:
探索和研究复合材料在不同的影响条件下对水体中苯、甲苯、二甲苯、硝基苯等苯类污染物的去除效果,测试外界的因素,调整复合材料的配方，探讨构造与性能的关系。
4、探讨纳米复合材料去除苯系污染物的反响机理:分子筛与硅藻土都为多孔构造,随着两者以不同量的复合,其孔构造在发生变化,苯类污染物能够去除原因与复合材料孔构造特征和苯类化合物的性质、有机官能团有着密切联系,通过实验结果探讨复合材料的外表构造变化对苯类污染物去除的类型与方法。
５、纳米复合材料与各种类型活性炭的反响机理的比拟:根据实验构造比拟复合材料与各种类型活性炭的反响机理，完善纳米复合材料的配比。
６、纳米复合材料的再生及循环利用：复合材料的基材系硅酸盐，经过使用后可以进展再生处理循环使用，寻找快捷廉价的再生的方法,关系的到处理本钱与在工业生产中应用的问题。
研制的复合材料首先要选择原料来源广,价格低廉，具有多功能的除污染效果，并可以在大型的水处理中能够进展使用。根据我们课题组多年研究多孔材料的成果,纳米分子筛对苯类污染物有很好的去除作用，很难与水别离，把多孔的纳米分子筛与多孔的硅藻土结合起来,而形成的一种新的孔状化合物。在晶体构造上,它保持了孔状构造，从构造尺度上讲,复合后的材料是一种纳米级复合材料，将用它替代活性炭应用在水体中去除苯、甲苯、硝基苯等苯类污染物,该复合材料是几种材料在一定的配比条件下进展组合而形成的新材料，它具有吸附和絮凝多种作用,对水中的多种污染物具有强化去除作用,不仅能够去除水中的有机污染物，还能够去除水中重金属等多种功能。研究这样的技术，主要的考虑是利用现有的常规给水处理工艺流程,因为可以不改变现有处理工艺流程,不增加大的基建的投资,或者设备投资,所以它投资很小。这种方法既适合于现有水厂的改造,也适合于新水厂的建立。在带来环境效益的同时，必将产生深远的社会效益和巨大的经济效益。

材料
性
能测
试

纳米分子筛与硅藻土复合
正交试验
最正确
配比
表
面
微
结
构

孔
道
结
构

复合
材料表
征

纳米复合材料
处理苯类有机物污染物
浓度的影响
与活性炭比拟
污染物种类影响
pH值的影响
出水水质监测

材料再生利用

拟采取的研究方法和技术路线，〔包括拟采用的研究方法、技术路线、实验手段和步骤，及其可行性分析与比拟，可能遇到的问题和解决方法〕：
采用本实验室制备的纳米沸石分子筛与硅藻土〔吉林JＬ,嵊州ＣD06、CD01０、CＤ０2)复配，采用异项凝聚法，通过正交试验寻找纳米分子筛与硅藻土的最正确配比〔分子筛:硅藻土)、最正确用量、
配制模拟含苯类混合有机污染物的废水，采用静态和动态的方法，利用纳米复合材料在各种条件(pＨ值)的影响下进展去除苯系有机污染物测试;采用实际苯类污染的水样进展测试； 与活性炭进展平行测试实验，确定出最正确配方,工艺参数;最后进展复合材料的再生测试
实验手段:采用TＥＭ(透射电镜〕、SＥM(扫描电镜)、XRD〔Ｘ－衍射射线衍射法〕、动态激光光散射(DLS)等。气相色谱、液相色谱等。
技术路线:见右图

可行性分析
纳米级分子筛粉体,系天然矿高岭土制备,该原料来源广，我们已能够批量生产;并进展了各种性能测试；硅藻土也是我国储量丰富的无机矿产之一,近年来我国对硅藻土的深加工也日益成熟,我们研制开发的纳米分子筛、硅藻土复合形成粘土纳米复合功能材料或类似膜层，应用于水处理中较之于传统的水处理材料更经济，处理效果比其它的方法更具有特性，对于环境保护和节约能源可以起到很好促进作用。
承当单位对此项研究非常重视,在实验条件，人员配备,时间可以充分保证。工程负责人多年来从事新材料在水处理的应用研究，从事多项新材料处理水的工程,有组织完成工程研究的科研工作经历，多年来积累了工程研究的实践和理论根底。该工程有较强的学术团队,工程组成员知识构造合理，年龄构造合理，科研工作能力强,完成该工程具有组织上和人力资源上的保证。
拟需要解决的关键性问题：实现的方法
该研究的关键是测试不同类型的硅藻土与纳米分子筛的匹配，硅藻土类型、匹配的方式、对水中的苯类污染物去除的效果影响非常大，分子筛、硅藻土都为多孔的材料,复合时产生协同效应才能更好的发挥作用；我们选择了几家产地处理很好的硅藻土与分子筛进展了正交实验,测试了不同配比的方法，寻找最正确的处理效果；再一个是复合材料再生，重复利用的问题，它涉及到本钱，环境等问题；如何使得使用过的复合材料得以重复的应用,既能降低本钱,又能不带来二次污染，还能使使用效果不降低;根据组成复合材料的性质,采用高温下焙烧的方法，使吸附上的有机污染物在高温下变成二氧化碳和水，复合材料重复使用不影响效果,还不会带来二次污染。

拟解决的关键性问题及实现方法:
该研究的关键是测试不同类型的硅藻土与纳米分子筛的匹配,硅藻土类型、匹配的方式、对水中的有机污染物去除的效果影响非常大,分子筛、硅藻土都为多孔的材料,复合时产生协同效应才能更好的发挥作用；我们选择了几家产地处理很好的硅藻土与分子筛进展了正交实验,测试了不同配比的方法，寻找最正确的处理效果；再一个是复合材料再生,重复利用的问题,它涉及到本钱，环境等问题;如何使得使用过的复合材料得以重复的应用,既能降低本钱，又能不带来二次污染，还能使使用效果不降低;根据组成复合材料的性质，采用高温下焙烧的方法,使吸附上的有机污染物在高温下变成二氧化碳和水,复合材料重复使用不影响效果，还不会带来二次污染。
预期的研究成果形式〔包括形成样品、样机、工艺技术路线、专利技术和拟组织的重点的学术交流活动等〕：

数量
内容
研制样品

纳米复合材料
研制样机

工艺技术路线

复合材料在水处理应用中的工艺
学术交流活动
2

专 利

方案申请
方案获得
其中创造
1
1
实用新型

外观设计

文章

篇数
主题〔或主要内容〕
方案撰写
3

方案提交
3

方案发表
一般期刊

核心期刊
３

预期收录
SCI

ＥＩ
３
ISTP

培养人才数
博士后
0
博士生
0
硕士生
５
实现销售收入(万元〕
０
利税合计〔万元〕
0
创汇(万元)
0

工程研究目标及考核的技术指标:
该工程力求研究开发一种科学地、经济地、有效地消除水中有机污染物污染的复合新材料-用来替代活性炭，该复合材料处理水中有机物的效果可以给活性炭媲美,但能够再生循环利用，即降低了本钱,还不会带来二次污染,具有简单、经济、平安等优点,特别是在大规模生产中应用，既能产生环境效益、社会效益还能有很好的经济效益。考核的技术指标，研究出不同配比的复合材料,测试出复合材料去除有机污染物的影响因素,得出适宜的运行参数,复合材料的再生与应用的指标。

研究工作的进度安排〔半年为一阶段):
2０07.５－20０7.11 收集国内外资料分析，进展比拟,设计方案、筛分，方案实施;
20０７.1２-2０08.5　 材料的筛分、优化组合、复合材料制备、进展应用测试；
2０0８.6-２０0８．１2 工艺参数的优化,复合材料处理水中有机物各种性能指标测试，材料再生测试;
2００９.1－２009．６ 整理材料，写出阶段报告，发表文章，撰写报告，结题。
研究特色与创新之处:
特色:该研究的复合材料基材全部采用天然矿，原料来源广,廉价易得，无毒、无害、使用后的复合材料可以再生，重复利用,该材料可以在不增设专门构筑物和不增加设备的前提下，改善出水水质,适用于现有工厂的处理工艺改造和新建水厂，特别是在大规模生产中应用，复合材料用于处理有机物污染的水，具有简单、经济、平安等优点，便于推广。
创新：　１、提出将不同形状、不同纳米孔径尺度的无机多孔粘土粒子直接进展复合形成粘土纳米复合材料的新模式。2、反响条件温和、工艺路线简单　，也就是说，纳米复合材料使用原有的材料，通过调节复合物中的分散状态就可提供划时代的性能,这一特征使得一旦纳米复合获得突破，将率先获得工业化生产。
研究根底与工作条件
与本工程有关的研究工作积累和具备的研究根底(包括有利因素和不利因素的分析〕：
该研究从98年开场到现在，工程主持人98年在天津大学研究利用天然矿高岭土制备纳米材料，已成功的制备出纳米莫来石、纳米级的系列分子筛产品，现已达小试阶段,马上进展中试;该成果已通过天津市科委鉴定，鉴定结果属：国际先进水平，申请创造专利一项。已在国家核心刊物上发表科技论文16篇,2篇被EI检索,６篇被CＡ收录。利用纳米分子筛和纳米复合材料处理水体中重金属(Ｐｂ、Ｃr、Ｈg、Ni、Ｃu )去除率均达98% ,处理天津某公司排水口含油废水COD、NH3-Ｎ，一次性去除率达８5％，去除水体中有机微污染物(苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、苯酚、苯胺等同系物〕、氟离子、砷离子都取得了非常良好效果，去除率在9０％以上；除藻、杀菌方面应用效果良好。
已具备的实验条件〔需要进展动物实验者,应注明动物实验室级别),尚缺乏的实验条件和拟解决的途径:
本系为 "十五"方案重点学科投资的市政工程与环境工程学科,根本已具备材料的制备与室内水处理分析测试及现场在线测试仪器设备〔总值达10０0万),现有的像总有机炭分析仪〔美国)、离子色谱仪(美国),高压液相(美国)外表/界面张力测定仪(美国)、原子吸收光谱仪〔美国〕,气相-质谱联用仪(美国瓦里安),微波消解仪，外表张力仪(美国)等。尚缺乏的实验条件，复合材料的微观构造的表征，像TEＭ、XRD、AEM大型仪器的使用,解决的途径可在国家纳米基地,天津大学，南开大学等地进展。
研究人员业务情况
申请者和工程主要成员业务简历(按人填写主要学历和研究工作简历，近期发表的与本工程有关的主要论著目录和科研成果名称，并注明出处及获奖情况)：
姓名：王银叶
主要学历：
1979,9—20０1,３山西师大化学系任教
2０01，3—至今，天津城建学院环境与市政工程系任教
198３,9—1984，7南开大学主修物理化学
1９８６,9—1987,7中国科技大学近代化学系研究生班
1９98，9——2001,３天津大学化工学院高访

研究工作简历:
２００1．6,，?煅烧高岭土制备超细分子筛的研究与应用?学校，完成鉴定
２０0３.３，超细分子筛去除废水中含油有机物的研究,农业部开放实验室，结题
2０04．１2,纳米分子筛动态膜在污水深度处理中的应用，建立部,在研工程
２005.5,纳米分子筛动态膜在再生水处理中的应用研究,天津市科委社发处，在研工程
2004.7，纳米分子筛动态膜除磷脱氮得研究，天津市教委，在研工程
２005,8,复合材料去除水中石化类污染的试验研究，天津市教委，在研工程
20０3.12,纳米分子筛去除水体中Ｆ-的研究,学校,结题
2０03.１2，纳米分子筛吸附水体中苯胺的研究,学校,结题

主要论著及出处:
1、天然矿高岭土制备莫来石复合纳米晶微观构造的表征,硅酸盐学报，２000,２8〔１):9６-９９,EI:000９５313209，ＣA：１32:2６8776