環(huán)境友好的納米纖維涂層濾材及其飲用水處理應(yīng)用技術(shù)
項目類別：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）
參與人員：王棟，李沐芳，趙青華，蔣海青，薛瀟，陸瑩，薛瀟，夏明等
起止日期：2013.1-2015.12
1) 殺菌消毒納米纖維規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)研究
以可再生的生物質(zhì)材料纖維素酯與熱塑性聚合物共混體系為基礎(chǔ)，研究熔融共混紡絲技術(shù)制備新型納米纖維。研究共混物組成、材料流變性、界面性能及熔融共混的條件等對纖維的尺寸和尺寸分布、纖維的耐磨性、耐腐蝕性以及強(qiáng)度的影響；研究納米纖維的物理形態(tài)、納米纖維自身功能團(tuán)種類、納米纖維上固定的化合物種類、負(fù)載量和分布密度對分解有毒化學(xué)物質(zhì)、消滅生物有害物質(zhì)和吸附重金屬綜合效果的影響；優(yōu)化殺菌消毒納米纖維的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究功能化熱塑性聚合物納米纖維大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵問題和工藝條件；研究加工過程中設(shè)備加工通道直徑、拉伸系數(shù)、溫度、熱塑材料的組成對規(guī)模化放大的影響；并對不同的纖維制造成本進(jìn)行綜合評價，形成多種類、低成本納米纖維的大規(guī)模制造技術(shù)。設(shè)計纖維素酯的動態(tài)溶劑提取裝置，并研究和發(fā)展纖維素酯原料回收利用的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的環(huán)保、節(jié)能要求。
2) 新型功能化納米纖維涂層濾材制備技術(shù)研究
發(fā)展將具有大長徑比的納米纖維穩(wěn)定分散成納米纖維懸浮液的關(guān)鍵技術(shù)，考察分散介質(zhì)和機(jī)械力對納米纖維懸浮液制備的影響，解決纖維材料易纏結(jié)和聚集的難題；研究流體輔助成型將納米纖維懸浮液涂覆于基材上，形成納米纖維涂層濾材的成套生產(chǎn)技術(shù)；研究不同涂層技術(shù)對納米纖維涂層的形態(tài)和物理結(jié)構(gòu)的影響；研究對納米纖維涂層的功能化改性技術(shù)，將能夠殺菌、消毒的功能單體，或能夠與重金屬離子螯合的功能單體合成到納米纖維表面，賦予納米纖維涂層濾材殺菌、消毒或去除重金屬離子的功能；研究納米纖維涂層的厚度、物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)對污染飲用水的不同尺寸的固體懸浮物的過濾效果，Pb、Cd、Hg等典型重金屬離子、高污染強(qiáng)度有機(jī)污染物的去除效率，細(xì)菌等生物有害物質(zhì)的消滅率，以及色度、SS等水質(zhì)指標(biāo)的影響；綜合評估納米纖維涂層濾材去除污染物的有效性和經(jīng)濟(jì)性。建立一條100噸/年功能性納米纖維涂層濾材的生產(chǎn)技術(shù)示范線。
3) 納米纖維過濾裝置及功能再生技術(shù)研究
設(shè)計、研制集殺菌、消毒、重金屬吸附的過濾裝置：研究納米涂層濾材的空間結(jié)構(gòu)，過濾器進(jìn)、出水及布水系統(tǒng)等對過濾效果與過濾通量的影響；根據(jù)不同的水質(zhì)水量條件，優(yōu)化工藝參數(shù)；考察裝置的運行特征、抗沖擊負(fù)荷能力、工藝穩(wěn)定性，并進(jìn)行設(shè)備優(yōu)化設(shè)計，對裝置的整體經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合評價。納米纖維過濾裝置功能再生技術(shù)研究：考察納米纖維涂層過濾裝置對含有不同有機(jī)污染物、生物有害物質(zhì)及重金屬元素的飽和過濾量，發(fā)展功能再生技術(shù)，以實現(xiàn)過濾裝置的長周期運行，使用維護(hù)的便利性，優(yōu)化運行參數(shù)，提高處理效率。
4) 飲用水保障工程示范
對示范工程區(qū)的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，確定農(nóng)村分散式飲用水處理工藝，對飲用水中典型難降解、高生物毒性有機(jī)物的跟蹤檢測，根據(jù)運行結(jié)果，對裝置進(jìn)行優(yōu)化。最后對整個工藝的安全性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行科學(xué)的評價，建立飲用水保障工程示范。