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可降解高分子吸附劑的制備及其在水資源保護中的應用
針對目前污水處理中的設備復雜、成本高及二次污染等技術瓶頸問題，本項 目研發了可降解高分子絮凝劑，并與超聲方法聯合使用，對污水進行處理，解決了目前污水處理的二次污染和高成本問題，產生了較好的社會效益。實現了水資源的修復與循環利用、天然資源的開發與應用以及廉價高效進行污水處理等科技創新和技術進步。獲授權發明專利 8 件，申請 PCT 發明專利 1 件；第三方檢測結果；發表論文 20 余篇。進行了合成中試和推廣試用。
成果的技術指標、創新性與先進性以天然產物海藻酸鈉為基體，得到新型的改性海藻酸鈉絮凝劑；在改性海藻酸納分子中引入磁性納米粒子基團，合成了具有磁響應性的納米絮凝劑；對水中的重金屬離子和有機雜質進行了吸附和絮凝作用研究。將絮凝技術與物理超聲方法聯合使用，將聲空化效應運用到大容量廢水處理中，設計并制備了新型動力式與壓電式兩種換能裝置，用超聲－臭氧-紫外聯用技術對工業廢水中的有機污染物進行去污處理，取得很好的效果。產品的吸附容量大、脫除率高、速度快，后處理容易，無二次污染，環境友好。對于含有重金屬離子 Pb2+、Cu2+ 、Hg2+、Cd2+ 、 Fe3+、Ni2+ 的工業污水進行吸附實驗，結果表明：對于重金屬離子去除率大于 95%， 選擇性吸附性能， Pb(II) ＞ Cu(II) ＞ Hg(II) ＞ Cd(II) ＞ Fe(III) ＞ Ni(II) ＞Cr（VI）。
江南大學
2021-04-13
基于綠色功能介質的天然海洋多糖高分子分離及高值化利用清潔新技術
本成果基于廉價易得的功能型離子液體、低共熔溶劑，可從海洋廢棄生物質（比如蝦蟹殼，海藻，海帶等）中高選擇性制備甲殼素、殼聚糖、海藻酸等天然多糖高分子化合物，進而實現相應化合物的結構性能提升（如抗菌等）或者轉化為高附加值衍生產品（如醫藥用品或者藥物載體等）。該新技術有望解決傳統酸堿制備方法中水耗高、污染大等問題，具備水耗低、污染少、能耗低、流程少等潛在優點。此外，新技術具有良好的拓展性和靈活性，可從蝦蟹殼直接制備甲殼素敷料、繃帶等醫療用品。
主要技術特點如下：
（1）處理的原料來源于當地的蝦蟹殼，海帶/海藻等，無需特別分級處理。
（2）所得甲殼素收率大于90%，純度大于95%，聚合度可調，介于400——4000。
（3）所得殼聚糖收率大于90%，純度大于95%，脫乙酰度值大于85%，符合國家標準GB 29941-2013。
（4）所得海藻酸收率大于90%，純度大于95%。
（5）可制備得海藻酸基功能材料（膜、纖維、水凝膠、氣凝膠等），具備自愈合、阻燃等特點。
北京理工大學
2023-05-09
基于綠色功能介質的天然海洋多糖高分子分離及高值化利用清潔新技術
本成果基于廉價易得的功能型離子液體、低共熔溶劑，可從海洋廢棄生物質（比如蝦蟹殼，海藻，海帶等）中高選擇性制備甲殼素、殼聚糖、海藻酸等天然多糖高分子化合物，進而實現相應化合物的結構性能提升（如抗菌等）或者轉化為高附加值衍生產品（如醫藥用品或者藥物載體等）。該新技術有望解決傳統酸堿制備方法中水耗高、污染大等問題，具備水耗低、污染少、能耗低、流程少等潛在優點。此外，新技術具有良好的拓展性和靈活性，可從蝦蟹殼直接制備甲殼素敷料、繃帶等醫療用品。
主要技術特點如下：
（1）處理的原料來源于當地的蝦蟹殼，海帶/海藻等，無需特別分級處理。
（2）所得甲殼素收率大于90%，純度大于95%，聚合度可調，介于400~4000。
（3）所得殼聚糖收率大于90%，純度大于95%，脫乙酰度值大于85%，符合國家標準GB 29941-2013。
（4）所得海藻酸收率大于90%，純度大于95%。
（5）可制備得海藻酸基功能材料（膜、纖維、水凝膠、氣凝膠等），具備自愈合、阻燃等特點。
北京理工大學
2022-04-08
一種含聚偏氟乙烯高分子水凝膠吸附劑的制備方法及應用
本發明公開一種含聚偏氟乙烯高分子水凝膠吸附劑的制備方法及應用。該方法包括以下步驟：（1）將PVDF粉末經KOH/乙醇溶液改性獲得含雙鍵的活性基團，（2）通過自由基聚合接枝聚丙烯酸（PAA）形成PVDF?g?PAA兩親性聚合物，（3）與丙烯酰胺（AM）交聯構建三維互穿網絡水凝膠。只需簡單的三步就可得到一個高效的鋰離子吸附劑，且原料價格低廉，適合大規模制備。該吸附劑實現高效鋰吸附，在鹽湖鹵水堿性環境中對鋰離子吸附容量達33.48 mg/g，鋰鎂選擇性系數達45。實驗表明該吸附劑在經數次循環后吸附容量仍保持82%，兼具優異機械穩定性和循環再生能力，特別適用于高鎂鋰比鹽湖鹵水的鋰資源提取。
南京工業大學
2021-01-12
一種高分子量中磺化度木質素基農藥分散劑及其制備方法
該專利技術由華南理工大學和深圳諾普信農化股份有限公司共同開發，解決了農藥領域面臨的高端木質素農藥分散劑成本高/熱貯性能差的共性問題，實現了造紙黑液的資源化利用，并對推進生物質資源作為化工原料/農藥助劑和農藥環保制劑的“綠色化”發展具有重要意義。專利技術由深圳諾普信農化股份有限公司、廣東瑞安科技實業有限公司、圖們市華威友邦化工有限公司等多家化工企業實施應用，建立了產業化生產線和農藥制劑應用生產線，至2017年底，共生產專利產品13.03萬噸，產值17.92億元，新增利潤3.22億元，創造了顯著的經濟效益和社會效益。以該專利技術為核心的科研成果“堿木質素的改性及其資源化高效利用”于2011年獲得廣東省科學技術一等獎、“堿木質素的改性及造紙黒液的資源化高效利用”于2015年獲國家技術發明二等獎。
華南理工大學
2021-04-10
一種基于三嗪類化合物的金屬主鏈高分子及其合成方法
本發明屬于高分子材料合成技術領域，具體為一種基于三嗪類化合物的金屬主鏈高分子及其合成方法。本發明借助三嗪類化合物高效的反應活性、優異的配位能力以及有效的電子調控特性，實現輔助配體框架的高效精準合成；然后，利用配體輔助合成策略，以配體作為模板在加熱條件下與金屬離子化合物進行配位反應，實現金屬離子的有序聚合，最終合成出分子量為11.14 KDa的三嗪類鎳金屬主鏈高分子。本發明首次合成出分子量達到一萬閾值的金屬主鏈高分子，具有分子結構精準可控、金屬?金屬鍵相互作用力強的優點，同時，分子量的提升為金屬主鏈高分子帶來吸收可見光的能力、半導體的電學帶隙以及溶液加工性，推動金屬主鏈高分子材料的合成技術進一步發展。
復旦大學
2021-01-12
光聚合超高分子量聚丙烯酸及其在固沙和干旱地區植樹中的應用
在完成產品小試驗證后，利用小試產品進行了小面積的固沙試驗和實驗室沙模的抗壓和抗剪切試驗。結果表明AA和AM的共聚物固沙效果要優于PAA的均聚物。而且當分子量大于1500萬時，分子量對沙模抗剪切和抗壓強度的影響不顯著，而固沙劑溶液的粘度隨聚合物分子量的增加而顯著增加。在滿足固沙性能要求的前提下，確定以單體聚合濃度為7%進行產品工業生產試驗，工業生產試驗考核了連續三批次，共生產六噸產品。 技術指標：聚合反應的工藝流程為配料（按配方將單體、引發劑和溶劑混合）、充氮脫氣30分鐘、加料（將反應液加入到各個反應器中）和聚合。實際聚合中的液層厚度約為250mm,。工業試驗生產線的轉化率大于98.5%，與小試設備的結果相似。應用范圍：甘肅治沙研究所民勤治沙站實驗林的梭梭面臨著退化的危險，造成梭梭林退化的主要原因有兩個，一是梭梭根部的沙粒由于長期的移動，使得梭梭較發達的根系逐漸裸露出來，失去支撐作用，在較大的風沙作用下容易被吹得連根拔起，；二是大量裸露在外的根部失去了吸取水分的功能，所以保護梭梭的根部和盡可能地提供水分是挽救退化梭梭的有效途徑。鑒于這種情況，將多功能保水劑，固沙劑和疏水劑組合起來，在梭梭周圍做成一個雨水集流面，一方面保護梭梭根部，一方面集流沙漠里少量的雨水，減少地下水的蒸發，創造梭梭生長所需的條件。
北京化工大學
2021-02-01
基于MOFs材料的生物大分子封裝
提出一種半胱氨酸增強的仿生封裝策略，可快速、高效地將不同表面化學性質的蛋白質和酶封裝在MOFs內。這種增強的封裝策略靈感來源于生物體內金屬巰基蛋白對金屬離子的富集作用，半胱氨酸，聚乙烯吡咯烷酮和蛋白質形成類似于金屬巰基蛋白模型的自組裝體可促進金屬離子在蛋白質周圍富集，加速MOFs的預先成核 。研究發現封裝的蛋白質和酶可維持其自然構象，而MOFs保護層對酶的緊密結構限制作用可大大提高酶在極端環境下（e.g. 水解試劑、高溫和化學溶劑等）的生物活性。最后，這種仿生的封裝策略在生物儲存、酶級聯催化和生物傳感等多方面的應用也得到驗證。
中山大學
2021-04-13
多種高效分子篩材料的低成本制備
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
分子篩是指具有規則分子級別孔道結構的結晶硅鋁酸鹽，廣泛應用于催化與吸附分離工業過程。對于工業結構革新和綠色環保化工具有十分重要的意義。
我們長期從事分子篩材料的研究和開發工作，目的有多種先進的分子篩材料得以推出。
1應用于甲醇制烯烴反應的分子篩催化材料
我們基于對甲醇制烯烴反應與失活機理的理解，成功設計AlPO-34催化劑。AlPO-34骨架雜質量級的Si可產生痕量Brønsted酸中心，與反應物甲醇作用形成痕量苯基碳正離子進而引發烴池路線實現甲醇制烯烴反應，同時大大降低了甲醇制烯烴二次反應的發生。與工業化催化劑SAPO-34相比，AlPO-34將甲醇制烯烴反應中低碳烯烴收率提高一到兩個百分點，穩態壽命提高一倍。根據目前所開車的60萬噸MTO裝置的經濟效益測評,低碳烯烴收率每提高一個百分點,每年的凈利潤便可提高6000萬元（授權發明專利：ZL201110226964.4）。
2分子篩超薄納米片材料
分子篩超薄納米片具有短的孔道和較開放的晶穴,在保持分子篩擇形效果的同時可以有效降低客體分子的擴散阻力，在催化與吸附分離方面表現出更高的性能，受到廣泛的關注。我們使用便宜易得的模板劑與阻隔劑，成功制備了b軸取向的50納米以下的MFI分子篩納米片，其生產成本不足目前文獻報道的五分之一，產率高達80%，此方法極具工業應用前景。目前，該技術相關的發明專利已提交，處在審查階段。
3Lewis酸分子篩的規模化制備
我們開辟全新的方法，通過合成后處理技術將Sn、Zr等孤立金屬離子引入分子篩骨架，成功制備出一系列Lewis酸分子篩材料，并將其應用在多種催化反應中。其中，Sn-分子篩與Zr-分子篩在環氧化合物開環反應中表現出極其優異的性能，具有工業應用前景（授權發明專利：ZL201410169234.9；ZL201410620863.9）。
4應用于煙氣脫硝Fe-分子篩催化劑的直接合成
Fe-分子篩催化劑是新一代煙氣脫硝催化劑，其綜合性能已經可以與傳統V2O5-WO3/TiO2體系相媲美，且避免了使用高毒性組分V2O5所產生的環境污染問題，在歐美發達國家已得到推廣應用。我們成功開發原位晶化法，一步直接制備Fe-分子篩，解決了Fe-分子篩制備復雜，重現性差的問題，同時大大降低Fe-分子篩的生產成本，所制備樣品在煙氣脫硝反應中表現出優于Johnson Matthey產品的性能（CN201410527707.8）。
南開大學
2022-07-29
面向低碳資源轉化的分子篩催化材料
揭示了沸石分子篩中硼中心的配位環境與催化丙烷脫氫性能的構效關系，率先提出雙羥基硼物種作為丙烷脫氫的活性中心
一、項目分類
重大科學前沿創新
二、成果簡介
開展沸石分子篩催化材料研究，闡明了惰性碳-氫鍵低溫活化轉化的機理，國際上率先提出分子圍欄催化劑設計的新方法，克服了甲烷低溫氧化中高甲烷轉化率和高甲醇選擇性不可兼得的領域難題，在70℃下突破性實現17.2%的甲烷轉化率和92%的甲醇選擇性；揭示了沸石分子篩中硼中心的配位環境與催化丙烷脫氫性能的構效關系，率先提出雙羥基硼物種作為丙烷脫氫的活性中心，并在純硅分子篩骨架中構筑具有此類硼中心開發出硼硅分子篩新材料，催化丙烷有氧脫氫中丙烷轉化率達到41.6%，烯烴產物選擇性超過80%（效率達到傳統分子篩負載多聚硼材料的近十倍），為天然氣和頁巖氣的高效利用提供了理論基礎和技術支撐。
上述相關技術完成了實驗室的小試研究，指標達到國際先進水平。準備進一步推進中。
浙江大學
2022-07-22