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单

位

单位名称

东南大学

所在地区

南京

主管部门

东南大学

通信地址

南京市四牌楼2号

联系人

周钰明

联系电话

13805170987

邮政编码

211189

电子信箱

fchem@163.com

单位性质

1

1. 大专院校  2. 科研院所  3. 企业  4. 其他

项目起始时间

2012-7

项目计划完成时间

2014-6

验收形式

2、函评

验收时间

2014-12-26

验收地点

南京市四牌楼2号

成 果 形 式

(可选多项)

1

2

9

1. 论文论著                   2. 研究(咨询)报告

3. 新产品(或农业新品种)       4. 新装置

5. 新材料                     6. 新工艺(或新方法、新模式)

7. 计算机软件                 8. 技术标准

9. 专利                       10. 其它

专利申请(件)

发 明

8

实用新型

0

外观设计

0

专利授权(件)

发 明

7

实用新型

0

外观设计

0

发表论文（篇）

论文总数

科学引文索引（SCI）

工程索引（EI）

11

11

0

出版科技著作

0  （部）

制定技术标准

0  （个）

新 产 品

0  （个）

  其中：国标

0  （个）

建成新装置

0  （套）

农业新品种

0  （个）

软件著作权

0  （项）

新 工 艺

0  （项）

姓  名

性别

出生年月

专 业

学 历

职 称

联系电话

周钰明

男

1964-10-13

生物医学工程

博士

教授

13805170987

孙伟

男

1979-06-09

有机化学

学士

高级工程师

13921013798

项目研发人员总数

15

  其中:博士

7

       硕士

4

  其中:高级职称

7

       中级职称

3

其中:在校研究生

4

留学归国人员

0

外籍人才

0

项目

总经费

其中

省拨款

单位自筹

部门、地方配套

其他来源

预算总额

（按合同自动生成）

260

25

235

0

0

已到位数

282

25

257

0

0

经费支出

其中:省拨款

备注

1、人员费

26.5

7.5

劳务费及助研费等

2、设备费

76.19

0.19

设备及其维护费

3、材料费

93.69

0.69

试剂、化玻等

4、测试化验加工费

23.5

2.5

测试加工费等

5、燃料动力费

16

0

燃料动力费

6、差旅费

8.78

4.78

调研、出差、工厂中试放大等

7、会议费

1.59

0.59

办公费、邮费、会议费等

8、出版费

1.02

1.02

文献复印、出版费、发明专利费等

9、管理费

10.25

1.25

学校管理费等

10、其他费用

21.77

3.77

合计：

279.29

22.29

尚有动力、材料、分析费尚未支付

特等奖

一等奖

二等奖

三等奖

国家自然科学奖

0

0

0

0

国家发明奖

0

0

0

0

国家科技进步奖

0

0

0

0

国家部门科技进步奖

0

0

0

0

省科技进步奖

0

0

0

0

技术指标名称

单 位

合同技术指标

技术指标实际完成情况

阻磷酸钙垢

％

≥98％

99.7％

碳酸钙垢

％

≥80％

83.0％

硫酸钙垢

％

≥95％

97.6％

分散铁性能透光率

％

≤15％

12.5％

缓蚀率

％

≥90％

91.7％

申请发明专利

件

2-6

申请8件，其中授权7件；发表SCI论文11篇

培养研究生

名

4-7

培养研究生共8名，其中博士4名

经济指标名称

单 位

合同经济指标

经济指标实际完成情况

新增产值

万元

新增销售额

万元

新增利税

万元

新增出口创汇

万美元

新增服务收入

万元

建设任务名称

单 位

合同建设任务

建设任务实际完成情况

1、主要研究内容

（一）技术目标
本项目采用绿色封端技术，将不含磷的γ-丁内酯、琥珀酸酐以及马来酸酐等对聚醚中的活泼羟基进行封端合成封端聚醚大分子单体，将该封端聚醚大分子单体和丙烯酸、衣康酸以及马来酸钙等小分子单体进行自由基共聚制备无磷非氮聚醚水处理剂。通过多种基团的组合和功能匹配，研究结构与其性能之间的构效关系。合成8-烯丙氧基-1，3，6-芘三磺酸钠等荧光单体，并与聚醚以及羧酸类单体进行共聚合成荧光标识的无磷非氮聚醚多功能水处理剂。研究水处理剂的荧光示踪性能，实现在线监测和自动给药，研究阻垢、分散、缓蚀机理，实现新型水处理剂制备技术的可控，形成自主知识产权的专利技术成果。最终实现的技术目标：阻磷酸钙垢率≥98％，阻碳酸钙垢≥80％，阻硫酸钙垢≥95％；表征分散铁性能的含Fe（III）溶液的透光率≤15％；对碳钢的缓蚀率≥90％。
（二）技术研究开发内容和重点解决的关键技术
主要研究开发内容：
通过分子设计，实现羟基、酯基、羧基以及聚乙烯氧基等多种官能团的集聚，制备系列荧光标识的含乙烯氧基大分子多功能无磷非氮聚醚环保型水处理剂，并分别研究其阻垢、分散、缓蚀、复配以及荧光示踪性能。
1. 在阻垢行为上主要研究以下几个方面
（1）考察水处理剂单体配比、引发剂种类用量、链转移剂用量、反应温度、反应时间、滴加速度以及共聚物分子量等工艺参数对水处理剂阻垢性能的影响，确立最佳的合成工艺。
（2）研究不同水处理剂浓度以及不同水质如：钙镁离子浓度、溶液的pH、溶液的温度、阻垢时间以及阴阳离子相互影响对无磷非氮聚醚水处理剂阻垢性能的影响。
（3）对磷酸钙、碳酸钙以及硫酸钙垢的阻垢机理进行研究，从宏观上来控制钙垢的形成。
2． 分散行为上主要研究以下几个方面
（1）考察水处理剂单体配比、引发剂用量、链转移剂用量、反应温度、反应时间、滴加速度以及共聚物分子量等工艺参数对水处理剂分散性能的影响，确立最佳的合成工艺。
（2）研究不同水处理剂浓度以及不同水质如：不同Fe3+浓度、Zn2+浓度、溶液的pH、溶液的温度、分散时间以及阴阳离子的相互影响对无磷非氮聚醚水处理剂分散性能的影响。
（3）对Zn2+、Fe3+离子的分散机理进行研究，为分散过程运行参数控制及循环水循环倍数的提高提供理论支持。
3. 缓蚀行为上主要研究了以下几个方面
（1）考察水处理剂浓度、温度、水体流速、溶液pH及水中的各种离子对A3钢片缓蚀性能的影响。
（2）采用动电位扫描法进行缓蚀率的测定，采用交流阻抗谱研究不同水处理剂浓度和水处理剂质量浓度不变条件下分别改变溶液pH 值、离子浓度对A3 碳钢的腐蚀行为。
（3）研究无磷非氮聚醚水处理剂与其它无磷水处理剂以及同许多水处理剂有协调效应的锌盐的复配性能，研究其协同效应。
4.在荧光示踪方面主要研究以下几个方面
（1）设计并合成水溶性的8-烯丙氧基-1，3，6-芘三磺酸钠等荧光单体，研究荧光强度和水处理剂浓度的线性关系，实现在线监测和自动给药。
（2）研究溶剂、温度、pH值、表面活性剂等外界因素对荧光性能的影响。
5.中试放大及其应用试验主要研究以下几个方面
与江海环保公司合作，对比研究典型的商业有磷或无磷阻垢剂和新开发的新型多功能水处理剂应用于工业循环水中以提高循环水倍数等情况，对水处理剂产品进行放大性试验，考察放大后生成的水处理剂的阻垢、分散、缓蚀、复配及荧光示踪性能，并进一步考察优化水处理剂的稳定性和不同循环水水质的应用情况，为生产提供最佳指导。
拟重点解决的关键技术：
（1）水处理剂的分子设计和绿色封端技术，如何达到多功能化，解决目前水处理剂有磷有氮污染、功能单一、稳定性差和适应范围小等难点问题。
（2）如何实现真正的原子经济反应好和节能减排。优化工艺及其整体性能的调优成为技术关键。
（3）如何实现对水处理剂浓度和投加量进行在线监测及自动给药也是需要解决的一个关键问题。
（4）如何确定新型无磷非氮绿色多功能聚醚水处理剂在工业循环水中的阻垢、分散、缓蚀机理，为循环水循环倍数的提高提供强有力的理论指导。
（三）项目的特色和创新之处。
（1）采用羧基等封端的聚醚既保留了亲水性强的聚醚结构，又增加了一般聚醚没有的电解质性质和单体的稳定性。
（2）羟基、羧基、酯基、聚乙烯氧基等多种官能团的协调集聚实现无磷非氮聚醚水处理剂的多功能化，具有好的阻垢、分散、缓蚀以及复配性能，且能在高钙、高pH值、高温等极性循环水水中使用，具有无磷、多功能、稳定性好和适应范围大等的特点。
（3）采用原子经济性反应，采用水为反应溶剂和“一锅煮”，反应后无需分离，全部变成产品，过程节能且制备过程全绿色化。
（4）充分研究多功能的微观机理和相应的构效关系，为制备过程运行参数控制及循环水循环倍数的提高提供理论支持。
（5）荧光示踪，在较低检测限下实现荧光示踪水处理剂的在线监测，为工艺整体优化和自动给药系统设计和匹配提供理论指导和相应的准确设计参数，为自动化提供依据。

2、获得研究成果情况：专利（专利名称、专利号、申请授权时间、主要完成人等）；标准（标准名称、编号、发布部门、发布时间、主要完成人等）；论文（论文名称、主要完成人、发表刊物名称、发表时间、影响因子等）；科技专著（专著名称、出版单位、时间、主要完成人等）；新产品、农业新品种、新工艺、新装置等（名称、认定部门、主要完成人等）；软件著作权（著作权名称、著作权号、申请授权时间、主要完成人等）

一、发明专利（共申请8件，其中授权7件）
1、周钰明，凌磊，黄镜怡，姚清照，刘广卿，吴文导，孙伟，一种环保型枝状聚醚水处理剂及其制备方法，专利号：ZL201210272467.2，证书号：第1308509号，申请日：2012年8月 1日，2013年11月 20日授权
2、周钰明，刘广卿，黄镜怡，姚清照，凌磊，王虎传，曹科，刘亚辉，吴文导，孙伟，一种荧光示踪绿色环保型聚醚缓蚀阻垢分散剂及其制备方法，专利号：ZL201210272468.7，证书号：第1308210号，申请日：2012年8月 1日，2013年11月 20日授权
3、周钰明，黄镜怡，刘广卿，姚清照，凌磊，王虎传，曹科，刘亚辉，吴文导，孙伟，一种荧光示踪绿色环保型聚乙二醇醚水处理剂及其制备方法，专利号：ZL201210271380.3，证书号：第1320518号，申请日：2012年8月 1日，2013年12月11日授权
4、周钰明，黄镜怡，刘广卿，姚清照，凌磊，王虎传，曹科，刘亚辉，吴文导，孙伟，一种绿色环保型聚乙二醇醚多功能水处理剂及其制备方法，专利号：ZL201210269930.8，证书号：第1312271号，申请日：2012年8月 1日，2013年11月 27日授权
5、周钰明，刘广卿，黄镜怡，姚清照，凌磊，王虎传，曹科，刘亚辉，吴文导，孙伟，一种荧光示踪绿色环保型聚乙二醇类水处理剂及其制备方法，专利号：ZL201210271525.X，证书号：第1331483号，申请日：2012年8月 1日，2014年01月 01日授权
6、周钰明，刘广卿，黄镜怡，姚清照，凌磊，王虎传，曹科，刘亚辉，吴文导，孙伟，一种荧光标识无磷环保型聚醚多功能水处理剂及其制备方法，专利号：ZL201210271406.4，证书号：第1361846号，申请日：2012年8月 1日，2014年03月12日授权
7、周钰明，王虎传，刘广卿，黄镜怡，姚清照，凌磊，曹科，刘亚辉，涂颖,吴文导，孙伟，一种荧光标识聚醚羧酸酯类环保型缓蚀阻垢剂，专利号：ZL201310100893.2，证书号：第1436195号，申请日：2013年3月 26日，2014年07月09日授权
8、周钰明，王虎传，刘广卿，黄镜怡，姚清照，凌磊，曹科，刘亚辉，涂颖,吴文导，孙伟，一种聚醚羧酸酯类环保型缓蚀阻垢剂及其制备方法，专利申请号：201310100870.1，申请日：2013年03月27日
二、发表SCI论文11篇
1、Huchuan Wang, Yuming Zhou, Qingzhao Yao, Shuaishuai Ma, Wendao Wu, Wei Sun. Synthesis of Fluorescent-Tagged Scale Inhibitor and Evaluation of Its Calcium Carbonate Precipitation Performance. Desalination 340，1-10，2014 (SCI)
2、 Ke Cao, Yuming Zhou,* Guangqing Liu, Huchuan Wang andWei Sun ，Preparation and properties of a polyether-based polycarboxylate as an antiscalant for gypsum，Journal of Applied Polymer Science，131（8）：40193-40202 (SCI)
3、Yahui Liu ，Yuming Zhou*, Qingzhao Yao*, Jingyi Huang, Guangqing Liu ， Huchuan Wanga, Ke Cao，Yiyi Chen， Yunyun Bu，Wendao Wu ，Wei Sun ，Double-Hydrophilic Polyether Antiscalant used as Crystal Growth Modifier of Calcium Scales in Cooling Water Systems，Journal of Applied Polymer Science ， 2014，131（2）：39792-39804(SCI)
4、Jingyi Huang , Guangqing Liu , Yuming Zhou , Qingzhao Yao ,Yong Yang ,Huchuan Wang, Lei Ling, Ke Cao ,Yahui Liu, Wendao Wu ,Wei Sun，Fluorescent-tagged maleic anhydride-allylpolyethoxy carboxylate copolymer as an environmentally benign inhibitor for calcium phosphate in industrial cooling systems，Polymer Engineering & Science，2013,53（6）：1306-1313 (SCI)
5、Jingyi Huang , Guangqing Liu , Yuming Zhou , Qingzhao Yao ,Yong Yang , Lei Ling ,Huchuan Wang , Ke Cao ,Yahui Liu,Peixin Zhang , Wendao Wu ,Wei Sun，Acrylic acid–allylpolyethoxy carboxylate copolymer as an environmentally friendly calcium carbonate and iron(III) scale inhibitor，Clean Techn Environ Policy ，2013， 15:677–685(SCI)
6、Guangqing Liu, Jingyi Huang, Yuming Zhou*, Qingzhao Yao, Yong Yang, Lei Ling，Huchuan Wang，Wendao Wu， Wei Sun and Zhengjun Hu， Fluorescent-tagged acrylic acid-allylpolyethoxy carboxylate copolymer as a green inhibitor for calcium phosphate in industrial cooling systems， Designed Monomers and Polymers，2013, 16（1）：89-98
7、Guangqing Liu, Jingyi Huang, Yuming Zhou*, Qingzhao Yao, Wang, Huchuan, Lei Ling，Zhang, Peixin，Cao, Ke , Liu, Yahui ,Wendao Wu，Sun, Wei，Carboxylate-Terminated Double-Hydrophilic Block Copolymer Containing Fluorescent Groups: An Effective and Environmentally Friendly Inhibitor for Calcium Carbonate Scales，International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials，2013，62: 678–685(SCI)
8、Lei Ling,Guangqing Liu, Jingyi Huang, Yuming Zhou, Qingzhao Yao, Peixin Zhang, Wei Sun, Wendao Wu, Double-Hydrophilic Block Copolymer as an Effective and Environmentally Friendly Inhibitor for Phosphate and Carbonate Scales in Cooling Water Systems, Tenside Surfactants Detergents, 50 (2013) 1，14-20(SCI)
9、Liu, GQ (Liu, Guangqing)， Huang, JY (Huang, Jingyi)， Zhou, YM (Zhou, Yuming)， Yao, QZ (Yao, Qingzhao)， Ling, L (Ling, Lei)， Zhang, PX (Zhang, Peixin)， Fu, CG (Fu, Change)， Wu, WD (Wu, Wendao)， Sun, W (Sun, Wei)，Hu, ZJ (Hu, Zhengjun)，Acrylic Acid-Allylpolyethoxy Carboxylate Copolymer Dispersant for Calcium Carbonate and Iron(III) Hydroxide Scales in Cooling Water Systems ，TENSIDE SURFACTANTS DETERGENTS 2012， 49（3）: 216-224 (SCI)
10、Guangqing Liu, Jingyi Huang, Yuming Zhou， Qingzhao Yao, Lei Ling, Peixin Zhang, Huchuan Wang,Ke Cao, Yahui Liu, Wendao Wu, Wei Sun and Zhengjun Hu，Fluorescent-Tagged Double-Hydrophilic Block Copolymer as a Green Inhibitor for Calcium Carbonate Scales，Tenside Surf. Det. 2012， 49（5）: 404-412(SCI)
11、Yahui Liu, Yuming Zhou， Qingzhao Yao, Wei Sun,Evaluating the performance of PEG-based scale inhibition and dispersion agent in cooling water systems. Desalination and Water Treatment,2014,1-12(SCI)

1. 主要解决的关键技术与创新点

主要解决的关键技术：
1.通过分子和功能团结构的精确设计合成了无磷聚醚系列多功能水处理剂，采用了绿色封端和组合技术，使多种功能基团得到合理组合和有效匹配，使得各种功能基团之间达到了最佳的协同效应，增强了其多功能应用性能，扩宽了水处理剂的使用范围，使其能够在高硬度、高碱度、高温等非正常工况下使用，解决了目前水处理剂有磷有氮污染、功能单一、稳定性差和适应范围小等难点问题。
2.在原材料的选取方面，均使其低廉、安全、低毒无毒的原材料，不使用有机溶剂，采用安全环保廉价的水，常温反应节能，原料全部转化成产品，无三废排放，绿色环境友好，从而使其在合成的源头和使用过程中都达到了绿色化，实现了真正的原子经济反应和节能减排。通过荧光示踪剂的分子设计，合成了高强度新型示踪剂，解决了无磷水处理剂浓度的在线监测，实现了投加量的自动给药。
3.研究并确定了阻垢、分散、缓蚀机理，为工艺整体优化和自动给药系统设计和匹配提供了理论指导和相应的准确设计参数，为循环水循环倍数的提高提供了强有力的理论指导。
创新点：
1.采用了绿色聚醚封端技术，提高了聚醚分子的稳定性。用羧基等封端的聚醚既保留了亲水性强的聚醚结构，又增加了一般聚醚没有的电解质性质和单体的稳定性，是一类新型的水溶性无磷聚醚高分子。
2.充分考虑了无磷非氮、多功能化和环境友好。通过分子设计，实现了羟基、羧基、酯基、聚乙烯氧基等多种官能团的协调集聚，使得无磷非氮聚醚水处理剂具有了多功能化，具有好的阻垢、分散、缓蚀以及复配性能，且能在高钙、高pH值、高温等循环水水中使用。
3.采用了原子经济性反应，节能环保，操作简单方便，从原料到产品整个过程都属于绿色化学。
4.充分研究了多功能水处理剂的微观机理和相应的构效关系，为阻垢分散过程运行参数控制及循环水循环倍数的提高提供了理论支持和产业化指导。
5.设计与合成了高强度新型荧光示踪剂的分子，在较低检测限下实现了荧光示踪水处理剂的在线监测。使其荧光强度与药剂浓度呈现了良好的线性关系。

2. 主要技术与经济指标完成情况

1.开发和合成了8大系列无磷聚醚多功能水处理剂，对合成条件进行了优化，研发的水处理剂无磷环保，环境友好，符合绿色化学的要求，实现了多功能化，将阻垢、分散、缓蚀集于一体，并且稳定性好，适应范围广，复配性能优异，能在不同循环水水质中应用，并达到了国家水处理剂性能测定要求和使用标准，采用红外、紫外、核磁、荧光等现代分析手段研究了其阻垢、分散、缓蚀机理。研发的荧光示踪型水处理剂的荧光强度与水处理剂浓度呈现良好的线性匹配关系，实现了荧光示踪在线监测和自动给药。完成。
2.开发和合成了8大系列无磷聚醚多功能水处理剂，并进行了中试放大和工艺应用试验，其中AA-APEL和AA-APEY型无磷聚醚水处理剂的综合性能最佳，其AA-APEL的阻磷酸钙垢达到99.7％、阻碳酸钙垢83.0％、阻硫酸钙垢97.6％，分散铁性能的含Fe（III）溶液的透光率12.5％，对碳钢的缓蚀率91.7％，AA-APEY的各项性能指标全面超过合同指标。完成。
3.申请了中国国家发明专利8件，其中授权7件。发表SCI论文11篇。完成。
4.培养了研究生共8名，其中博士4名。完成。

3. 项目实施的经济、社会效益

本项目的实施从环境保护上，项目合成的聚醚水处理剂无磷，工业应用将可以充分利用水资源，提高循环水的浓缩倍数，减少磷氨氮排放，有效控制总磷和水体富营养化污染，符合国家环境保护实现无磷化及无氮化的高标准要求。本项目水处理剂结构中含有大量的聚乙二醇链段，具有良好的生物降解性，符合绿色化和可持续发展的科技战略；合成工艺上采用绿色封端技术，聚醚稳定性好，采用安全、价廉的水为反应溶剂，不使用有毒有害的有机溶剂，采用金浦集团等公司的聚醚等原料，有效完善区域产业链，采用“一锅煮”方式，实现原子经济反应，反应温度较低，节能降耗，反应过程无需分离，无三废排放，操作简单方便，符合清洁生产要求，生产成本明显降低，有望加速实现应用和产业化，替代目前市场使用的无磷水处理剂产品，改变无磷聚醚水处理剂必须从国外进口的现状，实现水处理剂产品的更新换代和提档升级，打破国外垄断，本项目申请了8件发明专利，有7件授权，发表SCI论文11篇，内容涉及合成、检测、荧光示踪等各个方面，形成了完整的无磷聚醚类多功能绿色水处理剂具有自主知识产权的专利技术成果，具有明显的经济、社会和突出的环境效益。

姓  名

性别

出生年月

技术职称

学历

工作单位

承担的主要研究任务

本人签名

周钰明

男

1964-10-13

教授

博士

东南大学

负责人、整体方案设计

刘广卿

男

1979-06-03

博士后

博士

东南大学

聚合物合成与荧光示踪

黄镜怡

女

1973-09-30

工程师

博士

东南大学

聚合物设计与合成

姚清照

女

1970-11-27

副教授

博士

东南大学

阻垢机理研究与分析

张一卫

男

1979-10-30

副教授

博士

东南大学

分子设计和机理研究

张培新

男

1966-04-19

教授级研究员

博士生

东南大学

性能测试与结构解析

王虎传

男

1986-03-23

博士生

博士生

东南大学

聚醚封端与机理研究

凌磊

男

1987-03-05

硕士生

硕士

东南大学

树枝状分子聚合物合成

曹科

男

1988-06-23

硕士生

硕士

东南大学

功能单体设计与合成

刘亚辉

男

1987-09-25

硕士生

硕士

东南大学

功能单体设计与合成

陈依漪

女

1990-02-20

硕士生

硕士生

东南大学

阻垢缓蚀分散等性能测试

孙伟

男

1979-06-09

高级工程师

学士

江海环保股份有限公司

中试放大试验

吴文导

男

1984-09-26

高级工程师

学士

江海环保股份有限公司

性能评价与工程实施

赵荣明

男

1970-11-23

高级工程师

大专

江海环保股份有限公司

设备安装与调试

胡政君

男

1983-12-22

工程师

学士

江海环保股份有限公司

工艺优化与过程控制

项 目 主 要 参 加 单 位

1、江海环保股份有限公司

验 收 文 件 和 资 料 目 录

项目验收申请表

项目合同

项目工作总结

项目技术报告

项目财务决算表和审计报告

项目相关附件

项 目 主 管 部 门 意 见

                        单位负责人签字:              (单位盖章)

                                                     年   月   日

省 科 技 厅 专 项 计 划 主 管 处 室 意 见

                    处负责人签字:                (部门盖章)

                                                     年   月   日

省 科 技 厅 发 展 计 划 与 财 务 处 意 见

                           处负责人签字:                (部门盖章)

                                                     年   月   日