環(huán)保高分子材料及其規(guī)模工業(yè)化研究

劉 勇

(貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院 ， 貴州 貴陽(yáng) 550008)

環(huán)保高分子材料及其規(guī)模工業(yè)化研究

劉 勇

(貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院 ， 貴州 貴陽(yáng) 550008)

聚合材料用于環(huán)保設(shè)備，具有耐腐蝕性、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。聚合物絮凝劑，離子交換樹脂等高分子環(huán)保材料廣泛應(yīng)用于水處理。這些應(yīng)用是聚合物對(duì)環(huán)境保護(hù)所作出的貢獻(xiàn)。分析高分子環(huán)保材料及其規(guī)模工業(yè)化研究，對(duì)環(huán)保事業(yè)及高分子材料的發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。

環(huán)保；高分子材料；規(guī)模；研究

合成高分子材料具有小型化、性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在20世紀(jì)初問世以來(lái)得到了各行業(yè)的廣泛好評(píng)。在環(huán)保方面，由于聚合物具有重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在各種加工設(shè)備中的應(yīng)用也越來(lái)越普遍。然而，當(dāng)聚合物材料被廣泛使用時(shí)，廢聚合物引起的污染也越來(lái)越嚴(yán)重。一方面，人們使用聚合物材料改善生活條件；另一方面，廢棄的聚合物材料又破壞了自然生態(tài)環(huán)境。本文主要從聚合物在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用，如水處理設(shè)施中的應(yīng)用、水處理及污泥處理中的絮擬劑、離子交換樹脂等應(yīng)用現(xiàn)狀，其次分析了環(huán)保高分子材料的規(guī)模工業(yè)化研究。

1 高分子在環(huán)保中的應(yīng)用

1.1 在水處理設(shè)施中的應(yīng)用

傾斜板(管)沉淀池：沉淀池的一般用途是平流沉淀池、徑流沉淀池、垂直流沉淀池，新開發(fā)的傾斜板(管)沉淀池是一種高效沉淀池，設(shè)置斜盤在沉淀池中增加沉淀面積，從而提高水處理能力。傾斜板沉淀池中使用的斜盤由塑料制成，性能優(yōu)良。該塑料斜盤具有重量輕，耐腐蝕等特點(diǎn)。它是理想的傾斜板材料，特別適用于各種水質(zhì)。

在水處理和水深處理和中水處理常用的過(guò)濾器中：砂過(guò)濾器負(fù)荷低，過(guò)濾速度只能達(dá)到8至10m/h，而最新開發(fā)的合成聚合物纖維過(guò)濾器，使得過(guò)濾技術(shù)達(dá)到新的水平。如出現(xiàn)新型自供電的纖維過(guò)濾設(shè)備，在水的作用下，過(guò)濾層自動(dòng)形成清洗狀態(tài)，可以用很低的清晰水壓頭對(duì)過(guò)濾層輕松徹底的進(jìn)行清洗，而且在清洗過(guò)程中對(duì)過(guò)濾料零損傷，可有效去除水中的懸浮固體、有機(jī)物、油、膠體、病毒有著明顯的清除作用。一些纖維過(guò)濾材料可以在沒有任何絮凝劑的情況下使用，以解決纖維低溫低濁度處理問題。

1.2 水處理及污泥處理中的絮擬劑

在國(guó)內(nèi)外供水，污水處理和污泥脫水中，主要使用的是高分子絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，但鐵鹽出水帶有顏色，對(duì)給水設(shè)備也產(chǎn)生一定的腐蝕作用。而有機(jī)聚合物絮凝劑性能優(yōu)良，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：(1)高分子量，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，吸附架橋能力較強(qiáng)；(2)具有多種功能團(tuán)，絮凝效果好，使用范圍廣;污泥產(chǎn)生量少，用量一般為無(wú)機(jī)凝結(jié)劑的十分之一；(3)形成大而密的絮體易與水分離； (4)污泥中污泥殘?jiān)捎梦勰嗵幚矸贌粫?huì)造成二次污染。

在污水處理中，由于各種行業(yè)的污水，水質(zhì)復(fù)雜，任何一種單一絮凝劑難以完全絮凝，因此復(fù)合聚合物絮凝劑由此形成。復(fù)合聚合物絮凝劑來(lái)自各種材料的共聚物，可以處理膠體物質(zhì)的不同性質(zhì)。例如，河南油田選擇復(fù)合聚合物絮凝劑，對(duì)乳化嚴(yán)重、油水密度差、沉降分離緩慢、高濁度稠油進(jìn)行處理，可以達(dá)到回注水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 離子交換樹酯

在水處理中，聚合物離子交換樹脂的合成主要用于水軟化。在工業(yè)廢水處理中，主要用于廢水中重金屬離子的消除。離子交換樹脂是一種不溶于水的多孔固體材料，其孔表面和一部分附著離子交換基團(tuán)的孔隙可以從陽(yáng)離子或陰離子溶液中吸附，同時(shí)含有另一個(gè)離子電荷符號(hào)被平等交換并釋放到溶液中。離子交換樹脂有天然沸石、人造沸石、磺化煤、離子交換樹脂等，前三種只能水軟化，用于交換陽(yáng)離子，離子交換樹脂陽(yáng)離子和陰離子兩類，主要區(qū)別在于強(qiáng)強(qiáng)酸堿樹脂和弱酸堿樹脂。特別是弱酸堿樹脂的出現(xiàn)，由于其交換容量大，選擇性高，易再生等特點(diǎn)，在工業(yè)廢水處理中的重金屬離子具有廣泛的應(yīng)用。

2 環(huán)保高分子材料規(guī)模工業(yè)化

溶液型聚合物材料是不可或缺的一類材料，廣泛應(yīng)用于人類生活的各個(gè)方面，包括涂料，粘合劑，油墨，油漆等。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)顯示，2013年中國(guó)聚合物溶液型材料總產(chǎn)量達(dá)到19205.6萬(wàn)噸，占全行業(yè)聚合物材料的總量的百分之二十左右。溶液型聚合物材料的使用通常需要稀釋到左右濃度，由于現(xiàn)有高分子材料溶解度的限制，溶劑主要是甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、丙酮等，如四氫呋喃等有毒有機(jī)溶劑，目前我國(guó)每年使用這種物質(zhì)可以排放到空氣中有機(jī)溶劑超過(guò)4000萬(wàn)噸，其資源浪費(fèi)、空氣污染、影響廣大群眾的身體健康，已然成為一個(gè)較大的社會(huì)問題。

多年來(lái)，我國(guó)致力于開發(fā)環(huán)保聚合物溶液材料，以水，酒精無(wú)毒溶劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有毒，有害溶劑，已開發(fā)出一系列環(huán)保膠粘劑，印刷油墨，油漆和聚合物添加劑，具有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)近十個(gè)品種，如：乳液智索冷糊層壓塑料，醇溶塑料塑料膜，醇溶性油墨樹脂，醇溶性皮革表面劑，醇溶性道路和橋梁鋪設(shè)重點(diǎn)材料，環(huán)保無(wú)甲醛森林工業(yè)脲醛樹脂，環(huán)保增塑劑。

高分子材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用引起了人們的關(guān)注，但仍然面臨許多問題：(1)價(jià)格高，生物降解聚合物材料，價(jià)格是平均水平的2～15倍，作為其進(jìn)入市場(chǎng)的重要阻力；(2)技術(shù)問題，生物降解聚合物材料在不同領(lǐng)域需要不同的降解速率，如包裝材料要求具有一定的使用時(shí)間，做到醫(yī)療材料降解速度要求；(3)評(píng)估問題，對(duì)樣品方法沒有完全相同的評(píng)價(jià)。(4)安全問題，生物降解聚合物材料雖然消除了白色污染，但也可能損害環(huán)境。德國(guó)包裝工業(yè)協(xié)會(huì)最近在巴黎Plat歐洲電影大會(huì)上指出，可生物降解的聚合物材料可能會(huì)產(chǎn)生甲烷，這是一種比二氧化碳損害高出21倍的有害氣體。

對(duì)于可生物降解的聚合物材料面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，本文提出(1)減少環(huán)保聚合物材料的生物資源、關(guān)稅、增值稅，將低級(jí)原料市場(chǎng)開放；(2)發(fā)展進(jìn)出口市場(chǎng)，建立環(huán)保高分子材料加工業(yè)和銷售渠道；(3)立法限制使用聚合物材料非完全降解，促進(jìn)高分子材料安全降解生產(chǎn)和使用；(4)提升技術(shù)和性能，降低成本。我國(guó)的《可再生能源法》和《固體廢物法》實(shí)施了鼓勵(lì)開發(fā)利用生物降解材料的政策；在《國(guó)家長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》和《十一五》科技發(fā)展規(guī)劃中也將開發(fā)生物降解聚合物材料作為重要內(nèi)容之一。

[1] 楊科柯.環(huán)保型高分子材料國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室[J].中國(guó)材料進(jìn)展,2013(3):190-192.

[2] 李 浩,陳小薇,王選倉(cāng).環(huán)保型改性高分子材料固沙劑實(shí)用性能研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2014,14(26):144-148.

(本文文獻(xiàn)格式：劉 勇.環(huán)保高分子材料及其規(guī)模工業(yè)化研究[J].山東化工，2017，46(14)：141,148.)

2017-05-08

劉 勇(1986—)，四川廣元人，碩士，講師，研究方向：化工材料工藝及教學(xué)。

TB324-2

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1008-021X(2017)14-0141-01