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 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 550008)

聚合材料用于環(huán)保設(shè)備，具有耐腐蝕性、比強度高等優(yōu)點。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)用是聚合物對環(huán)境保護所作出的貢獻(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，在20世紀(jì)初問世以來得到了各行業(yè)的廣泛好評。在環(huán)保方面，由于聚合物具有重量輕、比強度高、耐腐蝕、易加工、價格低等優(yōu)點，在各種加工設(shè)備中的應(yīng)用也越來越普遍。然而，當(dāng)聚合物材料被廣泛使用時，廢聚合物引起的污染也越來越嚴(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。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濾器中：砂過濾器負(fù)荷低，過濾速度只能達(dá)到8至10m/h，而最新開發(fā)的合成聚合物纖維過濾器，使得過濾技術(shù)達(dá)到新的水平。如出現(xiàn)新型自供電的纖維過濾設(shè)備，在水的作用下，過濾層自動形成清洗狀態(tài)，可以用很低的清晰水壓頭對過濾層輕松徹底的進行清洗，而且在清洗過程中對過濾料零損傷，可有效去除水中的懸浮固體、有機物、油、膠體、病毒有著明顯的清除作用。一些纖維過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。無機絮凝劑的優(yōu)點是價格低廉，但鐵鹽出水帶有顏色，對給水設(shè)備也產(chǎn)生一定的腐蝕作用。而有機聚合物絮凝劑性能優(yōu)良，其特點主要體現(xiàn)在：(1)高分子量，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，吸附架橋能力較強；(2)具有多種功能團，絮凝效果好，使用范圍廣;污泥產(chǎn)生量少，用量一般為無機凝結(jié)劑的十分之一；(3)形成大而密的絮體易與水分離； (4)污泥中污泥殘渣可用污泥處理焚燒，不會造成二次污染。

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，對乳化嚴(yán)重、油水密度差、沉降分離緩慢、高濁度稠油進行處理，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的孔隙可以從陽離子或陰離子溶液中吸附，同時含有另一個離子電荷符號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，用于交換陽離子，離子交換樹脂陽離子和陰離子兩類，主要區(qū)別在于強強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，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方面，包括涂料，粘合劑，油墨，油漆等。國家統(tǒng)計局的基礎(chǔ)統(tǒng)計顯示，2013年中國聚合物溶液型材料總產(chǎn)量達(dá)到19205.6萬噸，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溶劑，目前我國每年使用這種物質(zhì)可以排放到空氣中有機溶劑超過4000萬噸，其資源浪費、空氣污染、影響廣大群眾的身體健康，已然成為一個較大的社會問題。

多年來，我國致力于開發(fā)環(huán)保聚合物溶液材料，以水，酒精無毒溶劑代替?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)重點材料，環(huán)保無甲醛森林工業(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)價格高，生物降解聚合物材料，價格是平均水平的2～15倍，作為其進入市場的重要阻力；(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間，做到醫(yī)療材料降解速度要求；(3)評估問題，對樣品方法沒有完全相同的評價。(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。德國包裝工業(yè)協(xié)會最近在巴黎Plat歐洲電影大會上指出，可生物降解的聚合物材料可能會產(chǎn)生甲烷，這是一種比二氧化碳損害高出21倍的有害氣體。

對于可生物降解的聚合物材料面臨的機遇和挑戰(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，將低級原料市場開放；(2)發(fā)展進出口市場，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。我國的《可再生能源法》和《固體廢物法》實施了鼓勵開發(fā)利用生物降解材料的政策；在《國家長期科技發(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)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實驗室[J].中國材料進展,2013(3):190-192.

[2] 李 浩,陳小薇,王選倉.環(huán)保型改性高分子材料固沙劑實用性能研究[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