高分子吸收劑的應(yīng)用及展望

胡婷婷 許焱煒

1 前言

2015年8·12 天津市天津港危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。2016年11月蘭州市一家物流園內(nèi)司機(jī)在搬運(yùn)約250 公斤三氯丙酮的過(guò)程中發(fā)生有毒危化品三氯丙酮泄露，最終用沙土覆蓋回收處理。2017年江蘇一油罐車(chē)發(fā)生側(cè)翻，易燃液體泄漏，最終用大量水稀釋后泡沫覆蓋處置。2018年11月福建省東港石油化工實(shí)業(yè)有限公司執(zhí)行碳九裝船作業(yè)時(shí)，碼頭連接海域軟管處發(fā)生泄漏，最終用大量吸油氈吸附后打撈回收處置。危化品泄露事故頻發(fā)，如若處理不當(dāng)，不但會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成長(zhǎng)期嚴(yán)重的污染，引起人類(lèi)中毒甚至死亡，而且可燃物、易燃物引起的火災(zāi)、爆炸會(huì)造成周?chē)竺娣e毀滅性的破壞。因此對(duì)泄漏物進(jìn)行安全處理尤為重要。

多年來(lái)人們對(duì)危化品泄露通常采用水、活性炭、沙土、吸油棉、吸油氈及吸附劑等進(jìn)行處理。吸附劑（吸附材料）容易將已經(jīng)吸收的液體再次釋放，且吸附劑不能吸收比自身體積大的多的液體，極易造成二次污染，加劇對(duì)環(huán)境和人的威脅?；钚蕴康目芍貜?fù)次數(shù)及使用效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期，給使用者帶來(lái)較大麻煩。吸油棉、吸油氈在吸收泄漏液體時(shí)同時(shí)吸收水，沒(méi)有選擇性，大大降低吸收效果。吸收劑可以明顯克服這些缺陷，加上高分子行業(yè)的快速發(fā)展，當(dāng)前，研制性能好、選擇性強(qiáng)、價(jià)格低廉、生產(chǎn)成本低的高分子吸收劑成為較好的研究方向。

2 高分子吸收劑概述

本文介紹的高分子吸收劑是一種外觀(guān)為鹽狀的固體顆粒，以親油基團(tuán)作為單體，BPO為引發(fā)劑，采用懸浮聚合法合成，可對(duì)危化品有針對(duì)性的高效吸收。目前，美國(guó)吸收技術(shù)有限公司生產(chǎn)的英必思產(chǎn)品，是一種交叉連接的烷基苯乙烯聚合物，可用來(lái)吸收幾乎所有液態(tài)有機(jī)化學(xué)品，但其成本高，價(jià)格昂貴。國(guó)內(nèi)鮮有高分子吸收劑的相關(guān)生產(chǎn)線(xiàn)，中鹽安徽紅四方股份公司通過(guò)多方渠道了解，與安徽成方新材料科技有限公司合作，引進(jìn)麥吉克高分子吸收劑。該高分子吸收劑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)研究到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換，打破了國(guó)際壟斷格局，并被多個(gè)部門(mén)認(rèn)可。2015年至2018年期間，與公安部天津消防研究所合作《基于新型高分子吸收材料的有機(jī)液體?；饭捃?chē)泄漏應(yīng)急處置技術(shù)研究》、與海軍后勤裝備研究院合作《吸油樹(shù)脂在艦面火災(zāi)事故應(yīng)急處置中的應(yīng)用研究》、擬與中國(guó)原子能研究院及中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作《中低放液體核廢料固化處置材料-高分子吸收劑》等項(xiàng)目得到了國(guó)家部委相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的認(rèn)可。同時(shí)，產(chǎn)品已被工信部《應(yīng)急產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》、環(huán)保部、科技部等部門(mén)制定的《節(jié)水治污先進(jìn)適用技術(shù)指導(dǎo)目錄》等收錄。目前在國(guó)內(nèi)已初步建成50 噸/年的生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品性能優(yōu)良，可應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，相對(duì)于國(guó)外的產(chǎn)品價(jià)格更加低廉，正在逐步推廣應(yīng)用。

3 高分子吸收劑特點(diǎn)與性能

3.1 吸收范圍廣

高分子吸收劑可以吸收的有機(jī)物液體包括汽油、煤油、柴油、氯化物、苯系物和其他有機(jī)溶劑、有機(jī)危險(xiǎn)化學(xué)品，是國(guó)內(nèi)唯一工業(yè)化的吸收油品化學(xué)品物質(zhì)的聚合物基吸收劑。

3.2 保留率高

吸收后的液體直接進(jìn)入聚合物分子內(nèi)部，不會(huì)再滲出，這一點(diǎn)與普通吸附棉不同，不會(huì)造成二次污染。吸收油類(lèi)或化學(xué)液體的高分子吸收劑，受到外力的作用，液體不容易釋放，保留率高。

3.3 吸收能力強(qiáng)、速度快

大多數(shù)液體有機(jī)化學(xué)品能在10 分鐘內(nèi)吸收飽和，最短只需要10 秒鐘便能將其固化吸收。

當(dāng)液體物質(zhì)被吸收進(jìn)入聚合物分子內(nèi)部后，高分子吸收劑粒子就立即開(kāi)始吸收膨脹，體積變?yōu)樽陨眢w積的幾倍，吸收的液體保存并固定在其分子結(jié)構(gòu)中，但分子結(jié)構(gòu)不變。

3.4 吸收具有選擇性

高分子吸收劑具有疏水的特點(diǎn)，密度比水小，可以在水面使用。如在水面發(fā)生泄漏可大面積播撒吸收粒子或鋪設(shè)吸收包，后續(xù)易清理。并且，高分子吸收劑可有效實(shí)現(xiàn)油水分離，在油水混合物及薄油層問(wèn)題的解決方面也具有明顯優(yōu)勢(shì)。

3.5 與吸附材料的對(duì)比

將傳統(tǒng)吸附材料和新型高分子吸收劑在作用原理、吸收倍率、選擇性和保持性方面作對(duì)比（見(jiàn)表1），同時(shí)通過(guò)多個(gè)實(shí)驗(yàn)比較出吸附材料和高分子吸收劑的性能差距（見(jiàn)表2）

表1 高分子吸收劑與傳統(tǒng)吸附材料對(duì)比

表2 高分子吸收劑與吸附材料性能對(duì)比數(shù)據(jù)

4 總結(jié)與展望

高分子吸收劑是一種新型的功能材料，主要用于環(huán)境保護(hù)，如海洋、工廠(chǎng)泄漏油、化學(xué)品泄漏等的處理，在清除危險(xiǎn)化學(xué)品污染、改善人類(lèi)生存環(huán)境中起著重要作用。國(guó)外對(duì)高分子吸收劑開(kāi)發(fā)最早開(kāi)始于1966年，美國(guó)道化學(xué)公司首次開(kāi)始研究。20 世紀(jì)90年代后，日本觸媒化學(xué)工業(yè)公司首先研制成功并實(shí)現(xiàn) 100 t/a 的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。國(guó)內(nèi)有蔣必彪等采用懸浮聚合法制備粒狀吸油樹(shù)脂外觀(guān)呈蓬松狀，內(nèi)部具有小孔，有利于對(duì)石油烴的吸附。該吸油樹(shù)脂對(duì)煤油和苯的最大吸收量分別為自身質(zhì)量的10.2 倍和18.8 倍。路建美等分別以甲基丙烯酸酯為單體，選擇不同的交聯(lián)劑合成了對(duì)煤油、甲苯等不同油品吸收倍率在10-20 倍的高吸油樹(shù)脂。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)高分子吸收劑的研究愈加重視，且高分子吸收劑的研究領(lǐng)域尚有很大的發(fā)展空間。主要發(fā)展趨勢(shì)如下：

單體價(jià)格過(guò)于昂貴，主要依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口，在合成工藝中占比大，國(guó)內(nèi)替代品還未找到，找到合適的單體降低成本成關(guān)鍵。對(duì)高粘度孔徑大的?；?，國(guó)內(nèi)高分子吸收劑難于吸收，國(guó)外解決了這一難題，可是成本過(guò)高，尋找合適的單體，解決孔徑問(wèn)題是關(guān)鍵。

目前對(duì)高分子吸收劑吸收?；返奈⒂^(guān)結(jié)構(gòu)與吸收性能方面的理論研究很少，如能在這方面做深入探索將對(duì)吸收劑的研究開(kāi)發(fā)產(chǎn)生指導(dǎo)作用。

吸收劑和危化品之間的吸收和釋放如能實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，會(huì)大大提高效率降低成本，國(guó)內(nèi)外研究仍處于空白。

利用高分子吸收劑的疏水特性，可以開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，紅四方高分子吸收劑已廣泛應(yīng)用于內(nèi)河、港口碼頭、軍事、核工業(yè)等等，并且得到用戶(hù)的一致好評(píng)及認(rèn)可。未來(lái)，將以高分子吸收劑作為核心基礎(chǔ)材料開(kāi)發(fā)更多的實(shí)用新型產(chǎn)品，更好地為環(huán)保服務(wù)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)高效環(huán)保用高分子吸收材料的需求量必將迅速增長(zhǎng)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)新型高分子吸收劑未來(lái)會(huì)有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。