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        環(huán)保高分子材料及其規(guī)模工業(yè)化研究

        2017-04-09 00:36:52
        山東化工 2017年14期
        關(guān)鍵詞:沉淀池絮凝劑高分子

        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(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(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(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(jìn)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(jī)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(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?,不會造成二次污染?/p>

        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(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(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方面,包括涂料,粘合劑,油墨,油漆等。國家統(tǒng)計(jì)局的基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)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(jī)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(jī)溶劑超過4000萬噸,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(diǎn)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(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(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(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,將低級原料市場開放;(2)發(fā)展進(jìn)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(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。我國的《可再生能源法》和《固體廢物法》實(shí)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(shí)驗(yàn)室[J].中國材料進(jìn)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(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

        A

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

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