环保高分子材料及其规模工业化研究

刘 勇

(贵州工业职业技术学院 化学与材料工程学院 ， 贵州 贵阳 550008)

环保高分子材料及其规模工业化研究

刘 勇

(贵州工业职业技术学院 化学与材料工程学院 ， 贵州 贵阳 550008)

聚合材料用于环保设备，具有耐腐蚀性、比强度高等优点。聚合物絮凝剂，离子交换树脂等高分子环保材料广泛应用于水处理。这些应用是聚合物对环境保护所作出的贡献。分析高分子环保材料及其规模工业化研究，对环保事业及高分子材料的发展具有深远影响。

环保；高分子材料；规模；研究

合成高分子材料具有小型化、性能优良等特点，在20世纪初问世以来得到了各行业的广泛好评。在环保方面，由于聚合物具有重量轻、比强度高、耐腐蚀、易加工、价格低等优点，在各种加工设备中的应用也越来越普遍。然而，当聚合物材料被广泛使用时，废聚合物引起的污染也越来越严重。一方面，人们使用聚合物材料改善生活条件；另一方面，废弃的聚合物材料又破坏了自然生态环境。本文主要从聚合物在环保领域中的应用，如水处理设施中的应用、水处理及污泥处理中的絮拟剂、离子交换树脂等应用现状，其次分析了环保高分子材料的规模工业化研究。

1 高分子在环保中的应用

1.1 在水处理设施中的应用

倾斜板(管)沉淀池：沉淀池的一般用途是平流沉淀池、径流沉淀池、垂直流沉淀池，新开发的倾斜板(管)沉淀池是一种高效沉淀池，设置斜盘在沉淀池中增加沉淀面积，从而提高水处理能力。倾斜板沉淀池中使用的斜盘由塑料制成，性能优良。该塑料斜盘具有重量轻，耐腐蚀等特点。它是理想的倾斜板材料，特别适用于各种水质。

在水处理和水深处理和中水处理常用的过滤器中：砂过滤器负荷低，过滤速度只能达到8至10m/h，而最新开发的合成聚合物纤维过滤器，使得过滤技术达到新的水平。如出现新型自供电的纤维过滤设备，在水的作用下，过滤层自动形成清洗状态，可以用很低的清晰水压头对过滤层轻松彻底的进行清洗，而且在清洗过程中对过滤料零损伤，可有效去除水中的悬浮固体、有机物、油、胶体、病毒有着明显的清除作用。一些纤维过滤材料可以在没有任何絮凝剂的情况下使用，以解决纤维低温低浊度处理问题。

1.2 水处理及污泥处理中的絮拟剂

在国内外供水，污水处理和污泥脱水中，主要使用的是高分子絮凝剂。无机絮凝剂的优点是价格低廉，但铁盐出水带有颜色，对给水设备也产生一定的腐蚀作用。而有机聚合物絮凝剂性能优良，其特点主要体现在：(1)高分子量，产品性能稳定，吸附架桥能力较强；(2)具有多种功能团，絮凝效果好，使用范围广;污泥产生量少，用量一般为无机凝结剂的十分之一；(3)形成大而密的絮体易与水分离； (4)污泥中污泥残渣可用污泥处理焚烧，不会造成二次污染。

在污水处理中，由于各种行业的污水，水质复杂，任何一种单一絮凝剂难以完全絮凝，因此复合聚合物絮凝剂由此形成。复合聚合物絮凝剂来自各种材料的共聚物，可以处理胶体物质的不同性质。例如，河南油田选择复合聚合物絮凝剂，对乳化严重、油水密度差、沉降分离缓慢、高浊度稠油进行处理，可以达到回注水质标准。

1.3 离子交换树酯

在水处理中，聚合物离子交换树脂的合成主要用于水软化。在工业废水处理中，主要用于废水中重金属离子的消除。离子交换树脂是一种不溶于水的多孔固体材料，其孔表面和一部分附着离子交换基团的孔隙可以从阳离子或阴离子溶液中吸附，同时含有另一个离子电荷符号被平等交换并释放到溶液中。离子交换树脂有天然沸石、人造沸石、磺化煤、离子交换树脂等，前三种只能水软化，用于交换阳离子，离子交换树脂阳离子和阴离子两类，主要区别在于强强酸碱树脂和弱酸碱树脂。特别是弱酸碱树脂的出现，由于其交换容量大，选择性高，易再生等特点，在工业废水处理中的重金属离子具有广泛的应用。

2 环保高分子材料规模工业化

溶液型聚合物材料是不可或缺的一类材料，广泛应用于人类生活的各个方面，包括涂料，粘合剂，油墨，油漆等。国家统计局的基础统计显示，2013年中国聚合物溶液型材料总产量达到19205.6万吨，占全行业聚合物材料的总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释到左右浓度，由于现有高分子材料溶解度的限制，溶剂主要是甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、丙酮等，如四氢呋喃等有毒有机溶剂，目前我国每年使用这种物质可以排放到空气中有机溶剂超过4000万吨，其资源浪费、空气污染、影响广大群众的身体健康，已然成为一个较大的社会问题。

多年来，我国致力于开发环保聚合物溶液材料，以水，酒精无毒溶剂代替传统的有毒，有害溶剂，已开发出一系列环保胶粘剂，印刷油墨，油漆和聚合物添加剂，具有大规模工业化生产近十个品种，如：乳液智索冷糊层压塑料，醇溶塑料塑料膜，醇溶性油墨树脂，醇溶性皮革表面剂，醇溶性道路和桥梁铺设重点材料，环保无甲醛森林工业脲醛树脂，环保增塑剂。

高分子材料在环保领域的应用引起了人们的关注，但仍然面临许多问题：(1)价格高，生物降解聚合物材料，价格是平均水平的2～15倍，作为其进入市场的重要阻力；(2)技术问题，生物降解聚合物材料在不同领域需要不同的降解速率，如包装材料要求具有一定的使用时间，做到医疗材料降解速度要求；(3)评估问题，对样品方法没有完全相同的评价。(4)安全问题，生物降解聚合物材料虽然消除了白色污染，但也可能损害环境。德国包装工业协会最近在巴黎Plat欧洲电影大会上指出，可生物降解的聚合物材料可能会产生甲烷，这是一种比二氧化碳损害高出21倍的有害气体。

对于可生物降解的聚合物材料面临的机遇和挑战，本文提出(1)减少环保聚合物材料的生物资源、关税、增值税，将低级原料市场开放；(2)发展进出口市场，建立环保高分子材料加工业和销售渠道；(3)立法限制使用聚合物材料非完全降解，促进高分子材料安全降解生产和使用；(4)提升技术和性能，降低成本。我国的《可再生能源法》和《固体废物法》实施了鼓励开发利用生物降解材料的政策；在《国家长期科技发展规划纲要》和《十一五》科技发展规划中也将开发生物降解聚合物材料作为重要内容之一。

[1] 杨科柯.环保型高分子材料国家地方联合工程实验室[J].中国材料进展,2013(3):190-192.

[2] 李 浩,陈小薇,王选仓.环保型改性高分子材料固沙剂实用性能研究[J].科学技术与工程,2014,14(26):144-148.

(本文文献格式：刘 勇.环保高分子材料及其规模工业化研究[J].山东化工，2017，46(14)：141,148.)

2017-05-08

刘 勇(1986—)，四川广元人，硕士，讲师，研究方向：化工材料工艺及教学。

TB324-2

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