高分子吸收劑的應用及展望

胡婷婷 許焱煒

1 前言

2015年8·12 天津市天津港危險品倉庫發生火災爆炸事故。2016年11月蘭州市一家物流園內司機在搬運約250 公斤三氯丙酮的過程中發生有毒危化品三氯丙酮泄露，最終用沙土覆蓋回收處理。2017年江蘇一油罐車發生側翻，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業有限公司執行碳九裝船作業時，碼頭連接海域軟管處發生泄漏，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，如若處理不當，不但會對周圍環境造成長期嚴重的污染，引起人類中毒甚至死亡，而且可燃物、易燃物引起的火災、爆炸會造成周圍大面積毀滅性的破壞。因此對泄漏物進行安全處理尤為重要。

多年來人們對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行處理。吸附劑（吸附材料）容易將已經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，加劇對環境和人的威脅。活性炭的可重復次數及使用效果遠遠低于預期，給使用者帶來較大麻煩。吸油棉、吸油氈在吸收泄漏液體時同時吸收水，沒有選擇性，大大降低吸收效果。吸收劑可以明顯克服這些缺陷，加上高分子行業的快速發展，當前，研制性能好、選擇性強、價格低廉、生產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為鹽狀的固體顆粒，以親油基團作為單體，BPO為引發劑，采用懸浮聚合法合成，可對危化品有針對性的高效吸收。目前，美國吸收技術有限公司生產的英必思產品，是一種交叉連接的烷基苯乙烯聚合物，可用來吸收幾乎所有液態有機化學品，但其成本高，價格昂貴。國內鮮有高分子吸收劑的相關生產線，中鹽安徽紅四方股份公司通過多方渠道了解，與安徽成方新材料科技有限公司合作，引進麥吉克高分子吸收劑。該高分子吸收劑已經實現了從技術研究到產品的轉換，打破了國際壟斷格局，并被多個部門認可。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液體危化品罐車泄漏應急處置技術研究》、與海軍后勤裝備研究院合作《吸油樹脂在艦面火災事故應急處置中的應用研究》、擬與中國原子能研究院及中國科學技術大學合作《中低放液體核廢料固化處置材料-高分子吸收劑》等項目得到了國家部委相關領導及相關技術領域的認可。同時，產品已被工信部《應急產業重點產品和服務指導目錄》、環保部、科技部等部門制定的《節水治污先進適用技術指導目錄》等收錄。目前在國內已初步建成50 噸/年的生產線，產品性能優良，可應用領域廣泛，相對于國外的產品價格更加低廉，正在逐步推廣應用。

3 高分子吸收劑特點與性能

3.1 吸收范圍廣

高分子吸收劑可以吸收的有機物液體包括汽油、煤油、柴油、氯化物、苯系物和其他有機溶劑、有機危險化學品，是國內唯一工業化的吸收油品化學品物質的聚合物基吸收劑。

3.2 保留率高

吸收后的液體直接進入聚合物分子內部，不會再滲出，這一點與普通吸附棉不同，不會造成二次污染。吸收油類或化學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、速度快

大多數液體有機化學品能在10 分鐘內吸收飽和，最短只需要10 秒鐘便能將其固化吸收。

當液體物質被吸收進入聚合物分子內部后，高分子吸收劑粒子就立即開始吸收膨脹，體積變為自身體積的幾倍，吸收的液體保存并固定在其分子結構中，但分子結構不變。

3.4 吸收具有選擇性

高分子吸收劑具有疏水的特點，密度比水小，可以在水面使用。如在水面發生泄漏可大面積播撒吸收粒子或鋪設吸收包，后續易清理。并且，高分子吸收劑可有效實現油水分離，在油水混合物及薄油層問題的解決方面也具有明顯優勢。

3.5 與吸附材料的對比

將傳統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比（見表1），同時通過多個實驗比較出吸附材料和高分子吸收劑的性能差距（見表2）

表1 高分子吸收劑與傳統吸附材料對比

表2 高分子吸收劑與吸附材料性能對比數據

4 總結與展望

高分子吸收劑是一種新型的功能材料，主要用于環境保護，如海洋、工廠泄漏油、化學品泄漏等的處理，在清除危險化學品污染、改善人類生存環境中起著重要作用。國外對高分子吸收劑開發最早開始于1966年，美國道化學公司首次開始研究。20 世紀90年代后，日本觸媒化學工業公司首先研制成功并實現 100 t/a 的工業生產規模。國內有蔣必彪等采用懸浮聚合法制備粒狀吸油樹脂外觀呈蓬松狀，內部具有小孔，有利于對石油烴的吸附。該吸油樹脂對煤油和苯的最大吸收量分別為自身質量的10.2 倍和18.8 倍。路建美等分別以甲基丙烯酸酯為單體，選擇不同的交聯劑合成了對煤油、甲苯等不同油品吸收倍率在10-20 倍的高吸油樹脂。

目前國內外對高分子吸收劑的研究愈加重視，且高分子吸收劑的研究領域尚有很大的發展空間。主要發展趨勢如下：

單體價格過于昂貴，主要依賴國外進口，在合成工藝中占比大，國內替代品還未找到，找到合適的單體降低成本成關鍵。對高粘度孔徑大的危化品，國內高分子吸收劑難于吸收，國外解決了這一難題，可是成本過高，尋找合適的單體，解決孔徑問題是關鍵。

目前對高分子吸收劑吸收危化品的微觀結構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吸收劑的研究開發產生指導作用。

吸收劑和危化品之間的吸收和釋放如能實現循環再利用，會大大提高效率降低成本，國內外研究仍處于空白。

利用高分子吸收劑的疏水特性，可以開發新的應用領域。目前，紅四方高分子吸收劑已廣泛應用于內河、港口碼頭、軍事、核工業等等，并且得到用戶的一致好評及認可。未來，將以高分子吸收劑作為核心基礎材料開發更多的實用新型產品，更好地為環保服務。隨著人們環保意識的增強，對高效環保用高分子吸收材料的需求量必將迅速增長，因此系統開發新型高分子吸收劑未來會有巨大的社會和經濟效益。