高分子吸收剂的应用及展望

胡婷婷 许焱炜

1 前言

2015年8·12 天津市天津港危险品仓库发生火灾爆炸事故。2016年11月兰州市一家物流园内司机在搬运约250 公斤三氯丙酮的过程中发生有毒危化品三氯丙酮泄露，最终用沙土覆盖回收处理。2017年江苏一油罐车发生侧翻，易燃液体泄漏，最终用大量水稀释后泡沫覆盖处置。2018年11月福建省东港石油化工实业有限公司执行碳九装船作业时，码头连接海域软管处发生泄漏，最终用大量吸油毡吸附后打捞回收处置。危化品泄露事故频发，如若处理不当，不但会对周围环境造成长期严重的污染，引起人类中毒甚至死亡，而且可燃物、易燃物引起的火灾、爆炸会造成周围大面积毁灭性的破坏。因此对泄漏物进行安全处理尤为重要。

多年来人们对危化品泄露通常采用水、活性炭、沙土、吸油棉、吸油毡及吸附剂等进行处理。吸附剂（吸附材料）容易将已经吸收的液体再次释放，且吸附剂不能吸收比自身体积大的多的液体，极易造成二次污染，加剧对环境和人的威胁。活性炭的可重复次数及使用效果远远低于预期，给使用者带来较大麻烦。吸油棉、吸油毡在吸收泄漏液体时同时吸收水，没有选择性，大大降低吸收效果。吸收剂可以明显克服这些缺陷，加上高分子行业的快速发展，当前，研制性能好、选择性强、价格低廉、生产成本低的高分子吸收剂成为较好的研究方向。

2 高分子吸收剂概述

本文介绍的高分子吸收剂是一种外观为盐状的固体颗粒，以亲油基团作为单体，BPO为引发剂，采用悬浮聚合法合成，可对危化品有针对性的高效吸收。目前，美国吸收技术有限公司生产的英必思产品，是一种交叉连接的烷基苯乙烯聚合物，可用来吸收几乎所有液态有机化学品，但其成本高，价格昂贵。国内鲜有高分子吸收剂的相关生产线，中盐安徽红四方股份公司通过多方渠道了解，与安徽成方新材料科技有限公司合作，引进麦吉克高分子吸收剂。该高分子吸收剂已经实现了从技术研究到产品的转换，打破了国际垄断格局，并被多个部门认可。2015年至2018年期间，与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机液体危化品罐车泄漏应急处置技术研究》、与海军后勤装备研究院合作《吸油树脂在舰面火灾事故应急处置中的应用研究》、拟与中国原子能研究院及中国科学技术大学合作《中低放液体核废料固化处置材料-高分子吸收剂》等项目得到了国家部委相关领导及相关技术领域的认可。同时，产品已被工信部《应急产业重点产品和服务指导目录》、环保部、科技部等部门制定的《节水治污先进适用技术指导目录》等收录。目前在国内已初步建成50 吨/年的生产线，产品性能优良，可应用领域广泛，相对于国外的产品价格更加低廉，正在逐步推广应用。

3 高分子吸收剂特点与性能

3.1 吸收范围广

高分子吸收剂可以吸收的有机物液体包括汽油、煤油、柴油、氯化物、苯系物和其他有机溶剂、有机危险化学品，是国内唯一工业化的吸收油品化学品物质的聚合物基吸收剂。

3.2 保留率高

吸收后的液体直接进入聚合物分子内部，不会再渗出，这一点与普通吸附棉不同，不会造成二次污染。吸收油类或化学液体的高分子吸收剂，受到外力的作用，液体不容易释放，保留率高。

3.3 吸收能力强、速度快

大多数液体有机化学品能在10 分钟内吸收饱和，最短只需要10 秒钟便能将其固化吸收。

当液体物质被吸收进入聚合物分子内部后，高分子吸收剂粒子就立即开始吸收膨胀，体积变为自身体积的几倍，吸收的液体保存并固定在其分子结构中，但分子结构不变。

3.4 吸收具有选择性

高分子吸收剂具有疏水的特点，密度比水小，可以在水面使用。如在水面发生泄漏可大面积播撒吸收粒子或铺设吸收包，后续易清理。并且，高分子吸收剂可有效实现油水分离，在油水混合物及薄油层问题的解决方面也具有明显优势。

3.5 与吸附材料的对比

将传统吸附材料和新型高分子吸收剂在作用原理、吸收倍率、选择性和保持性方面作对比（见表1），同时通过多个实验比较出吸附材料和高分子吸收剂的性能差距（见表2）

表1 高分子吸收剂与传统吸附材料对比

表2 高分子吸收剂与吸附材料性能对比数据

4 总结与展望

高分子吸收剂是一种新型的功能材料，主要用于环境保护，如海洋、工厂泄漏油、化学品泄漏等的处理，在清除危险化学品污染、改善人类生存环境中起着重要作用。国外对高分子吸收剂开发最早开始于1966年，美国道化学公司首次开始研究。20 世纪90年代后，日本触媒化学工业公司首先研制成功并实现 100 t/a 的工业生产规模。国内有蒋必彪等采用悬浮聚合法制备粒状吸油树脂外观呈蓬松状，内部具有小孔，有利于对石油烃的吸附。该吸油树脂对煤油和苯的最大吸收量分别为自身质量的10.2 倍和18.8 倍。路建美等分别以甲基丙烯酸酯为单体，选择不同的交联剂合成了对煤油、甲苯等不同油品吸收倍率在10-20 倍的高吸油树脂。

目前国内外对高分子吸收剂的研究愈加重视，且高分子吸收剂的研究领域尚有很大的发展空间。主要发展趋势如下：

单体价格过于昂贵，主要依赖国外进口，在合成工艺中占比大，国内替代品还未找到，找到合适的单体降低成本成关键。对高粘度孔径大的危化品，国内高分子吸收剂难于吸收，国外解决了这一难题，可是成本过高，寻找合适的单体，解决孔径问题是关键。

目前对高分子吸收剂吸收危化品的微观结构与吸收性能方面的理论研究很少，如能在这方面做深入探索将对吸收剂的研究开发产生指导作用。

吸收剂和危化品之间的吸收和释放如能实现循环再利用，会大大提高效率降低成本，国内外研究仍处于空白。

利用高分子吸收剂的疏水特性，可以开发新的应用领域。目前，红四方高分子吸收剂已广泛应用于内河、港口码头、军事、核工业等等，并且得到用户的一致好评及认可。未来，将以高分子吸收剂作为核心基础材料开发更多的实用新型产品，更好地为环保服务。随着人们环保意识的增强，对高效环保用高分子吸收材料的需求量必将迅速增长，因此系统开发新型高分子吸收剂未来会有巨大的社会和经济效益。