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可降解塑料原理

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可降解塑料原理

可降解塑料原理范文第1篇

关键词:高分子材料 可降解 生物

1、前言

现代材料包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三大类。20世纪后,合成高分子材料的研究迅速增加,给人们生活带来了巨大的便利。随着高分子材料在各个领域的大量应用, 废弃的高分子材料对环境的污染已成为世界性的问题。治理白色污染和寻找新的友好型非石油基聚合物是当前全球关注的问题。 生物降解材料正是治标又治本的有效途径,也是我国可持续发展的需要。

2、生物降解机理

高分子材料的降解分为光降解与光学化降解、机械化学降解、热降解与热学化降解、臭氧引发降解、离子降解、辐射分解降解以及生物降解等。生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、 简单的水解或酶反应,以及其他有的机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。

高分子材料的生物降解过程可分为 以下4 个阶段:水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂而引发的高分子水合作用以及可能因化学或酶催化水解而破裂的高分子主链使高分子材料的强度降低。对交联高分子材料强度的降低,可能由于高分子主链、外悬基团、交联剂的开裂等造成。高分子链的进一步断裂会导致分子量降低和质量损失。最后分子量足够低的小段分子链被酶进一步代谢为二氧化碳、水等物质。总之, 生物的降解并非是单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学的协同作用, 还是一个相互促进的物理化学过程。目前为止,除了生物降解外,高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、 生物侵蚀及生物劣化等。

3、生物可降解高分子材料的应用

生物可降解高分子材料的应用范围很广,可用于农业、园林、水产以及装潢、包装、卫生、 化妆品等领域,由于成本等因素,目前研究多集中在生物医疗工程领域。

3.1农业、园林、土木等用材

农业、园林、土木等用材包括苗圃用膜材、树根包装袋、防草用地膜、多功能卷材、坡面防护绿化卷材等。各种膜材和功能片材的使用时间不同,有的要求 1 个季节,有的最少要求 1- 3 年,例如:在树苗培植的几年时间里,用于植树方面的材料最终慢慢降解回归土壤. 目前,一些先进的农业国家不断投资建造以家畜粪或农业废弃物为原料的堆肥生产装置,农用等可降解塑料也可通过这些装置回归自然.

3.2装潢、卫生、生活、杂品

装潢、卫生、生活、杂品、医疗用材包括地毯垫布、包装袋、壁纸、帽子、内衣、餐巾纸、桌布、茶叶袋等等。以上大多数都是一次性用品,用后掩埋或燃烧均无毒气产生,还可以与其他有机废弃物一起变为堆肥, 回归自然。值得一提的是,一些具有生物体适应性的生物可降解高分子材料,可以广泛地应用于与生物体相接触的地方,今后还将研究出更广泛的用途.例如:一种称为 “自由树脂” 的材料,能在60℃热水里化成一团软泥,可以加工成各种形状的装饰品、玩具、文具等。冷却后,有足够的强度并长期不变形,再加热后又可以形成新的造型。

3.3包装工程中的应用

在包装行业中,高分子材料的应用越来越多,但是大量废弃的包装材料给环境造成了巨大污染。仅靠减少使用量是不能根本地解决问题的,采用降解性高分子才是可行的办法。目前,各种包装材料中聚乳酸具有最大、最有潜力的应用市场。聚乳酸的阻气阻水性、可印刷性及透明性良好, 并且其基本原料乳酸是人体固有的物质之一,对人体无毒无害,在食品包装市场上有很大的前景。

很多大公司都看好这种新型的环保材料。可口可乐公司在盐湖城的冬奥会上用了50万只聚乳酸塑料制成的一次性杯子,这些杯子只需40天就可在露天的环境下消失得无影无踪。

3.4生物医学领域

生物可降解材料在医学领域上的应用原理是在机体生理条件下,通过水解或酶解,从大分子的物质降解为对机体无损害的小分子物质或者是小分子物质在生物体内自行降解,最后通过机体的新陈代谢完全吸收和排泄出去,对机体不产生任何毒副作用。生物降解材料已被广泛用于人造皮肤、缝合线、体内药物缓释剂和骨固定材料等外科手术中。聚丙烯、尼龙及聚酯纤维等合成纤维制成的医用缝合线不能被机体吸收,会产生排异的现象,而且在伤口愈合后还要进行再次手术才能去除。采用聚L-丙交酯(PLLA)、聚乙交酯及其共聚物等制成的外科缝合线,可在伤口愈合后自动降解并被生物体所吸收,无需拆线,现已商业化。用生物可降解的高分子材料制成的人造皮肤可应用于治疗烧伤换皮等场合。另外,在治疗过程中还可将抗生素类药物及骨生长调节蛋白、骨生长因子等植入材料中,可以防止感染并促进骨愈合,控制药物在体内的释放速率,使药物在体内能够保持有效的浓度,减小或消除副作用,尤其是在植入或附于病区时,则更能显示其优越性。微胶囊技术在控制药物定时释放、增加药物的稳定性、降低药物毒副作用和有效利用率等方面具有积极意义。

4、生物可降解高分子前景展望

目前,生物降解聚合物的开发与应用还存在一些问题,国内外普遍承认,降解塑料比同类现行塑料的产品价格要高许多。聚合物的降解性必然会损害产品的持久性,也会在一定程度上降低它的力学性能,从而限制生物降解聚合物的应用范围。尽管如此,随着环保法规的完善和人们环保意识的增强,生物降解聚合物市场继续增长,尤其是在包装材料、塑料薄膜、医用材料等领域的应用。然而就目前研究的成果而言,欲使其普遍使用仍需经过较长的时间。开发低成本、 具有降解时控性和高效性的生物塑料是这一领域以后研究的主要方向。

可降解塑料原理范文第2篇

塑料袋是人类健康的大敌

市面上的塑料袋可分为两种,即无毒塑料袋和有毒塑料袋。无毒塑料袋是用聚乙烯、聚丙烯和密胺等原料制成的,可以用来包装食品;有毒塑料袋如用聚氯乙烯(PVC)制成的不能做食品包装袋使用。现在,人们在市场上、马路边上购买熟食品用的大多是超薄塑料袋,而这种塑料袋中有许多是聚氯乙烯和聚苯乙烯制成的再生塑料制品,对人体是有害的。

塑料袋中有害人体健康的成分

聚氯乙烯:聚氯乙烯单体经胃肠道吸收后,一部分经呼吸道排出,另一部分分解成乙醇和一氯醋酸。这些物质会对神经系统、骨骼和肝脏产生毒性作用,导致血管肉瘤的发生。乙醇会损害人体神经,导致头昏、眼花,严重的甚至会致癌。

硬脂酸铅:硬脂酸铅是聚氯乙烯塑料袋的一种稳定剂,高温时塑料袋中的硬脂酸铅极易析出而溶入食品,一旦进入人体就会造成积蓄性铅中毒。

邻苯二甲酸盐:邻苯二甲酸盐,即邻苯二甲酸酯,是塑料工艺的添加剂,主要用于增加塑料制品的柔韧性。邻苯二甲酸酯属于低毒化学物,对中枢神经系统和肝脏有损害,在高温加热时会游离出有毒的单体,对人体产生危害。

化合药剂:为了增加透明度和弹性,聚氯乙烯保鲜膜中增加了一定量的增塑剂。经长时间的包裹,食物中的油脂容易将保鲜膜中的有害物质溶解,并且在加热时会加速增塑剂中的化合药剂释放到食物中。这些化合药剂会破坏人体内分泌系统,扰乱人体正常的激素代谢,会引起妇女乳腺癌、新生儿先天缺陷、男性数减少,甚至精神疾病等。

健康专家提示:有些塑料制品含有多种对人体有害毒素,高温下可产生多达16种有毒物质,能渗入到食物中,不仅会损害人的肝脏和肾脏,还有可能干扰人的内分泌,造成生育能力下降以及男性雌化现象等。

塑料袋的消毒卫生不过关

行内人士指出,目前市场上销售和使用的塑料袋,绝大多数是各地小型企业或家庭作坊生产的,有相当数量是再生塑料制品,利用垃圾站收拣的废旧塑料、工业废弃物和医疗机构丢弃的塑料垃圾回收加工的,未经消毒处理,就加工制成食品袋投入市场。这些再生塑料含有严重超标的病菌和致癌物,用这种塑料制品包装直接入口的熟食品,会对消费者的身体健康造成严重的后果。

另外,塑料制品如黏有污染物,会成为蚊蝇和细菌生存、繁殖的温床,危害人体健康。

塑料袋包装的食品易变质

医学专家指出,食品,尤其是熟食,用塑料袋包装以后,常常容易变质,人吃了这类变质食品后,易引起呕吐、腹泻等食物中毒症状。此外,塑料袋本身会释放有害物质,因在密封袋中长期积聚,浓度随密封时间增加而升高,致使袋中食物受到不同程度的污染,影响人体健康。

特别提示:有色塑料袋危害更大。首先,有色塑料袋多含有机染料,如各种芳烃等,这些化学物质对人体健康会有一定影响。其次,有色塑料袋多是用回收的废旧塑料制品重新加工而成的,由于回收料中杂质较多,厂家不得不在其中添加颜料,加以掩盖。这些化学物质对人体的危害极大,不能用来装直接入口食品。

塑料袋破坏环境一二三

使用一次性塑料袋不仅严重影响人们的身体健康,还对环境造成严重的污染。

能源消耗严重。据测算,每生产1吨塑料,需消耗3吨石油。统计数据显示,全美国每年使用的塑料袋达数百亿个,生产这些塑料袋所消耗的原油每年就超过1000万桶。有资料显示,我国仅每天买菜要用掉10亿只塑料袋,其他各种塑料袋的用量每天也在20亿只以上,其能源消耗非常严重。

造成“视觉污染”。被随意丢弃在环境中的一次性塑料袋给人们视觉上所造成的“脏乱差”感觉,它破坏了城市、农村和风景区的给人的景观美感,甚至会影响人们的工作和生活情绪。

处理困难且费用高。塑料袋被丢弃在街道上,不但会阻塞城市下水管道,甚至还会堵塞废物处理设备,造成处理困难。据美国加利福尼亚州的一项统计数据表明,该州每年清理塑料袋的费用高达3亿美元,而掩埋这些塑料袋还需要另外的2500万美元。

两百年才能腐烂。塑料袋埋在地下要经过大约两百年的时间才能腐烂,会严重污染土壤;如果采取焚烧处理方式,则会产生有害烟尘和有毒气体,长期污染环境。即便是“降解塑料袋”,实际上只是在塑料原料中添加了淀粉,填埋后因为淀粉的发酵、细菌的分解,大块塑料袋会分解成细小甚至肉眼看不见的碎片,但这只是一种物理降解,并没有从根本上改变塑料产品的化学性质。

影响土壤的特质。塑料袋本身不是构成土壤和水体的基本物质之一,强行进入到土壤之后,由于它自身的不透气性,会影响到土壤内部热的传递和微生物的生长,从而改变土壤的特质,还会影响到农作物吸收养分和水分,导致农作物减产。

易被动物误食。废弃在地面上和水面上的塑料袋,容易被动物当做食物吞入,塑料袋在动物肠胃里消化不了,易导致动物损伤和死亡。

远离塑料袋从现在做起

国家法律法规的制定。目前越来越多的国家和地区已经限制塑料购物袋的生产、销售、使用。国务院办公厅日前向各省、自治区、直辖市人民政府、国务院各部委、各直属机构下发了《关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》。通知指出,自2008年6月1日起,在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度,一律不得免费提供塑料购物袋。国内外的经验证明,有偿提供塑料袋是目前最积极而又行之有效的解决“白色污染”的办法。

与此同时,中国国家标准化管理委员会会同中国轻工业联合会,已完成《塑料购物袋的环境、安全和标识通用技术要求》、《塑料购物袋》、《塑料购物袋的快速检测方法与评价》三项国家标准征求意见稿,并面向全社会征求意见。按照征求意见稿,塑料购物袋的厚度必须大于等于0.025毫米;塑料购物袋的标识应需要明确袋的名称,如普通塑料购物袋、降解塑料购物袋、淀粉基塑料购物袋、直接接触食品用塑料购物袋等,征求意见稿还对塑料购物袋的提吊能力、封合强度、漏水性等物理力学性能,以及塑料购物袋的包装、运输和贮存提出了要求。相信随着国家法规的出台,将有助于减少不合格塑料袋产品带来的危害。

环保塑料袋的应用。国际上可以用作环保型的塑料袋大致有4种:光降解型、完全生物降解型、水降解型和淀粉改性型。我国可降解塑料的研发始于上世纪70年代,基本与世界同步。目前,我国环保塑料袋技术较为成熟的是生物降解型和淀粉改性型两种。在市面上推行的大多数可降解塑料袋的化学成分是“淀粉改性聚烯烃聚乙烯”,淀粉含量在90%以上。在结束其正常使用寿命后,再经过半年到1年的时间就可以完全降解。全淀粉塑料的生产原理是使淀粉分子变构而无序化,形成了具有热塑性能的淀粉树脂。淀粉在各种环境中都具备完全的生物降解能力,塑料中的淀粉分子降解或灰化后,形成二氧化碳气体,不对土壤或空气产生污染。同时,淀粉又是可再生资源,取之不竭,对节约资源也有很大的帮助。但由于这些产品成本太高,推广起来有一定困难。

提高自我保护意识。为有效降低使用塑料制品的危害,在使用食品袋等塑料制品时要慎选慎用。购买熟食、点心等直接入口的食物时,最好自带餐具或标准塑料食品袋。购买标准塑料食品袋,最好到正规的商场购买知名品牌的产品,产品的外包装袋上要有中文标识,标有厂名、厂址和执行标准。同时,冰箱里冷藏、冷冻的食品也应该用保鲜膜或保鲜袋,不要用普通的塑料袋代替。禁用彩色塑料袋直接盛装食品。

小知识:消费者可以用以下方法辨别塑料食品袋是否有危害。一般无害的塑料袋呈乳白色、半透明或无色透明状;有柔韧性,手摸时有感,表面似有一层蜡,遇明火易燃,离火后仍能继续燃烧,无异味。

“白色污染”泛指废弃后处理阶段的问题,未将生产、运输等其他阶段考虑进去。研究表明,无论是纸袋、可降解塑料袋还是其他所谓“绿色”、“环保”包装品,都在其生命周期中有一定的环境影响,只不过是在生命周期的某些环节中其影响相对少(有的产品的环境影响并不小于塑料袋)。如果人们不改变无控制的滥用浪费习惯,还会造成环境和资源压力,甚至导致“拆东墙补西墙”的后果。最好的解决方法则是塑料袋消费量的“源头减少”。重复使用购物袋可有效减少塑料袋的消费量。为了有效促进购物袋的重复使用,利用塑料袋收费等经济手段是不错的措施,国外确实已经有成功的案例,我国台湾、香港等地也有相关措施,收到了一定效果。而从2008年6月1日起,随着免费塑料购物袋的禁止,将有助于我们远离塑料袋带来的危害。

生活小常识

什么是白色污染?

所谓“白色污染”,是人们对难降解的塑料垃圾污染环境的一种形象称谓。它是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各类生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物,由于随意乱丢乱扔,难于降解处理,以致造成城市环境严重污染的现象。由于这类废弃物多为白色,故称白色污染。

废塑料有什么价值?

塑料种类很多,有聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等,是宝贵的资源,回收废塑料制品,可变废为宝:裂解提炼单体,成为循环使用的原料;造粒,成为降级使用的再生原料;加入化学制剂调合成涂料、黏合剂;提炼汽油、柴油,出油率可高达70%~75%,且不含铅。

什么叫生命周期分析?

生命周期分析分析是为评估产品(或服务)的整个生命周期中的环境影响的一种分析技术。产品的生命周期指从提取或生产其原材料、生产、运输、消费到废弃后处理阶段。评估某些产品的环境影响时,应该关注其整个生命周期中对环境的影响,而不要只关注生产过程中或废弃后处理阶段等某一个或几个环节。这是因为产品在其生命周期中的任何一个环节或大或小对环境有影响,有些产品在废弃后阶段的问题更突出,有些产品生产阶段的环境污染和能源消耗更多,还有些产品,比如进口产品,在运输过程中大量消耗能源并排放温室气体。

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国外塑料袋的治理情况

封杀免费塑料袋。通过经济杠杆控制塑料袋的使用量,事实证明,这是治理“白色污染”的有效办法。

欧盟:许多欧盟国家的大型零售商场已经开始停止提供免费塑料袋。在荷兰、比利时和卢森堡等国,继大型连锁超市家乐福停止提供免费塑料袋之后,德尔海兹和GB超市也已经除冷冻食品和无包装的蔬菜水果外,不再为其他商品提供免费塑料袋。

德国:在十几年前就实施了相关法律,目前德国所有超市的塑料袋均是有偿使用,使得塑料袋的使用大幅减少。

韩国:在韩国超市和百货商场购物,无论消费者买了多少商品,结账时购物袋都需要自掏腰包。韩国政府从1999年2月22日起实施法令,要求全国各大百货商场和大型超市不再免费提供塑料袋和纸质购物袋,而改为收费制。为推行和宣传这项措施,韩国政府当时在全国张贴了10万张宣传画,分发了20万份宣传册和6.5万个环保购物袋。

美国:2007年3月27日,美国旧金山市议会通过一项法案,限令旧金山的超市、药店等零售商分别在6个月和1年内停止使用化工塑料袋。该法案规定,超市和药店零售商只允许向顾客提供纸袋、布袋或以玉米副产品为原料生产的可降解塑料袋,化工塑料袋被严格禁止。若再向消费者提供塑料袋,将被处以罚款。

其他国家:澳大利亚、巴西等国的一些地方也已出台了禁用塑料购物袋或必须有偿使用的规定。非洲的坦桑尼亚已规定禁止使用30微米到65微米厚的塑料袋。卢旺达则从2005年开始就禁止使用和进口厚度在100微米以下的塑料袋。肯尼亚政府已经开始对塑料袋征收120%的消费税,并计划将塑料袋价格提高660%。乌干达也开始执行一项禁用塑料袋的法令。

引导再利用。在寻找替代品和循环利用方面,各国也费了不少力气。

新加坡开展了“自备购物袋日”活动,每逢星期三,新加坡全国206家超市就会以非强制性的方式鼓励消费者少用塑料袋。

为方便顾客,韩国超市通常将商品包装用纸箱免费提供给消费者,供他们装运所购物品。顾客回家后,可将用过的纸箱放到居民区内指定地点回收,这样做既满足了顾客免费装运物品的需要,又实现了废物有效循环利用,颇受欢迎。

可降解塑料原理范文第3篇

穿上哈利·波特的“隐身斗篷”,你便会遁形无迹。不过,当这样一件“隐身斗篷”在你眼前亮相的时候,

>> 文件隐身衣谁都看不到等 隐身衣 “隐身衣”诞生? 纳米织造隐身衣 邪恶的隐身衣 超级战士的隐身衣 形形的隐身衣 性病披上了“隐身衣” 假如老师有件隐身衣 躲猫猫神器“隐身衣” 用颜色打造隐身衣 主妇请穿上隐身衣 “隐身衣与清水”讲评 地球君的隐身衣 隐身衣和皇帝的新装 给木马穿上“隐身衣” 撕破“隐形大盗”的隐身衣 哈里・波特的隐身衣 穿着隐身衣的爱与欺骗 爱,有时穿着一袭隐身衣 常见问题解答 当前所在位置:l。

“画”出世界

刷刷刷,凭空几笔,一座埃菲尔铁塔便“画”成了。这幅画的神奇之处在于,它是如假包换的3D作品。当然,绘制这3D画得靠秘密武器——3Doodler。

3Doodler的“墨水”是ABS塑料(一种合成树脂)或PLA(聚乳酸,以生物质淀粉为原料的可降解塑料)。笔头在约270℃高温下融化,“墨水”喷洒而出,并在空气中迅速冷却凝固定型。看来要想“画”出一幅精美的3D画作绝非易事,在防止烫伤之余,你还得勤加练习呢!

这个创意源自3D打印机,且价廉物美、有趣实用。花75美元,你就能“画”出五彩斑斓的世界:小饰品、小摆设、小物件……任由你创意!

视频欣赏:/v_show/id_XNTE2OTI5ODA0.html。

磁悬浮鼠标

如果传统的鼠标又可称之为“老鼠”,那将这款新型鼠标冠名为“蝙蝠”就显得很贴切了——因为它是悬浮于半空的。

可降解塑料原理范文第4篇

关键词:化学;渗透;节能环保

可持续发展是指既满足现代人的需求又不损害后代人满足需求的能力。俗话所说的“利在当今,功在千秋”或“但留方寸地,留与子孙耕”等,就是这个思想。因此,可持续发展包含着节能环保、绿色化学、新能源开发、物料循环使用等等多个方面。

下面以苏教版《高中化学必修一》《化学反应原理》和《有机化学基础》为例,对如何在教学中渗透可持性发展的思想做一些探索,以便抛砖引玉。

一、碘升华管

碘升华管、NO2球等都可称为封管实验,操作简便,重复性好,因此被广泛地运用在化学的各个角落,堪称节约环保的典范,也可以说是化学实验中的一个创新。

二、电解铝

氧化铝的熔点高达2054℃,要将它熔化电解需耗费大量能源,电极及容器的要求也要大大提高,因此金属铝曾是贵比黄金的金属。后来科学家们发现一种叫冰晶石的助熔剂,能够在1000℃熔化,而氧化铝恰好可熔于其中,于是问题就迎刃而解了,曾经高贵的铝制品也就进了寻常百姓家。

三、有害废气的零排放

工业生产硫酸的尾气有一定量的二氧化硫,它有毒、有刺激性气味,还会造成酸雨,所以必须回收利用。工业生产硝酸时,NO和NO2只要与空气和水充分接触就可以完全转为硝酸。

四、合成氨的关键――催化剂

因为氮气的稳定性,要让氮气和氢气发生反应,没有催化剂是很难实现的。合成氨是人工固氮的主要途径。所以寻找合适的催化剂是降低合成氨成本的关键。铁触媒是现在广泛使用的合成氨催化剂,但适宜温度要500℃左右。如果能找到更低温度下的合成氨催化剂,那将是很有“钱”途的!夸张一点说,获得诺贝尔奖都有可能。

五、白色污染

白色污染指的是塑料废弃物。传统的塑料是很难在自然界降解的,塑料废弃物:塑料袋、泡沫、塑料瓶等等充斥于大大小小的垃圾堆里,河道上,水沟里,累月经年,不见消失。限塑令也只是一定程度上减少塑料袋的使用量,却无法解决白色污染的普遍存在。所以从根本上来说,除了增大限塑范围和增强废弃塑料的回收外,更要生产可降解塑料来替代传统塑料。

六、低碳生活

低碳,是指较低(更低)的温室气体(二氧化碳为主)的排放,低碳生活可以理解为:减少二氧化碳的排放,就是低能量、低消耗、低开支的生活方式。如,今这股风潮逐渐在我国一些大城市兴起,潜移默化地改变着人们的生活。低碳生活更健康、更自然、更安全,可以返璞归真地去进行人与自然的活动。

可降解塑料原理范文第5篇

一、二氧化碳的捕集

二氧化碳的捕集方法主要有吸收法、吸附法、膜分离法等。

工业上常用的吸收法分为物理吸收法和化学吸收法[1]。物理吸收法是指采用水、甲醇等作为吸收剂,利用二氧化碳在这些溶剂中的溶解度随压力而变化的原理来吸收的方法。其关键在于吸收剂的选择,要求具有对二氧化碳的溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性以及性质稳定的特点。

化学吸收法是利用二氧化碳的酸性气体的性质与弱碱性物质发生化学反应,然后加热生成物,分解得到二氧化碳。该方法的关键是控制好吸收和解吸的条件。吸收剂应对二氧化碳具有选择性、不易挥发、腐蚀性小、粘度低、毒性小、不易燃。常用的吸收剂有醇胺、碳酸盐等的水溶液,吸收剂浓度通常不超过50%。

吸附法是一种利用固态吸附剂(活性炭、天然沸石、分子筛、活性氧化铝和硅胶等)对原料气中的二氧化碳进行有选择性的可逆吸附来分离回收二氧化碳。吸附剂在低温(或高压)条件下吸附二氧化碳,升温(或降压)后将二氧化碳解吸出来。一般需要多座吸附塔并联使用以保证整个过程中能连续的输入原料气,连续地取出二氧化碳气及未吸附气体。其关键是吸附剂的载荷能力,主要决定因素是温差(或压差)。

膜分离法是利用某些聚合材料,如醋酸纤维、聚酰亚胺、聚砜等制成的薄膜,利用其对不同气体的不同渗透率来分离。膜分离的驱动力是压差,当膜两边存在压差时,渗透率高的气体组分以很高的速率透过薄膜,形成渗透气流,渗透率低的气体则绝大部分在薄膜进气侧形成残留气流,两股气流分别引出,从而达到分离的目的。

上述各种方法均有各自的优、缺点,可以单独使用,也可以结合起来使用,例如物理化学吸收法、膜分离-吸收联合法。在实际生产中需根据原料气的组成、处理量及对二氧化碳产品纯度的要求来选择合适的方法。

二、二氧化碳的资源化利用

二氧化碳不仅广泛应用在石油开采、冶金、焊接、低温冷媒、机械制造、人工降雨、消防、化工、造纸、农业、食品业、医疗卫生等传统领域,还可应用于超临界溶剂、生物工程、激光技术、核工业等高科技领域。近年来,二氧化碳在棚菜气肥、蔬菜(肉类)保鲜、生产可降解塑料等领域也展现良好的发展前景。根据二氧化碳的利用方式不同,可将其应用分为物理利用、化学利用和生物利用三个方面[2]。

二氧化碳的物理利用主要有以下方面:(1)作为惰性气体用于焊接保护气、烟丝膨化剂、灭菌气体;(2)作为冷却剂用于原子能反应堆的冷却和食品工业中的冷却及冷冻等。(3)作为压力剂用于粉末灭火剂的压出剂、喷枪喷射剂、碳酸饮料、鲜啤酒压出剂、混凝土破碎。(4)用作清洗剂,超临界二氧化碳对有机物有极好的溶解性,可用于光学零件、电子器件、精密机械零件进行清洗。(5)用于原油开采,超临界二氧化碳可以与原油混溶,降低其粘度从而提高老油井石油采出率。

二氧化碳的化学应用较广泛,可以被用于生产种类繁多的有机、无机化工产品[3]。利用二氧化碳与焦炭在高温下反应制得一氧化碳气体,继而进行羰基合成可生产醋酸、甲酸等产品。与氨作用合成尿素是二氧化碳最大规模固定和利用方式,以尿素为基础还可以生产出碳酸二甲酯等重要化学品。二氧化碳通过催化氢化生成甲醇是一种很有发展前途的化工利用方法。甲醇不仅是重要的化工原料,而且由于它易于储存和运输而被用于替代化石燃料。早在2003年,中国有关部门已将甲醇燃料列入国家替代油源发展计划。甲醇是含氧化合物,辛烷值高,燃烧充分,燃烧排放有害物质明显低于石油燃料。以二氧化碳和环氧化物共聚物为代表的二氧化碳基塑料已经成为一个研发的热点。这类塑料可降解,有助于解决塑料“白色污染”问题,是发展最快的塑料品种之一。最近,东京大学的野崎京子教授等发明了一种用丁二烯和二氧化碳共聚合成高性能塑料的高效利用二氧化碳的方法,塑料中二氧化碳的重量百分数可高达29%[4]。

就地球的整体碳循环过程而言,通过生物的方法固定并转化二氧化碳是地球上最符合自然规律的利用方式,因此二氧化碳的生物利用也越来越受到重视。二氧化碳可以用来养殖生长周期短的植物或藻类以生产生物燃料。其中利用微藻固定二氧化碳技术极具开发和应用潜力,这主要是由于微藻固定二氧化碳的能力及其通过光合作用合成生物燃料的速度远高于传统作物。另外,由于微藻能够利用生活及工农业废水作为氮、磷和其它营养物的来源,因此可以实现废水处理、二氧化碳固定和生物燃料合成三种过程的耦合,从而使过程的经济效益和环境效益最大。

三、 结束语

二氧化碳排放及与之相关的气候变化问题已经成为一个目前迫切需要解决的重大国际问题,通过合理的途径实现二氧化碳的资源化利用是解决这一问题的最佳途径之一。通过化学、生物等方法将二氧化碳转化成为更具附加值的能源、化工原料和精细化学品就成为了研究工作的热点方向。开展二氧化碳资源化利用需要企业和科研机构的通力协作,同时政府应进行相应的政策引导,从而促进技术突破及推广应用。

参考文献:

[1] 李晓斌.二氧化碳的捕集分离技术的研究进展[J].广东化工,2014, 41(5): 115-116

[2] 王文珍,张生琦,倪炳华,等, CO2的绿色利用技术研究进展[J],化工进展,2013,32(6): 415-1422

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