生态环境工程中水处理用高分子材料研究进展

生态环境工程中水处理用高分子材料研究进展

朱礼和

身份证号：320922198308235753

摘要：在我们这些国家，经济快速发展，人均淡水资源短缺，有效处理废水，消除污染和回收这些资源日益紧迫和重要。水处理剂是一种影响和决定效率的化学品。对于很多水资源来说，高分子材料组成的水处理速率非常重要，因为它结构稳定，功能高，操作简单。

关键词：高分子材料；水处理；应用；

高分子水处理剂的理论研究、性能优化和实际应用有待进一步研究和改进，应注意研究水处理剂的制备方法、结构和性能之间的关系，只有完善基础研究，才能实现技术创新和突破。充分发挥高分子材料易于调节和改性的优点，使高分子水处理剂高效、多功能；结合环境保护需求和当前行业水平，市场规律和产品性价比，促进了绿色聚合物水处理剂的推广应用。

一、高分子吸附的材料

高分子吸附剂是一种常见的吸附分离材料，其作用原理是用一定的力将吸附物质沉积在吸附剂表面，吸附后与水分离。高分子吸附剂具有脱色效果好、吸附选择性强、性能稳定、可重复使用、易改性等优点，广泛应用于去除废水中的重金属离子、无机污染物和有机污染物。高分子吸附剂根据原料来源可分为天然高分子吸附剂和合成高分子吸附剂，其中天然高分子吸附剂可分为天然无机高分子吸附剂和天然有机高分子吸附剂；合成高分子吸附剂有三种:离子交换树脂、吸附树脂、螯合树脂。高分子吸附剂作为一种极具潜力的吸附分离材料，一直是业界的研究热点。  聚合物吸附剂通过化学反应或与其它材料物理混合制成复合材料，从而克服了一种吸附剂的缺点，充分发挥了各组分的优势。由于目前大多数新型高分子吸附剂的研究还处于实验室阶段，今后的研究应重点关注如何在日常生产中大规模应用，以提高经济效益。

二、聚合物分离膜

聚合物分离膜是一种选择性渗透的薄层材料。作为分离器，流体可以分成两个不相连的部分。高分子分离膜使流体中各组分的渗透率不同，将不同的组分浓缩在膜的两侧，达到分离各组分的目的。聚合物分离膜的分类方法很多，但没有统一的分类标准。目前高分子分离膜有六种:微孔膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、透析膜、电渗析膜。分离膜种类丰富，处理对象多样，应用广泛，目前发展迅速。但在实际应用中仍存在许多问题，其中膜污染最为突出。随着分离量的增加，流体中的组分(包括悬浮颗粒、胶体、大分子、细菌、蛋白质等。)逐渐增加。(集中在分离膜表面和膜孔内壁，堵塞膜孔，最终渗流减少或完全丧失。初步措施主要是在分离膜制备过程中添加无机粒子或高分子添加剂，增加分离膜的孔径和亲水性，在一定程度上提高分离膜的抗污染能力，但会造成结构缺陷等问题，影响分离膜的综合性能。还开发了专门用于清洗分离膜的清洗剂，如次氯酸钠络合物，但清洗剂本身的残留物会污染膜，膜的二次污染不容忽视。鉴于早期污染防治措施的缺乏，现阶段对聚合物分离膜污染防治的研究主要集中在分离膜的改性上，主要表现在亲水改性和抗菌改性。 它们可用于改善分离膜和抑制细菌的生长和繁殖。经过亲水或抗菌改性后，膜材料的抗污染能力得到提高，但单一的改性方法并不能完全提高膜的抗污染能力，也不能完全解决水处理中的膜污染问题。膜材料的双重改性方法可以在亲水和抗菌改性的同时突破这一限制。  双重改性方法能更全面地提高分离膜材料的抗污染性能，结合了两种单一改性方法的优点。因此，双重改性方法具有良好的发展前景。目前限制双修饰法大规模应用的瓶颈包括抗菌人群时效性、细菌耐药性变化和产业化预算成本高等。因此，下一阶段的研究应重点关注抗菌剂或抗菌基团的重现性和非特异性，从而优化修饰方法，降低成本。

三、高分子材料在水土保持中的作用

有机高分子材料是水处理用絮凝剂产品的聚合物，吸附水中的悬浮颗粒，颗粒起到结合和交联的作用，使小颗粒形成大的絮凝剂，加速沉淀过程。这一过程因其良好的絮凝效果而被称为絮凝。PAM广泛用作水处理絮凝剂。光分解成二氧化碳、水和硝酸铵，对植物和海豹无害，不受污染。能很好地应用于水土保持、农业和林业，具有抗旱、增产、改良土壤、防风固沙等多种功能，备受关注。

四、聚合物在环境保护中的应用

目前，高分子材料在水处理、废气处理、噪声处理等方面有着广泛的应用。水处理和污泥处理混凝剂目前经过废水处理和污泥脱水，国内外常用混凝剂有无机盐、无机聚合物和有机合成聚合物。用户重视无机絮凝剂价格低廉的优点，但铁盐水在使用过程中会有颜色，导致设备腐蚀。有机絮凝剂性能稳定，交联时吸附能力强，官能团多，絮凝效果好，应用范围广。用量小于无机絮凝剂的1/10。离子交换树脂是指不溶于水的多孔固体材料。当吸附某些阳离子和阴离子时，从溶液中分离出电荷标志相同的离子进行等交换，并溶解在溶液本身中。合成高分子离子交换树脂主要用于软化水处理过程，工业废水处理过程中用于重金属离子的去除和回收。自然，离子交换剂中的天然沸石、人造沸石、硫化煤在高分子材料生产中不断增长，废弃物也日益增多，环境污染已成为日益严重的社会问题。

五、高分子材料合成的发展趋势与建议

1.高分子材料的使用对农田水利、水土保持、减少土壤侵蚀、改善环境、保持我国经济的可持续发展具有重要的现实意义和深远的意义。高分子材料在水土保持中的应用前景十分广阔。由于水资源短缺和时空分布不平衡的双重问题，中国不仅北方干旱地区缺水，南市许多地区也缺水。 在雨季和旱季充分利用高分子材料吸收和释放水分，是在降水量较少的干旱地区成功水土保持的有效途径之一。

2.近年来，高分子材料在干旱地区的应用面积逐年增加，取得了显着成效。目前，国际上对有机高分子材料的研究正在加强和深化。一方面，不断完善和推广重要通用有机高分子材料，不断提高其性能，不断扩大应用范围。例如，塑料通常用作绝缘材料，但是近年来，为了满足电子工业的需要，已经开发了具有优异导电性的导电塑料。导电塑料已经用于制造电池等。栋有望在工业上得到更广泛的应用。另一方面，与人密切相关的特殊功能材料的研究不断加强，仿生学、高分子智能材料等方面取得了进展。这种高分子材料在航空航天、建筑、机器人、仿生学、医学等领域展现了潜在的应用前景。 有机高分子材料的应用范围正在逐步扩大，高分子材料将对人们的生产生活产生越来越大的影响。

3.建议发展大规模生产基地。寻找技术力量雄厚、科研条件有利的专业厂家，利用先进的生产和现代管理系统、信息管理系统开展合作研发，努力开发高效、经济的水土保持产品体系，为我国水土保持的大规模推广应用提供有力支持。

4.建议建立网上平台，推广应用APP。建立以高分子水土保持为主要研究对象的科研机构，选择课题，制定具体规划和相关方案，组织协调推广应用中出现的问题，使高分子材料在水土保持中的应用顺利、科学、高效地进行。

总之，保护水资源和防治水污染是全人类面临的共同任务。未来对高分子水处理剂的需求将继续增长，此类处理剂的开发和应用也将迎来新的发展高峰。今后的研究可以通过重视水处理剂的制备方法、结构和性能之间关系的研究，改善基础研究的技术创新和突破；充分发挥高分子材料易于调节和改性的优点，使高分子水处理剂高效、多功能；结合环境保护需求和当前行业水平，市场规律和产品性价比，促进了绿色聚合物水处理剂的推广应用。

参考文献：

[1]邱明祥.高分子分离膜材料的研究进展与开发利用.2020.

[2]刘雪江，关于生态环境工程中水处理用高分子材料研究进展.2022.