产业观察｜新材料助力原油污染治理

在石化产业中，原油从油田到炼油厂，常常需要通过油气集输管道、原油储罐、油轮、原油罐车等设施进行运输，稍有不慎易造泄露污染。另一方面，在海上采油作业中，油井溢流、井喷等事故也会引起原油泄漏。然而，石化下游的产品——新材料也可以协助提升原油泄漏治理水平。化工产业有可能制造污染，化工产品也可以治理污染，运用之妙，存乎一心。

1、原油或化学品泄漏该如何救援？

目前的处理方法主要是两方面，既要截断增量，又要治理好存量。

截断增量

石化、天然气管道一般带有较强压力，因此发生泄漏时进行修补的难度较大，好在针对不同泄漏形态，国内外已有成熟的带压堵漏技术，如钢带拉紧技术、低压粘补技术、注剂式密封技术、堆焊技术等等。这是在源头堵住泄漏的通道。

治理存量

大气污染治理：对已经释放到环境中的石化物质，治理起来难度更大，因此这个环节是相关技术的集中体现。以VOCs污染物治理为例，目前技术有十余种，主要包括冷凝、吸附、蓄热燃烧（RTO）、催化燃烧（RCO）、生物降解等传统技术，以及膜分离、光催化降解、等离子体等新兴技术。此外诸如转轮浓缩+蓄热催化燃烧、冷凝吸收+UV光解光催化氧化、喷淋+UV光催化氧化+活性炭吸附/脱附、喷淋+低温等离子+活性炭吸附/脱附这类集成式、组合式工艺技术也是当前研究与应用的热点。

水体污染治理：处理溢油常用的物理方法（围油栏、吸油毡等）和化学方法（溢油分散剂、凝固剂等），本次泉州方面就是采用的物理方法，采取吸油毡和围油栏隔离等措施，对海面泄漏油品进行紧急处理。

2、新材料带来的新水体处理办法

近代以来，人类相继走过三次工业革命的历程，从蒸汽时代、电气时代，直到信息时代，现今又开始向智能时代进发，所有这些变革的底层支撑都与当时新兴的材料技术有关。行至今年，在中美贸易摩擦升级时期，两国产业实力比较成为热门话题，然后越来越多人发现，我国产业的短板，也就是最容易被掐脖子的领域有两个：一个是高端制造装备，另一个就是新材料。加快发展新材料，对推动技术创新，支撑产业升级，建设制造强国具有重要战略意义。随着新材料技术的进步，近来也涌现出一批新的水体处理方法：

（1） 中科院宁波材料所智能高分子材料团队通过抽滤制备出碳纳米管（CNTs）薄膜，在其表面修饰疏水性聚苯乙烯，结合薄膜的粗糙表面，获得超疏水膜材料，能够快速分离油包水型乳液。（见下图，J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 15268）

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室团队首次将焦耳热效应引入到多孔疏水亲油吸油材料中，设计并研制出可快速降低水面上原油粘度的石墨烯功能化海绵组装体材料和连续收集环境中泄漏的原油的收集装置，大幅提高了吸油材料对高粘度浮油的吸附速度，显著降低了浮油清理时间。（见下图，Nature Nanotechnology，12, 434–440 (2017)）

中国科学院新疆理化技术研究所11月6日消息，该所环境科学与技术研究室科研人员研发出麦麸基凝油材料。该材料能有效地将水面浮油吸引、凝聚并与之形成固体状聚集体，凝油聚集体可通过金属网将其与水分开，从而实现快速油水分离过程。（Mater. Chem. Front., 2018,2, 1784）

污染治理的基础是材料科学，上面提到各种治理技术，其实也都是材料在其中发挥作用。比如分离膜，本质上是由PVC（聚氯乙烯）、PI（聚酰亚胺）、 PS（聚苯乙烯）、 聚苯醚（PPO）这样一些化工原材料精加工而成。化工产业有可能制造污染，化工产品也可以治理污染，运用之妙，存乎一心

3、不能因噎废食，生活离不开石油化工

石油化工产业因为原料和生存工艺的特殊性，留给人们的标签往往是”污染”、”危险”、”事故”，老百姓往往谈“化”色变。而另一方面石化行业的投资热度在2018年又创新高。4月，北欧化工计划在广东惠州生产全球领先的高品质化工终端产品；7月，巴斯夫宣布将投资100亿美元在广东湛江独资建设运营精细化工一体化基地；9月，埃克森美孚宣布了在广东惠州的100亿美元独资石化项目；随后，沙特基础工业公司（SABIC）与福建省政府就投资“世界规模”千万吨级石化项目签署了谅解备忘录；壳牌也计划扩大与中国海油合作，建设惠州炼化三期项目。如此戏剧性的反差正是因为在现代生活的衣食住行几乎都离不开化工产品。

衣：衣服的面料中，尼绒，皮革，化纤等面料生产过程与化工联系紧密。比如上个世纪风靡一时的“的确良”面料，就是三大合成纤维中的涤纶，是由石化产品聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纺丝而得。而现在流行的日本服装品牌优衣库，也是长期和日本化纤巨头东丽合作，推出了一系列功能性合成面料形成品牌特色。

食：食物的味道和鲜艳的颜色就是化工的功劳。诸多的食品添加剂为我们丰富的食物增添诸多光彩，食品添加剂有23个类别，2000多个品种。另一方面，农作物的产量也和农化密不可分，直接影响了国家粮食安全。

住：房子所用的建筑材料，如混凝土，板砖，砂石和涂料，都涉及化工。

行：不用说石化的直接产品汽油和柴油了，就连汽车自行车的轮胎、电动汽车的电池材料、飞机轻量化的复合材料，这些都是化工产品。在交通基础建设方面，10月24日正式通车运营的港珠澳大桥，其建造包含了基建、防锈、防腐、防水、抗台风等多方面内容，沥青、涂料、防水材料等石化产品在其中发挥了巨大作用。

4、既然离不开它，那应该如何发展呢？

（1）合理规划，严格管理

对于 新建产能，2008年，国务院颁布了《国务院安委会办公室关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》，规定了“新的化工建设项目必须进入产业集中区或化工园区，逐步推动现有化工企业进区入园”，而这些园区在规划时，就已经远离水源和居民区，并考虑风向影响。集中入园还有助于对入园企业的污水排放、大气排放、危险品仓储等重要环节进行规范化管理。

对于 存量产能，江苏、湖北、安徽等长江沿岸地区正在对沿江化工企业进行干预。在湖北，初步摸底沿江1公里范围内化工企业105家，1公里至15公里范围化工企业455家，而这些企业将分别在2020年底前和2025年底前完成“关改搬转”。在江西，要求2018年依法取缔位于各类保护区及其他环境敏感区域内的化工园区、化工企业，限期整改有排污问题的化工企业，推动化工企业搬迁进入合规园区。在江苏，计划到2018年底沿江关 停约1700家化工企业，至2020年底转移约200家，同时全省化工园区（集中区）数量将进一步压缩至不超过50家。

（2）推行绿色制造

生产过程绿色化是化工行业未来发展的重要趋势之一。化工企业应推行 绿色制造，充分考虑环境影响和资源效率。为此，工信部颁布了《工业绿色发展规划（2016-2020年）》和《绿色制造工程实施指南（2016-2020年）》，并定期《绿色制造名单》，衔接相关产业政策，充分发挥以点带面的示范作用，引领制造业绿色转型。

同时，可充分发挥 智能制造和工业互联网的技术特色，不仅大幅提高效益和管理水平，还可以全面提升安全保障，及时发现并排除事故隐患。泉州本次事故的原因是由于油品装卸作业，其油船连接至码头的软管法兰垫片老化、破损，导致部分油品泄漏，油气逸散至空气，如果在关键部位有智能传感器进行监控，有可能避免事故。

（3）加强国际产能合作

在中美贸易战等因素影响下，从环境、成本等角度，可以加大国际产能合作的力度，不仅可以减少我国人口资源过重的环境负荷，降低成本，也可以通过多元化来降低贸易摩擦带来的风险。

当前，全球新材料产业竞争格局正在发生重大调整，新材料产品创新步伐持续加快，材料结构功能一体化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备及应用过程绿色化成为材料发展的重要方向。随着我国制造业转型升级的深入推进，制造业转型加快，材料消费向中高端、绿色化升级提速，为新材料产业发展提供了广阔空间。新材料及其他的化工产品将为我们带来怎样的美好生活，让我们拭目以待。

（来源：新材料在线）