第一篇：功能染料及其在紡織染整上的應用現狀與前景

功能染料及其在紡織染整上的應用現狀與前景

余靜

新疆大學紡織系，新疆 烏魯木齊830008

關鍵詞：功能性染料 紡織染整 應用

前言

功能性染料是一類具有特殊功能性或特殊專業性的染料，這種特殊的功能通常都與近代高、新技術領域關聯的光、電、熱、化學、生化等性質相關。這類染料吸收很少的能量，可產生某些特殊的功能，因此用量少價格高，經濟效益顯著。

目前，功能性染料已被一些國家廣泛地應用于液晶顯示、熱敏壓敏記錄、光盤記錄、光化學催化、光化學治療等高新技術領域。日本各大染料公司都把功能性染料的生產作為各自發展的重點。而國產功能性染料除了照相、靜電復印、拷貝等品種外，在其他領域的應用幾乎為空白，或者尚處于試制階段，還沒有引起足夠的重視。尤其是功能性染料在染整中的應用才初見端倪，其研究、制造、應用、管理水平還遠遠落后于先進國家，應該說，功能性染料是一個值得染料工作者和染整工作者努力開拓的新領域。

1功能染料的分類與開發途徑

1.1功能性染料的分類

功能性染料正處在迅速發展的階段，有關它的分類還不統一，按照功能可將其分類如下。

變色異構染料：光變色、熱變色、電變色、濕變色、感壓（壓敏）變色染料

能量轉化染料：發光、太陽能轉化、激光、有機非線性光學材料用染料等 功能染料 信息及顯示紀錄用染料：液晶、濾色片、光信息記錄用、電子復印、噴墨打印（印花）用染料等

生化及醫用染料：生物著色用、醫用染料等

化學反應用染料：催化用、鏈中止用染料等

1.2功能染料的開發途徑

功能染料主要有兩種開發途徑：一是篩選原有染料，利用傳統的染料和顏料的某些潛在性能。二是改變傳統染料的發色體系，使其具有新的功能。

2功能染料在紡織染整中的應用

目前，光變色染料、熒光染料、紅外線吸收和偽裝染料、熱變色染料、濕敏（熱敏）涂料，電致變色染料、特殊有色聚合物、金屬離子、溶劑變色染料、遠紅外保溫涂料等功能染料已經在紡織染整中進入實用階段或已顯示出其潛在的應用前景。

2.1光變色染料和顏料

具有“光致變色（即物質顏色隨光照而變化）性”的化合物被稱為“光變色染料（顏料）。”

光變色染料現在直接用于紡織品的還不多，主要原因是這些染料的耐光牢度不夠理想，價格較貴，對纖維的親和力不高，很難通過常規的染色和印花工藝加工。但筆者預測，隨著紡織染整加工技術和光變色染料的發展，光變色紡織品一定會逐步成熟起來。

2.2熒光染料和顏料

熒光染料的定義還不統一，一般將能在可見光范圍強烈吸收和輻射出熒光的染料稱為熒光染料。熒光顏料實質上是顆粒很細的熒光染料的樹脂固體溶液。

羅丹明及其衍生物是紡織品最早應用的熒光染料，可以染絲綢、滌綸、錦綸等天然或合成纖維，使它們獲得引人注目的色彩和效果，熒光黃網球就是用熒光黃染料染網球表層纖維材料制成的。

熒光顏料在紡織品上主要用于印花或涂層加工，用于需要艷麗色彩的服裝或紡織產品，例如旅途用品、運動服裝和兒童服裝。目前，這類顏料已日益被人們所青睞。

2.3紅外線吸收染料和紅外線偽裝染料

紅外線吸收染料是指對紅外線有較強吸收的染料，和通常染料一樣，這些染料也有特定的Л-電子共軌體系，所不同的,它們的第一激發能量比較低，吸收的不是可見光而是波長更長的紅外線。紅外線偽裝染料（或顏料）指的是紅外線吸收特性和自然環境相似的一些具有特定顏色的染料，與普通染料的區別在于它們的紅外線吸收特性和自然界環境相似，可以偽裝所染物體，使物體不易被紅外線觀察所發現。近年來，近紅外吸收染料和紡織染整的關系密切的是被用于太陽能轉換和貯存。用這種染料（或顏料）加工制成的塑料薄膜或紡織服裝，在工業、農業和服裝上均有很好的應用前景。

紅外線偽裝染料（或顏料）主要用于軍事裝備和作戰人員的偽裝。由于紅外線偽裝研究屬于各國的高度機密，很少發表有關的技術，從有關專利的文獻中得到的信息表明，少數經篩選過的還原染料不但有很好的吸收紅外線的性能，且各項色牢度也可達到軍事用紡織品的要求。

2.4熱變色染料和顏料

具有“熱敏變色性”的染料（顏料）被稱為熱變色染料（顏料）。較早用于紡織品變色印花的染料就是一些熱敏記錄用的染料，近年來熱變色染料已越來越多地用于紡織品的染色和印花。

2.5濕敏、熱敏涂料

濕敏、熱敏涂料是由鈷鹽制成的無機涂料。這兩種涂料可按通常涂料印花工藝使用，但總的說來，這類變色涂料的變色靈敏度和顏色深度較低，水洗牢度不夠好，且對酸、堿較敏感，有待于的進一步研究。

2.6電致變色染料

當染料的瞬間偶極矩方向被電場改變時，其顏色也隨電場改變的一類染料被稱作電致變色染料，或稱電敏染料。如果用紡織材料為基材，將這種電控變色的功能染料制成所需的產品，例如大型彩色顯示器、遮光材料等，將有一些特殊的功能，值得研究。

2.7有色聚合物

有色聚合物是指本身具有發色體系的分子聚合物。事實上，有色聚合物可用于塑料或纖維的原液中著色。同理，涂層、涂料印花和染色發泡印花應該可以使用該種有色體。聚合物色素兼具顏料著色和溶劑可溶性染料著色的優點，它甚至可以和被著色的高分子物發生反應，通過共價鍵結合為一體，因而值得更深入的研究。

2.8金屬離子、溶劑變色染料

金屬離子變色染料是指可以和金屬離子螯合引起顏色變化的一類染料。溶劑變色染料是指顏色可隨溶劑的極性不同而變化的一類染料。金屬離子變色染料因其變色特性而使獲得多色的染色或印花產品成為可能，在紡織和服裝工業中具備一定應用前景；溶劑變色染料可用于織物、服裝的著色，使這些紡織品遇水或其他溶劑產生變色效應，開發前景樂觀。

2.9遠紅外保溫涂料

使用具有很強的發射紅外線的特性的無機陶瓷粉末以及一些鎂鋁硅酸鹽加工而成的涂料，被人們稱做遠紅外保溫涂料。遠紅外保溫涂料主要用于加工陽光蓄熱保溫織物。此外，通過涂料印花或涂層加工，它還可賦予織物放射紅外線的功能，使織物具備良好的隔熱性或保溫性。3 其他領域用功能染料在染整工業中的應用前景

3.1電子照相用功能染料

電子照相又稱光電成像，包括光電復印和激光打印，它們都涉及到光與電能的相互作用，都需要使用一些特殊的染料。這種照相技術在紡織染整加工中有很好的前景。

3.2 靜電、離子和磁性成像印制用功能染料

靜電、離子、磁性成像印制方法是三種非接觸印制技術，雖然不如電子照相、噴墨印制以及熱印制技術流行，但它們都有其各自的特點。靜電成像可用于染整工業，只要紡織品表面是絕緣的，同時采用對纖維有親和力、能夠由特定功能性染料制備的靜電顯色色調劑進行印花，并通過熱處理將染料固著在紡織品上。

離子沉積印制技術可印原色或全色的圖像，在紡織品印花中有很高的應用前景，關鍵在研制出適用于紡織品的色調劑，即需要開發或篩選出適合的功能染料。

磁性成像印制的優點是可以連續重復的轉印，印制速度很高，不足之處在于分辨率不高和轉鼓容易腐蝕，因此對印制一些簡單大型的圖像是適合的，而且不象普通轉移印花轉移紙印后有污染、難處理的問題，紡織品轉印后不必清洗，工藝簡單；不過色調劑的價格以及其中的磁性材料對顏色和紡織品性能影響的問題，都有待于解決。

3.3噴墨打印用功能染料

噴墨打印采用噴嘴噴出墨水（或彩色液）在紙上形成文字或圖像，一些新型的功能性染料可滿足其要求。隨著噴墨打印技術的推廣，紡織品也逐漸采用此原理進行印花，即噴墨印花，近些年發展很快。

3.4熱擴散轉移和熱蠟轉移用功能染料

染料熱擴散技術（簡稱D2T2）成像的基本原理與紡織品的轉移印花十分相似，因此也是生產彩色印花織物最有希望的技術。但特別適用于紡織品熱擴散轉移印花的功能染料還未見專門報道，現多處于研究開發階段。

熱蠟轉移技術直接用于紡織品的可能性不大，但是這種轉移方式非常簡單，如果找到一種對紡織品粘著力強的成膜物質，例如某些低熔點的粘合劑代替蠟質作為顏料分散體和轉印介質，即通常所述的顏料轉移技術，還是很有應用前途的。

3.5生化和醫藥用功能染料

功能染料在生物和化學上的應用已有很久的歷史。主要用于細胞著色、殺菌、酶純化分析等方面。染料的抗菌防腐特性對加工衛生功能的紡織品具有較重要的意義，用這類染料染色的紡織品，不僅能達到一定顏色的要求，還具有抗菌防腐的功能。所以由一些功能染料染成的紡織品具有醫療保健的功能，開展這方面的研究是十分有意義的。

3.6激光輻射用功能染料

激光目前主要用在通訊、醫療、光譜學、光化學、反應動力學研究、同位素分離、微量分析、軍事工業中，它在紡織染整中的加工應用也成為了一種新的趨勢，例如激光雕刻，纖維激光改性，以及激光輻射用功能染料印花等。

4結束語

功能染料的種類和功能隨著各領域的研究正在不斷擴大中。本文介紹的僅是一些已經或正在被開發應用的染料，除了這些以外，實際上許多具有導電、磁性、催化等性質的有機化合染料，都屬功能染料范疇。

筆者認為，功能性染料的應用，必將會有更廣闊的前景，而且多與高科技、新產品開發緊密相連。染整工業是傳統應用染料的最重要的部門，過去主要利用染料的光與色的特性。今后，雖然仍然離不開光與色的領域，但是在開發新產品，特別是產業用的纖維制品過程中，將會注重染料多方面的性能。因此，功能染料在紡織染整工業中的應用將是非常有潛力的。

參考文獻

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第二篇：食品安全現狀與HACCP 應用前景

食品安全現狀與 HACCP 應用前景

近年來，由于一些食源性疾病，如瘋牛病、口蹄疫、禽流感N5H1，三聚氰胺摻入鮮牛奶或奶粉等，嚴重危害了人類健康，食品安全問題引起了各國政府的普遍關注。HACCP 作為一種世界公認的確保食品安全的有效措施，正被逐漸地廣泛應用于食品行業的各個領域，并將成為未來食品安全控制的基礎。

危害分析與臨界控制點(Hazard Analysis and Critical ControlPoint，HACCP)是針對食品安全衛生的一套科學、經濟、有效的管理系統，強調以預防為主，將食品質量管理的重點從依靠終產品檢驗來判斷其衛生與安全程度的傳統方法向生產管理因素轉移，將不合格的產品消滅在生產過程中，減少產品在生產線終端被拒絕或丟棄的數量，消除生產和銷售不安全產品的風險，被國際權威機構認可為控制由食品引起的疾病最有效的方法。1 食品安全及現狀 1.1 食品安全的現狀

食品的安全性是一件亟待解決的問題。隨著食源性疾病的廣泛分布和不斷增長，食品安全已成為全球性的公共衛生問題。由于現代工業的發展，使自然環境受到相當程度的破壞，增加了農畜產品的污染；新興的食品加工技術，有的中間環節處理不科學，成為食品安全的隱患。人口增長，對農副產品的需求量增大，為了提高產量，超量使用農藥、抗生素、激素等，導致產品中的殘留量超標，對人體造成危害。人口的流動及生活節奏加快，造成人們的就餐方式發生變化，經常就餐于飯店、餐館，餐飲業操作方式的安全性不高，也對人們造成危害，并增加了不同地區間新病害源的交叉污染。科學研究證實，癌癥、嬰兒畸形、疾病的抗藥性以及某些其他中毒現象都與畜禽產品中殘留的有害物質有關。這些殘留物在人體中逐步積累約15至20年后就會產生嚴重后果。人類的腫瘤及某些重要疾病也與食品有關，如某些食品中的黃曲霉毒素就是重要的致癌物質之一。另外，食品安全還是制約我國許多食品企業進入國際市場的重要原因之一。1.2 影響我國食品安全的因素及應對措施

我國對食品安全歷來十分重視，特別是加入世貿組織后，食品安全問題已成為面臨的挑戰之一，主要是由于食品在生產、加工、運輸、儲存和銷售過程中人為改變其天然性而造成，無論對農民、消費者，還是食品加工業它都至關重要。而食品安全的管理涉及到衛生、農業、工業、工商、質檢等眾多部門，管理重復交叉，且我國地域廣闊，人口眾多，受傳統觀念束縛，食品業發展緩慢。食品安全的法制化管理與國際水平還有一定的距離。

因此，一方面需要加強食品衛生相關法律宣傳教育工作，提高全民食品衛生觀念。另一方面加強食品衛生監督執法力度，改善我國的食品衛生狀況，嚴厲打擊制售假冒偽劣產品的行為。更重要的是積極學習采用國際先進的食品安全管理經驗，在食品生產經營企業中實施H A C C P 管理技術，將監督管理的重點從對終產品的抽檢過渡至對生產經營全過程的管理，提高企業生產經營管理水平，將全過程控制的理念應用于食品安全監督管理體制中去。

1.3 影響我國食品安全的因素及應對措施

我國對食品安全歷來十分重視，特別是加入世貿組織后，食品安全問題已成為面臨的挑戰之一，主要是由于食品在生產、加工、運輸、儲存和銷售過程中人為改變其天然性而造成，無論對農民、消費者，還是食品加工業它都至關重要。而食品安全的管理涉及到衛生、農業、工業、工商、質檢等眾多部門，管理重復交叉，且我國地域廣闊，人口眾多，受傳統觀念束縛，食品業發展緩慢。食品安全的法制化管理與國際水平還有一定的距離。因此，一方面需要加強食品衛生相關法律宣傳教育工作，提高全民食品衛生觀念。

另一方面加強食品衛生監督執法力度，改善我國的食品衛生狀況，嚴厲打擊制售假冒偽劣產品的行為。更重要的是積極學習采用國際先進的食品安全管理經驗，在食品生產經營企業中實施H A C C P 管理技術，將監督管理的重點從對終產品的抽檢過渡至對生產經營全過程的管理，提高企業生產經營管理水平，將全過程控制的理念應用于食品安全監督管理體制中去。1.4 食品安全的控制措施

隨著人們生活要求的提高和現代食品工業的發展，食品中的化學物質成分越來越復雜，控制食品安全越來越迫切，各食品加工廠家及相關部門已經在積極引用、建立有效的食品安全控制方法或體系。國內外各種先進的質量控制管理方法不斷涌現，有如下幾種：H A C C P、GMP、SSOP、ISO9000 等等。HACCP(Hazard Analysis And Critical Control Point，危害分析與關鍵控制點)是目前各國食品安全領域極力推廣使 用的一種食品安全控制體系。GMP(Good Manufacturing Practice，良好生產規范)是一個應用于食品生產全過程中，保證食品具有高度安全衛生性的良好生產管理系統。其基本內容是食品從原料到成品全程中各環節的衛生條件和操作規程。

SSOP(Sanitation Standard Operating Procedure，衛生標準操作程序)它是一套特殊的、與食品衛生處理和加工工廠環境的清潔程度有關的目標，及所從事的滿足這些目標的活動。強調食品生產車間、環境、人員及與食品有接觸的器具、設備中可能存在的危害的預防以及清洗(潔)的措施，是GMP 的中心內容，我國的《食品衛生法》和各類型食品工廠的規范都有類似國外SSOP 和G M P 的相關內容。

ISO9000族(質量管理體系標準族)，是國際標準化組織質量管理和保證技術委員會制定的所有國際標準，是在總結世界各國，特別是工業發達國家質量管理經驗的基礎上產生的，是寶貴的軟件財富，ISO9000族的核心是質量管理和質量保證標準，已被80 多個國家采用并轉化為本國的國家標準。適用于廣泛的工業行業和經濟部門，有三種質量保證模式：設計、開發、生產、安裝和服務的質量保證模式；生產、安裝和服務的保證模式；及最終檢驗和試驗保證模式。它是一個組織或受益者主動提出，為了競爭和保持良好的經濟效益而要求使用的更加行之有效的質量管理體系。以上這幾種管理控制方法，相互關聯，相互促進，并有各自不同的著重點。2 關于H A C C P 2.1 HACCP的發展 二十世紀60年代，美國宇航局用“零缺陷”方法控制宇航員食物的衛生質量而開發航天食品時，形成了 H A C C P 食品質量管理體系，并證實其可靠性，在國際上也得到承認。1988 年，國際微生物學會食品微生物標準委員會報道并發表《HACCP 在確保食品品質與微生物學安全的應用》的單行本；1993 年歐聯盟通過《關于食品生產運用HACCP 的決議》；1995 年12 月FDA 公布HACCP，并決定自1997 年12月18 日起實施《水產品加工與進口的安全衛生的規定》，明確規定未實行HACCP 的企業產品不準進入美國市場，引起與之相關的水產品出口國對HACCP 的極大重視。目前，在WHO/FAD 聯合國食品標準中 HACCP 作為國際標準被加以應用；；英國、法國、德國、日本、韓國、比利時、荷蘭、秘魯、智利等國也在推廣H A C C P，并不斷加以改進和完善。2.2 HACCP的內容

HACCP 的基本概念是：為防止食物中毒或其它食源性疾病的發生，在從食品原料種植(養殖)到食品食用的全過程中，對造成食品污染發生或發展的各種危害因素進行系統和全面的分析，從而確定能有效的預防、減輕或消除各種危害的“關鍵控制點”進而在“關鍵控制點”對造成食品污染或發展的危害因素進行控制，并同時監測控制效果，隨時對控制方法進行校正和補充。它是一個以預防食品安全為基礎的食品安全生產質量控制的保證體系，是目前可以最大限度地保證食品安全的最好體系。其包括7 個基本組成部分： 2.2.1 危害和危害分析(HA)危害是指食品中可能造成人類健康損害的生物性污染物、化學性污染物或物理性污染物，以及影響食品污染發生發展的各種因素。生物性污染物包括：各種致病性細菌或食品腐敗菌、病毒、寄生蟲、霉菌、細菌各霉菌毒素或代謝產物等；化學性污染物包括：農藥與獸藥的殘留、重金屬、工業污染物、濫用的食品添加劑、殺蟲劑、清洗劑等；物理性污染物包括放射性以及金屬碎屑等。

危害分析是HACCP 系統方法的基本內容和關鍵步驟，它通過既往資料分析、現場實地觀測、實驗采樣檢測等方法，對食品生產過程中食品污染發生發展的各種因素進行系統分析，發現和確定食品中有害污染物及影響其發生發展的各種因素。2.2.2 確定關鍵控制點(CCP)關鍵控制點是指能對一個或多個危害因素實施控制措施的環節，它們可能是食品生產加工過程中的某一個操作方法或流程，也可能是食品生產加工的某一場所或設備。“關鍵控制點”依其產生控制作用的性質與強弱，通常分為兩類，一類是能完全消除危害因素的“關鍵控制點”稱為CCP1，如高溫蒸煮工藝；另一類則是僅能減輕而不能消除危害因素的“關鍵控制點”即C C P2，如冷凍保藏。但需指出的是，兩種類型的C C P 都是重要的，必須加以控制。2.2.3 確定關鍵限值

對每個CCP 需確定一個標準值，以確保每個CCP 限制在安全值以內。這些關鍵限制是一些常用物理參數和可快速測定的化學參數。如：溫度、時間、濕度、p H 值、水分、活性有效氯、重量的測定及感官指標等。2.2.4 確定監控CCP的措施

監控是有計劃，有順序的觀察或測定以判斷CCP 是否在控制之中，并有準確的記錄，用于未來的評價。應盡可能通過各種物理及化學方法對CCP 進行連續的監控，若無法連續監控關鍵限值，應有足夠的頻率觀察測定CCP 的變化特征以確保CCP 是在監控之中。2.2.5 確定糾偏措施 當監控顯示出現偏離關鍵限值時，要采取糾偏措施，以防萬一發生偏差時能有適當的手段來恢復和糾正出現的問題，并有準確的糾偏過程的記錄。

2.2.6 建立審核程序

為了確保H A C C P 系統處于準確的工作狀態及其制定的H A C C P 計劃適合目前實際生產過程并有效，需建立審核程序。檢驗措施包括H A C C P 計劃的復查、關鍵控制點記錄的復查、隨機抽樣及物理、化學、微生物和感官方法及依照標準進行的試驗等。2.2.7 建立有效的文件記錄保存程序

文件記錄的保存是有效地執行HACCP 的基礎，書面文件包括：HACCP 系統的各種措施，用于危害分析采用的數據，監控方法及記錄，由專人簽名的監控記錄、偏差及糾偏記錄，H A C C P 計劃表，危害分析工作表，審核報告等。HACCP 的應用，意味著食品衛生管理正從以往對終產品的檢驗為主的方法向以制造過程為主控制管理危害因素的方法轉換，這種制度的實施可確保食品的安全性，從長遠角度看，在日趨激烈的市場競爭中實行HACCP 體系是大勢所趨。2.3 HACCP的應用現狀

大部分的先進國家已開始推動水產品及畜產品的HACCP制度，并陸續將之法制化。聯合國食品標準委員會(Codex)推行HACCP 制度為食品有關的世界性指導綱要。APEC 也積極推動以HACCP 制度為基礎的食品相互認證計劃。總而言之，由于對食品安全的必要性，該制度已取得國際間的認同，并成為各國食品衛生管理的共同努力目標。2.3.1 國內外概況

在美國，因食品而發生的疾病中由于食用水產品而引發的占了很高比例。為保證水產品的安全性及實現快捷有效的處理，改善其相應制度，美國政府在水產品領域率先實行HACCP。為保證HACCP 的順利實施，政府資助設置了以培訓有關人員為目的的機構《海產品H A C C P 同盟》，以使制造商、檢查官員、處理者等能充分理解。

日本于1995 年5 月通過食品衛生法的修正而公布《綜合衛生管理制造過程》，即食品的制造、加工及其管理方法上為防止食品衛生危害所做預防性措施的綜合性制造加工過程。將H A C C P 管理制度納入法規，從乳、乳制品以及食肉制品等開始實施。

加拿大的漁業海洋部自1992 年2 月推行水產食品的登錄制度，規定申請登錄的必備條件為水產品工廠應施行以H A C C P 為基礎的品質管理計劃。關于乳肉衛生方面，農業部依據強化食品安全計劃(Food Safety Enhancement Program)，自1996 年起推動屠宰場、食肉制品、乳制品等的HACCP 管理制度。

法國農業部于1995 年公布《直接提供消費者的食品衛生相關法令》、《家禽屠宰場的衛生條件》、《生鮮肉加工、流通的衛生條件》并積極推動普及H A C C P 制度，作為生產者管理的指針，促進食品安全。

我國政府也很重視HACCP 體系的應用，現在在水產品、禽蛋制品、果蔬、乳制品、肉制品及飲料、調味品的加工生產中都有研究與應用，并取得了良好的效益，到目前為止，我國已有近二百家企業獲得HACCP 認證，HACCP 在中國出口食品企業界中已經正式并軌。

世界各國對食品安全性的關注，消費者對食品質量的重視，使H A C C P 的應用范圍日趨擴大，其對質量控制的有效性和實用性突出了它的優點，HACCP 正逐漸成為國際食品衛生管理的標準。2.3.2 HACCP與其它方法的比較

傳統上，對食品衛生的預防和控制的重點是放在對成品的監督檢查，顯然已不能保證食品安全。雖然對成品進行監督抽查可直接反映產品的安全性，但成本大，需要抽出一定的經費單獨進行抽樣和試樣安全性檢測，且不能確保被抽檢的食品的實際安全。有些指標的檢測需要較長的時間，當得出結果時，被抽檢的食品可能已經被食用或運走，即使發現問題也難以挽回。對于不合格產品的處理也會再次造成環境污染。傳統的食品監督檢驗方法并不能很好的控制食品安全，所以出現了新的HACCP、GMP、SSOP、ISO9000 等生產過程的質量保證方法。

近年來，在國內認證最多的是ISO9000，主要是因為它廣泛適用于工業行業和經濟部門，其次是HACCP。HACCP 與ISO9000 在部分要素和控制上是類似的，相對于ISO9000 而言，HACCP 是應用于食品工業, 強調食品安全的質量保證模式，其過程控制更加強化，更具有針對性；屬于質量控制范疇，強調產品的衛生質量，有明確的監控對象(有害污染物)；投入小，經濟效益高，文件簡單；并由自愿性逐漸過渡到強制性。GMP、S S O P 是有效地應用與實施H A C C P 的基礎，依據G M P、S S O P 及一些國際標準，制定出相應的CCP 的限值范圍與糾正措施，保證國際市場所需的質量衛生要求。例如1996年美國農業部(FSIS)發布的關于肉禽產品法規中，要求企業在執行H A C C P 時，應采用和執行SSOP，把肉類和禽類企業生產中的衛生操作規范作為改善其產品安全狀況的主要前提。2.3.3 HACCP在應用中的保證措施

HACCP把保證食品質量的重點放在從原料的種植(養殖)開始，經過食品生產、加工、銷售至最終到達消費者等的整個過程的各個環節上，而不僅僅著眼于一般生產中的原料及終產物的控制。通過危害分析，抓住影響食品質量的主要環節“關鍵控制點”進行控制，對影響食品質量不大的環節，只需花較少的精力。良好的、系統化的預防措施，可消除在生產過程中因質量降低而導致最終產品不合格時才糾正的現象。除了對“關鍵控制點”進行控制外，還監測本系統的控制效果，隨時對控制方法進行校正和補充，在生產過程中及時發現和解決問題，不斷完善提高體系自身的監控能力。對食品從原料到終產品的全過程的自我更新監測系統使HACCP 能有效地防止在生產及運輸過程中可能存在的污染，從而保證了食品的安全及質量。HACCP 的有效性還表現在所有的過程都有文件記錄保存，可以溯源找出污染源以徹底提高食品品質。2.3.4 HACCP在食品企業中的作用

作為一種新的控制模式，HACCP 體系的管理控制方式使不合格的產品消滅在生產過程中，有效的控制生物性、化學性、物理性污染物，提高食品安全性，降低生產和銷售的風險，促進食品生產企業提高自身的管理水平，是一種有效的、系統的、合理的控制模式。不同的產品生產過程有不同的關鍵控制點，相同類型產品的生產過程有類似的關鍵控制點，應用推廣快速簡單。如H A C C P 在綠茶生產過程中的應用，通過對關鍵控制點的有效監控能收到良好的效果。HACCP 體系在食品工業中的應用不但提高了食品的安全性，也提高了企業的社會信譽，特別是出口企業，保證產品質量，塑造良好的企業品牌形象，參與國際競爭。監控機制和完善的記錄保管，在對于生產者產品責任上最終將成為一個有效的論證，還可以恰當對待各行政和業務部門的監督指導，準確處理消費者投訴等問題。3 HACCP的應用前景和發展趨勢

HACCP 不僅是一種食品安全衛生質量控制手段，更可以是一種監督檢驗模式和理念。我國絕大多數監督機構對企業生產許可證和產成品比較重視，但是對生產全過程的監督缺乏力度。對企業生產過程中的衛生問題總是不能及時覺察，更談不上分析原因，尋找對策，及時采取改進措施，往往使小問題到最后表現為產品質量不合格，甚至發生食物中毒或食源性疾病的暴發。因此，執法和相關部門及其人員應充分吸收H A C C P 理念，轉變監督和執法觀念、工作作風、工作模式及工作方法。促使企業能進行危害分析并找出“關鍵控制點”及糾正措施，建立記錄及反饋機制，讓H A C C P 體系在企業內良好運作，提高企業自身的食品安全衛生的管理控制能力，樹立企業形象，生產優質產品參與市場競爭，也有利于我國食品安全工作的順利開展。

在發達國家H A C C P 已被廣泛應用于食品和生產和管理中，在我國實施和推廣H A C C P 體系的也將改善食品衛生狀況，提高食品的安全和品質。H A C C P 簡明、實用、有效及公認的可靠性，使其成為建立現代食品安全系統的指導性的基本準則，是保證食品安全性最為經濟有效的方法，是一個動態的控制系統，對于不同的對象有不同的關鍵控制點，它將進一步的向制藥、環保等行業發展，并更將深入到對產品的管理制度中去，同時需要政府相應的法律法規來保證其在食品安全控制中的作用與地位。

第三篇：仿生材料在環境保護中的應用現狀與前景

仿生材料在環境保護中的應用現狀與前景

摘要：仿生材料是材料學科的一個新的研究領域，本文介紹了環境材料的研究現狀，指出環境材料的合理應用在環境保護中發揮的重要作用，并從仿生材料科學與工程以及凈化環境的觀點介紹了仿生材料材料的主要研究研究現狀及其環境保護中的應用現狀與前景，并展現與生態環境協調的材料和系統的構思。關鍵詞：仿生材料、環境材料、環境保護 前言：

材料是直接或間接利用自然資源來制造成有用物件的物質[1],是人類社會文明進步的物質基礎和先導，材料科學家把材料科學與工程定義為關于材料的組成、結構、制備工藝與其性能及使用過程間相互關系的知識開發及應用的科學[2]。長期以來，材料的生產—使用—廢棄過程，可以說是一個提取資源，再大量地將廢棄物排回到環境之中的惡性循環過程。在這一過程中，人們在材料設計時很少注意到自然資源和生態環境對此惡性循環的承受能力。基于此，曾漢民提出了促進可持續發展的材料設計與自然資源密切關系的模式[3]，它充分反映出材料的設計、應用與環境、資源的和諧、協調。他認為化學組成、物理結構是材料的2個基本要素，決定了材料的性質、使用性能和制備工藝。同時，這些因素與環境及資源都緊密相關且相互作用。

所謂生態材料(eeomaterials)系指從生態學角度構思與環境協調的材料。隨著社會的發展，資源消耗急速增加，大量廢棄物及有害物的排出，使周圍環境、地球環境日益惡化。21世紀世界人口將突破100億，為了解決資源和環境的協調問題，必定要在材料科學與工程學科的發展中反映環境意識[4]。

在環境材料中有一類是仿生材料，它指模仿生物的各種特點或特性而開發的材料。我們在現實生活中接觸過許多動物與植物，他們都屬于生物的范疇。在地球上所有生物都是由理想的無機或有機材料通過組合而形成，例如能夠跳動80年都不停止的人類心臟，幾乎不發熱量的冷血昆蟲。從材料化學的觀點來看，僅僅利用極少的幾種高分子材料所制造的從細胞到纖維直至各種器官能夠發揮如此多種多樣的功能，簡直不可思議。因此，仿生材料學的研究內容就是以闡明生物體的材料構造與形成過程為目標，用生物材料的觀點來思考人工材料，從生物功能的角度來考慮材料的設計與制作[5]。但是迄今為止該學科未開拓的領域和未解決的問題非常之多，可以認為仿生材料學的學科體系還沒有完全形成。

1、生態材料的仿生領域 1.1仿自然材料

自然界中的物質和生物經數億年以上的進化，迄今已具有最適宜的結構。由生態材料的觀點考慮，這些生物消耗適度物質和能量而生存，能適應環境，當其主要功能喪失后，轉變為夭然存在的材料。如樹苗吸收太陽的能量、水分、CO2及土壤中的養分成長為樹木。樹木死亡后細胞木質化、心材化便得到可再生的資源，其材料化過程耗能430kWh/t，要比煉鋁的17000Wh/t和煉鋼的2700Wh/t小得多，而且廢木料燃燒時放出的熱能可再利用，在自然界中廢木料經細菌作用可再循環。木材和人們關系密切，因它具有高絕熱性、容積比熱大可調節室內氣溫；它的近表面的微粒子狀物質的擴散反射，能很好地吸收紫外線，反射率低適應人眼的視覺；此外它為多孔性結構，含有水分和空氣，而內部的空氣層有吸音和隔音性能。

又如日常接觸的土壤具有許多優異的功能。土壤是支撐動、植物活動的結構材料，具有通透空氣和水并保持它們存在的功能；土壤中存在荷電物質故有離子交換功能。

天然材料的自然循環特性是顯而易見的，如源于巖石的石材復合結構中各種礦物經水合、水解，相應成分溶解使母材解體，而殘留于土壤中。這種天然物質長期的解體、再生的循環可于低負荷下進行。模仿這種材料的自然循環性，研究與開發了易解體材料。

實際上生物的形狀及構成生物的骨和纖維等材料，其結構能很好地適應重力、風和生物本身的運動。這和材料的微結構、材料組成及結構密切相關。例如在非洲南部灼熱氣候中生長的稱為Fenstraria的植物，其主體埋于地下，僅葉尖露出地面，此葉端相當于透明的窗，作為吸收光的入口，同時作為有害紫外線的濾光器，光通過葉內部的透明質均勻地在地下的葉壁分配。具有這種結構的光能變換元件，其單位表面積的變換效率甚高，現正以此為模式設計三維集成化器件。1.2仿生過程 為有效地協調生產物與自然環境之間的生態平衡，人們研究與開發了模仿生物功能的人工過程，茲舉例說明。

(1)利用細菌過程。土壤受重金屬污染可用細菌處理，如人們從重金屬污染的土壤中分離出鎘耐性菌，將其在含50g/m3的培養導報基上培養20h，此菌可存貯27.3mg鎘，該量相當于干燥菌體重的53%。亦有用六價鉻耐性菌和水銀耐性霉等吸收除去Cr和Hg的報道。此外利用微生物除去活性污泥中的金屬，這可能與微生物所含的多糖、蛋白質、脂質和核酸等的官能基與金屬結合有關。迄今地球上存在的微生物僅很少一部分被利用。極限環境(高溫、強酸性、高堿性、高鹽性環境、深海底和地熱等)下微生物的檢索、采集、培養與利用是很有意義的課題。

(2)生物吸著過程。生物吸著是指利用生物物質吸著水溶液中的金屬離子使其濃縮的過程。吸著介質可為特定的菌類和藻類，其吸著量可達33-72Omg/g。此藻類和菌類的細胞壁由蛋白質和多糖類組成，其氨基、羧基、酰胺基和羥基能與金屬離子結合，故生物吸著機理是在細胞表面迅速產生離子交換反應，隨之進行擴散與還原以及配位反應等。調節藻類溶液的pH可改變其離子吸附特性。利用生物物質可開發出經濟的金屬回收方法，但需進一步研究生物生與死時吸著機理的差異。1.3仿生科學與工程

旨在闡明自然過程的特征，且以人工的合成分子組成反應裝置或機械，來模擬自然過程。以此構思金屬的精制和金屬化合物的合成過程。下面介紹以細抱為基本單元的物質傳遞控制功能，以啟迪仿生的思路。

(l)選擇性主動傳遞過程。物質經細咆膜的傳遞過程與一般精制和分離過程迥異。前者是以分子或離電化學位為基礎的主動傳遞現象，對特定分子和離子傳遞的選擇性特別受人注目。從細胞的分子生物學分析，K+在細咆內的濃度比細胞外的濃度高約20倍，Na+的濃度則相反，這是由于輸運體蛋白質腺苷三磷酸酶(ATPase)將Na+向細咆外，而將K+向細胞內主動傳遞的結果。

為模仿細胞膜的這種選擇性的主動傳遞過程，應設計柔性的物理或化學載體，它可使膜在低濃度側選擇性結合特定離子；而在膜的高濃度側此離子脫離。(2)選擇性被動傳遞過程。細胞膜由于具有離子通道開閉的門功能，它的選擇性要比一般分離膜高得多。因此，仿照生體膜的離子傳遞體系，可將人工離子通道預埋于脂質體中，進行Co2+的選擇傳遞研究，開發具有開關功能的特定物質傳遞器件或自動控制物質傳遞器件。

(3)利用人工微球過程。自1965年Bangham用磷脂質制成了接近細胞膜的人工脂質雙層膜以來：生體膜的物理化學發展甚快。如研究與開發了微球狀封閉的雙層脂質體，其大小可調節(由直徑25nm的微脂質體到數μm大小的紅血球)。此外，模仿生體膜又制成直徑μm級的微囊，其內部的芯物質和外部環境隔離成微小容器。此芯物質微粒子分散在連續介質中，由界面聚合法成膜，膜厚可在nm到μm范圍調節。上述脂質體和微囊類具有物質傳遞控制功能。

(4)利用膜動傳遞過程。細胞獨特的物質傳遞是很有意義的現象。細胞內外的蛋白質、多糖等巨大分子通過細胞膜的變形、粘連、融合和分離可在細胞內外出入，即細胞的內攝作用和細胞排粒作用。仿照細胞膜動態傳遞過程雖有困難，但可啟發人們構思選擇效率高的濃縮裝置[3]。

2、仿生材料在環境中的應用 2．1人造生物纖維

最早開始研究并取得成功的仿生材料之一就是模仿天然纖維和人的皮膚的接觸感而制造的人造纖維。對蠶或者蜘蛛吐出的絲，人類自古就有很大的興趣，這些絲純粹是由蛋白質構成，特別是蠶絲，具有溫暖的觸感和美麗的光澤。二十世紀以來，人們模仿蠶吐絲的過程研制了各種化學纖維的紡絲方法，此后又模仿生物纖維的吸濕性、透氣性等服用性能研制了許多新型纖維，例如，牛奶蛋白質與丙烯晴共聚纖維(東洋紡)，商品名為稀苤的高吸濕性纖維(旭化成)等等。這些產品的出現顯示了人類仿造生物纖維表面細微形態與內部構造取得了成功[6]。另外人們還對蠶的產絲體進行了卓有成效的研究(日本農業生物資源研究所)，并且對蜘蛛絲也進行了研究(日本島根大學)，研究者們期待著有朝一日能夠制造出與蠶絲完全一樣的人造絲。2．2抗污染表面圖層材料 “荷葉效應”和“非光滑表面理論”的同時發現和相繼發展，展示了國內外學者在仿生學研究中的競爭和挑戰。1971-1990年，Bonn大學植物學家Borthlott等[7]發現荷葉表面的乳狀突起構型，研究其抗污染的自清潔效應，并將模仿荷葉所制備的納米表面涂層材料應用于汽車制造工業和建筑工程（圖1）。吉林大學任露泉等人20世紀80年代起開始研究蜣螂、蚯蚓、螻蛄等所謂土壤動物體表不被粘附的問題。生物界存在著光滑和非光滑兩種界面。傳統上認為，界面越光滑，阻力越小，越不被粘附。任露泉等[8]發現，在一定的條件下，生物體的一定的非光滑表面具有減粘、脫附、降阻和耐磨效應。他們開發出仿生犁壁、推土板和不粘鍋等系列的減粘脫附仿生產品（圖2）。

圖1荷葉表面的乳狀突起和污染的自清潔效應（仿Barthlott等，1997）.左：荷葉表面排污現象；中：荷葉表面的乳狀突起；右：仿荷葉涂料的自清潔效應，其中左側為普通涂料，右側為仿荷葉涂料（4年后）2．3仿生材料對水體中POPs的富集

POPs是指持久存在于環境中，通過食物網積聚，并對人類健康及環境造成不利影響的化學物質，具有持久性、生物累積性、長距離大氣傳輸性和毒性。近幾十年來，國內外飲用水源水中發現存在持久性有機污染物[9-11]。檢測到的POPs在水體中濃度很低，甚至在ng/L~pg/L的濃度級[12-13],直接導致了監測和有效去除的困難。所以開發新型的富集材料來實現有效監測和去除POPs就顯得非常重要。

在職業病毒理學和環境毒理學方面，皮膚一般被認為是有毒物質被攝入的通道。因此皮膚作為一種能夠吸收有毒物質的膜受到了關注。早在1988年，Joy Houk和Richard H.Guy[14]在他們關于皮膚滲透研究模型回顧中詳細介紹了1988年以前在仿皮膚滲透膜方面取得的一些研究進展。Huckins等設計了包含三油酸甘油酯的半透膜采樣器(Triolein-SPMDs)應用于環境污染監測[15]，是基于模擬生物、替代生物進行環境監測構思的基礎上加以設計的。低密度聚乙烯薄長帶為半滲透膜，三油酸甘油酯涂布于帶內，整個結構為“三明治狀”層疊式。大多數的有機污染物分子通過被動擴散的方式進入膜材料并在三油酸甘油酯內得到富集。疏水性的聚乙烯薄膜表面對水分子的排斥作用導致溶解態的疏水性有機污染物通透能力差，減慢了富集速度。為此一系列以親水性的高分子膜內嵌三油酸甘油酯的復合膜得到開發。

包含類脂的取樣器件能夠長期富集水體中的有毒有機污染物，適用于環境中低劑量的POPs富集分離檢測，在環境監測中得到了廣泛的應用。3展望

以上概要地介紹了生態材料的主要研究領域、現狀及今后的發展趨勢。先進國家自由市場經濟的發展是以地球環境的破壞為代價的。現今環境意識已逐步為人們所共識，技術與環境的協調將促進文明。隨環境經濟的提出，生態材料的研究與開發刻不容緩地擺在人們面前，實際上以仿生科學與工程為基礎的生態材料學的發展必將促進材料科學與工程學科的發展，無疑地將促進經濟發展，并造福人類。參考文獻

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第四篇：功能吸附高分子材料發展現狀與應用

現代環境工程材料論文 功能吸附高分子材料發展現狀與應用

李

偉

（太原工業學院環境與安全工程系 環境工程 132066326）

摘要：功能高分子材料是20 世紀60 年代發展起來的新興領域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域后涌現出的新材料。該類材料一般指在原有力學性能基礎上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料。由于其具有輕、強、耐腐蝕、原料豐富、種類繁多、制備簡便、易于分子設計等特點，其研究和發展十分迅速。目前的研究主要集中以下方面: 光功能材料、電功能材料、反應型功能材料、吸附分離功能材料、生物醫用功能材料、液晶材料、功能膜材料、環境敏感材料、智能材料等。

介紹了吸附性高分子材料的種類、特點及結構與吸附性能的關系，綜述了高分子吸附劑在水處理、醫藥、機械加工等不同領域的研究進展情況。關鍵詞：高分子吸附劑；結構；性能；應用

0 前言

隨著科學研究和生產技術的不斷發展，吸附性高分子材料正迅速進人人們的生產和生活領域中，目前已經成為重要的有機功能材料之一。吸附性高分子材料主要是指那些對某些特定離子或分子有選擇性親和作用的高分子材料。種類和特點

功能吸附高分子材料主要是指那些對某些特定離子或分子有選擇性親和作用的高分子材料。這類高分子材料具有較大的表面積和適當的孔徑，可從氣相和溶液中吸附某些物質，從而實現復雜物質的分離與各種成分的富集與純化及檢驗。從外觀形態上

現代環境工程材料論文 看，主要有微孔型、大孔型、米花型和大網狀樹脂幾種。其吸附性不僅受到結構和形態等內在因素的影響，還與使用環境關系密切。如：溫度因素和周圍介質等。在吸附樹脂出現之前，用于吸附目的的吸附劑已經廣泛使用，例如活性氧化鋁、硅藻土、白土和硅膠、分子篩、活性炭等。而吸附樹脂出現之后，作為吸附劑的一大分支，是吸附集中品種最多，應用最晚的一個類別。

吸附樹脂出現在上世紀六十年代，我過于1980年以后才開始有工業規模的生產和應用。目前吸附樹脂的應用已經遍及許多領域，形成一種獨特的吸附分離技術。由于結構上的多樣性，吸附樹脂可以根據實際用途進行選擇或設計，因此發展了許多有針對性用途的特殊品種。這是其他吸附劑所無法比擬的，也正是由于這種原因，吸附樹脂發展速度很快，新品種新用途不斷出現，吸附樹脂及其吸附分離技術在各個領域中的重要性越來越突出。

當然，無論是大孔性離子交換樹脂還是吸附功能樹脂來說，都具有很大表面積，根據表面化學的原理，表面具有吸附能力，原則上任何物質均可被表面所吸附，雖表面性質、表面立場的不同，吸附具有一定的選擇性。吸附功能不同于離子交換功能，吸附量大小和吸附的選擇性，決定與諸多因素，其中最主要決定于表面的極性和吸附物質的極性。

1.1 按照吸附性高分子材料的性質和用途,可將其分為以下幾類。

1.1.1 非離子型高分子吸附樹脂:對該材料非極性和弱極性有機物具有特殊的吸附作用,主要應用于分析化學和環境保護領域中,用于吸附和分離處在氣相和液相(主要是水相)中的有機分子。

1.1.2 親水性高分子吸水劑:具有親水性分子結構，可以被水以較大倍數溶脹,廣泛用于土壤保濕和生理衛生用品等方面。

1.1.3 金屬陽離子配位型吸附劑:這種高分子材料的骨架上帶有配位原子或配位基團,能與特定金屬離子進行絡合反應，生成配位鍵而結合。這種材料也稱為高分子螯合劑,多用于吸附和分離水相中的各種金屬離子。

1.1.4 離子型高分子吸附樹脂:當高分子骨架中含有某些酸性或堿性基團時,在溶液中解離后具有與一些陽離子或陰離子相互以靜電引力生成鹽的趨勢，因而產生吸附作用。

1.2 按照使用條件和外觀形態，吸附性高分子材料主要分為以下4類。

1.2.1 微孔型吸附樹脂:外觀呈顆粒狀,在干燥狀態下樹脂內的微孔很小,當作為吸附劑使用時,必須用一定溶劑進行溶脹,溶脹后樹脂的三維網狀結構被擴展,內部空間被溶劑填充形成凝膠,因此也稱為凝膠型樹脂。

1.2.2 大孔型吸附樹脂口:特點是在干燥狀態下樹脂內部就有較高的孔隙率、大量的孔洞和較大的孔徑.這種樹脂不僅可以在溶脹狀態下使用,也可在非溶脹狀態下使用.因這種樹脂具有足夠的比表面積,其孔洞是永久性的。

1.2.3 米花狀吸附樹脂:外觀為白色透明顆粒,具有多孔性、不溶解性和較低的體積密度.由于這種樹脂在大多數溶劑中不溶解不溶脹，因此，只能在非溶脹的條件下使用,樹脂中存在的微孔可允許小分子通過。

1.2.4 交聯網狀吸附樹脂:外觀呈顆粒狀,是三維交聯的網狀聚合物.由于網狀結構,其機械穩定性較差,使用受到一定限制.交聯網狀吸附樹脂是通過制備線性聚合物,引入所需的功能基團,然后加人交聯劑進行交聯反應制得。

1.3 按照功能高分子吸附材料的吸附機理可以分為以下兩類

1.3.1 化學吸附高功能分子包括離子交換樹脂，其主要應用是再：清除離子，離子交換，酸堿化學催化反應等方面，整合樹脂可通過選擇性螯合作用而實現對各種金屬離子的濃縮和富集，因此，其廣泛地運用與分析檢測。污染治理，環境保護和工業生產等領域。物理吸附功能高分子根據其極性大小可分為非極性，中極性和強極性三類。該類的功能高分子的吸附主要靠氫鍵和偶極作用進行。主要應用與：水的脫鹽精制、藥物提取純化、稀土元素的分離純化、蔗糖及葡萄糖溶液的脫鹽脫色等。例如：離子

現代環境工程材料論文 交換樹脂是具有分離、提純、凈化功能的高分子，但其選擇分離性能不高。如果在高分子上引進像乙二胺四乙酸、羥胺等能與某些金屬絡合的基團，則可進一步提高選擇分離性能，這種高分子稱為螯合樹脂。由離子交換樹脂發展出來的每克樹脂具有上百平方米表面積和適當孔徑的大孔樹脂，可以用作高分子吸附劑，從極性或非極性溶液中吸附非極性或極性溶質,可從水中吸附以ppb計的微量雜質。由離子交換膜發展出來的選擇性分離膜，廣泛用于分離、提純和醫療上。

在某種程度上來看，功能高分子的獨特功能和不可替代性的特性已經帶來了各個領域的技術進步，甚至質的飛躍，且在各個行業已經產生相當高的緊急和社會效益，并導致許多新產品的出現。因此，各個發達國家投入了大量人力財力對功能高分子材料進行研究開發，且進展迅速。同時，我國也在大力加大對功能高分子材料的研究開發支持，加入到這場激烈的競爭中去，其主要原因是我國電子，國防，醫藥和許多尖端技術部門都需要運用到不少功能高分子。結構與吸附性能之間的關系

物質化學性能和物理結構不同，其吸附作用也不同。吸附樹脂表現出的吸附能力與其結構具有特定的對應關系。

2.1 化學組成與功能基團

在高分子吸附劑中，聚合物的化學組成與功能基團是最基本，也是最重要的結構因素。(1)元素組成的影響：當聚合物分子中含有O，N，S及P等配位原子時，聚合物具有潛在的絡合能力，可作為高分子螯合劑。(2)功能基團的影響：聚合物中功能基團的性質決定了吸附樹脂的選擇性。當聚合物鏈上連接強酸性基團時，解離后的高分子酸根能夠與陽離子結合成鹽，具有對陽離子交換和吸附能力；當連接季基團時，可以與陰離子結合，具有陰離子交換和吸附能力。由于不同離子型基團與各種離子的結合能力及穩定性不同，各種離子型樹脂呈現出選擇性離子交換能力。(3)分子極性的影響：當吸附樹脂的化學結構中不含極性基團時，其適合于從極性溶劑如水中吸附非極性有機物。當引入極性基團時，如引入氰基，將會使其轉化成中等極性或強極性吸附樹脂，適合于從非極性有機溶劑中吸附不同極性的物質。

2.2 聚合物的鏈結構

聚合物的鏈結構包括主鏈結構、分支結構(分支的數目、長度及化學結構)及交聯度等。聚合物帶有支鏈與否及支鏈所占比例、聚合物的交聯與否及交聯的程度，直接影響聚合物的溶解度和溶脹度。而溶脹度和溶脹后形成網狀結構的孔徑大小是影響樹脂吸附量及吸附選擇性的重要因素。

2.3 吸附樹脂的宏觀結構

吸附樹脂的宏觀結構主要對吸附劑的吸附量、機械強度及吸附度等性能有影響。吸附樹脂的宏觀結構對吸附過程產生的影響主要有兩方面：一方面是樹脂的有效吸附面積和表面性質，主要是熱力學影響，影響吸附樹脂的吸附量、選擇性及穩定性；另一方面是孔徑大小、孑L的長度、孔徑分布及樹脂的外觀形狀等，主要是動力學影響，影響被吸附物的擴散過程和吸附速度，孔徑大小決定被吸附物的范圍和吸附速度，孔徑分布直接影響選擇性高低。

現代環境工程材料論文 3 影響吸附性的因素

3.1溫度因素

吸附劑的吸附量和吸附能力與溫度成反比，溫度越高，越不利于吸附。在低溫下吸附劑的吸附能力增強，吸附量增大。因此，在低溫或常溫下進行吸附，吸附劑可最大限度地發揮作用。當溫度升高時，吸附作用下降，會發生不完全吸附和解吸。當溫度繼續升高，達到一定溫度時，吸附劑幾乎不具備吸附能力。利用吸附劑的這一特性可將吸附物脫除，使高分子吸附劑再生。

3.2 樹脂周圍介質的影響

介質是指除了被吸附的物質之外，存在于吸附劑周圍的其他不應被吸附的物質。被吸附物、介質與吸附劑之間存在競爭吸附，當介質與吸附劑作用時，將導致被吸附物的脫吸附。某些強作用介質常被用來作為洗脫劑，洗脫被吸附的物質。

3.3 其他影響因素

流動相的流速、溶液粘度和表面張力、被吸附物的擴散系數等外在動力學因素對吸附過程也會產生影響。如果流速過快，就不能完成吸附過程，吸附劑不能很好地發揮作用。溶液的粘度主要影響被吸附物的擴散速度，表面張力主要影響吸附劑的潤濕性。高分子吸附劑的應用

4.1 水處理方面

近年來,盡管國家在減排降耗和水污染防治方面出臺了一系列法律法規,但是水環境污染加劇的總體趨勢仍未得到有效控制。其中地表水流經城市的河段有機污染尤其嚴重,城市生活污水和工業廢水均含大量有機污染物,部分工業廢水還含有毒有害的合成有機污染物質等,使國內大多數城市河流都存在嚴重的有機污染,直接危及城市水源的安全,對可持續發展帶來嚴重負面影響,威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的身體健康。這就為開發樹脂吸附法處理有毒有機化工廢水及其資源化技術提供了依據和發展機遇。

同時，隨著工農業的發展,近岸海域的污染日趨嚴重,重金屬離子濃度比深海水域高數十倍至數百倍.因此,除去水中污染物及重金屬離子是高分子吸附劑的重要任務。袁有憲等人用高分子吸附劑從動態和半靜態的海水中吸附除去 Cu、,Pb、,Zn、及Cr3 ,為消除重金屬離子對海洋生物幼體的危害,提供了一種有效的方法.曲榮君等人用殼聚糖與過渡金屬離子Cu、或Ni形成的配合物,在弱堿性條件下與環氧氯丙烷進行交聯,合成出一系列具有不同交聯度的殼聚糖樹脂,并研究了該系列樹脂對Cu、,Ni的靜態吸附性能.由此可見,高分子吸附劑不但可以用來去除廢水中的重金屬離子,而且可以用來回收海水中的金屬,應用前景十分廣闊。

吸附樹脂是一種特殊的大孔樹脂,它以吸附為基本特征,大部分不具有功能基而沒有任何交換中心,作用與吸附劑活性炭相似,可以再生。大孔樹脂的合成方法是以普通石油化工原料的單烯類單體為骨架,與作為交聯劑的雙烯類單體發生懸浮共聚反應,同時為了獲得多孔的結構,在聚合時配合使用不帶雙鍵、不參加共聚、又能與單體混溶,使共聚體溶脹或沉淀的有機溶劑作為制孔劑,在帶有分散劑的水中,攪拌加熱控制顆粒大小而制得。

現代環境工程材料論文 大量研究工作表明,樹脂吸附法處理有機廢水具有如下特點: 4.1.1 適用范圍寬,適用性好。廢水中有機物濃度從幾個到上萬mg/ L 均可進行處理,且吸附效果不受溶液中所含無機鹽的影響。

4.1.2 比表面積大,吸附效率高,解吸再生容易。大孔樹脂對有機物的吸附率通常可達到99 %以上,不產生二次污染。解吸常用酸堿或有機溶劑,解吸率一般可達95 %以上。

4.1.3 樹脂性能穩定,使用壽命長。樹脂有較高的耐氧化、耐酸堿、耐有機溶劑的性能,可在150 ℃以下長期使用,在正常情況下年損耗率小于5 %。4.1.4 有利于綜合治理,變廢為寶。采用樹脂吸附可以回收利用污染物,節約開支,增加效益。

4.1.5 工藝簡單,不需特殊設備,技術容易掌握,操作方便,運行費用較低。

由于以上這些特點,吸附樹脂在處理高濃度、難降解的有機工業廢水方面發展迅速,尤其在酚類、胺類、有機酸類、硝基物、鹵代烴等方面,取得重大進展。

大孔吸附樹脂既具有活性炭的吸附能力,又具有脫附效率高的特點,物理化學性能穩定;因此在有機廢水資源化處理領域具有廣闊前景。不過,目前國內外商品化吸附樹脂的吸附容量、孔結構性能和機械強度尚待繼續提高,開發具有高吸附容量、優良孔結構和高機械強度的吸附樹脂并將其應用于有毒有機化工廢水的治理與資源化的應用中,是當前化學工作者和環保工作者的一項重要課題。可以展望,今后隨著國家和人們對環保工作的重視和科研工作者的不懈努力,樹脂吸附法處理有毒有機廢水技術還將獲得更大的發展,必將為我國的環境保護和有機化工企業的可持續發展做出更大的貢獻。

4.2 醫藥衛生方面

高分子吸附劑被廣泛用在吸附血紅細胞中的膽紅素、去除腎衰竭患者血液中積累的毒性成分肌酐生物制藥的分離純化、作緩釋藥物的基體、藥片藥丸的崩解劑及藥物微膠囊的皮膜等方面.張躍華等人以天然甲殼素為原料合成出珠狀高分子吸附劑,并研究了對非結合型膽紅素的吸附性能,指出交聯甲殼糖吸附劑對非結合型膽紅素有良好的吸附作用.魏斌等人合成出含氨基和羥基的高分子吸附劑,并研究了對膽紅素的吸附性能,指出含氨基和羥基的吸附劑對膽紅素的吸附率可達8O 以上。何炳林、顧覺奮、左曉霞等人分別研究了高分子吸附劑在血液凈化及在生物制藥分離等方面的作用,指出高分子吸附劑在微生物制藥及在微生物發酵液中分離、提取、濃縮和純化等方面發揮著重要的作用.此外,高分子吸附劑還可以應用于人工腎臟的過濾材料、人造皮膚、消炎止疼膏的凝化劑、隱形眼鏡的本體材料等方面。

此外在中醫方面，中草藥是我國寶貴的醫藥資源，在提高人民生活質量，保證人民生活健康中發揮了極大的作用。然而中藥成分的復雜性和不可知性影響了它的進一步應用，中藥現代化成為了中藥發展的迫切要求。而中藥現代化的關鍵技術之一就是有效成分或有效部位的提取分離。溶劑萃取分離技術是天然產物分離的經典技術，但溶劑消耗量大，分離效率低，操作安全性差，一般僅適用于實驗室小量樣品的制備，而不宜用于工業生產。柱色譜分離法采用一定的色譜填料作為固定相，當中藥提取液通過色譜柱時，不同的成分即可得到分離。該方法操作簡單，適宜于工業生產。尤其是隨著高分子產品的出現和發展，色譜填料的種類越來越多，其中以離子交換樹脂、大孔吸附樹脂和聚酰胺為主。在中藥現代化的進程中，研究各種中藥的具體藥用成分并將其以較高的純度分離提取出來，成為一項重要的工作，這樣，新型分離方法的研究刻不容緩。而高分子吸附劑作為一種新型的柱層析色譜填料，以其使用方便、種類繁多、吸附專一性好等優良的性能贏得了越來越多的關注，將其應用到中草藥有成分分離提取中去，必將發揮極大的作用。

4.3 機械加工方面

高分子吸附劑在機械加工領域中的應用主要體現在對油中微量水的吸附.當機器在運行時,汽輪機油會被水污染,它會降低汽輪機油的性能及造成設備故障,所以除去油中微量的水就成為必須的環節.Tanaka等人采用丙烯腈或其他聚合物纖維制成管狀脫水過濾器,利用纖維材料將油中細小、穩定的水變成大的水滴,達到除水的目的.該法對去除油中微量的水效果較好.張秀玲等人合成了除去汽輪機油中微量水的高分子吸附劑,這種吸附劑可使汽輪機油中的水分降至0.03 以下.它不但凈化效果好,成本低,而且不會改變汽輪機油的原有品質.此外,利用高分子吸附劑去除氣體中有害成分的研究也有了一定進展.曹愛麗等人研制出一種

現代環境工程材料論文 新型高分子吸附劑,以丙烯腈、苯乙烯為共聚單體,二乙烯基苯為交聯劑,進行致孔懸浮交聯共聚,制成多孔網絡狀樹脂,經性能檢測能很好地吸附二氧化硫氣體,在常溫下的吸附量為0.3~O.4 g/g。結束語

隨著科學研究和生產技術的不斷發展，涌現出大量具有高吸附量、高選擇性的吸附性高分子材料。各種離子交換樹脂被廣泛應用于離子色譜分離、酸堿催化反應等方面；帶有各種配位基團的高分子螯合劑在環境保護、物質分離、化學分析中有著廣泛的應用；各種親脂性高分子吸附樹脂被大量用于含有各種功能團的有機化合物、乳化劑、表面活性劑、潤滑劑、氨基酸的分離及用于抗生素藥物、天然植物藥物的分離提純；吸水性高的高分子樹脂可以吸收超過自身重量的水分，在干旱地區作為保水劑可以提高種子成活率，提高農作物的產量。

參考文獻

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第五篇：AMT技術應用現狀與前景展望

AMT技術應用現狀與前景展望

整理時間：2008-9-25 10:02:37 來源：中國汽車工業信息網打印評論收藏關閉

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近幾年重型汽車發動機功率200～350kW，輸出扭矩900～2200N·m，需要爬行擋速比為10～17，要求擋位間隔小，速比階小于30%，這就需要使用更多的擋位（8～16個前進擋），而且越來越多地采用副的多擋位變速器。副變速器的采用和擋位數的增多，加大了駕駛員的操縱難度和勞動強度，變速器的故障率上升，手動機械式操縱機構已不適應當今重型汽車的發展。

AMT保留了原手動變速器總成的絕大部分機構，只是將其手動變速的操縱機構用自動操縱機構所取代，生產繼承性好，改造成本低，見效快，并且通過軟件的優化設計可以全面提高車輛的使用性能。因此，世界各大汽車公司和一些科研院校都在進行此項技術的研究和開發工作。表1給出了手動變速器（MT）與自動變速器的性能比較。因AMT具有較高的性價比，汽車市場對AMT的需求不斷增加。

目前，AMT在美國和歐洲已實現了商品化，重型汽車上裝配AMT的比例正在逐步增加。據預測，到2008年，歐洲近50%的MT將被AMT取代，部分AT市場也會被AMT占據。因此，近年來世界各重型汽車生產企業都在努力開發新一代的AMT產品。表2列出了世界著名重型汽車公司的AMT產品及主要特點。

我國從20世紀80年代初就開始了AMT技術的研究工作，并取得了一系列成果。在AMT技術理論上的研究與國際水平相當，但在產品化方面，與國外的差距較大。表3列出了國內開展AMT技術研究的單位及其產品特點。

在AMT技術理論研究取得一系列成果后，目前國內研究主要集中在提高系統可靠性、適應性和降低成本上。北京理工大學正在與國內幾家汽車公司和變速器生產廠家合作開發AMT產品，這促進了AMT技術商品化、產業化。經過20余年的探索和發展，我國對AMT技術的研究已經逐步走向成熟，已具備了向商品化、產業化轉變的條件。推廣AMT系列化產品不僅符合我國國情，而且市場發展潛力巨大。歐洲最大的獨立汽車變速器GETRAG公司在我國進行了廣泛的市場調查后也認為，我國的重型汽車AMT市場前景廣闊。

（1）未來10～15年內我國重型汽車技術發展的方向將是全面改善和提高重型汽車的技術性能和使用性能，這為AMT技術的發展提供了足夠的空間。

（2）對于城市公交客車，在滿足駕駛舒適簡便和低成本的雙重條件下，AMT應是其首選對象。因此，AMT技術應用于城市公交客車的發展前景廣闊。

（3）目前，國內在重型車輛上開發的AMT產品，其執行機構主要采用液壓驅動方案。由于大部分重型專用汽車上都具有不同用途的液壓系統，本身帶有液壓油源，因此現有的AMT技術可以直接在其上應用。對于無液壓油源但采用了氣壓制動的車輛，因有氣源，可采用氣動方案來驅動執行機構。由于專用汽車是一種具有高附加值、高利潤的產品，而加裝AMT系統增加的成本相對總成本來說比較小，且由此帶來的整車性能及售價的提高，對于專用汽車生產廠家來說，無疑具有較大的吸引力。