第一篇：功能染料及其在紡織染整上的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

功能染料及其在紡織染整上的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

余靜

新疆大學(xué)紡織系，新疆 烏魯木齊830008

關(guān)鍵詞：功能性染料 紡織染整 應(yīng)用

前言

功能性染料是一類具有特殊功能性或特殊專業(yè)性的染料，這種特殊的功能通常都與近代高、新技術(shù)領(lǐng)域關(guān)聯(lián)的光、電、熱、化學(xué)、生化等性質(zhì)相關(guān)。這類染料吸收很少的能量，可產(chǎn)生某些特殊的功能，因此用量少價(jià)格高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

目前，功能性染料已被一些國家廣泛地應(yīng)用于液晶顯示、熱敏壓敏記錄、光盤記錄、光化學(xué)催化、光化學(xué)治療等高新技術(shù)領(lǐng)域。日本各大染料公司都把功能性染料的生產(chǎn)作為各自發(fā)展的重點(diǎn)。而國產(chǎn)功能性染料除了照相、靜電復(fù)印、拷貝等品種外，在其他領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)用才初見端倪，其研究、制造、應(yīng)用、管理水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于先進(jìn)國家，應(yīng)該說，功能性染料是一個(gè)值得染料工作者和染整工作者努力開拓的新領(lǐng)域。

1功能染料的分類與開發(fā)途徑

1.1功能性染料的分類

功能性染料正處在迅速發(fā)展的階段，有關(guān)它的分類還不統(tǒng)一，按照功能可將其分類如下。

變色異構(gòu)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(zhuǎn)化染料：發(fā)光、太陽能轉(zhuǎn)化、激光、有機(jī)非線性光學(xué)材料用染料等 功能染料 信息及顯示紀(jì)錄用染料：液晶、濾色片、光信息記錄用、電子復(fù)印、噴墨打?。ㄓ』ǎ┯萌玖系?/p>

生化及醫(yī)用染料：生物著色用、醫(yī)用染料等

化學(xué)反應(yīng)用染料：催化用、鏈中止用染料等

1.2功能染料的開發(fā)途徑

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

2功能染料在紡織染整中的應(yīng)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(yuǎn)紅外保溫涂料等功能染料已經(jīng)在紡織染整中進(jìn)入實(shí)用階段或已顯示出其潛在的應(yīng)用前景。

2.1光變色染料和顏料

具有“光致變色（即物質(zhì)顏色隨光照而變化）性”的化合物被稱為“光變色染料（顏料）?！?/p>

光變色染料現(xiàn)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(jià)格較貴，對纖維的親和力不高，很難通過常規(guī)的染色和印花工藝加工。但筆者預(yù)測，隨著紡織染整加工技術(shù)和光變色染料的發(fā)展，光變色紡織品一定會(huì)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(tǒng)一，一般將能在可見光范圍強(qiáng)烈吸收和輻射出熒光的染料稱為熒光染料。熒光顏料實(shí)質(zhì)上是顆粒很細(xì)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(yīng)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(wǎng)球就是用熒光黃染料染網(wǎng)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(chǎn)品，例如旅途用品、運(yùn)動(dòng)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(qiáng)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(fā)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(huán)境相似的一些具有特定顏色的染料，與普通染料的區(qū)別在于它們的紅外線吸收特性和自然界環(huán)境相似，可以偽裝所染物體，使物體不易被紅外線觀察所發(fā)現(xiàn)。近年來，近紅外吸收染料和紡織染整的關(guān)系密切的是被用于太陽能轉(zhuǎn)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(yè)、農(nóng)業(yè)和服裝上均有很好的應(yīng)用前景。

紅外線偽裝染料（或顏料）主要用于軍事裝備和作戰(zhàn)人員的偽裝。由于紅外線偽裝研究屬于各國的高度機(jī)密，很少發(fā)表有關(guān)的技術(shù)，從有關(guān)專利的文獻(xiàn)中得到的信息表明，少數(shù)經(jīng)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(xiàng)色牢度也可達(dá)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(jī)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(jìn)一步研究。

2.6電致變色染料

當(dāng)染料的瞬間偶極矩方向被電場改變時(shí)，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(chǎn)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(fā)色體系的分子聚合物。事實(shí)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(fā)泡印花應(yīng)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(yōu)點(diǎn)，它甚至可以和被著色的高分子物發(fā)生反應(yīng)，通過共價(jià)鍵結(jié)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(chǎn)品成為可能，在紡織和服裝工業(yè)中具備一定應(yīng)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(chǎn)生變色效應(yīng)，開發(fā)前景樂觀。

2.9遠(yuǎn)紅外保溫涂料

使用具有很強(qiáng)的發(fā)射紅外線的特性的無機(jī)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(yuǎn)紅外保溫涂料。遠(yuǎn)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(lǐng)域用功能染料在染整工業(yè)中的應(yīng)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(fù)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(shù)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(shù)，雖然不如電子照相、噴墨印制以及熱印制技術(shù)流行，但它們都有其各自的特點(diǎn)。靜電成像可用于染整工業(yè)，只要紡織品表面是絕緣的，同時(shí)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(diào)劑進(jìn)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(shù)可印原色或全色的圖像，在紡織品印花中有很高的應(yīng)用前景，關(guān)鍵在研制出適用于紡織品的色調(diào)劑，即需要開發(fā)或篩選出適合的功能染料。

磁性成像印制的優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)重復(fù)的轉(zhuǎn)印，印制速度很高，不足之處在于分辨率不高和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移印花轉(zhuǎn)移紙印后有污染、難處理的問題，紡織品轉(zhuǎn)印后不必清洗，工藝簡單；不過色調(diào)劑的價(jià)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(shù)的推廣，紡織品也逐漸采用此原理進(jìn)行印花，即噴墨印花，近些年發(fā)展很快。

3.4熱擴(kuò)散轉(zhuǎn)移和熱蠟轉(zhuǎn)移用功能染料

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

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

3.5生化和醫(yī)藥用功能染料

功能染料在生物和化學(xué)上的應(yīng)用已有很久的歷史。主要用于細(xì)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(wèi)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(dá)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(yī)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(yī)療、光譜學(xué)、光化學(xué)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究、同位素分離、微量分析、軍事工業(yè)中，它在紡織染整中的加工應(yīng)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(jié)束語

功能染料的種類和功能隨著各領(lǐng)域的研究正在不斷擴(kuò)大中。本文介紹的僅是一些已經(jīng)或正在被開發(fā)應(yīng)用的染料，除了這些以外，實(shí)際上許多具有導(dǎo)電、磁性、催化等性質(zhì)的有機(jī)化合染料，都屬功能染料范疇。

筆者認(rèn)為，功能性染料的應(yīng)用，必將會(huì)有更廣闊的前景，而且多與高科技、新產(chǎn)品開發(fā)緊密相連。染整工業(yè)是傳統(tǒng)應(yīng)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(lǐng)域，但是在開發(fā)新產(chǎn)品，特別是產(chǎn)業(yè)用的纖維制品過程中，將會(huì)注重染料多方面的性能。因此，功能染料在紡織染整工業(yè)中的應(yīng)用將是非常有潛力的。

參考文獻(xiàn)

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bilayer xerographic devices.J Imaging Sci Technol, 1994,38:118.〔6〕 謝蘭景.日本幾種功能性染料的應(yīng)用和工業(yè)化情況.化工物資〔J〕.1992,(2): 34-37.作者簡介余靜，女，漢族，24歲，新疆大學(xué)紡織系在讀碩士研究生。學(xué)科專業(yè)名稱:紡織工程。研究方向:紡織品印染工藝控制。聯(lián)系電話:0991-4556976,0991-8108106。E-mail:jingyu198049@163.com

第二篇：食品安全現(xiàn)狀與HACCP 應(yīng)用前景

食品安全現(xiàn)狀與 HACCP 應(yīng)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(yán)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(guān)注。HACCP 作為一種世界公認(rèn)的確保食品安全的有效措施，正被逐漸地廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，并將成為未來食品安全控制的基礎(chǔ)。

危害分析與臨界控制點(diǎn)(Hazard Analysis and Critical ControlPoint，HACCP)是針對食品安全衛(wèi)生的一套科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、有效的管理系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)以預(yù)防為主，將食品質(zhì)量管理的重點(diǎn)從依靠終產(chǎn)品檢驗(yàn)來判斷其衛(wèi)生與安全程度的傳統(tǒng)方法向生產(chǎn)管理因素轉(zhuǎn)移，將不合格的產(chǎn)品消滅在生產(chǎn)過程中，減少產(chǎn)品在生產(chǎn)線終端被拒絕或丟棄的數(shù)量，消除生產(chǎn)和銷售不安全產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)，被國際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)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(xiàn)狀 1.1 食品安全的現(xiàn)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(wèi)生問題。由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，使自然環(huán)境受到相當(dāng)程度的破壞，增加了農(nóng)畜產(chǎn)品的污染；新興的食品加工技術(shù)，有的中間環(huán)節(jié)處理不科學(xué)，成為食品安全的隱患。人口增長，對農(nóng)副產(chǎn)品的需求量增大，為了提高產(chǎn)量，超量使用農(nóng)藥、抗生素、激素等，導(dǎo)致產(chǎn)品中的殘留量超標(biāo)，對人體造成危害。人口的流動(dòng)及生活節(jié)奏加快，造成人們的就餐方式發(fā)生變化，經(jīng)常就餐于飯店、餐館，餐飲業(yè)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(qū)間新病害源的交叉污染?？茖W(xué)研究證實(shí)，癌癥、嬰兒畸形、疾病的抗藥性以及某些其他中毒現(xiàn)象都與畜禽產(chǎn)品中殘留的有害物質(zhì)有關(guān)。這些殘留物在人體中逐步積累約15至20年后就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。人類的腫瘤及某些重要疾病也與食品有關(guān)，如某些食品中的黃曲霉毒素就是重要的致癌物質(zhì)之一。另外，食品安全還是制約我國許多食品企業(yè)進(jìn)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(yīng)對措施

我國對食品安全歷來十分重視，特別是加入世貿(mào)組織后，食品安全問題已成為面臨的挑戰(zhàn)之一，主要是由于食品在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、儲存和銷售過程中人為改變其天然性而造成，無論對農(nóng)民、消費(fèi)者，還是食品加工業(yè)它都至關(guān)重要。而食品安全的管理涉及到衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、工商、質(zhì)檢等眾多部門，管理重復(fù)交叉，且我國地域廣闊，人口眾多，受傳統(tǒng)觀念束縛，食品業(yè)發(fā)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(qiáng)食品衛(wèi)生相關(guān)法律宣傳教育工作，提高全民食品衛(wèi)生觀念。另一方面加強(qiáng)食品衛(wèi)生監(jiān)督執(zhí)法力度，改善我國的食品衛(wèi)生狀況，嚴(yán)厲打擊制售假冒偽劣產(chǎn)品的行為。更重要的是積極學(xué)習(xí)采用國際先進(jìn)的食品安全管理經(jīng)驗(yàn)，在食品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)中實(shí)施H A C C P 管理技術(shù)，將監(jiān)督管理的重點(diǎn)從對終產(chǎn)品的抽檢過渡至對生產(chǎn)經(jīng)營全過程的管理，提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理水平，將全過程控制的理念應(yīng)用于食品安全監(jiān)督管理體制中去。

1.3 影響我國食品安全的因素及應(yīng)對措施

我國對食品安全歷來十分重視，特別是加入世貿(mào)組織后，食品安全問題已成為面臨的挑戰(zhàn)之一，主要是由于食品在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、儲存和銷售過程中人為改變其天然性而造成，無論對農(nóng)民、消費(fèi)者，還是食品加工業(yè)它都至關(guān)重要。而食品安全的管理涉及到衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、工商、質(zhì)檢等眾多部門，管理重復(fù)交叉，且我國地域廣闊，人口眾多，受傳統(tǒng)觀念束縛，食品業(yè)發(fā)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(qiáng)食品衛(wèi)生相關(guān)法律宣傳教育工作，提高全民食品衛(wèi)生觀念。

另一方面加強(qiáng)食品衛(wèi)生監(jiān)督執(zhí)法力度，改善我國的食品衛(wèi)生狀況，嚴(yán)厲打擊制售假冒偽劣產(chǎn)品的行為。更重要的是積極學(xué)習(xí)采用國際先進(jìn)的食品安全管理經(jīng)驗(yàn)，在食品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)中實(shí)施H A C C P 管理技術(shù)，將監(jiān)督管理的重點(diǎn)從對終產(chǎn)品的抽檢過渡至對生產(chǎn)經(jīng)營全過程的管理，提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理水平，將全過程控制的理念應(yīng)用于食品安全監(jiān)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(xiàn)代食品工業(yè)的發(fā)展，食品中的化學(xué)物質(zhì)成分越來越復(fù)雜，控制食品安全越來越迫切，各食品加工廠家及相關(guān)部門已經(jīng)在積極引用、建立有效的食品安全控制方法或體系。國內(nèi)外各種先進(jìn)的質(zhì)量控制管理方法不斷涌現(xiàn)，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(guān)鍵控制點(diǎn))是目前各國食品安全領(lǐng)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(chǎn)規(guī)范)是一個(gè)應(yīng)用于食品生產(chǎn)全過程中，保證食品具有高度安全衛(wèi)生性的良好生產(chǎn)管理系統(tǒng)。其基本內(nèi)容是食品從原料到成品全程中各環(huán)節(jié)的衛(wèi)生條件和操作規(guī)程。

SSOP(Sanitation Standard Operating Procedure，衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作程序)它是一套特殊的、與食品衛(wèi)生處理和加工工廠環(huán)境的清潔程度有關(guān)的目標(biāo)，及所從事的滿足這些目標(biāo)的活動(dòng)。強(qiáng)調(diào)食品生產(chǎn)車間、環(huán)境、人員及與食品有接觸的器具、設(shè)備中可能存在的危害的預(yù)防以及清洗(潔)的措施，是GMP 的中心內(nèi)容，我國的《食品衛(wèi)生法》和各類型食品工廠的規(guī)范都有類似國外SSOP 和G M P 的相關(guān)內(nèi)容。

ISO9000族(質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)族)，是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織質(zhì)量管理和保證技術(shù)委員會(huì)制定的所有國際標(biāo)準(zhǔn)，是在總結(jié)世界各國，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，是寶貴的軟件財(cái)富，ISO9000族的核心是質(zhì)量管理和質(zhì)量保證標(biāo)準(zhǔn)，已被80 多個(gè)國家采用并轉(zhuǎn)化為本國的國家標(biāo)準(zhǔn)。適用于廣泛的工業(yè)行業(yè)和經(jīng)濟(jì)部門，有三種質(zhì)量保證模式：設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、安裝和服務(wù)的質(zhì)量保證模式；生產(chǎn)、安裝和服務(wù)的保證模式；及最終檢驗(yàn)和試驗(yàn)保證模式。它是一個(gè)組織或受益者主動(dòng)提出，為了競爭和保持良好的經(jīng)濟(jì)效益而要求使用的更加行之有效的質(zhì)量管理體系。以上這幾種管理控制方法，相互關(guān)聯(lián)，相互促進(jìn)，并有各自不同的著重點(diǎn)。2 關(guān)于H A C C P 2.1 HACCP的發(fā)展 二十世紀(jì)60年代，美國宇航局用“零缺陷”方法控制宇航員食物的衛(wèi)生質(zhì)量而開發(fā)航天食品時(shí)，形成了 H A C C P 食品質(zhì)量管理體系，并證實(shí)其可靠性，在國際上也得到承認(rèn)。1988 年，國際微生物學(xué)會(huì)食品微生物標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)報(bào)道并發(fā)表《HACCP 在確保食品品質(zhì)與微生物學(xué)安全的應(yīng)用》的單行本；1993 年歐聯(lián)盟通過《關(guān)于食品生產(chǎn)運(yùn)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(shí)施《水產(chǎn)品加工與進(jìn)口的安全衛(wèi)生的規(guī)定》，明確規(guī)定未實(shí)行HACCP 的企業(yè)產(chǎn)品不準(zhǔn)進(jìn)入美國市場，引起與之相關(guān)的水產(chǎn)品出口國對HACCP 的極大重視。目前，在WHO/FAD 聯(lián)合國食品標(biāo)準(zhǔn)中 HACCP 作為國際標(biāo)準(zhǔn)被加以應(yīng)用；；英國、法國、德國、日本、韓國、比利時(shí)、荷蘭、秘魯、智利等國也在推廣H A C C P，并不斷加以改進(jìn)和完善。2.2 HACCP的內(nèi)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(fā)生，在從食品原料種植(養(yǎng)殖)到食品食用的全過程中，對造成食品污染發(fā)生或發(fā)展的各種危害因素進(jìn)行系統(tǒng)和全面的分析，從而確定能有效的預(yù)防、減輕或消除各種危害的“關(guān)鍵控制點(diǎn)”進(jìn)而在“關(guān)鍵控制點(diǎn)”對造成食品污染或發(fā)展的危害因素進(jìn)行控制，并同時(shí)監(jiān)測控制效果，隨時(shí)對控制方法進(jìn)行校正和補(bǔ)充。它是一個(gè)以預(yù)防食品安全為基礎(chǔ)的食品安全生產(chǎn)質(zhì)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(gè)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(xué)性污染物或物理性污染物，以及影響食品污染發(fā)生發(fā)展的各種因素。生物性污染物包括：各種致病性細(xì)菌或食品腐敗菌、病毒、寄生蟲、霉菌、細(xì)菌各霉菌毒素或代謝產(chǎn)物等；化學(xué)性污染物包括：農(nóng)藥與獸藥的殘留、重金屬、工業(yè)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(tǒng)方法的基本內(nèi)容和關(guān)鍵步驟，它通過既往資料分析、現(xiàn)場實(shí)地觀測、實(shí)驗(yàn)采樣檢測等方法，對食品生產(chǎn)過程中食品污染發(fā)生發(fā)展的各種因素進(jìn)行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)和確定食品中有害污染物及影響其發(fā)生發(fā)展的各種因素。2.2.2 確定關(guān)鍵控制點(diǎn)(CCP)關(guān)鍵控制點(diǎn)是指能對一個(gè)或多個(gè)危害因素實(shí)施控制措施的環(huán)節(jié)，它們可能是食品生產(chǎn)加工過程中的某一個(gè)操作方法或流程，也可能是食品生產(chǎn)加工的某一場所或設(shè)備?！瓣P(guān)鍵控制點(diǎn)”依其產(chǎn)生控制作用的性質(zhì)與強(qiáng)弱，通常分為兩類，一類是能完全消除危害因素的“關(guān)鍵控制點(diǎn)”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(guān)鍵控制點(diǎn)”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(guān)鍵限值

對每個(gè)CCP 需確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，以確保每個(gè)CCP 限制在安全值以內(nèi)。這些關(guān)鍵限制是一些常用物理參數(shù)和可快速測定的化學(xué)參數(shù)。如：溫度、時(shí)間、濕度、p H 值、水分、活性有效氯、重量的測定及感官指標(biāo)等。2.2.4 確定監(jiān)控CCP的措施

監(jiān)控是有計(jì)劃，有順序的觀察或測定以判斷CCP 是否在控制之中，并有準(zhǔn)確的記錄，用于未來的評價(jià)。應(yīng)盡可能通過各種物理及化學(xué)方法對CCP 進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)控，若無法連續(xù)監(jiān)控關(guān)鍵限值，應(yīng)有足夠的頻率觀察測定CCP 的變化特征以確保CCP 是在監(jiān)控之中。2.2.5 確定糾偏措施 當(dāng)監(jiān)控顯示出現(xiàn)偏離關(guān)鍵限值時(shí)，要采取糾偏措施，以防萬一發(fā)生偏差時(shí)能有適當(dāng)?shù)氖侄蝸砘謴?fù)和糾正出現(xiàn)的問題，并有準(zhǔn)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(tǒng)處于準(zhǔn)確的工作狀態(tài)及其制定的H A C C P 計(jì)劃適合目前實(shí)際生產(chǎn)過程并有效，需建立審核程序。檢驗(yàn)措施包括H A C C P 計(jì)劃的復(fù)查、關(guān)鍵控制點(diǎn)記錄的復(fù)查、隨機(jī)抽樣及物理、化學(xué)、微生物和感官方法及依照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的試驗(yàn)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(zhí)行HACCP 的基礎(chǔ)，書面文件包括：HACCP 系統(tǒng)的各種措施，用于危害分析采用的數(shù)據(jù)，監(jiān)控方法及記錄，由專人簽名的監(jiān)控記錄、偏差及糾偏記錄，H A C C P 計(jì)劃表，危害分析工作表，審核報(bào)告等。HACCP 的應(yīng)用，意味著食品衛(wèi)生管理正從以往對終產(chǎn)品的檢驗(yàn)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(zhuǎn)換，這種制度的實(shí)施可確保食品的安全性，從長遠(yuǎn)角度看，在日趨激烈的市場競爭中實(shí)行HACCP 體系是大勢所趨。2.3 HACCP的應(yīng)用現(xiàn)狀

大部分的先進(jìn)國家已開始推動(dòng)水產(chǎn)品及畜產(chǎn)品的HACCP制度，并陸續(xù)將之法制化。聯(lián)合國食品標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(Codex)推行HACCP 制度為食品有關(guān)的世界性指導(dǎo)綱要。APEC 也積極推動(dòng)以HACCP 制度為基礎(chǔ)的食品相互認(rèn)證計(jì)劃?？偠灾?，由于對食品安全的必要性，該制度已取得國際間的認(rèn)同，并成為各國食品衛(wèi)生管理的共同努力目標(biāo)。2.3.1 國內(nèi)外概況

在美國，因食品而發(fā)生的疾病中由于食用水產(chǎn)品而引發(fā)的占了很高比例。為保證水產(chǎn)品的安全性及實(shí)現(xiàn)快捷有效的處理，改善其相應(yīng)制度，美國政府在水產(chǎn)品領(lǐng)域率先實(shí)行HACCP。為保證HACCP 的順利實(shí)施，政府資助設(shè)置了以培訓(xùn)有關(guān)人員為目的的機(jī)構(gòu)《海產(chǎn)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(wèi)生法的修正而公布《綜合衛(wèi)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(wèi)生危害所做預(yù)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(guī)，從乳、乳制品以及食肉制品等開始實(shí)施。

加拿大的漁業(yè)海洋部自1992 年2 月推行水產(chǎn)食品的登錄制度，規(guī)定申請登錄的必備條件為水產(chǎn)品工廠應(yīng)施行以H A C C P 為基礎(chǔ)的品質(zhì)管理計(jì)劃。關(guān)于乳肉衛(wèi)生方面，農(nóng)業(yè)部依據(jù)強(qiáng)化食品安全計(jì)劃(Food Safety Enhancement Program)，自1996 年起推動(dòng)屠宰場、食肉制品、乳制品等的HACCP 管理制度。

法國農(nóng)業(yè)部于1995 年公布《直接提供消費(fèi)者的食品衛(wèi)生相關(guān)法令》、《家禽屠宰場的衛(wèi)生條件》、《生鮮肉加工、流通的衛(wèi)生條件》并積極推動(dòng)普及H A C C P 制度，作為生產(chǎn)者管理的指針，促進(jìn)食品安全。

我國政府也很重視HACCP 體系的應(yīng)用，現(xiàn)在在水產(chǎn)品、禽蛋制品、果蔬、乳制品、肉制品及飲料、調(diào)味品的加工生產(chǎn)中都有研究與應(yīng)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(yè)獲得HACCP 認(rèn)證，HACCP 在中國出口食品企業(yè)界中已經(jīng)正式并軌。

世界各國對食品安全性的關(guān)注，消費(fèi)者對食品質(zhì)量的重視，使H A C C P 的應(yīng)用范圍日趨擴(kuò)大，其對質(zhì)量控制的有效性和實(shí)用性突出了它的優(yōu)點(diǎn)，HACCP 正逐漸成為國際食品衛(wèi)生管理的標(biāo)準(zhǔn)。2.3.2 HACCP與其它方法的比較

傳統(tǒng)上，對食品衛(wèi)生的預(yù)防和控制的重點(diǎn)是放在對成品的監(jiān)督檢查，顯然已不能保證食品安全。雖然對成品進(jìn)行監(jiān)督抽查可直接反映產(chǎn)品的安全性，但成本大，需要抽出一定的經(jīng)費(fèi)單獨(dú)進(jìn)行抽樣和試樣安全性檢測，且不能確保被抽檢的食品的實(shí)際安全。有些指標(biāo)的檢測需要較長的時(shí)間，當(dāng)?shù)贸鼋Y(jié)果時(shí)，被抽檢的食品可能已經(jīng)被食用或運(yùn)走，即使發(fā)現(xiàn)問題也難以挽回。對于不合格產(chǎn)品的處理也會(huì)再次造成環(huán)境污染。傳統(tǒng)的食品監(jiān)督檢驗(yàn)方法并不能很好的控制食品安全，所以出現(xiàn)了新的HACCP、GMP、SSOP、ISO9000 等生產(chǎn)過程的質(zhì)量保證方法。

近年來，在國內(nèi)認(rèn)證最多的是ISO9000，主要是因?yàn)樗鼜V泛適用于工業(yè)行業(yè)和經(jīng)濟(jì)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(yīng)用于食品工業(yè), 強(qiáng)調(diào)食品安全的質(zhì)量保證模式，其過程控制更加強(qiáng)化，更具有針對性；屬于質(zhì)量控制范疇，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量，有明確的監(jiān)控對象(有害污染物)；投入小，經(jīng)濟(jì)效益高，文件簡單；并由自愿性逐漸過渡到強(qiáng)制性。GMP、S S O P 是有效地應(yīng)用與實(shí)施H A C C P 的基礎(chǔ)，依據(jù)G M P、S S O P 及一些國際標(biāo)準(zhǔn)，制定出相應(yīng)的CCP 的限值范圍與糾正措施，保證國際市場所需的質(zhì)量衛(wèi)生要求。例如1996年美國農(nóng)業(yè)部(FSIS)發(fā)布的關(guān)于肉禽產(chǎn)品法規(guī)中，要求企業(yè)在執(zhí)行H A C C P 時(shí)，應(yīng)采用和執(zhí)行SSOP，把肉類和禽類企業(yè)生產(chǎn)中的衛(wèi)生操作規(guī)范作為改善其產(chǎn)品安全狀況的主要前提。2.3.3 HACCP在應(yīng)用中的保證措施

HACCP把保證食品質(zhì)量的重點(diǎn)放在從原料的種植(養(yǎng)殖)開始，經(jīng)過食品生產(chǎn)、加工、銷售至最終到達(dá)消費(fèi)者等的整個(gè)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)上，而不僅僅著眼于一般生產(chǎn)中的原料及終產(chǎn)物的控制。通過危害分析，抓住影響食品質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)“關(guān)鍵控制點(diǎn)”進(jìn)行控制，對影響食品質(zhì)量不大的環(huán)節(jié)，只需花較少的精力。良好的、系統(tǒng)化的預(yù)防措施，可消除在生產(chǎn)過程中因質(zhì)量降低而導(dǎo)致最終產(chǎn)品不合格時(shí)才糾正的現(xiàn)象。除了對“關(guān)鍵控制點(diǎn)”進(jìn)行控制外，還監(jiān)測本系統(tǒng)的控制效果，隨時(shí)對控制方法進(jìn)行校正和補(bǔ)充，在生產(chǎn)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，不斷完善提高體系自身的監(jiān)控能力。對食品從原料到終產(chǎn)品的全過程的自我更新監(jiān)測系統(tǒng)使HACCP 能有效地防止在生產(chǎn)及運(yùn)輸過程中可能存在的污染，從而保證了食品的安全及質(zhì)量。HACCP 的有效性還表現(xiàn)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(zhì)。2.3.4 HACCP在食品企業(yè)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(chǎn)品消滅在生產(chǎn)過程中，有效的控制生物性、化學(xué)性、物理性污染物，提高食品安全性，降低生產(chǎn)和銷售的風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)食品生產(chǎn)企業(yè)提高自身的管理水平，是一種有效的、系統(tǒng)的、合理的控制模式。不同的產(chǎn)品生產(chǎn)過程有不同的關(guān)鍵控制點(diǎn)，相同類型產(chǎn)品的生產(chǎn)過程有類似的關(guān)鍵控制點(diǎn)，應(yīng)用推廣快速簡單。如H A C C P 在綠茶生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，通過對關(guān)鍵控制點(diǎn)的有效監(jiān)控能收到良好的效果。HACCP 體系在食品工業(yè)中的應(yīng)用不但提高了食品的安全性，也提高了企業(yè)的社會(huì)信譽(yù)，特別是出口企業(yè)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，塑造良好的企業(yè)品牌形象，參與國際競爭。監(jiān)控機(jī)制和完善的記錄保管，在對于生產(chǎn)者產(chǎn)品責(zé)任上最終將成為一個(gè)有效的論證，還可以恰當(dāng)對待各行政和業(yè)務(wù)部門的監(jiān)督指導(dǎo)，準(zhǔn)確處理消費(fèi)者投訴等問題。3 HACCP的應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢

HACCP 不僅是一種食品安全衛(wèi)生質(zhì)量控制手段，更可以是一種監(jiān)督檢驗(yàn)?zāi)Ｊ胶屠砟?。我國絕大多數(shù)監(jiān)督機(jī)構(gòu)對企業(yè)生產(chǎn)許可證和產(chǎn)成品比較重視，但是對生產(chǎn)全過程的監(jiān)督缺乏力度。對企業(yè)生產(chǎn)過程中的衛(wèi)生問題總是不能及時(shí)覺察，更談不上分析原因，尋找對策，及時(shí)采取改進(jìn)措施，往往使小問題到最后表現(xiàn)為產(chǎn)品質(zhì)量不合格，甚至發(fā)生食物中毒或食源性疾病的暴發(fā)。因此，執(zhí)法和相關(guān)部門及其人員應(yīng)充分吸收H A C C P 理念，轉(zhuǎn)變監(jiān)督和執(zhí)法觀念、工作作風(fēng)、工作模式及工作方法。促使企業(yè)能進(jìn)行危害分析并找出“關(guān)鍵控制點(diǎn)”及糾正措施，建立記錄及反饋機(jī)制，讓H A C C P 體系在企業(yè)內(nèi)良好運(yùn)作，提高企業(yè)自身的食品安全衛(wèi)生的管理控制能力，樹立企業(yè)形象，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)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(fā)達(dá)國家H A C C P 已被廣泛應(yīng)用于食品和生產(chǎn)和管理中，在我國實(shí)施和推廣H A C C P 體系的也將改善食品衛(wèi)生狀況，提高食品的安全和品質(zhì)。H A C C P 簡明、實(shí)用、有效及公認(rèn)的可靠性，使其成為建立現(xiàn)代食品安全系統(tǒng)的指導(dǎo)性的基本準(zhǔn)則，是保證食品安全性最為經(jīng)濟(jì)有效的方法，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的控制系統(tǒng)，對于不同的對象有不同的關(guān)鍵控制點(diǎn)，它將進(jìn)一步的向制藥、環(huán)保等行業(yè)發(fā)展，并更將深入到對產(chǎn)品的管理制度中去，同時(shí)需要政府相應(yīng)的法律法規(guī)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(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

仿生材料在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

摘要：仿生材料是材料學(xué)科的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，本文介紹了環(huán)境材料的研究現(xiàn)狀，指出環(huán)境材料的合理應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮的重要作用，并從仿生材料科學(xué)與工程以及凈化環(huán)境的觀點(diǎn)介紹了仿生材料材料的主要研究研究現(xiàn)狀及其環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景，并展現(xiàn)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)的材料和系統(tǒng)的構(gòu)思。關(guān)鍵詞：仿生材料、環(huán)境材料、環(huán)境保護(hù) 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(zhì)[1],是人類社會(huì)文明進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，材料科學(xué)家把材料科學(xué)與工程定義為關(guān)于材料的組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝與其性能及使用過程間相互關(guān)系的知識開發(fā)及應(yīng)用的科學(xué)[2]。長期以來，材料的生產(chǎn)—使用—廢棄過程，可以說是一個(gè)提取資源，再大量地將廢棄物排回到環(huán)境之中的惡性循環(huán)過程。在這一過程中，人們在材料設(shè)計(jì)時(shí)很少注意到自然資源和生態(tài)環(huán)境對此惡性循環(huán)的承受能力?；诖耍鴿h民提出了促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的材料設(shè)計(jì)與自然資源密切關(guān)系的模式[3]，它充分反映出材料的設(shè)計(jì)、應(yīng)用與環(huán)境、資源的和諧、協(xié)調(diào)。他認(rèn)為化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)是材料的2個(gè)基本要素，決定了材料的性質(zhì)、使用性能和制備工藝。同時(shí)，這些因素與環(huán)境及資源都緊密相關(guān)且相互作用。

所謂生態(tài)材料(eeomaterials)系指從生態(tài)學(xué)角度構(gòu)思與環(huán)境協(xié)調(diào)的材料。隨著社會(huì)的發(fā)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(huán)境、地球環(huán)境日益惡化。21世紀(jì)世界人口將突破100億，為了解決資源和環(huán)境的協(xié)調(diào)問題，必定要在材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展中反映環(huán)境意識[4]。

在環(huán)境材料中有一類是仿生材料，它指模仿生物的各種特點(diǎn)或特性而開發(fā)的材料。我們在現(xiàn)實(shí)生活中接觸過許多動(dòng)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(jī)或有機(jī)材料通過組合而形成，例如能夠跳動(dòng)80年都不停止的人類心臟，幾乎不發(fā)熱量的冷血昆蟲。從材料化學(xué)的觀點(diǎn)來看，僅僅利用極少的幾種高分子材料所制造的從細(xì)胞到纖維直至各種器官能夠發(fā)揮如此多種多樣的功能，簡直不可思議。因此，仿生材料學(xué)的研究內(nèi)容就是以闡明生物體的材料構(gòu)造與形成過程為目標(biāo)，用生物材料的觀點(diǎn)來思考人工材料，從生物功能的角度來考慮材料的設(shè)計(jì)與制作[5]。但是迄今為止該學(xué)科未開拓的領(lǐng)域和未解決的問題非常之多，可以認(rèn)為仿生材料學(xué)的學(xué)科體系還沒有完全形成。

1、生態(tài)材料的仿生領(lǐng)域 1.1仿自然材料

自然界中的物質(zhì)和生物經(jīng)數(shù)億年以上的進(jìn)化，迄今已具有最適宜的結(jié)構(gòu)。由生態(tài)材料的觀點(diǎn)考慮，這些生物消耗適度物質(zhì)和能量而生存，能適應(yīng)環(huán)境，當(dāng)其主要功能喪失后，轉(zhuǎn)變?yōu)樨踩淮嬖诘牟牧?。如樹苗吸收太陽的能量、水分、CO2及土壤中的養(yǎng)分成長為樹木。樹木死亡后細(xì)胞木質(zhì)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(shí)放出的熱能可再利用，在自然界中廢木料經(jīng)細(xì)菌作用可再循環(huán)。木材和人們關(guān)系密切，因它具有高絕熱性、容積比熱大可調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫；它的近表面的微粒子狀物質(zhì)的擴(kuò)散反射，能很好地吸收紫外線，反射率低適應(yīng)人眼的視覺；此外它為多孔性結(jié)構(gòu)，含有水分和空氣，而內(nèi)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(yōu)異的功能。土壤是支撐動(dòng)、植物活動(dòng)的結(jié)構(gòu)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(zhì)故有離子交換功能。

天然材料的自然循環(huán)特性是顯而易見的，如源于巖石的石材復(fù)合結(jié)構(gòu)中各種礦物經(jīng)水合、水解，相應(yīng)成分溶解使母材解體，而殘留于土壤中。這種天然物質(zhì)長期的解體、再生的循環(huán)可于低負(fù)荷下進(jìn)行。模仿這種材料的自然循環(huán)性，研究與開發(fā)了易解體材料。

實(shí)際上生物的形狀及構(gòu)成生物的骨和纖維等材料，其結(jié)構(gòu)能很好地適應(yīng)重力、風(fēng)和生物本身的運(yùn)動(dòng)。這和材料的微結(jié)構(gòu)、材料組成及結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。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(dāng)于透明的窗，作為吸收光的入口，同時(shí)作為有害紫外線的濾光器，光通過葉內(nèi)部的透明質(zhì)均勻地在地下的葉壁分配。具有這種結(jié)構(gòu)的光能變換元件，其單位表面積的變換效率甚高，現(xiàn)正以此為模式設(shè)計(jì)三維集成化器件。1.2仿生過程 為有效地協(xié)調(diào)生產(chǎn)物與自然環(huán)境之間的生態(tài)平衡，人們研究與開發(fā)了模仿生物功能的人工過程，茲舉例說明。

(1)利用細(xì)菌過程。土壤受重金屬污染可用細(xì)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(yǎng)導(dǎo)報(bào)基上培養(yǎng)20h，此菌可存貯27.3mg鎘，該量相當(dāng)于干燥菌體重的53%。亦有用六價(jià)鉻耐性菌和水銀耐性霉等吸收除去Cr和Hg的報(bào)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(zhì)、脂質(zhì)和核酸等的官能基與金屬結(jié)合有關(guān)。迄今地球上存在的微生物僅很少一部分被利用。極限環(huán)境(高溫、強(qiáng)酸性、高堿性、高鹽性環(huán)境、深海底和地?zé)岬?下微生物的檢索、采集、培養(yǎng)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(zhì)吸著水溶液中的金屬離子使其濃縮的過程。吸著介質(zhì)可為特定的菌類和藻類，其吸著量可達(dá)33-72Omg/g。此藻類和菌類的細(xì)胞壁由蛋白質(zhì)和多糖類組成，其氨基、羧基、酰胺基和羥基能與金屬離子結(jié)合，故生物吸著機(jī)理是在細(xì)胞表面迅速產(chǎn)生離子交換反應(yīng)，隨之進(jìn)行擴(kuò)散與還原以及配位反應(yīng)等。調(diào)節(jié)藻類溶液的pH可改變其離子吸附特性。利用生物物質(zhì)可開發(fā)出經(jīng)濟(jì)的金屬回收方法，但需進(jìn)一步研究生物生與死時(shí)吸著機(jī)理的差異。1.3仿生科學(xué)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(yīng)裝置或機(jī)械，來模擬自然過程。以此構(gòu)思金屬的精制和金屬化合物的合成過程。下面介紹以細(xì)抱為基本單元的物質(zhì)傳遞控制功能，以啟迪仿生的思路。

(l)選擇性主動(dòng)傳遞過程。物質(zhì)經(jīng)細(xì)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(xué)位為基礎(chǔ)的主動(dòng)傳遞現(xiàn)象，對特定分子和離子傳遞的選擇性特別受人注目。從細(xì)胞的分子生物學(xué)分析，K+在細(xì)咆內(nèi)的濃度比細(xì)胞外的濃度高約20倍，Na+的濃度則相反，這是由于輸運(yùn)體蛋白質(zhì)腺苷三磷酸酶(ATPase)將Na+向細(xì)咆外，而將K+向細(xì)胞內(nèi)主動(dòng)傳遞的結(jié)果。

為模仿細(xì)胞膜的這種選擇性的主動(dòng)傳遞過程，應(yīng)設(shè)計(jì)柔性的物理或化學(xué)載體，它可使膜在低濃度側(cè)選擇性結(jié)合特定離子；而在膜的高濃度側(cè)此離子脫離。(2)選擇性被動(dòng)傳遞過程。細(xì)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(yù)埋于脂質(zhì)體中，進(jìn)行Co2+的選擇傳遞研究，開發(fā)具有開關(guān)功能的特定物質(zhì)傳遞器件或自動(dòng)控制物質(zhì)傳遞器件。

(3)利用人工微球過程。自1965年Bangham用磷脂質(zhì)制成了接近細(xì)胞膜的人工脂質(zhì)雙層膜以來：生體膜的物理化學(xué)發(fā)展甚快。如研究與開發(fā)了微球狀封閉的雙層脂質(zhì)體，其大小可調(diào)節(jié)(由直徑25nm的微脂質(zhì)體到數(shù)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(nèi)部的芯物質(zhì)和外部環(huán)境隔離成微小容器。此芯物質(zhì)微粒子分散在連續(xù)介質(zhì)中，由界面聚合法成膜，膜厚可在nm到μm范圍調(diào)節(jié)。上述脂質(zhì)體和微囊類具有物質(zhì)傳遞控制功能。

(4)利用膜動(dòng)傳遞過程。細(xì)胞獨(dú)特的物質(zhì)傳遞是很有意義的現(xiàn)象。細(xì)胞內(nèi)外的蛋白質(zhì)、多糖等巨大分子通過細(xì)胞膜的變形、粘連、融合和分離可在細(xì)胞內(nèi)外出入，即細(xì)胞的內(nèi)攝作用和細(xì)胞排粒作用。仿照細(xì)胞膜動(dòng)態(tài)傳遞過程雖有困難，但可啟發(fā)人們構(gòu)思選擇效率高的濃縮裝置[3]。

2、仿生材料在環(huán)境中的應(yīng)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(zhì)構(gòu)成，特別是蠶絲，具有溫暖的觸感和美麗的光澤。二十世紀(jì)以來，人們模仿蠶吐絲的過程研制了各種化學(xué)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(zhì)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(chǎn)品的出現(xiàn)顯示了人類仿造生物纖維表面細(xì)微形態(tài)與內(nèi)部構(gòu)造取得了成功[6]。另外人們還對蠶的產(chǎn)絲體進(jìn)行了卓有成效的研究(日本農(nóng)業(yè)生物資源研究所)，并且對蜘蛛絲也進(jìn)行了研究(日本島根大學(xué))，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(yīng)”和“非光滑表面理論”的同時(shí)發(fā)現(xiàn)和相繼發(fā)展，展示了國內(nèi)外學(xué)者在仿生學(xué)研究中的競爭和挑戰(zhàn)。1971-1990年，Bonn大學(xué)植物學(xué)家Borthlott等[7]發(fā)現(xiàn)荷葉表面的乳狀突起構(gòu)型，研究其抗污染的自清潔效應(yīng)，并將模仿荷葉所制備的納米表面涂層材料應(yīng)用于汽車制造工業(yè)和建筑工程（圖1）。吉林大學(xué)任露泉等人20世紀(jì)80年代起開始研究蜣螂、蚯蚓、螻蛄等所謂土壤動(dòng)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(tǒng)上認(rèn)為，界面越光滑，阻力越小，越不被粘附。任露泉等[8]發(fā)現(xiàn)，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(yīng)。他們開發(fā)出仿生犁壁、推土板和不粘鍋等系列的減粘脫附仿生產(chǎn)品（圖2）。

圖1荷葉表面的乳狀突起和污染的自清潔效應(yīng)（仿Barthlott等，1997）.左：荷葉表面排污現(xiàn)象；中：荷葉表面的乳狀突起；右：仿荷葉涂料的自清潔效應(yīng)，其中左側(cè)為普通涂料，右側(cè)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(huán)境中，通過食物網(wǎng)積聚，并對人類健康及環(huán)境造成不利影響的化學(xué)物質(zhì)，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(nèi)外飲用水源水中發(fā)現(xiàn)存在持久性有機(jī)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(dǎo)致了監(jiān)測和有效去除的困難。所以開發(fā)新型的富集材料來實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測和去除POPs就顯得非常重要。

在職業(yè)病毒理學(xué)和環(huán)境毒理學(xué)方面，皮膚一般被認(rèn)為是有毒物質(zhì)被攝入的通道。因此皮膚作為一種能夠吸收有毒物質(zhì)的膜受到了關(guān)注。早在1988年，Joy Houk和Richard H.Guy[14]在他們關(guān)于皮膚滲透研究模型回顧中詳細(xì)介紹了1988年以前在仿皮膚滲透膜方面取得的一些研究進(jìn)展。Huckins等設(shè)計(jì)了包含三油酸甘油酯的半透膜采樣器(Triolein-SPMDs)應(yīng)用于環(huán)境污染監(jiān)測[15]，是基于模擬生物、替代生物進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測構(gòu)思的基礎(chǔ)上加以設(shè)計(jì)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(nèi)，整個(gè)結(jié)構(gòu)為“三明治狀”層疊式。大多數(shù)的有機(jī)污染物分子通過被動(dòng)擴(kuò)散的方式進(jìn)入膜材料并在三油酸甘油酯內(nèi)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(dǎo)致溶解態(tài)的疏水性有機(jī)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(nèi)嵌三油酸甘油酯的復(fù)合膜得到開發(fā)。

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

以上概要地介紹了生態(tài)材料的主要研究領(lǐng)域、現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢。先進(jìn)國家自由市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是以地球環(huán)境的破壞為代價(jià)的?，F(xiàn)今環(huán)境意識已逐步為人們所共識，技術(shù)與環(huán)境的協(xié)調(diào)將促進(jìn)文明。隨環(huán)境經(jīng)濟(jì)的提出，生態(tài)材料的研究與開發(fā)刻不容緩地?cái)[在人們面前，實(shí)際上以仿生科學(xué)與工程為基礎(chǔ)的生態(tài)材料學(xué)的發(fā)展必將促進(jìn)材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展，無疑地將促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并造福人類。參考文獻(xiàn)

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第四篇：功能吸附高分子材料發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

現(xiàn)代環(huán)境工程材料論文 功能吸附高分子材料發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用

李

偉

（太原工業(yè)學(xué)院環(huán)境與安全工程系 環(huán)境工程 132066326）

摘要：功能高分子材料是20 世紀(jì)60 年代發(fā)展起來的新興領(lǐng)域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領(lǐng)域后涌現(xiàn)出的新材料。該類材料一般指在原有力學(xué)性能基礎(chǔ)上，還具有化學(xué)反應(yīng)活性、光敏性、導(dǎo)電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性、磁性等功能的高分子及其復(fù)合材料。由于其具有輕、強(qiáng)、耐腐蝕、原料豐富、種類繁多、制備簡便、易于分子設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，其研究和發(fā)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(yīng)型功能材料、吸附分離功能材料、生物醫(yī)用功能材料、液晶材料、功能膜材料、環(huán)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(diǎn)及結(jié)構(gòu)與吸附性能的關(guān)系，綜述了高分子吸附劑在水處理、醫(yī)藥、機(jī)械加工等不同領(lǐng)域的研究進(jìn)展情況。關(guān)鍵詞：高分子吸附劑；結(jié)構(gòu)；性能；應(yīng)用

0 前言

隨著科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，吸附性高分子材料正迅速進(jìn)人人們的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中，目前已經(jīng)成為重要的有機(jī)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(diǎn)

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(dāng)?shù)目讖?，可從氣相和溶液中吸附某些物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜物質(zhì)的分離與各種成分的富集與純化及檢驗(yàn)。從外觀形態(tài)上

現(xiàn)代環(huán)境工程材料論文 看，主要有微孔型、大孔型、米花型和大網(wǎng)狀樹脂幾種。其吸附性不僅受到結(jié)構(gòu)和形態(tài)等內(nèi)在因素的影響，還與使用環(huán)境關(guān)系密切。如：溫度因素和周圍介質(zhì)等。在吸附樹脂出現(xiàn)之前，用于吸附目的的吸附劑已經(jīng)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(xiàn)之后，作為吸附劑的一大分支，是吸附集中品種最多，應(yīng)用最晚的一個(gè)類別。

吸附樹脂出現(xiàn)在上世紀(jì)六十年代，我過于1980年以后才開始有工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。目前吸附樹脂的應(yīng)用已經(jīng)遍及許多領(lǐng)域，形成一種獨(dú)特的吸附分離技術(shù)。由于結(jié)構(gòu)上的多樣性，吸附樹脂可以根據(jù)實(shí)際用途進(jìn)行選擇或設(shè)計(jì)，因此發(fā)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(fā)展速度很快，新品種新用途不斷出現(xiàn)，吸附樹脂及其吸附分離技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的重要性越來越突出。

當(dāng)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(jù)表面化學(xué)的原理，表面具有吸附能力，原則上任何物質(zhì)均可被表面所吸附，雖表面性質(zhì)、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(zhì)的極性。

1.1 按照吸附性高分子材料的性質(zhì)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(jī)物具有特殊的吸附作用,主要應(yīng)用于分析化學(xué)和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)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(jī)分子。

1.1.2 親水性高分子吸水劑:具有親水性分子結(jié)構(gòu)，可以被水以較大倍數(shù)溶脹,廣泛用于土壤保濕和生理衛(wèi)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(tuán),能與特定金屬離子進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，生成配位鍵而結(jié)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(dāng)高分子骨架中含有某些酸性或堿性基團(tuán)時(shí),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(chǎn)生吸附作用。

1.2 按照使用條件和外觀形態(tài)，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(tài)下樹脂內(nèi)的微孔很小,當(dāng)作為吸附劑使用時(shí),必須用一定溶劑進(jìn)行溶脹,溶脹后樹脂的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被擴(kuò)展,內(nèi)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(diǎn)是在干燥狀態(tài)下樹脂內(nèi)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(tài)下使用,也可在非溶脹狀態(tài)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(shù)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(lián)網(wǎng)狀吸附樹脂:外觀呈顆粒狀,是三維交聯(lián)的網(wǎng)狀聚合物.由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其機(jī)械穩(wěn)定性較差,使用受到一定限制.交聯(lián)網(wǎng)狀吸附樹脂是通過制備線性聚合物,引入所需的功能基團(tuán),然后加人交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)制得。

1.3 按照功能高分子吸附材料的吸附機(jī)理可以分為以下兩類

1.3.1 化學(xué)吸附高功能分子包括離子交換樹脂，其主要應(yīng)用是再：清除離子，離子交換，酸堿化學(xué)催化反應(yīng)等方面，整合樹脂可通過選擇性螯合作用而實(shí)現(xiàn)對各種金屬離子的濃縮和富集，因此，其廣泛地運(yùn)用與分析檢測。污染治理，環(huán)境保護(hù)和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。物理吸附功能高分子根據(jù)其極性大小可分為非極性，中極性和強(qiáng)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(jìn)行。主要應(yīng)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(xiàn)代環(huán)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(jìn)像乙二胺四乙酸、羥胺等能與某些金屬絡(luò)合的基團(tuán)，則可進(jìn)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(fā)展出來的每克樹脂具有上百平方米表面積和適當(dāng)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(zhì),可從水中吸附以ppb計(jì)的微量雜質(zhì)。由離子交換膜發(fā)展出來的選擇性分離膜，廣泛用于分離、提純和醫(yī)療上。

在某種程度上來看，功能高分子的獨(dú)特功能和不可替代性的特性已經(jīng)帶來了各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，甚至質(zhì)的飛躍，且在各個(gè)行業(yè)已經(jīng)產(chǎn)生相當(dāng)高的緊急和社會(huì)效益，并導(dǎo)致許多新產(chǎn)品的出現(xiàn)。因此，各個(gè)發(fā)達(dá)國家投入了大量人力財(cái)力對功能高分子材料進(jìn)行研究開發(fā)，且進(jìn)展迅速。同時(shí)，我國也在大力加大對功能高分子材料的研究開發(fā)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(yī)藥和許多尖端技術(shù)部門都需要運(yùn)用到不少功能高分子。結(jié)構(gòu)與吸附性能之間的關(guān)系

物質(zhì)化學(xué)性能和物理結(jié)構(gòu)不同，其吸附作用也不同。吸附樹脂表現(xiàn)出的吸附能力與其結(jié)構(gòu)具有特定的對應(yīng)關(guān)系。

2.1 化學(xué)組成與功能基團(tuán)

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

2.2 聚合物的鏈結(jié)構(gòu)

聚合物的鏈結(jié)構(gòu)包括主鏈結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)(分支的數(shù)目、長度及化學(xué)結(jié)構(gòu))及交聯(lián)度等。聚合物帶有支鏈與否及支鏈所占比例、聚合物的交聯(lián)與否及交聯(lián)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

吸附樹脂的宏觀結(jié)構(gòu)主要對吸附劑的吸附量、機(jī)械強(qiáng)度及吸附度等性能有影響。吸附樹脂的宏觀結(jié)構(gòu)對吸附過程產(chǎn)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(zhì)，主要是熱力學(xué)影響，影響吸附樹脂的吸附量、選擇性及穩(wěn)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(dòng)力學(xué)影響，影響被吸附物的擴(kuò)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(xiàn)代環(huán)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(qiáng)，吸附量增大。因此，在低溫或常溫下進(jìn)行吸附，吸附劑可最大限度地發(fā)揮作用。當(dāng)溫度升高時(shí)，吸附作用下降，會(huì)發(fā)生不完全吸附和解吸。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，達(dá)到一定溫度時(shí)，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(zhì)的影響

介質(zhì)是指除了被吸附的物質(zhì)之外，存在于吸附劑周圍的其他不應(yīng)被吸附的物質(zhì)。被吸附物、介質(zhì)與吸附劑之間存在競爭吸附，當(dāng)介質(zhì)與吸附劑作用時(shí)，將導(dǎo)致被吸附物的脫吸附。某些強(qiáng)作用介質(zhì)常被用來作為洗脫劑，洗脫被吸附的物質(zhì)。

3.3 其他影響因素

流動(dòng)相的流速、溶液粘度和表面張力、被吸附物的擴(kuò)散系數(shù)等外在動(dòng)力學(xué)因素對吸附過程也會(huì)產(chǎn)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(fā)揮作用。溶液的粘度主要影響被吸附物的擴(kuò)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(yīng)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(guī),但是水環(huán)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(jīng)城市的河段有機(jī)污染尤其嚴(yán)重,城市生活污水和工業(yè)廢水均含大量有機(jī)污染物,部分工業(yè)廢水還含有毒有害的合成有機(jī)污染物質(zhì)等,使國內(nèi)大多數(shù)城市河流都存在嚴(yán)重的有機(jī)污染,直接危及城市水源的安全,對可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)重負(fù)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(fā)樹脂吸附法處理有毒有機(jī)化工廢水及其資源化技術(shù)提供了依據(jù)和發(fā)展機(jī)遇。

同時(shí)，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,近岸海域的污染日趨嚴(yán)重,重金屬離子濃度比深海水域高數(shù)十倍至數(shù)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(wù)。袁有憲等人用高分子吸附劑從動(dòng)態(tài)和半靜態(tài)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(huán)氧氯丙烷進(jìn)行交聯(lián),合成出一系列具有不同交聯(lián)度的殼聚糖樹脂,并研究了該系列樹脂對Cu、,Ni的靜態(tài)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(yīng)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(lián)劑的雙烯類單體發(fā)生懸浮共聚反應(yīng),同時(shí)為了獲得多孔的結(jié)構(gòu),在聚合時(shí)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(jī)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(xiàn)代環(huán)境工程材料論文 大量研究工作表明,樹脂吸附法處理有機(jī)廢水具有如下特點(diǎn): 4.1.1 適用范圍寬,適用性好。廢水中有機(jī)物濃度從幾個(gè)到上萬mg/ L 均可進(jìn)行處理,且吸附效果不受溶液中所含無機(jī)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(jī)物的吸附率通?？蛇_(dá)到99 %以上,不產(chǎn)生二次污染。解吸常用酸堿或有機(jī)溶劑,解吸率一般可達(dá)95 %以上。

4.1.3 樹脂性能穩(wěn)定,使用壽命長。樹脂有較高的耐氧化、耐酸堿、耐有機(jī)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(jié)約開支,增加效益。

4.1.5 工藝簡單,不需特殊設(shè)備,技術(shù)容易掌握,操作方便,運(yùn)行費(fèi)用較低。

由于以上這些特點(diǎn),吸附樹脂在處理高濃度、難降解的有機(jī)工業(yè)廢水方面發(fā)展迅速,尤其在酚類、胺類、有機(jī)酸類、硝基物、鹵代烴等方面,取得重大進(jìn)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(diǎn),物理化學(xué)性能穩(wěn)定;因此在有機(jī)廢水資源化處理領(lǐng)域具有廣闊前景。不過,目前國內(nèi)外商品化吸附樹脂的吸附容量、孔結(jié)構(gòu)性能和機(jī)械強(qiáng)度尚待繼續(xù)提高,開發(fā)具有高吸附容量、優(yōu)良孔結(jié)構(gòu)和高機(jī)械強(qiáng)度的吸附樹脂并將其應(yīng)用于有毒有機(jī)化工廢水的治理與資源化的應(yīng)用中,是當(dāng)前化學(xué)工作者和環(huán)保工作者的一項(xiàng)重要課題?？梢哉雇?今后隨著國家和人們對環(huán)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(jī)廢水技術(shù)還將獲得更大的發(fā)展,必將為我國的環(huán)境保護(hù)和有機(jī)化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

4.2 醫(yī)藥衛(wèi)生方面

高分子吸附劑被廣泛用在吸附血紅細(xì)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(jié)合型膽紅素的吸附性能,指出交聯(lián)甲殼糖吸附劑對非結(jié)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(dá)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(fā)酵液中分離、提取、濃縮和純化等方面發(fā)揮著重要的作用.此外,高分子吸附劑還可以應(yīng)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(yī)方面，中草藥是我國寶貴的醫(yī)藥資源，在提高人民生活質(zhì)量，保證人民生活健康中發(fā)揮了極大的作用。然而中藥成分的復(fù)雜性和不可知性影響了它的進(jìn)一步應(yīng)用，中藥現(xiàn)代化成為了中藥發(fā)展的迫切要求。而中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵技術(shù)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(shù)是天然產(chǎn)物分離的經(jīng)典技術(shù)，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(shí)驗(yàn)室小量樣品的制備，而不宜用于工業(yè)生產(chǎn)。柱色譜分離法采用一定的色譜填料作為固定相，當(dāng)中藥提取液通過色譜柱時(shí)，不同的成分即可得到分離。該方法操作簡單，適宜于工業(yè)生產(chǎn)。尤其是隨著高分子產(chǎn)品的出現(xiàn)和發(fā)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(xiàn)代化的進(jìn)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(xiàng)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(yōu)良的性能贏得了越來越多的關(guān)注，將其應(yīng)用到中草藥有成分分離提取中去，必將發(fā)揮極大的作用。

4.3 機(jī)械加工方面

高分子吸附劑在機(jī)械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對油中微量水的吸附.當(dāng)機(jī)器在運(yùn)行時(shí),汽輪機(jī)油會(huì)被水污染,它會(huì)降低汽輪機(jī)油的性能及造成設(shè)備故障,所以除去油中微量的水就成為必須的環(huán)節(jié).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(xì)小、穩(wěn)定的水變成大的水滴,達(dá)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(jī)油中微量水的高分子吸附劑,這種吸附劑可使汽輪機(jī)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(huì)改變汽輪機(jī)油的原有品質(zhì).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(jìn)展.曹愛麗等人研制出一種

現(xiàn)代環(huán)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(lián)劑,進(jìn)行致孔懸浮交聯(lián)共聚,制成多孔網(wǎng)絡(luò)狀樹脂,經(jīng)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(jié)束語

隨著科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)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(yīng)用于離子色譜分離、酸堿催化反應(yīng)等方面；帶有各種配位基團(tuán)的高分子螯合劑在環(huán)境保護(hù)、物質(zhì)分離、化學(xué)分析中有著廣泛的應(yīng)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(tuán)的有機(jī)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(qū)作為保水劑可以提高種子成活率，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：AMT技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景展望

AMT技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景展望

整理時(shí)間：2008-9-25 10:02:37 來源：中國汽車工業(yè)信息網(wǎng)打印評論收藏關(guān)閉

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近幾年重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)前進(jìn)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(shù)的增多，加大了駕駛員的操縱難度和勞動(dòng)強(qiáng)度，變速器的故障率上升，手動(dòng)機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)已不適應(yīng)當(dāng)今重型汽車的發(fā)展。

AMT保留了原手動(dòng)變速器總成的絕大部分機(jī)構(gòu)，只是將其手動(dòng)變速的操縱機(jī)構(gòu)用自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)所取代，生產(chǎn)繼承性好，改造成本低，見效快，并且通過軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jìn)行此項(xiàng)技術(shù)的研究和開發(fā)工作。表1給出了手動(dòng)變速器（MT）與自動(dòng)變速器的性能比較。因AMT具有較高的性價(jià)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(shí)現(xiàn)了商品化，重型汽車上裝配AMT的比例正在逐步增加。據(jù)預(yù)測，到2008年，歐洲近50%的MT將被AMT取代，部分AT市場也會(huì)被AMT占據(jù)。因此，近年來世界各重型汽車生產(chǎn)企業(yè)都在努力開發(fā)新一代的AMT產(chǎn)品。表2列出了世界著名重型汽車公司的AMT產(chǎn)品及主要特點(diǎn)。

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

在AMT技術(shù)理論研究取得一系列成果后，目前國內(nèi)研究主要集中在提高系統(tǒng)可靠性、適應(yīng)性和降低成本上。北京理工大學(xué)正在與國內(nèi)幾家汽車公司和變速器生產(chǎn)廠家合作開發(fā)AMT產(chǎn)品，這促進(jìn)了AMT技術(shù)商品化、產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)過20余年的探索和發(fā)展，我國對AMT技術(shù)的研究已經(jīng)逐步走向成熟，已具備了向商品化、產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變的條件。推廣AMT系列化產(chǎn)品不僅符合我國國情，而且市場發(fā)展?jié)摿薮?。歐洲最大的獨(dú)立汽車變速器GETRAG公司在我國進(jìn)行了廣泛的市場調(diào)查后也認(rèn)為，我國的重型汽車AMT市場前景廣闊。

（1）未來10～15年內(nèi)我國重型汽車技術(shù)發(fā)展的方向?qū)⑹侨娓纳坪吞岣咧匦推嚨募夹g(shù)性能和使用性能，這為AMT技術(shù)的發(fā)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(yīng)是其首選對象。因此，AMT技術(shù)應(yīng)用于城市公交客車的發(fā)展前景廣闊。

（3）目前，國內(nèi)在重型車輛上開發(fā)的AMT產(chǎn)品，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要采用液壓驅(qū)動(dòng)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(tǒng)，本身帶有液壓油源，因此現(xiàn)有的AMT技術(shù)可以直接在其上應(yīng)用。對于無液壓油源但采用了氣壓制動(dòng)的車輛，因有氣源，可采用氣動(dòng)方案來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于專用汽車是一種具有高附加值、高利潤的產(chǎn)品，而加裝AMT系統(tǒng)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(jià)的提高，對于專用汽車生產(chǎn)廠家來說，無疑具有較大的吸引力。