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2014高分子化工及材料专业基础与实务(初级工程师)

一、环境宝华与化工清洁生产

1.1 化工污染及其污染物

1.1.1 化工污染：化学工业是对环境中的各种资源进行化学处理和转化加工的生产部门，其产品和废弃物从化学组成上是多样化的，而且数量也相当大，这些废弃物含量在一定浓度时大多是有害的，有的是剧毒物质，进入环境就会造成化工污染。

1.1.2 污染物：按污染物的性质可分为无机化学工业和有机化学工业污染；按污染物的形态可分为废气、废水和废渣。总的来说，化工污染物都是在生产过程中产生的，但其产生的原因和进入环境的途径则是多种多样的。具体包括：（1）化学反应的不完全所产生的废料；

（2）副反应所产生的废料；

（3）燃烧过程中产生的废气；

（4）冷却水；

（5）设备和管道的泄漏；

（6）其他化工生产中排出的废弃物等。

1.1.3 化工生产的污染特点

（1）水污染的特点：有毒性和刺激性；生化需氧量和化学需氧量都较高；营养质较多；废水温度较高；油污染比较普遍；恢复比较困难

（2）大气污染的特点：易燃、易爆气体较多；排放物大都有刺激性或腐蚀性；浮游粒子种类多、危害大

（3）固体污染的特点：

Ⅰ.对土壤的污染

存放废渣需要占用大量的场地，在自然界的风化作用下到处流散，尤其是有毒的废渣，既会使土壤受到污染，又可导致农作物等受到污染，污染物转入农作物或者转入水域后，会给人类健康带来很大的危害。而且一旦土壤受到污染，很难得到恢复，甚至永远成为不毛之地。

Ⅱ.对水域的污染

工业废渣对水域的污染，主要通过人为投入地面水、被风吹入地面水、被雨水带入地面水或渗入地下水。废渣对水域的污染以化工废渣最为突出，尤其是将化工废渣不做任何处理直接倒入江河、湖泊或沿海海域，将造成更为严重的水体环境污染。

Ⅲ.对大气的污染

化工废渣在堆放过程中，一定温度下，在水分的作用下某些有机物质发生分解，产生有害气体扩散到大气中，对大气造成污染。化工污染防治一般认为，有效地控制污染源，主要在于合理地选择适当的工艺流程、选择有效的操作条件和生产设备，以及加强企业的管理。同时对废弃物进行妥善处理、回收及综合利用。

1.1.4 化工污染的防治

Ⅰ.控制污染源

选择合理的工艺，把“三废”消灭于生产过程中，其中包括：

(1) 通过改变工艺路线和生产方法，以减少“三废”的污染。例如，用乙炔为原料生产氯乙烯，需要用氯化汞作催化剂；电解食盐水制烧碱时，采用汞阴极电解槽，显然都会造成汞的污染。现采用乙烯氧氯化法生产氯乙烯，在烧碱厂废除汞阴极电解槽，则汞的污染源将消除。

(2) 通过改进操作条件和设备，使污染源得以控制，例如，在用冷却水时，用间接冷却法代替直接冷却法，以避免水与污染物的直接接触。在用蒸气加热进行蒸馏时，将用蒸气加热再沸器代替直接蒸气气提，这样均可减少废水的排放量。(3) 淘汰有毒产品，尽量生产无污染或少污染产品。例如，开发高效无毒或低毒的新农药，以代替传统的高毒性、易污染的旧农药采用封闭循环工艺和综合利用。Ⅱ.化工废水处理

（1）物理处理法：通过物理作用，以分离和回收废水中不溶解的悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠),有重力分离法、离心分离法和筛滤截流法

（2）化学处理法：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质，处理单元有混凝、中和、氧化还原、萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。

（3）物理化学法：利用物理化学作用去除废水中的污染物质，主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法、汽提法、吹脱法等。

（4）生物处理法：通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质，有好氧处理法和厌氧处理法化工废气处理各种生产过程中产生的空气污染物，其一，是气溶胶态污染物，如粉尘、烟尘、雾滴和尘雾等颗粒状污染物，利用其质量较大的特点，通过外力的作

用将其分离出来，通常称为除尘；其二，时期态污染物，如SO

2、NO

、CO、NH

、

S、有机废气等主要以分子状态存在于废气中，利用污染物质的物理性质和化学性质，通过冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化等方法进行处理。如湖南株洲化工集团钛白粉厂煅烧工艺段尾气处理：文丘理—填料塔—电除雾—大气。

Ⅲ.化工废渣处理

1.压实：用物理方法以高固体废弃物的聚集程度，增大其在松散状态下的单位体积质量，减少固体废弃物的体积，以便利用和最终处置。

2.破碎：用机械方法将废弃物破碎，见笑颗粒尺寸，使之适合于进一步加工或能经济地处理。

3.分选：依据各种废弃物物理性能的不同进行分选处理的过程。

4.固化技术：通过物理或化学法，将废弃物固定或包含在坚固的固体中，以降低或消除有害成分的溶出特性。

5.增稠和脱水

6.焚烧：通过焚烧（温度在（800~1000 摄氏度）使其中的化学活性成分被充分氧化分解，留下的有机成分（灰渣）被排出，在此过程中废弃物的容积减少，毒

性降低，同时可达到回收热量和副产品的双重功效。

7.热解技术：在氧分压较低的条件下，利用热能使可燃性化合物的化合键断裂，由大相对分子量的有机物转化为小相对分子量的燃料气体、油、固形碳等。

8.堆肥技术：依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，认为地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐植质转化的生物化学过程。

1.2 化工废水的治理与控制

1.2.1 化工废水的特点

(1) 水质成分复杂, 由于化学反应过程反应不完全, 水中含有副产物以及使用的各种辅料和溶剂等物资；

(2) 废水中的污染物浓度高, 可生化性一般都比较差；

(3) 有毒有害等特征污染物多; 如硝基化合物、醛类、苯类、重金属催化剂、盐、酸碱等, 本身对菌类有抑制作用或杀菌功能；

(4) 有的废水色度较高。

1.2.2 废水处理工艺

(1) 物理方法: 具体有沉淀、过滤、蒸发、气浮等处理工艺；

(2) 化学方法: 具体有化学混凝沉淀、氧化还原、催化氧化、电化学等处理工艺；

(3) 物化方法: 具体有离子交换、萃取、吸附、膜法等；

(4) 生物方法: 其方法很多, 主要是形式上的不同, 其处理核心内容为菌种的选育和驯化, 使其适应不同的废水[2]；

(5) 焚烧: 用于高浓、可生化很差的危险废液的处理。

1.2.3 化工废水全过程治理措施

1. 源头环节控制措施

从源头控制废水和污染物产生的措施有:

①企业进园, 废水集中治理。进入集中园区的化工企业废水经过预处理, 达到接管要求后, 排放到园区的污水

集中处理设施进行处理。集中处理有利于环保部门对废水的管理。

②采取清洁生产措施, 实现节水减污; 如使用无毒、低毒的原料替代高毒的原料; 使用反应周期、时间短、收率高的先进生产工艺; 使用一些先进的生产设备和过程控制技术, 提高生产效率,提高原料的利用率; 原辅料的回收与重复利用, 有利于减少废水中的污染物浓度; 强化员工的管理和环保意识的培训, 也有利于降低污染物的产生。

③对废水本身采取清污分流措施。不同的废水采取不同处理措施, 有利于废水的处理或综合利用, 降低末端的治理的成本。

2.末端治理措施

(1) 单一污染物类废水治理如针对含酚废水, 戴猷元等[3]研究和开发了高效的QH 系列混合型络合萃取剂, 并成功的运用到含酚废水处理工程。杨义燕等采用络合萃取法处理含酚废水,可以使废水中酚类的质量浓度由3 500 mg/L

降低到0.5 mg/L。

(2) 可生化处理类废水治理

①.化妆品生产废水治理

化妆品生产中产生含有大量的油脂和表面活性剂的废水, 水量不大,但COD 浓度较高。王炜等采用水解酸化+接触氧化+曝气生物滤池组合工艺处理化妆品生产废水, 设计进水ρ( COD) 为4 000 mg/L,ρ(BOD5) 为1 100 mg/L, 其中曝气生物滤池对废水进行深度处理。此处理措施可以使废水ρ(COD) 降到80 mg/L。

②.乙醛生产废水治理

徐富等采用MIC( 多级内循环反应器) +好氧工艺处理乙醛废水。工程处理的乙醛生产废水主要含有甲酸、乙酸和部分没有完全回收的乙醇和其他副产物, 废水ρ(COD) 为2 800 ~ 3 500 mg/L, ρ(BOD5)为1 000 ~ 1 500 mg/L, 可生化性较好。工程运行表明, MIC( 多级内循环反应器) 对COD 的去除率达到85%, 出水ρ(COD) <100 mg/L。可以看出, 可生化性较好的化工废水可以直接使用生化处理工艺。

3. 高COD、含有毒特征污染物、可生化性差类废水治理

一般医药中间体、硝基苯、苯胺、苯甲酸产品生产废水属于此类废水。(1)医药中间体(苯硫酚)生产废水治理

杨万东采用了Fe- C+催化氧化+A/O 组合工艺处理高浓度医药中间体(苯硫酚)废水。其中Fe- C 反应池利用了Fe- C 形成原电池原理, 可以去除部分有机物以及分解苯、甲苯等特征污染物, 催化氧化采用浙江大学环境工程公司的成套设备, 氧化剂为ClO2, 催化剂为重金属。工程设计处理的高浓进水水质ρ( COD) 为45×103 mg/L, ρ( BOD) 为660 mg/L,ρ( 苯) 为5 mg/L, ρ( 甲苯) 为6.5 mg/L, pH 值1～2。废水经过Fe- C+催化氧化预处理后, 可生化性有所提高, 再与其他废水混合后进入A/O 段进行生化处理。经过以上组合工艺处理后, 出水水质达到GB8979—1996《污水综合排放标准》一级指标。

(2)硝基苯、苯胺、苯甲酸生产废水治理措施

硝基苯、苯胺、苯甲酸产品生产废水COD 质量浓度有的高达3×104 mg/L, ρ(BOD) : ρ(COD) <0.1, 含有硝基苯类、苯胺、苯酚等特征污染物。徐续等采用铁炭微电解+Fenton 试剂氧化+二级A/O 组合工艺对硝基苯、苯胺废水进行处理处理, 设计的进水ρ(COD) 为5 000 mg/L。其中Fe- C 反应池利用了Fe- C 成原电池原理, 可以去除部分有机物以及分解硝基苯类、苯胺、苯酚, 催化氧化采用Fenton 试剂氧化(Fe2+_ H2O2)。工程运行结果表明, 采用铁炭微电解+Fenton 试剂氧化工艺可以有效的去除有机物, 废水可生化性得到提高, 二级A/O 结合投加活性炭粉末, 可以提高污泥的吸附能力, 可以提高有机物的处理效率。处理后的出水ρ(COD) <100 mg/L。化工废水中高浓度COD、可生化性差、含有毒物的废水需要预处理工艺来提高废水的可生化性。

4. 高浓度COD、高盐类废水治理

环氧树脂生产中排放的废水属于此类废水,其ρ(COD) 为1×104 ～3×104 mg/L。含盐量高, ρ(Cl- )在0.7×104 ～3×104 mg/L 之间。针对高浓度有机物和高盐的环氧树脂生产废水, 孙殿武[9] 采用了水解+HCR 高负荷好氧+水解+HCR 高负荷好氧的组合工艺, 工程运行表明, 出水ρ(COD) <100 mg/L, HCR 高负荷好氧系统具有良好的耐盐性。

5. 高色度、含有毒特征污染物、可生化性差的废水治理措施

染化料生产废水属于此类废水。色度达4×103倍; 无机盐质量分数可达15%～20%, 主要是NaCl,Na2SO4, 苯系、萘系化合物具有很强的毒性; 废水可化性差ρ(BOD5) : ρ(COD) =0.02～0.2。张守健[10]采用铁床+混凝+气浮+活性炭吸附组合工艺设计了染料废水处理工程, 工程运行表明, 出水ρ(COD)

<100mg/L, ρ( 苯胺) <0.22 mg/L。

1.2.4 废水资源化治理措施

废水处理措施不仅仅为了达到达标排放的目的。针对不同的废水, 在技术行、经济合理的条件下, 可以采取合理的工程措施实现资源化的合理应用。

1. 废水的处理与回用

王秋华等[11]利用物化预处理、水解酸化+接触氧化+超滤+反渗透相结合的工艺处理烧碱与聚氯乙烯生产废水的处理, 并将处理后的废水回用于冷却补充水, 达到了节水治污的目的。

2. 废液的治理与回收

国内有学者针对国内甘氨酸生产厂家排放的工业废水中含有多种污染物(一定量的氯化铵、少量的乌洛托品及微量的甘氨酸)的特点, 采用多效真空降膜蒸发系统兼热泵技术, 回收废液中的氯化铵,回收氯化铵后排放的冷凝水进入冷凝水净化系统。此工艺可减少工业废水对环境的污染, 有较高的经济效益。废水资源化治理措施可以减少废水的排放, 同时能获得一定的经济效益, 是今后废水治理的方向, 值得广大企业参考和借鉴。

1.3 化工废气的排放控制技术

1.4 固体废弃物治理与利用

1.5 环境质量标准

1.6 化学工业污染状况与原因分析

1.7 清洁生产的要求及定义

1.8 化工清洁生产的内容

二、化工安全

1.橡塑加工主要生产设备的安全操作要点

2.生产中火灾、爆炸危险性分类

3.化学反应危险度分类及其安全措施

4.贮罐和配管的危险性及其安全措施

5.防爆、防静电、防雷、防火知识

6.化学危险品安全知识

三、化工标准化

1.标准化的种类及作用

2.标准的制定和修订

3.化工标准的实施

四、知识产权保护

1.知识产权的基本概念

2.知识产权的分类

3.知识产权法

4.专利权的定义与分类

5.商标的定义

6.著作权与版权的定义

7.专利权和商标的申报程序

8.专利权和商标保护的时效

五、管理

1.质量与产品质量

①.质量定义

②.产品质量与质量特性

③.产品质量的形成与质量职能及职责

2.质量管理与全面质量管理

①.质量管理含义

②.全面质量管理的特点

③.全面管理的基础工作

3.ISO9000族标准和质量体系

①.构成与内容

②.质量体系建立

4.质量认证

①.质量认证类型

②.产品质量认证

③.质量体系认证

5.生产率分析与提高

①.生产率

②.方法研究

③.时间研究

④.熟练曲线

6.现场管理

①.5S活动

②.定量管理

7.过程质量控制概念

8.过程质量控制的基本工具

①.统计分析表

②.排列图

③.因果图

9.过程质量控制的统计

①.直方图

②.工序能力与工序能力指数C

③.控制图

10.常用设备设备管理

①.维修管理

②．维修保障系统

③．维修技术经济分析