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我國科研人員在染料回收領域取得重要進展

近日，中國科學院理化技術研究所仿生材料與界面科學重點實驗室的研究人員提出了一種全新的表面異質納米結構化顆粒全分散策略，制備了全分散的親水-疏水異質微球，這些微球在一系列溶劑（水、乙醇、辛烷等）中展示出全分散的優異性能，并實現了從廢水中回收有機染料。 △全分散的親水-疏水異質微球有機染料是一種常用的色彩添加劑，被廣泛應用于工業、科研和日常生活的方方面面。染料讓我們的服飾、食品、日用品絢麗多彩；染料在顯微鏡下發光實現成像，幫助我們揭示微觀世界的奧秘。有數據表明，全球有機染料的產量達到70萬噸/年，其中近10%～15%被排放到工業和家庭廢水中，已成為水污染的重要源頭，對生態環境和公眾健康構成威脅。現有染料廢水的處理方法，如混凝-絮凝法、生物降解法，可以去除廢水中大部分有機染料，然而這些方法依然面臨染料去除不徹底、適用染料種類有限、產生的淤泥容易造成二次污染等問題。近年來，隨著納米技術、材料科技的迅猛發展，涌現出一些新興的材料與染料廢水處理技術，包括催化氧化、納濾和多孔顆粒吸附。催化劑、膜和吸附材料在完成染料廢水處理后可重復使用，然而染料的回收很少被重視。究其原因，在有機染料脫附過程中，通常在水溶液中加入含有無機酸、堿或鹽的洗脫液，使有機染料的回收過程更加復雜。 △王樹濤研究員近年來，中國科學院理化技術研究所王樹濤研究員團隊提出了乳液界面聚合合成異質結構微球的新方法，并在其高效分離應用上取得了一系列創新性成果。發展了多種乳液界面聚合合成方法，制備了一系列具有不同尺寸、化學組成、孔隙、表面納米結構的異質微球，實現了復雜生物流體中痕量糖肽的分離、相近尺寸蛋白的分離、病毒核酸分離、癌癥病人外周血中痕量循環腫瘤細胞的分離等，構筑了色譜柱、微分離柱、微流控、紙色譜等分離器件。 △圖1. 親水-疏水異質微球的表征。該團隊利用前期發展的乳液界面聚合合成方法，合成了親水-疏水異質微球，并通過透射電子顯微鏡、光誘導力顯微鏡、原子力顯微鏡等表征，證實了其表面異質納米結構。 △圖2. 親水-疏水異質微球、親水微球、疏水微球的分散性能對比。 △圖3. 親水-疏水異質微球實現廢水中染料回收。染料在水中被微球吸附；過濾分離；微球分散在有機溶劑中，實現染料脫附；低溫蒸餾實現染料回收；微球用于循環染料回收。親水-疏水異質微球表面具有交替的親水、疏水成分（圖1），這種結構既有利于高極性溶劑（水）的鋪展，又有利于中等極性溶劑（乙醇等有機溶劑）、低極性溶劑（辛烷等油性有機溶劑）的鋪展。此外，在親水區，很容易引入帶電基團，這些基團能為顆粒間提供靜電排斥作用，從而在不同溶劑中實現良好的分散（圖2）。利用這種獨特的全分散性，該團隊發展了一種從含有機染料的廢水中分離回收染料的策略。染料在水中被吸附到微球上，通過過濾得到凈化的水與吸附了染料的微球，再將這些微球分散到有機溶劑中實現染料的脫附，通過過濾得到溶解了染料的有機溶劑，染料通過蒸餾被回收，同時微球被循環利用（圖3）。親水-疏水異質微球為有機染料的回收提供了一類很有前景的材料。回收有機染料的過程中，只需加入有機溶劑，無需加入含有無機酸、堿或鹽的洗脫液。有機溶劑很容易通過簡單的蒸餾從染料中去除，避免了去除無機酸、堿和鹽的復雜步驟。這類材料在環境污染物處理、資源回收利用、海洋資源富集提取、生物分子檢測等復雜樣品的分離分析領域具有廣泛的應用前景。

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染料在化工領域的分類是怎樣的？不同類型的染料有什么特點？

染料在化工領域的分類及特點染料是一種能夠使纖維或其他物質著色的有機化合物，在化工領域中，染料的分類方式多樣，不同類型的染料具有各自獨特的特點。按照應用分類，染料主要分為紡織染料和非紡織染料。紡織染料用于紡織品的染色和印花，常見的有酸性染料、直接染料、活性染料、還原染料和分散染料等。酸性染料主要用于羊毛、絲綢等蛋白質纖維的染色，色澤鮮艷，但耐洗牢度相對較差。直接染料可直接對棉、麻等纖維進行染色，操作簡便，但色牢度一般。活性染料與纖維發生化學反應，具有較好的色牢度和鮮艷度。還原染料染色工藝復雜，但色牢度優異，適用于高檔紡織品。分散染料則主要用于聚酯纖維等合成纖維的染色。非紡織染料則廣泛應用于塑料、皮革、紙張、油墨等領域。例如，塑料用染料需要具備良好的耐熱性和耐遷移性；皮革用染料要求耐摩擦和耐水洗；紙張用染料需有較高的白度和亮度；油墨用染料則要適應印刷工藝的要求。從化學結構來看，染料可分為偶氮染料、蒽醌染料、靛族染料、酞菁染料等。偶氮染料是品種最多、應用最廣的一類染料，其色譜齊全，顏色鮮艷，但部分偶氮染料可能存在環保問題。蒽醌染料具有優異的耐光、耐洗牢度，色澤鮮艷。靛族染料在牛仔布染色中應用較多，具有獨特的風格。酞菁染料則具有良好的穩定性和色澤。以下是一個簡單的染料分類及特點的表格對比：分類特點應用領域酸性染料色澤鮮艷，耐洗牢度較差羊毛、絲綢等蛋白質纖維直接染料操作簡便，色牢度一般棉、麻等纖維活性染料色牢度好，鮮艷度高多種纖維還原染料色牢度優異，工藝復雜高檔紡織品分散染料適用于合成纖維聚酯纖維等偶氮染料色譜齊全，顏色鮮艷，部分有環保問題廣泛蒽醌染料耐光、耐洗牢度好，色澤鮮艷廣泛靛族染料風格獨特牛仔布酞菁染料穩定性好，色澤好廣泛總之，染料的分類方式眾多，不同類型的染料在化學結構、應用性能和適用領域等方面都存在差異。隨著科技的不斷進步和市場需求的變化，染料的研發和應用也在不斷創新和發展。

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石油化工行業大會連續召開

　　2023年9月19日至22日，第十四屆中國國際石油化工大會(CPCIC2023)在浙江寧波舉行。此次大會以“駕馭不確定性，共促綠色復蘇”為主題，全球石化行業領軍人物及專家學者圍繞石油和化工行業面臨的共同問題，以高端論壇、高峰會議和高層對話為核心，研討在不確定性增加的背景下如何抓住并善用全球經濟發展的新動能，打造石化行業韌性供應鏈，爭取使其轉變為石化行業的核心競爭力。　　“近幾個月來，石化行業加快恢復，生產供給穩中有升，市場需求逐步改善。”大會上，中國石油和化學工業聯合會黨委書記李云鵬以“堅定信心、主動作為攜手共促石化行業綠色復蘇”為主題作了發言。他說：“綠色低碳對石化行業是重大利好，石化行業與電力、鋼鐵、交通、信息、人工智能等行業的耦合發展，將有助于加快形成新的機遇。風電、光伏、氫能、儲能等新能源產業快速發展，中國能源體系正在進入重構的大軌道，將在未來幾十年內帶動大量的石化產業相關投資。” 　　10月16日至18日，中國石油和化工民營經濟高質量發展大會在天津新區舉行。據了解，本屆中國石油和化工民營經濟高質量發展大會以加快培育世界一流石化民營企業、努力構建大中小企業融合發展新格局為主題，聚集了中央及國有領軍企業、民營百強企業、行業單項冠軍企業、行業專精特新“小巨人”企業、行業科研院所的代表以及各方面知名專家，聚焦行業發展新形勢，推動參會企業深入對接洽談合作事項，進一步激發石化產業民營企業創新活力，共同為加快中國石油和化工產業體系現代化建設，合力推動行業高質量發展貢獻智慧和力量。　　在會議中，均組織了多個論壇，其中，重芳烴衍生品也被多方討論。重芳烴衍生品是一種富含芳烴與膠質的重質礦物油。屬于重質礦物油提煉出的一種芳烴類化學品，其飽和烴含量較低，芳烴與膠質含量之和一般在55%-90%之間，具有較大密度、較高黏度和常溫常壓下呈固態的特點，其中含有大量單環(一般帶有較長烷基側鏈和/或并有環烷環，下同)、雙環、三環、四環、五環芳烴和噻吩，屬于重質芳烴的衍生品。可用作橡膠軟化劑、瀝青改性劑等，以及作為儲能材料和其它新材料的原料。重芳烴衍生品其外觀呈棕褐色、墨綠色或黑色;常溫常壓下(25℃, 1atm)呈固態;相關極性強，粘度大;可燃，不溶于水，可溶于乙醇、醚等多數有機溶劑。其加工時，將富含重質芳烴衍生品的燃料油，經溶劑抽提+減壓蒸餾組合工藝，分離出輕質燃料油+重芳烴衍生品+塔底料等，在橡膠加工領域、針狀焦領域等應用廣泛。　　早在4月“2023中國化工產業(衍生品)大會”上，多位專家和產業人士就當前國內化工企業如何做好風險管理工作進行探討。他們認為，雖然2023年化工市場需求預期向好，但以國際油價高波動為主的境外風險仍將是制約國內企業生產經營穩健發展最大因素，相關企業應當充分運用衍生品工具做好風險管理工作。　　外觀與性狀：棕褐色、墨綠色或黑色;常溫常壓下(25℃，1atm)呈固態;相關極性強，粘度大;可燃，不溶于水，可溶于乙醇、醚等有機溶劑。　　密度(20℃)g/cm3: 0.95-1.25 凝固點℃:≥25 　　閉口閃點℃:>100 運動粘度(100℃)mm2/s:≥5 　　硫含量%:0.5-5.0 　　在橡膠加工應用上，對橡膠溶脹能力強，在充油和加工過程中揮發性小，在生膠混煉中具有良好的加工性、操作性及潤滑性，有效降低橡膠分子鏈之間的作用力，改善橡膠的可塑性、流動性和黏著性、改善硫化膠的彈性等性能。　　在改性瀝青應用上，對高分子聚合物(SBS、SBR 及 PMMA 等)溶解能力較強，促進其與瀝青混溶并改善瀝青組分，提高改性瀝青儲存穩定性，減少離析發生，同時大程度增加改性瀝青低溫延度，有效防止路面在低溫時開裂。　　在儲能材料應用上，因重芳烴衍生品芳香族化合物含量高、長側鏈、雜質含量少，受熱穩定性高，分子結構呈圓形片層且平面度大，煉焦過程形成可塑性高的中間相，在較寬的溫度范圍內仍保持良好的可塑性和流動性，從而制備的焦表面平滑，纖維結構良好，石墨化程度高，生產的電極材料導電能力更強，廣泛應用于儲能材料領域。　　重芳烴衍生品儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過 100℃，保持容器密封。應與氧化劑分開存放，切忌混儲。建議操作人員戴化學安全防護眼鏡，穿防靜電工作服，戴橡膠耐油手套。采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。　　健康危害：急性吸入，可出現乏力、頭暈、頭痛、惡心，嚴重者可引起油脂性肺炎。慢性接觸者，暴露部位可發生油性痤瘡和接觸性皮炎。可引起神經衰弱綜合征，呼吸道和眼刺激癥狀及慢性油脂性肺炎。　　當前我國石化產業正處在轉變發展方式的關鍵階段，但境外輸入風險對我國石化產業鏈安全性、穩定性形成新的挑戰。石油化工行業希望通過行業大會，進一步推動我國石化行業高端化、綠色化、智能化發展，更好發揮民營經濟在石化行業改造提升、增效提質、培育壯大中的重要作用，為加快構建自主創新能力強、結構布局合理、綠色安全低碳的高質量發展綠色石化新格局賦能助力。

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