世界难题

“高盐废水处理是世界性难题，我国每年产生的此类废水超过3亿立方米，由此副产的高盐危废超过千万吨，其中大部分没有得到合理处置，给生态环境带来巨大压力。”谈及工业废盐问题，享受国务院政府特殊津贴专家、天津理工大学绿色化工与废弃物资源化工程技术中心主任李梅彤说。中化环境总工程师李强告诉记者：“工业废盐的资源化利用已成为制约化工行业尤其是煤化工、农药、制药、精细化工等行业发展的‘瓶颈’和‘痛点’。”12月28日，中国物资再生协会危废工作委员会组织召开2023年危废行业高质量发展论坛。废盐资源化利用问题成为会议的焦点话题之一。我国的工业废盐来自哪里？废盐主要指以无机盐为主要成分的固体废弃物，由于含有多种复杂有毒有害成分，很大一部分都属于危废。由于在危废目录中没有单独分类，公开的危废统计数据无法直观反映废盐实际产量，带来监管的困难。据分析，我国每年工业废盐产生量超过2000万吨，目前交由危险废物经营单位规范利用处置的废盐约占总量的10%，大部分以副产盐或一般固体废物流向市场，严重危害公众健康和环境安全。这些废盐是怎么产生的？李梅彤告诉记者：“高盐废水是废盐的主要来源，高盐废水主要来源于农药、医药、染料、焦化、冶金、新材料、化纤等行业，种类主要包括氯化钠、硫酸钠、氯化铵、硫酸铵、醋酸钠以及混合盐等”。据悉，我国主要废盐产生区域处于第一梯队的包括山东、江苏等；处于第二梯队的包括河北、内蒙古、四川、湖北等；处于第三梯队的包括浙江、湖南、广东、江西等。废盐处理难在哪？为何资源化利用是最有前途的方向？李强说：“废盐成分差异明显，具有组分差异大、特征不固定的特点。不仅是不同行业产生的废盐成分不同，即使是来自同一行业的不同企业、同一企业不同批次的废盐，不仅盐硝比具有显著差异，其余杂质含量水平还具有十倍甚至几十倍的差别。这无疑增加了废盐处理的技术开发和实际运营难度。”在谈及目前我国废盐处理的问题时，李梅彤介绍：“我国是世界第一大涂料、染料生产国，世界第二大农药生产国，精细化工销售额排名世界第三位。”这就意味着废盐的产生量大。与此同时，目前我国正常运行的废盐集中处理企业较少。此外，废盐品种多、处置技术难度大、装置标准化困难。至今没有低成本、无二次污染、成熟的工艺应用。现有焚烧炉对高盐危废不适应，对复杂可燃危废适应性不强。因此，资源化、技术集成是高盐危废处置最有前途的方向。”据悉，目前，化工废盐资源化利用途径主要包括再生利用、制成肥料、制成建筑材料、焚烧处理等。其中，再生利用指的是将废盐经过净化处理达到再生工业盐标准后，再次用于工业生产。前三种都属于对废盐进行再利用，第四种属于无害化处理，比较彻底，但需要消耗大量能源。高值化工艺推广应用要打通“赌点”专家介绍，废盐资源化的技术瓶颈主要表现在废盐处理系统稳定运行难、废盐中有机污染物深度去除难、废盐残渣资源化利用难等方面。在深度去除污染物方面，李强告诉记者：“化工废盐再生处理后，绝大部分有毒有害物质被去除，但是仍残留少量杂质，如微量有机物、钙、镁及重金属离子、二氧化硅等。在氯碱工业中，部分杂质可通过盐水精制去除，但是仍有一些杂质（如TOC）难以通过常规手段去除。有必要开发微量杂质的去除方法，并对精制净化的饱和盐水开展长周期评价。”据悉，氯碱企业目前对再生盐的接受度低，只有极少数企业短时间、小比例（3%-5%）掺用再生盐。开展盐评价有助于消除氯碱企业担忧，确定废盐的合理掺混比例，打开废盐资源化利用的出路。李梅彤告诉记者：“在废盐资源化利用方面，目前典型的高值化工艺包括废氯化钠制氯碱，硫酸钠复分解制纯碱，硫酸钠及混合盐电解制备碳酸钠、硫酸铵（氯化铵）。现实情况是，高盐水废水量大、混合盐价值低。目前国内外蒸发出混合盐或分盐出盐的工艺，成本大多超过50元/m³。基于此，废氯化钠制氯碱从技术上讲是非常理想的方向，但从市场的角度看，因为投资较大，尤其因为氯化钠本身价格很低，氯碱企业使用意愿很低，短时间造成难以推广应用。国家相关部门正在制定鼓励使用的政策。低浓度杂盐废水制纯碱工艺是目前可以实现盈利的技术路线。硫酸钠盐和氯化钠制备纯碱，技术上已经不存在难题，但是由于碳酸钠产品标准有原料来源限制的问题，同样存在准入的障碍。”为推动产业发展、增加销售收入，需补齐哪些“短板”？虽然目前我国高盐废水和废盐资源化方面仍存在“痛点”，但专家认为，这一领域未来具备重大的机遇。一方面，近年来，国家相关政策不断出台，推动行业规范发展，助力拓展应用市场。另一方面，目前我国高盐废水和废盐资源化、高值化技术都取得了突破性进展，处于国际领先水平。同时，这一领域的难题更多的是工程难题，但目前也积累了大量的工程化经验，具备大规模推广的条件。为了更好地抓住机遇，补齐短板，专家达成共识，废盐资源化利用需要更多的标准支撑和政策引导。李强说：“废盐资源化后制取的产品盐标准不健全。工业废盐目前作为危废进行管理，如需利用工业废盐为原料精制得到的产品盐进行外售，必须解决其‘危废’身份。目前我国废盐制取产品盐的产品标准几乎为空白，因此工业废盐精制得到的产品盐往往需要经过危废鉴定，确认不属于危废后才可作为产品外售。”与此同时，专家认为，高值化是废盐资源化领域的发展趋势之一。废盐循环、资源化利用时要考虑下游产业，尝试高附加值的材料工艺技术。如氯化钠产品盐应用于氯碱行业，在以氢氧化钠为主要销售产品的同时，兼顾考虑将氯气开发成下游高附加值产品，有利于固废处理产业发展和增加销售收入。此外，李强告诉记者：“工业废盐资源化利用往往需要达到一定规模后，才能实现资源化效益。因此，可以省、市或者工业园区为单元，建立较大规模的处置中心实现集中、规模化处置，对废盐进行统一的、真正意义上的资源化利用。”

与“老生常谈”的雾霾相比，有一种大气污染物要‘低调’得多，它悄悄地隐藏在万里晴空中，却成为近几年夏天众多城市的大气环境污染的元凶，它就是——臭氧。 臭氧是氧气的同素异形体。常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。在平流层，臭氧可起到保护人类与环境的重要作用，但若其在对流层浓度增加，则会对人体健康产生有害影响。 我们常说的臭氧污染，就是指对流层中出现的臭氧，大部分是人为污染物,属于二次污染物。在温度等条件适宜的情况下，空气中的NOx(主要包括NO、NO2等)和VOCs(包括烃类、卤代烃、芳香烃和多环芳香烃等)在紫外线的照射下经过一系列光化学反应形成刺激性强的淡蓝色或棕色烟雾,也即光化学烟雾，其主要成分就是臭氧，其中O3占90%以上。臭氧污染集中在每年的5月-9月的盛夏季节。天热以来，各地屡屡曝出臭氧污染警报̷̷》据新京报5月15日报道，生态环境部公布5月中下旬全国空气质量预报会商结果显示本月下旬京津翼中南部臭氧中度污染。》据扬子晚报报道，4月8日，南京最高气温达到约30℃，在阳光的照射下，臭氧污染抬头，出现了今年南京第一个臭氧污染天，空气质量达到轻度污染。 》据红星新闻报道，2019年4月以来，成都市气温偏高，目前已出现多个臭氧污染天，其中有一天为中度污染，较2018年提前了20天。》山西新闻网报道随着气温的不断升高，太原市臭氧污染的问题 凸显，为此，5月起至9月，太原市将开展臭氧污染防治攻坚行动，重点强化氮氧化物、挥发性有机物管控。臭氧污染治理已成世界性难题！随着城市化、工业化、机动化的高速发展及能源消费总量的持续升高，挥发性有机物和氮氧化物等臭氧前体物的排放量居高不下，臭氧污染问题逐年突出。根据相关研究表明，若不采取有效控制措施，预计2015—2050年间全球臭氧浓度将增加20%—25%，到2100年将增加40%—60%。而且近年来京津冀和长三角臭氧逐年上升，特别是2017年上升最为显著，臭氧是唯一逐年增长的大气污染物。臭氧污染的防治是世界性难题，欧美等发达国家至今也未实现臭氧污染的根治，我国大气污染源类种类繁多，臭氧污染成因更加复杂，防治难度更大！臭氧污染如何防治？臭氧主要是大气环境中各种污染源排放的氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）等前体物经过复杂的光化学反应生成的。氮氧化物基本是人为排放源，主要来自机动车尾气、化石燃料燃烧，工业生产过程也会产生氮氧化物。而挥发性有机物来源更广泛，有汽车喷涂、印刷厂油墨挥发、加油站油气挥发、化工厂炼油过程油气挥发等。 污染物在太阳光的作用下形成臭氧臭氧污染的防治必须依靠科学技术的支撑，科学施策，需要基于排放构成，进一步确定管控的重点行业，大力协同控制VOCs和NOx等前体物的排放。对此相关专家也给出了相应的建议：》中国工程院院士、环境监测领域专家——刘文清院士提出：“除了做好监测，臭氧防控的另一要点就是要把细颗粒和臭氧协同控制。”具体而言，不能光控制氮氧化物、二氧化硫，还要考虑挥发性有机物，都要一起防治。》中国工程院院士贺克斌认为我们需要在精准治污当中找准对象，讲到“挥发性有机物是种类繁多的聚合体，对它的细分非常重要。其中，芳香烃、烯烃、炔烃是对臭氧贡献较大的物种。” 因此各地区可通过有效监测手段区分不同来源的贡献比例，分析可能采取的治理措施，才能获得最大改善效益。冷杉作为环境监测行业的重点企业，面对臭氧监管的亟需之势，自主研发了冷杉4000厂界/厂区气态污染物在线监测系统，，旨在以超高的性价比与精准的监测帮助企业自检，为监管部门分析防控工作提供可靠、可控、可溯源的数据，尽最大力量协同控制臭氧污染。冷杉4000厂界/厂区气态污染物在线监测系统环境监测国际领先产品，精准监测臭氧污染物冷杉4000厂界/厂区气态污染物在线监测系统可在线监测总烃、甲烷、非甲烷总烃、苯系物、氯苯、乙醛、丙烯醛、甲醇、氯乙烯、丙烯腈羰基硫、甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳等挥发性有机物（臭氧前提物）；二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮臭氧、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等氮氧化物及PM2.5、PM10、TSP等与臭氧相关颗粒物。该系统适用于环境空气、居民区、企业边界、职业环境、重点产业园区等场所的臭氧及VOCs等各种环境空气污染的在线自动监测，并可将监测结果自动上传至相关部门或输送至DCS，具有超高的系统稳定性和安全可靠性。》运行稳定，监测精准? 采样管线选用聚四氟乙烯、硼硅酸盐玻璃或耐腐蚀、惰性化材质，减少管路吸附造成的损失；? 全管路保温伴热，避免高沸点烃类物质冷凝“积油”及部件腐蚀。》无人值守，安全可靠? 具有自我保护功能，气源供应不足时，火焰熄灭，关闭氢气空气；? 自动恢复运行功能，开机、气源供应恢复或意外断电恢复后自动运行；? 具备自动校准功能，实现无人值守》标准化设计? 符合国家标准规范要求；? 结构设计合理，可实现连续自动监测。

广西检验检疫局(北海)烟花爆竹检测中心完成的《烟花爆竹用烟火药剂的化学成分检测方法研究》获得国家质检总局2011年度“科技兴检奖”三等奖。该课题为我国进出口烟花爆竹的检验监管、进一步扩大国际市场和促进烟花爆竹可持续发展提供了科学手段，同时也为烟花爆竹的安全生产管理、产品质量控制及安全事故的原因分析提供了强大的技术支撑。 　　 　　广西(北海)烟花爆竹检测中心人员进行业务交流 　　北部湾畔，魅力北海，风生水起正扬帆，推动富民强桂新跨越 千年古郡，烟花之乡，丝绸之路始发港，传承中华文化耀五洲。 　　北海是北部湾海上丝绸之路较早的始发港，也是中国人从海洋走向世界的一个起点，当一个昌盛的中国崛起于世界的东方，历经繁荣与昌盛的北部湾正承载起新时期一个崭新的期望，走上时代的潮头浪尖。 　　烟火药剂研究迫在眉睫 　　我国已成为世界上最大的烟花爆竹生产国和出口国，世界上发达国家所用烟花爆竹主要从我国进口，据不完全统计，我国现有烟花爆竹生产企业5000多家，生产总值达100多亿元。在湖南、江西、广西等省区，烟花爆竹已成为不少市县的支柱产业。 　　根据联合国《全球化学品统一分类和标签制度》，必须对烟花爆竹用烟火药剂的化学成分进行全面的定性和定量分析检测。但是，国内外至今没有烟花爆竹用烟火药剂的化学成分检测标准方法及相关的技术规范。我国现有的有关烟花爆竹的国家标准和行业标准只有部分禁用化学成分的定性分析方法，如GB 10631-2004《烟花爆竹 安全与质量》、SN/T 0306-2006《出口烟花爆竹检验规程》，国外主要烟花爆竹进口国的标准或条例中只规定了禁用的化学物质，没有相关的检测方法，如美国的APA烟花条例、日本的烟花标准等。 　　国家标准GB/T15814.1-1995《烟花爆竹药剂 成分定性测定》中检测成分种类有限，当前烟花爆竹用化工原材料更复杂，且有些方法已过时，烟花爆竹标准化技术委员会正在组织有关单位进行修订。行业标准SN 0545-1996《出口烟花爆竹烟火药剂安全检验规程》[11]已被SN/T0306-2006《出口烟花爆竹检验规程》取代，该行业标准也只规定了烟花爆竹中禁限用药物的定性检测，没有其他大部分成分的定性检测方法，更没有烟火药中主要化学成分的定量分析方法。开展烟花爆竹用烟火药剂的化学成分分析方法研究成为当务之急。 　　检测方法研究取得突破 　　广西局(北海)烟花爆竹检测中心是全国质检系统首家通过CNAL/CNAS认可的烟花爆竹实验室，也是第一个通过危险性分类定级项目认可的烟花爆竹实验室。 　　《烟花爆竹用烟火药剂的化学成分检测方法研究》是国家质检总局批准立项的科研项目，由该中心承担完成，项目比较系统全面的对我国目前烟花爆竹用烟火药剂的主要成分进行研究，分为主要成分定性检测方法研究和定量分析方法研究，样品预处理方法贯穿其中。 　　课题组通过查阅大量分析化学资料和国内外相关的最新烟花法规、技术标准，充分考虑现阶段常用烟火药剂的特点，假定目前有可能出现的最为复杂的烟火药剂成分为本方法的研究对象。通过科学的反复试验，最后确定了以特定的有机溶剂分离出含聚乙烯醇、糊精、酚醛树脂等有机黏合剂的样品预处理方法 利用烟火药剂中各组分的物化特性，通过大量试验，成功对其实行分组分离，以最简单的方法准确地解决了烟火药剂的化学成分定量分析这一最大的难题，研究各类烟花爆竹用烟火药剂的试样制备方法、烟火药剂试样的预处理方法，烟火药剂中钡、重铬酸盐、锌、铜、钛、锶、铅、钠、镁、硫、钾、高氯酸盐、铝、铋、铁、硝酸盐、碳等30多种化学成分化学定性分析和利用X荧光光谱仪快速定性分析、干扰离子的消除方法和化学成分定量检测方法。 　　成果推广应用前景广阔 　　该成果已在广西区内外200多个烟花爆竹生产厂家和国内主要检测机构中应用，解决了烟花爆竹检验监管中的难题，在药种药量控制、事故原因分析等方面效果明显。同时，课题组利用课题成果及其关键技术为广西区内100多个生产企业培训专职检验员400多人次，这些人员大多成为各个烟花爆竹企业的技术骨干和中坚力量，为烟花爆竹产业快速发展提供了技术和人员保障。 　　广西区内近百家企业应用该成果后，产品质量稳步上升，促进了出口。据悉，2011年，广西检验检疫部门共受理出口烟花爆竹检验2048批次、货值6908.7万美元。共检出不合格产品21批、货值6.8万美元，同比分别下降了27%和70%，国外客户反应良好，未发现由于质量原因退货和索赔现象。在国内，该科研成果及其关键技术成功应用，解决了烟花爆竹检验监管的难题，为安监部门加强烟花爆竹安全监管起了较大作用，为烟花爆竹安全与环保提供了坚实的技术保障，广西辖区内烟花爆竹安全事故得到了有效地遏制。 　　“行百里者半九十”，课题主要负责人、该中心主任肖焕新说。肖焕新作为广西检验检疫局首批学科带头人、国家质检总局《全球化学品统一分类和标签制度》(简称GHS)9名国家专家之一，该烟花中心去年承担完成17项行业标准制订任务，填补了国内外该领域空白，对加强我国烟花爆竹用原材料的质量控制起到重要作用，帮助企业从源头把好烟花爆竹产品质量关和安全关，有力地保障了进出口烟花爆竹的产品安全。目前，该中心还有《联合国烟花分类默认表中闪光成分试验装置的研制及其应用研究》、《烟火药剂制样安全系统的研制》等国家总局科研项目、11项行业标准和1项国家标准项目正在紧锣密鼓地开展中。 　　链 接 　　四大创新 　　课题在完成过程中完成科技论文4篇、行业标准草案11项、国家标准草案6项。所确立的烟花爆竹烟火药剂主要化学成分定量分析方法，解决了烟火药剂中化学成分定量分析的世界性难题，方法快速、准确、实用，该课题实现以下创新： 　　一是系统地对当前最为复杂的烟花爆竹用烟火药剂的化学成分开展研究，提出了采用化学法进行30多种成分的定性检测方法和采用仪器分析法对10多种成分进行快速分析方法，较系统地完成了对烟火药剂中各成分的定性分析。 　　二是通过对烟火药剂预处理，利用烟火药的物理特性和化学特性，对烟火药剂中的主要成分实行分组分离，成功完成了17种主要成分的定量分析方法。 　　三是首次使用X荧光光谱仪对烟火药剂进行定性分析研究，快速准确，同时也为烟火药剂定量分析提供科学依据，起到“初筛”的作用，优化了技术方案和节省了分析时间。 　　四是我国较早开展GHS应用研究的科研成果之一，课题的顺利完成，为我国烟花爆竹行业顺利实施GHS奠定了技术基础。