1、污染土壤化学修复领域专利申请趋势、发展路线及其技术分析 吴志敏 栾德琴 国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 摘 要： 在污染土壤化学修复这个重大技术创新领域, 各种发明创造都应当部署知识产权, 尤其是专利权。文章对污染土壤化学修复技术领域的专利申请进行粗略分析, 从中国、全球的专利申请量、申请人的分布等多方面进行统计分析, 重点针对电动化学修复以及其他通用装置和组件发明等几个主要研究领域技术方向和技术手段的发展脉络进行了梳理, 并对前沿技术进行了研究。关键词： 污染土壤; 化学修复; 电动化学; 作者简介：吴志敏 (1983) , 男, 助理研究员, 硕士, 主要从事专利审查工作。作者简
2、介：栾德琴 (1985) , 女, 助理研究员, 博士, 主要从事专利审查工作。吴志敏和栾德琴为并列第一作者。收稿日期：2017-04-12Analysis of trends, development route in patent applications and main patent technology in the field of chemical remediation of contaminated soilWU Zhimin LUAN Deqin Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of The Patent Offi
3、ce, SIPO; Abstract： In the area of major technological innovation in chemical remediation of contaminated soils, intellectual property rights, especially patents, should be deployed in all inventions. The trend of the patent application from the statistical analysis of the number of patent applicati
4、ons and the distribution of the applicants in China and around the world were analyzed in this paper. The technical direction and technical means of electro-chemical repair and other general devices and components of the invention of several major research direction were focused on, and its cutting-
5、edge technology also researched.Keyword： Contaminated soil; Chemical remediation; Electrochemistry; Received： 2017-04-12专利是建立和维护产业链的基石, 相关创新技术应该得到专利的保护。调查发现, 有的土壤修复方法属于重大技术创新, 但是由于没有获得知识产权保护, 民众可以私用土壤修复方法进行不同地域污染土壤的修复, 不合格的修复方法被使用后, 很可能不利于环境的优化, 且真正拥有修复技术的公司以及研究单位将得不到相应的回报。长此以往, 科研人员没有回报, 土壤污染将得不到修复
6、, 环境的净化也得不到保证。因此, 把重大科技创新免费向土壤污染修复领域输出的做法未必对整个产业有利。在我国, 已经有很多研究院所、高校以及相关公司在开展污染土壤化学修复技术领域的专利部署, 并提交了相关专利文献。1 中国专利性分析通过关键词“污染土壤化学修复”和分类号 B09C1/08/IC (污染土壤化学修复) 在 CNABS 数据库中进行统计分析, 分析结果介绍如下:1.1 污染土壤化学修复技术领域在中国的历年专利申请量图 1 为污染土壤化学修复领域中国历年专利申请量分布。可以看出, 污染土壤化学修复领域在中国的申请量重点分布在 2006 年以后, 尤其在 2012 年以后, 增长幅度较
7、大, 技术增长率呈上升趋势, 进入技术发展期, 中国市场需求逐步打开。图 1 污染土壤化学修复领域中国历年专利申请量分布 下载原图1.2 污染土壤化学修复领域中国专利 IPC (国际专利分类) 分布由图 2 可见, 污染土壤化学修复领域的主要分类号为 B09C1/08, 但是, 在其副分类号方面, 除污染土壤化学修复领域外, 其中土壤调节材料或土壤稳定材料 (C09K17) 领域等分类号也有涉及, 说明污染土壤化学修复领域在其土壤改良剂组成、制备方法等方面也有相关技术研究。图 2 污染土壤化学修复领域中国专利 IPC 分布 下载原图1.3 申请人国家分布由图 3 可见, 在污染土壤化学修复技术
8、领域的中国专利申请中, 申请量排名前3 位的分别是中国、日本和美国, 其中中国独占鳌头。由于我国为工业大国, 出现上述分布情况, 也在情理当中。图 3 申请人国家分布 下载原图1.4 发明专利历年授权率趋势授权率是体现发明质量的一个重要指标, 图 4 统计了污染土壤化学修复领域历年发明专利的公开量和授权量情况。从图 4 可以看出, 该领域的授权率非常高, 说明化学修复土壤领域专利的质量都比较高, 技术相对来说比较先进。另外, 申请的专利授权率在 2011 年以后呈明显下降趋势, 这主要是由于大量专利还处于审查阶段, 并没有得到授权。图 4 污染土壤化学修复领域历年发明专利的公开量和授权量比较
9、下载原图2 全球专利性分析通过关键词“污染土壤化学修复”和分类号 B09C1/08/IC (污染土壤化学修复) 在 VEN 数据库中进行的统计分析, 结果介绍如下:2.1 污染土壤化学修复领域全球历年专利年代分布通过最早申请日确定污染土壤化学修复领域在全球历年专利的分布情况 (图 5) , 由此可见, 对污染土壤化学修复技术的专利申请出现于 20 世纪末, 其发展过程可以分为两个阶段:第一阶段至 2008 年, 此期间的专利申请量逐渐增多且呈现增长趋势, 这说明此期间污染土壤化学修复技术得到了越来越多的关注, 相应的研究也比较多, 在此期间专利的申请量一直维持升高的趋势, 尤其是前期处于比较大
10、的增长率, 这说明在此期间, 化学修复技术正处于发展阶段, 初期的技术分析已经逐渐形成, 专利技术大量输出, 而后期申请量增长率出现了明显的下降趋势, 这说明技术急速发展后进入了相对稳步发展的阶段。第二阶段20082014 年, 该阶段的专利申请量呈现飞速增长趋势, 说明现有技术比较成熟, 而在新技术的创新和突破上更上了一个台阶, 其中 20102011 年的申请量增长率最高 (以检索数据库的更新时间为准) , 20152016 年的部分发明专利申请还无法统计。图 5 污染土壤化学修复领域全球历年专利分布 下载原图2.2 污染土壤化学修复领域在全球专利的 IPC 分布通过图 6 中污染土壤化学
11、修复领域在全球专利申请 IPC 分布的分析认为, 首先, 污染土壤化学修复技术相关的专利申请主要集中在 B09C1/08, 该分类号是污染土壤化学修复技术研究的热点和重点。同时, 相关技术还分布在土壤调节材料或土壤稳定材料 (C09K17) 领域和化学或物理方法, 例如, 催化作用、胶体化学领域 (B01J) 分类号下;在 C02F (水、废水、污水或污泥的处理) 、B02C (一般破碎、研磨或粉碎) 等分类号领域也有涉及, 说明在污染土壤化学修复领域中土壤修复方法、改良剂制备和组分以及修复装置等方面属于重点技术分支, 且其所涉及的领域达到了 15 个。可见, 污染土壤化学修复技术所应用或涉及
12、的领域非常广泛, 具有广阔的研究空间和应用前景。图 6 污染土壤化学修复领域在全球专利申请的 IPC 分布 下载原图3 土壤性能化学改良修复技术对于轻度污染的土壤, 常常依据污染物自身的物化特性, 向土壤中投放如石灰、磷酸盐、堆肥、硫磺、高炉渣、铁盐以及黏土矿物等化学改良剂和吸附剂, 从而进行污染土壤的修复, 此称为土壤性能化学改良技术。石灰性物质是一种效率比较高的化学改良剂。石灰能改变土壤中的酸碱值, 其常可以通过与钙的结合促进金属氢氧化物的沉淀, 改良土壤的酸性。另外, 硫磺等还原性物质能够使重金属生成硫化物沉淀, 磷酸盐类物质与重金属结合形成稳定的磷酸盐。因此, 可以在污染的土壤中添加上
13、述物质, 降低植物对重金属的吸收 (沉淀法) 1-3。3.1 电动化学修复电动修复是通过电动化学的作用 (例如:电渗、电迁移和电泳等) 将污染化学物运到电极区, 进行修复的过程4-7。电动化学修复具有效率高、经济花费少的特点, 尤其适用于小范围的污染土壤修复。电动修复法近几年来发展较快, 并呈现了良好的发展势头8。3.2 化学修复方法在中国污染土壤化学修复领域的专利分析3.2.1 不同化学处理方法在中国污染土壤化学修复领域的 IPC 分析由图 7 可见, 污染土壤化学修复中, 污染土壤化学修复基质所涉及的 IPC 分类号主要分布在 B09C1, 也有很大一部分涉及在土壤调节材料或土壤稳定材料
14、(C09K17) 领域中, 主要为土壤改良剂以及成分比例的发明。图 7 不同化学处理方法在中国污染土壤化学修复领域的 IPC 分析 下载原图3.2.2 不同化学处理方法在中国污染土壤化学修复领域的专利申请量由图 8 可见, 污染土壤化学修复领域中所用的修复方法集中在化学淋洗、原位化学还原及氧化、溶液浸提、改良修复等, 电动化学涉及的较少。图 8 不同化学处理方法在中国污染土壤化学修复领域的专利申请情况 下载原图3.3 电动化学修复在中国污染土壤化学修复领域的专利分析电动修复法是一种新兴的污染土壤治理技术, 现在技术还不成熟。其主要是在电场作用下, 对土壤中的污染物通过电渗流、电迁移和自由扩散等
15、作用运动到电极两端, 来实现土壤电化学修复的方法。Mohamed 等9-10用电动修复法处理 3.2 t 的污染黏土, 结果显示, 土壤中的 Cd 由 882 mg/kg 降低到 44 mg/kg, 去除率高达 98.5%。此外, 这种方法并不适用处理大面积的污染土壤。以下是针对该新兴技术在中国污染土壤化学修复领域专利的粗略分析。在摘要专利库 (CNABS) 中检索发现, 只有 9 篇文献涉及电动化学修复领域。3.3.1 电动化学处理方法在中国污染土壤化学修复领域的 IPC 分析由图 9 可见, 污染土壤电动化学修复中, 污染土壤化学修复基质所涉及的 IPC分类号还是主要分布在 B09C1,
16、而其中也有一部分涉及电解法 (C02F1) 、电极 (C25B11) 、固体废物的破坏或将固体废物转变为有用或无害的东西 (B09B3) 、不包含在其他单独一个小类中或本小类中的其他单独一个组中的作业 (B09B5) 等领域中。图 9 电动化学处理方法在中国污染土壤化学修复领域的 IPC 分析 下载原图3.3.2 电动化学处理方法在中国污染土壤化学修复领域的专利申请量由图 10 可见, 污染土壤电动化学修复领域的专利主要涉及的还是修复、净化方法, 其次涉及电极、改良剂、修复装置等, 由于此项技术在国内尚处于试验阶段, 故所涉及的领域比较窄。图 1 0 电动化学处理方法在中国污染土壤化学修复领域
17、的专利申请情况 下载原图参考文献1MA L Q, RAO G N.Aqueous Pb reduction in Pbcontaminated soils by Florid aphosphate rocksJ.Water Soil Air Pollution, 1999, 110:1-16. 2王新, 周启星.土壤汞污染及修复技术研究J.生态学杂志, 2002, 21 (3) :43-46. 3顾继光, 周启星.镉污染土壤的治理及植物修复J.生态科学, 2002, 21 (4) :352-356. 4贾晓洋, 姜林, 夏天翔, 等.焦化厂土壤中的累积、垂向分布特征及来源分析J.化工学报, 2
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