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        洗滌劑與環境保護

        發布者: 發布時間:2016/1/11 22:49:54 閱讀:

            2010年,我國人均洗滌用品占有量為6.36kg,較十年前增長近一倍以上,但與工業發達國家相比仍有相當大的差距。隨著人們生活水平的提高和清潔健康意識的增強,洗滌劑工業還將會有較大的發展空間。洗滌用品使用后全都要排放到環境中,因此其環境安全性一直受到業界的高度關注。

        1 洗滌劑與“三廢”

           化學工業或多或少都會影響環境,洗滌劑的生產也不例外。如生產表面活性劑、洗滌劑需要加熱,從而達到一定的反應條件,加熱所耗的能量并不會留在產品內,最終以二氧化碳(廢氣)形式向大氣排放;使用洗滌劑后的廢水會隨生活污水排放;洗滌劑用后的包裝物如塑料袋(瓶)、紙盒(箱)會被丟棄。

           目前,盡管洗滌劑品種很多,但產量最大的還是衣物用洗滌劑。我國衣物用洗滌劑主要是洗衣粉。洗衣粉用的表面活性劑主要是LAS(烷基苯磺酸鈉),LAS的原料——烷基苯在生產過程中耗能較多,例如從煤油餾分分出正構烷輕、脫氫生成烯烴、繼而再與苯反應生成烷基苯等,工序較長且能耗高。噴霧干燥成粉過程中耗能也很高,生產1噸洗衣粉需排放二氧化碳140kg。不僅如此,占普通洗衣粉體積近50%的芒硝僅僅是填充劑,生產時將芒硝配制在料漿中,再經過噴霧干燥,以無水芒硝存在于洗衣粉中,這一過程耗能也較大。這種能耗對洗衣粉的去污力并無幫助,因此發達國家很早就從洗衣粉轉向洗衣液,美國市場目前洗衣液已占70%以上。生產洗衣液比生產洗衣粉節能,對大氣污染少。實驗證明,洗衣液的去污力完全能達到洗衣粉的標準。生產洗衣液比生產洗衣粉節能、污染輕,不向大氣排放任何氣體。此外,在發展洗衣液的同時,也有助于解決磷對水質的污染。

        2 水體富營養化

           何謂水體富營養化?天然水體中由于過量營養物質(主要是指氮、磷等)的排入,引起各種水生生物、植物異常繁殖和生長,這種現象稱作水體富營養化。這些過量的營養物質主要來自于農田施肥、農業廢棄物、城市生活污水和某些工業廢水。城市生活污水中含有豐富的氮和磷,特別是人體排泄物中含有大量的氮磷。氮磷營養物質進入水體的途徑還有:使用后的含磷洗滌劑會隨生活污水排出;氮肥、磷肥的大量使用;磷灰石、硝石、鳥糞層的開采等。一般來說,總磷和無機氮分別達到20mg/m3和300mg/m3時,就可認為水體巳處于富營養化狀態。如果氮磷等營養物質持續而大量地進入湖泊、水庫及海灣等緩流水體,將促進各種水生生物的活性,刺激它們異常繁殖(主要是藻類),使水體溶解氧減少,透明度下降,水質發黑變臭。

           我國的滇池、太湖和巢湖等在上世紀90年代后期出現了水體富營養化。隨后,地方政府在上述區域陸續出臺了禁止銷售和使用含磷洗滌劑的政策。國內專業研究機構對太湖流域1999年1月1日開始禁磷前后水質進行了跟蹤調查,其研究數據顯示,進入太湖的磷中,洗滌劑的貢獻率占16.10%,人體糞便排磷量占43.57%,工業排磷量占7.41%,水產養殖排磷量占5.32%,農業排磷量占11.89%,畜禽養殖排磷量占2.80%。這個結果與歐洲多年監測和分析得出的有關數據(洗滌劑帶入水中的磷僅占進入水體總磷量的12%~20%)是一致的。因此,對目前難以建成三級污水處理設施的湖區,“禁磷”措施對削減湖泊的磷負荷、減緩富營養化進程可以起到一定的積極作用,但僅靠單一的洗滌劑“禁磷”措施難以達到預期目的。

           目前,認為洗滌劑中的磷是造成水體富營養化的原因之一的觀點被廣泛宣傳并被公眾普遍接受。但這一觀點不能解釋為什么有些湖泊水中的磷含量很高、水質卻很清,而有的水體中含磷量不高、水藻卻瘋長?為什么有些國家實施禁磷20多年后水質仍沒有改善?從事“家用洗滌劑和水體富營養化關系”研究的荷蘭科學家馬丁•肖頓博士認為,農藥中有機毒物才是水體富營養化的元兇。因為自然水域中存在著水生植物鏈,即水中的營養物為水藻提供了生長的條件,而浮游動物捕食水藻,又控制了水藻的生長,并為魚類提供了食物。這種水生食物鏈系統能使水體保持清潔而不受污染,而農藥中有機毒物能使浮游動物的捕食功能降低,水藻的生長得不到有效控制,就會發生水體富營養化,與水中含磷量關系不大。這一觀點較好地解釋了上述疑問,并已被重視環保的北歐國家的科學家所接受。

           國內外洗滌劑禁磷措施實施后的實踐證明:禁磷區域水質并未明顯好轉,洗滌劑中禁磷只是在一定程度上將解決富營養化問題的時間推后。而且有研究表明,含磷與無磷洗滌劑對環境的負面影響大體相當。因此,采取興建三級污水處理廠和實施湖區生態恢復工程等綜合措施,才是從根本上解決富營養化問題的途徑。

        3 生物降解性

           表面活性劑的生物降解性也關系到生態安全。20世紀50年代和60年代,日本使用四聚丙烯型的烷基苯磺酸鈉,由于其親油基是支鏈結構而不能完全降解,只能降解20%~30%,未降解的烷基苯磺酸鈉保留了它的發泡特征,排入河流后出現了“泡沫河”現象。20世紀70年代改用直鏈烷基苯磺酸鈉后才解決這個問題。

           我國洗滌用品行業一開始就沒有使用支鏈烷基苯磺酸鈉,但使用的表面活性劑的生物降解性并不都是很好。例如,壬基酚聚氧乙烯醚是三個丙烯聚合成壬烯后再與苯酚縮合成壬基酚,再加成10個環氧乙烷的非離子表面活性劑,性能很好。但由于其生物降解性差在歐洲已被禁用,但美國不禁用,我國部分禁用。

            在脂肪醇硫酸鈉(AS)、脂肪醇醚硫酸鈉(AES)、烷基苯磺酸鈉(LAS)、烯基磺酸鈉(AOS)、脂肪酸鈉(肥皂)5種表面活性劑中,脂肪酸鈉降解性最好,LAS最難降解。生物降解性的好壞與表面活性劑親油基的結構有關,支鏈比直鏈的難降解,支鏈越多越難降解。脂肪酸鈉之所以最好降解,是因為其親油基為純直鏈的。LAS的親油基也是直鏈的,但它不是純直鏈的。以油脂衍生的表面活性劑其親油基全是直鏈的,生物降解性比石油產品為原料合成的好。在洗衣粉中用MES(脂肪酸甲酯磺酸鹽)部分或全部取代LAS生物降解性將會更好,在手洗餐具洗滌劑中,用油脂衍生物的無毒無刺激的脂肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸酯(OMSS)部分或全部代替LAS,不僅生物降解性好,而且性質更溫和。

           肥皂在我國已有百余年的歷史,通過實踐證明是安全的。在手洗餐具洗滌劑中,配入一部份脂肪酸鈉,用滴洗的方法洗滌餐具不僅無毒,而且生物降解性好。液體皂在使用方法上類似肥皂,也有較好的去污力,且價格低廉。因此,洗滌劑的發展要把資源、安全性、對環境的影響放在第一位,其次才是洗滌劑的功能,兩者決不可顛倒。

           從資源、耗能、安全性、對大氣和水質的影響等方面來考慮,油脂衍生的表面活性劑將會有新的發展。油脂基表面活性劑并不簡單地等同于脂肪酸鈉,而是利用脂肪酸的親油基再接上不同的親水基,成為適合不同應用功能的表面活性劑。

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