洗涤剂表面活性剂的污染问题

zhm0911 · 发表于 2010-12-16 13:29:35

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洗涤剂表面活性剂的污染问题　　洗涤剂是以去污为目的而生产的制品，它由必要的表面活性剂组分和一些辅助组分（如鳌合剂、抗污垢在沉剂、真白剂、功能性添加剂、填充剂等）所组成。洗衣粉是合成洗涤剂中最为常用的一种，其产量也是最大的，在合成洗涤剂中占主导地位。作为几个世纪以来一直使用的肥皂的代用品，无论是洗涤能力还是成本，合成洗涤剂都优越与传统的肥皂。洗衣粉的主要成分是表面活性剂和助剂，表面活性剂中以烷基苯碳酸钠为主要活性物，其价格性能至今仍不能为其他物质超过，预期到今后一段时间内仍会保持这种局面；其他常用活性物如a-烯烃磺酸盐（AOS）、脂肪醇硫酸盐（FAS）、磺基脂肪酸甲醇单钠盐（MES）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）等。洗衣粉助剂中三聚磷酸盐是用的最多、价格最低、综合性能最好的鳌合剂，它本身也具有很好的去污作用，在合成洗涤剂配方中与LAS有好的协同效应，可明显提高在硬水的去污能力合泡沫力，对洗脱污垢亦有分散、乳化、交融作用，第一漂白剂、增白剂有增效作用，因此在洗衣房中大量使用，在洗衣粉中最高含量可达50％左右。　　合成洗涤剂的诞生带给人们一种全新的洗涤用品，从其诞生自今得到了迅猛的发展，但同时也带来了新的环境污染问题。首先是来自烛活性剂——表面活性剂的污染，洗涤发展初期，由于使用了不易生物降解的四聚丙烯基苯磺酸盐(TPS)作主要活性物，曾经使河流中产生堆积如山的泡沫，让人们首次认识到了洗涤剂对环境的巨大影响。后来采用直链烷基苯磺酸钠（LAS）替代TPS,解决了泡沫问题，但作为洗涤助剂的三聚磷酸钠的大量使用造成的水体营养化问题依然困扰着我们，人们终于认识到环境问题将是将来洗涤剂发展的一个重要问题，与环境的相容性将是今后洗涤用品的重要指标，它将成为今后洗涤工业选择原料的主要因素之一。此影响不仅涉及洗涤用品关键主分中表面活性剂、助剂合漂泊剂，而且涉及配方中所有其它组分；不仅包括民用洗涤用品，而且包括工业和公共场所等所有用品。因此环境相容性使今后洗涤用品发展的首要趋势。洗涤用品的发展将向着浓缩化方向进行，这也是环境意识的影响。在性能与价格相同的条件下，使用浓缩产品可降低化学品用量，减少包装且更加方便。新型的片剂洗涤剂正在逐渐受到人民的关注。　　表面活性剂具有非常独特的分子结构，其结构一端亲油，一端亲水，这种特殊结构导致其易富集于界面，降低界面张力、改变界面性质。这种特性使表面活性剂在洗涤用品中起到去污作用，在化妆品中起着乳化作用，这种性质也决定了表面活性剂必将在其他领域有着广泛的应用。在洗涤用品孕育起来的表面活性剂其第一个工业应用领域是纺织，紧接着在食品、农药、石油、化工、采矿、机械、皮革、造纸、塑料、建材等领域都有广泛应用，这在一定程度上又促进了表面活性剂产量和品种的发展。目前表面活性剂民用与工业用之比，在美国和西欧基本达到了1：1，日本则更高。表面活性剂品种1995年达到了16000多种，1992年全世界表面活性剂产量781万吨，1995年930万吨，2000年超过1000万吨，预计到2005年表面活性剂消费量将达到1200万吨以上。这种情况在一定程度上表明，表面活性剂从洗涤用品工业孕育长大，现在逐步转变为更加广泛的表面活性剂工业。表面活性剂按其结构特点可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂4类。就全球表面活性剂产量消费结构而论，目前阴离子表面活性剂（a-SAA）占主导地位，约占表面活性剂中消费量的60％，非离子行表面活性剂(n-SAA)次子，约占30％，阳离子表面活性剂（c-SAA）和两性离子型表面活性剂（z-SAA）合占约10％。a-SAA中的烷基苯磺酸钠（LAS）、脂肪醇硫酸盐（AS）和脂肪醇醚硫酸盐（AES）以及n-SAA中的脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO），烷基酚聚氧乙烯醚（APEs）乃是表面活性剂中产量最大、用途最广、比例最高的大宗产品。由于LAS的价格性能比最高，其全球消费量也是最大的，1995年310万吨，2000年全球消费量350万吨。其中90％用于民用洗涤剂中。LAS自从因其优良的环境降解性能而取代支链烷基苯磺酸钠以来，一直占据着洗涤剂的主导活性物的地位，虽然新的更适应环境保护、人体安全的表面活性剂不断出现，但考虑综合效果，在今后相当长的时间内，洗涤剂主要活性物原料仍以LAS为主导，也就是说LAS仍将主导合成洗涤剂工业。醇系表面活性剂（AES、AEO、ASD等）由于其性能优良，易于生物降解，因此所占比例仅次于LAS，而且增长速度也很高，即今后仍将以3.5%~5%的速度增长。脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）润湿性能和良好的生物讲解性，水溶液粘度低，主要用于高活性含量的重垢液体洗涤剂中。AES具有抗硬水性能，当洗涤剂配方中没有添加抗硬水洗涤助剂时，AES作为活性组分的优点更加突出，因此广泛用于无磷酸盐助剂的重垢液体洗涤剂，同时野也是普通洗发香波最长用的主要表面活性剂。烷基酚聚氧乙烯醚(AEPs)的使用始于20世纪40年代，到了80年代以后使用迅速增长，目前已是全球商用第二大类非离子表面活性剂品种。1988年，APEs全球年产量超过36万吨，欧洲每年使用75万吨。1989年美国年产量达8万吨，1990年英国消耗1.6~1.9 万吨，2000年全球消耗APE80万吨。AEP中烷基一般带有分支结构，主要是壬基、辛基和十二烷基，APE产量中80％为壬基酚聚氧乙烯醚，剩余的20％主要时辛基酚聚氧乙烯醚产品。在民用市场中，APE的主要用途是作为洗衣剂和硬表面清洁剂；在工业生产中APE也有广泛应用，主要包括塑料及弹性塑料生产过程。纺织厂洗涤、脱浆、漂白、乳化生产、造纸厂制浆生长过程,此外APE还在避孕药膏及凝胶中作为杀精子剂等，但由于APE在生物降解方面存在的问题，欧洲已在其终端产品中禁止使用酚类表面活性剂。　　技术和经济及环境、健康问题是表面活性剂发展的主要推动力。首先植物油产品的快速增长，使其原料来源充足；其次是反应技术和新型催化剂的开发使得表面活性剂生产技术效率更高，成本下降；第三种动力则是90年代以来洗涤剂配方的进展使然。在第一种因素棕油的产量明显使新型表面活性剂原料易得。由于环境的因素，在今后一段时间内，由可再生资源衍生的，与环境相容的“新型”表面活性剂会越来越多的应用与洗涤机配方中。　　洗衣废水中往往含有较多的表面活性剂及合成洗涤剂的添加物成分，其废水具有以下特点：（1）、组分复杂废水中主要污染物——阴离子表面活性剂进入水体后与其他污染物结合在一起，形成一定的分散胶体颗粒，污水中的LAS等表面活性剂以分散和胶粒表面吸附形式存在，对废水的物化、生化性能有很大的影响。（2）、废水水质波动大，排放规律性差表面活性剂废水多偏碱性，pH值在8~11之间，废水中LAS含量有的高达几钱毫克每升，如洗毛废水；有的只有十几毫克每升，如洗欲废水。目前我国合成洗涤剂生产厂排放的废水中LAS等阴离子表面活性剂负荷一般在10~60，高者可达135；COD差异也可以从几百变到几万甚至是十几万。（3）、生物降解性浓度的LAS对生物细胞的活性和繁殖具有一定的阻碍作用，某写生产洗衣粉的日化厂废水中常常含有分子量大的表面活性剂，缺少微生物合成细胞不可缺少的氮元素，也使此累废水的生物降解难度加大。（4）、毒性及对水体的危害废水中LAS本身具有一定的毒性，对动物和人体有慢性毒害作用。LAS可以降解水体中氧的传递速度，严重时可以使水体缺氧、腐败，水体自净过程受阻。磷酸盐的含量高时有可能导致水体的富营养化。