最近的研究报告称:在青岛近岸的沉积物中发现大量此类物质。因此,我们每个人都有责任与义务避免禁用化学品的使用,减少有害化学品的使用和排放。
2绿色化学原则下的应对措施
2.1绿色化学的十二条原则
P.T.Anastas和John.Warner两位教授于1998年共同提出的绿色化学的十二条原则,依据这些原则,一种可生物降解并具有生物相容性的分子将会通过比传统方法效能高而污染低的化学过程获得。
绿色化学是化学和化工科学基础内容的更新,是基于环境友好约束下化学和化工的融合和拓展;从环境观点看,它是从源头上消除污染;从经济观点看,它要求合理地利用资源和能源、降低生产成本,符合经济可持续发展的要求。
人们历来视经济效益和环境保护为鱼与熊掌-两者不能兼顾。Anastas认为,绿色化学会改变这种顾此失彼的状态。
2.2纺织界绿色化学的研究热点
绿色化学的十二条原则适用于纺织化学,适用于印染后整理新技术、新工艺的开发与应用。
英国利兹大学(University of Leeds)产业纺织品中心绿色化学研究小组相关的几个研究项目如下:
(1)PLA纤维——湿加工工艺;ingeo
(2)KERACOL——天然染料提取与应用:defra
(3)抗菌剂在纺织品上应用,耐久性及抗菌性的研究;ARCH Chemicals
(4)Tencel——从纤维到织物的研究,染整加工对其性能的影响,性能品质的控制;TechniTex
(5)硫化与还原染料染色的绿色化学方法;JSDC
从其研究项目看,一是PLA、TENCEL等绿色纤维的染整加工工艺研究,以保证整个加工过程的绿色化;天然染料则是可再生资源的利用;硫化染料的优点是经济、得色深牢度好,且没有重金属及AOX问题,其存在的问题是还原剂硫化碱,其毒性强,允许排放量小于2mg/kg,因此其核心问题是硫化碱的替代。该项目采用葡萄糖/烧碱还原体系来替代硫化碱,有较好的经济技术与环境保护效果。抗菌剂的应用研究项目,
尽管在其网站上没有说明是采用何种抗菌剂,但是该项目的赞助商ARCH Chemicals公司,所经营的产品是REPUTEX 20。
为了促进绿色化学的发展,由美国前总统克林顿1995年发起设立“总统绿色化学挑战奖”,用来奖励在化学品的设计、制造和使用过程中体现绿色化学的基本原则、在源头上减少或消除化学污染物方面卓有成效的化学家或公司、企业。日本、英国、澳大利亚和加拿大也都设立了类似奖项。
“总统绿色化学挑战奖”所设奖项包括更新合成路线奖、变更溶剂和反应条件奖、设计安全化学品奖、学术研究奖和小企业奖共5项。1996年进行了首次颁奖,以后每年一次,至今已为128个项目获奖。据称这些项目减少了9.4亿磅危险化学品和溶剂的排放,节约了6亿加仑的水,减少了3.4亿磅二氧化碳的排放。这当中与纺织印染有关的有几个项目:
1、2007年变更溶剂和反应条件奖:授给Headwaters Technology Innovation(HTI),该公司采用纳米技术的金属催化剂(NxCatTM)直接由氢和氧生产双氧水,不再需要大量有害化学品,且水是唯一的副产品。双氧水是染整行业的重要原料。
2、2004年小企业奖:授与Jeneil Biosurfactant Company,鼠李糖脂(Rhamnolipid)生物表面活性剂:合成表面活性剂的一种天然低毒的替代产品。采用生物工程技术制造,具有很好的乳化、润湿、洗涤和发泡性能。且可生物降解为无害产物。
3、2001年更新合成路线奖,授给Bayer Corporation BaypureTM CX(亚氨基丁二酸钠盐):一种环境友好的可生物降解的螯合剂。拜尔公司为这种新的可生物降解无毒的螯合剂开发了一种无废弃物、环境友好的生产工艺,采用马来酸酐、水、氢氧化钠及氨为原料合成,不再采用以甲醛、氰酸为原料的工艺路线,而氰酸是一种剧毒化学品。
4、2001年变更溶剂和反应条件奖:授给Novozymes North America,Inc.
Bio-PreparationTM of cotton Textiles:一种环境友好的棉纺织品的酶前处理工艺,用果胶酸盐裂解酶替代氢氧化钠。可节省化学品、水、能源和时间。可节水30-50%,COD及BOD分别可降低25%及40%。
5、1996年小企业奖:授给Donlar Corporation(now Nano-Chem Solutions,Inc.)
聚天冬氨酸(Thermal Polyaspartic Acid)的生产与应用;聚天冬氨酸(TPA)是一种可用来替代聚丙烯酸(PAC)的能生物降解的聚合物。Donlar Corporation设计开发了这种聚合物的合成催化剂,采用该催化剂可以在较低的温度条件下生产这一性能卓越的产品。Donlar还开发了TPA的另一合成路线,无需有机溶剂,水是其唯一副产物。
由上述获奖项目可以更好地理解绿色化学的原则及美国在这一领域的研究热点和成果。
2.3几种后整理技术中绿色化学的进展
2.3.1阻燃整理(Flame retardant finishing):在纯棉的阻燃整理中Pyrovatex CP new及同类产品,采用恰当的工艺,可以满足Oeko-Tex标准100的要求。
在装饰织物的阻燃整理中,大都采用背涂工艺(Back Coating),经常采用十溴联苯醚/三氧化二锑阻燃剂,当中对五溴、六溴和八溴联苯醚(PBDEs)的最大限量为5mg/kg、三氧化二锑,十溴联苯醚尽管没有禁用,但相应的VECAP自愿行动方案也希望逐渐减少其用量。
十溴二苯乙烷的应用符合绿色化学的替代原则,它不含多溴联苯(PBB)和多溴联苯醚(PBDEs)类禁用物质。具有极佳的热稳定性和较高的溴素含量,因而是那些有耐高温要求的应用的第一选择。该产品表现出良好的抗UV性,因而适用于许多要求具有色彩稳定性的应用当中。由于其极佳的热稳定性和较低的析出特性,适合用于需要循环回收的系统中。该阻燃剂无剧烈毒性,不会致畸,因而对鱼类无害。替代十溴联苯醚可用于满足欧洲二噁英(Dioxin)条例的产品配方中,且阻燃效果可以达到十溴联苯醚的水平。
同样适合于背涂工艺的是膨胀型阻燃剂,比较典型的是APP-PER体系,其中APP是体系的主体,是理想的酸源又兼有气源的功能,PER富含羟基,与APP在一定配比下作用,可以获得远高于理论计算值的成炭量。当然无机膨胀材料EG的应用,也已经商业化,并取得了很好的效果,且满足生态要求。
2.3.2抗微生物整理或卫生整理(Antimicrobial Finishing):所面临的问题芳香族卤素化合物,Triclosan,重金属化合物等。目前已得到安全性认定的有以下几类:
无机载银离子抗菌剂:如加拿大TRA(Thomson Research Associates)开发的Silpure FBR-5银离子抗菌剂,由A,B双组分组成,预先按8比92的比例混合均匀,再配成需要浓度的工作液。用量低,无光照色变现象,适用于各种纤维(除毛纤维),工艺简单,轧-烘-焙、浸渍或喷洒均可。
有机硅树脂季铵盐:1972年美国道康宁公司开发的DC-5700,即(3-三甲氧基硅烷基丙基)十八烷基二甲基氯化铵是一个代表性的优良抗菌剂,一直使用至今。现在由AEGIS公司专门经营,商品名称为AEM5700。国内早已开发出类似产品,如上海树脂厂SAQ-l、山东大学STU-Aml0l等,已规模化生产。使用工艺简单,安全耐久,适用于各种纤维的整理加工。
双胍类产品如聚六亚甲基双胍的盐酸盐(PHMB):如Reputex 20,它的毒性较低(LD50为4000mg/kg)聚合度12-16。主要用于棉、人棉等纤维素纤维及其混纺织物。据称可耐50次50℃温水洗涤,抗菌效果不变。现由ARCH Chemicals经营该产品。
高分子类抗菌剂:如聚六亚甲基胍(PHMG),商品通常是其盐酸或磷酸盐,如韩国SK CHEMICAL的SKYBI01125是其磷酸盐,俄国的AKWATON及部分国产的产品是其盐酸盐。聚合度的高低影响其耐水洗性等使用性能。目前市场的产品良莠不齐,存在的问题一是纯度问题,二是聚合度偏低。要取得较好的安全性和耐久性,高聚物是较好的选择,甚至是部分交链的产品。