最近的研究報告稱:在青島近岸的沉積物中發現大量此類物質。因此,我們每個人都有責任與義務避免禁用化學品的使用,減少有害化學品的使用和排放。
2綠色化學原則下的應對措施
2.1綠色化學的十二條原則
P.T.Anastas和John.Warner兩位教授于1998年共同提出的綠色化學的十二條原則,依據這些原則,一種可生物降解并具有生物相容性的分子將會通過比傳統方法效能高而污染低的化學過程獲得。
綠色化學是化學和化工科學基礎內容的更新,是基于環境友好約束下化學和化工的融合和拓展;從環境觀點看,它是從源頭上消除污染;從經濟觀點看,它要求合理地利用資源和能源、降低生產成本,符合經濟可持續發展的要求。
人們歷來視經濟效益和環境保護為魚與熊掌-兩者不能兼顧。Anastas認為,綠色化學會改變這種顧此失彼的狀態。
2.2紡織界綠色化學的研究熱點
綠色化學的十二條原則適用于紡織化學,適用于印染后整理新技術、新工藝的開發與應用。
英國利茲大學(University of Leeds)產業紡織品中心綠色化學研究小組相關的幾個研究項目如下:
(1)PLA纖維——濕加工工藝;ingeo
(2)KERACOL——天然染料提取與應用:defra
(3)抗菌劑在紡織品上應用,耐久性及抗菌性的研究;ARCH Chemicals
(4)Tencel——從纖維到織物的研究,染整加工對其性能的影響,性能品質的控制;TechniTex
(5)硫化與還原染料染色的綠色化學方法;JSDC
從其研究項目看,一是PLA、TENCEL等綠色纖維的染整加工工藝研究,以保證整個加工過程的綠色化;天然染料則是可再生資源的利用;硫化染料的優點是經濟、得色深牢度好,且沒有重金屬及AOX問題,其存在的問題是還原劑硫化堿,其毒性強,允許排放量小于2mg/kg,因此其核心問題是硫化堿的替代。該項目采用葡萄糖/燒堿還原體系來替代硫化堿,有較好的經濟技術與環境保護效果。抗菌劑的應用研究項目,
盡管在其網站上沒有說明是采用何種抗菌劑,但是該項目的贊助商ARCH Chemicals公司,所經營的產品是REPUTEX 20。
為了促進綠色化學的發展,由美國前總統克林頓1995年發起設立“總統綠色化學挑戰獎”,用來獎勵在化學品的設計、制造和使用過程中體現綠色化學的基本原則、在源頭上減少或消除化學污染物方面卓有成效的化學家或公司、企業。日本、英國、澳大利亞和加拿大也都設立了類似獎項。
“總統綠色化學挑戰獎”所設獎項包括更新合成路線獎、變更溶劑和反應條件獎、設計安全化學品獎、學術研究獎和小企業獎共5項。1996年進行了首次頒獎,以后每年一次,至今已為128個項目獲獎。據稱這些項目減少了9.4億磅危險化學品和溶劑的排放,節約了6億加侖的水,減少了3.4億磅二氧化碳的排放。這當中與紡織印染有關的有幾個項目:
1、2007年變更溶劑和反應條件獎:授給Headwaters Technology Innovation(HTI),該公司采用納米技術的金屬催化劑(NxCatTM)直接由氫和氧生產雙氧水,不再需要大量有害化學品,且水是唯一的副產品。雙氧水是染整行業的重要原料。
2、2004年小企業獎:授與Jeneil Biosurfactant Company,鼠李糖脂(Rhamnolipid)生物表面活性劑:合成表面活性劑的一種天然低毒的替代產品。采用生物工程技術制造,具有很好的乳化、潤濕、洗滌和發泡性能。且可生物降解為無害產物。
3、2001年更新合成路線獎,授給Bayer Corporation BaypureTM CX(亞氨基丁二酸鈉鹽):一種環境友好的可生物降解的螯合劑。拜爾公司為這種新的可生物降解無毒的螯合劑開發了一種無廢棄物、環境友好的生產工藝,采用馬來酸酐、水、氫氧化鈉及氨為原料合成,不再采用以甲醛、氰酸為原料的工藝路線,而氰酸是一種劇毒化學品。
4、2001年變更溶劑和反應條件獎:授給Novozymes North America,Inc.
Bio-PreparationTM of cotton Textiles:一種環境友好的棉紡織品的酶前處理工藝,用果膠酸鹽裂解酶替代氫氧化鈉。可節省化學品、水、能源和時間。可節水30-50%,COD及BOD分別可降低25%及40%。
5、1996年小企業獎:授給Donlar Corporation(now Nano-Chem Solutions,Inc.)
聚天冬氨酸(Thermal Polyaspartic Acid)的生產與應用;聚天冬氨酸(TPA)是一種可用來替代聚丙烯酸(PAC)的能生物降解的聚合物。Donlar Corporation設計開發了這種聚合物的合成催化劑,采用該催化劑可以在較低的溫度條件下生產這一性能卓越的產品。Donlar還開發了TPA的另一合成路線,無需有機溶劑,水是其唯一副產物。
由上述獲獎項目可以更好地理解綠色化學的原則及美國在這一領域的研究熱點和成果。
2.3幾種后整理技術中綠色化學的進展
2.3.1阻燃整理(Flame retardant finishing):在純棉的阻燃整理中Pyrovatex CP new及同類產品,采用恰當的工藝,可以滿足Oeko-Tex標準100的要求。
在裝飾織物的阻燃整理中,大都采用背涂工藝(Back Coating),經常采用十溴聯苯醚/三氧化二銻阻燃劑,當中對五溴、六溴和八溴聯苯醚(PBDEs)的最大限量為5mg/kg、三氧化二銻,十溴聯苯醚盡管沒有禁用,但相應的VECAP自愿行動方案也希望逐漸減少其用量。
十溴二苯乙烷的應用符合綠色化學的替代原則,它不含多溴聯苯(PBB)和多溴聯苯醚(PBDEs)類禁用物質。具有極佳的熱穩定性和較高的溴素含量,因而是那些有耐高溫要求的應用的第一選擇。該產品表現出良好的抗UV性,因而適用于許多要求具有色彩穩定性的應用當中。由于其極佳的熱穩定性和較低的析出特性,適合用于需要循環回收的系統中。該阻燃劑無劇烈毒性,不會致畸,因而對魚類無害。替代十溴聯苯醚可用于滿足歐洲二噁英(Dioxin)條例的產品配方中,且阻燃效果可以達到十溴聯苯醚的水平。
同樣適合于背涂工藝的是膨脹型阻燃劑,比較典型的是APP-PER體系,其中APP是體系的主體,是理想的酸源又兼有氣源的功能,PER富含羥基,與APP在一定配比下作用,可以獲得遠高于理論計算值的成炭量。當然無機膨脹材料EG的應用,也已經商業化,并取得了很好的效果,且滿足生態要求。
2.3.2抗微生物整理或衛生整理(Antimicrobial Finishing):所面臨的問題芳香族鹵素化合物,Triclosan,重金屬化合物等。目前已得到安全性認定的有以下幾類:
無機載銀離子抗菌劑:如加拿大TRA(Thomson Research Associates)開發的Silpure FBR-5銀離子抗菌劑,由A,B雙組分組成,預先按8比92的比例混合均勻,再配成需要濃度的工作液。用量低,無光照色變現象,適用于各種纖維(除毛纖維),工藝簡單,軋-烘-焙、浸漬或噴灑均可。
有機硅樹脂季銨鹽:1972年美國道康寧公司開發的DC-5700,即(3-三甲氧基硅烷基丙基)十八烷基二甲基氯化銨是一個代表性的優良抗菌劑,一直使用至今。現在由AEGIS公司專門經營,商品名稱為AEM5700。國內早已開發出類似產品,如上海樹脂廠SAQ-l、山東大學STU-Aml0l等,已規模化生產。使用工藝簡單,安全耐久,適用于各種纖維的整理加工。
雙胍類產品如聚六亞甲基雙胍的鹽酸鹽(PHMB):如Reputex 20,它的毒性較低(LD50為4000mg/kg)聚合度12-16。主要用于棉、人棉等纖維素纖維及其混紡織物。據稱可耐50次50℃溫水洗滌,抗菌效果不變。現由ARCH Chemicals經營該產品。
高分子類抗菌劑:如聚六亞甲基胍(PHMG),商品通常是其鹽酸或磷酸鹽,如韓國SK CHEMICAL的SKYBI01125是其磷酸鹽,俄國的AKWATON及部分國產的產品是其鹽酸鹽。聚合度的高低影響其耐水洗性等使用性能。目前市場的產品良莠不齊,存在的問題一是純度問題,二是聚合度偏低。要取得較好的安全性和耐久性,高聚物是較好的選擇,甚至是部分交鏈的產品。