洗涤剂的生态设计

报名号：环境材料班级名称 环境151 课题名称 洗涤剂的生态设计指导教师 顾元香 组内成员 韩妮 王佳丽2017年 11月5 日 摘要 为了满足生产与生活中设备与物品无垢与整洁度的需要以及减少资本的消耗和浪费，人们需要用洗涤剂来对设备和物品进行清洁活动。洗涤剂在其中起着重要的作用。过去由于对环境问题的忽视，含磷洗衣粉等对环境或人体有害的洗涤剂被大量使用，造成了较为严重的环境污染问题，现在人们开始关注环保型洗涤剂，在充分满足清洁能力的同时，将洗涤剂排放后的环境污染降到最低。从洗涤剂中的重要成分表面活性剂以及包装运输过程和后续的排放降解过程对洗涤剂的环境问题进行充分考虑，增加其清洁能力，减小洗涤剂的环境污染。 关键词 环保洗涤剂 表面活性剂 减小污染 目录1.绪论. 3 1.1 洗涤剂定义.32.洗涤剂作用过程.3 2.1 洗涤剂作用原理.32.2 洗涤作用中的影响因素.4 2.3 传统洗涤剂的环境危害.43.洗涤剂生态设计.5 3.1 生态洗涤剂生态设计基本原则.5 3.2 生态洗涤剂生产过程.6 3.3 生态洗涤剂使用过程.7 3.4 生态洗涤剂排放与降解.83.5 其他过程.86.思考与建议.87.总结.98.参考文献1.绪论1.1 洗涤剂定义.洗涤剂是所有洗涤用品的统称，具有洗涤污垢的作用。洗衣粉，洗洁精，肥皂等都是洗涤剂中的一种。洗涤剂在我国有长时间的使用史，有草木灰水、皂角、澡豆、胰子等。洗涤剂又叫（洗调剂）的主要成分是表面活性剂，表面活性剂是分子结构中含有亲水基和亲油基两部分的有机化合物。一般是根据表面活性剂在水溶液中能否分解为离子，又将其分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的两大类。离子型表面活性剂又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂三种。辅助成分包括助剂、泡沫促进剂、配料、填料等。洗涤剂要具备良好的润湿性（LBW-1）、渗透性、乳化性、分散性（LBD-1分散剂）、增溶性及发泡与消泡等性能。这些性能的综合就是洗涤剂的洗涤性能。洗涤剂的产品种类很多，基本上可分为肥皂、合成洗衣粉、液体洗涤剂、固体状洗涤剂及膏状洗涤剂几大类。2.洗涤剂作用过程2.1洗涤剂作用原理.洗涤过程本质就是从衣物，布料等被洗涤物上，将污垢洗涤干净。在这个洗涤过程中，借助于某些化学物质（洗涤剂）一减弱污垢与被洗物表面的粘附作用并施以机械力搅拌，使污垢与被洗物分离并悬浮于介质中，最后将污垢洗净冲走。 从目的和机能来说，洗涤过程包括下列要素： 被称为基质的洗涤对象： 从基质上被除去的物质、污垢： 洗涤时使用的洗涤液，即在除去污垢时使用的肥皂溶液、合成洗涤剂溶液。 通常可将洗涤过程用下式表示： 物品污垢洗涤剂物品污垢洗涤剂 整个过程是在介质中进行的。粘着污垢的衣物和洗涤剂一起投入介质中，洗涤剂溶解在介质中洗涤液将物品润湿，进而将污垢溶解，使污垢与衣物表面的结合变为污垢与洗涤剂的结合，从而使污垢脱离衣物衣物表面而悬浮于介质中。分散、悬浮于介质中的污垢经漂洗后，随水一起除去，得到洁净的物品，这是洗涤的主过程。洗涤过程是一个可逆过程，分散和悬浮于介质中的污垢也有可能从介质中重新沉积于衣物表面，使被洗物变脏，这叫作污垢再沉积作用。因此性能良好的洗涤剂最少应具备两种作用：一是降低污垢与基质表面的结合力，具有使污垢脱离物品表面的能力；二是具有抗污垢再沉积作用。2.2洗涤作用中的影响因素 洗涤用水 从织物洗涤的角度考虑，水的硬度越小越有利于洗涤。洗涤水还有一个不太引人注意的杂质，那就是氯。大多数城市自来水都在用氯进行漂白、消毒。长期使用含有氯的自来水洗涤织物，也可导致织物发灰、发黄，并对织物有损伤，对纤维织物，还将导致吸湿性下降，柔软性变差。 机械力 有助于洗涤液渗透，从而减弱表面与污垢之间的结合力，使污垢易于脱离。污垢质点越大，在洗涤过程中承受水溶液的冲击越大。机械力作用越强，越可以加速对固体污垢的去除、液体污垢的卷缩和乳化。温度 一般来说，温度提高有利于去污有效率，增加固定时间内洗涤的污垢去除量。提高了洗涤剂的溶解度也提高了污垢的溶解度，促进油污熔化或软化，使污垢分子和织物分子的运动速度加快，削弱了污垢与织物的结合牢度，2.3 传统洗涤剂的危害.1、 对人体的危害伤害皮肤，形成皮肤病；污染血液，酸化体质；致癌；不孕不育；伤害肝肾；损害淋巴系统，降低免疫力。表面活性剂可以渗人人体。沾在皮肤上的洗涤剂大约有0.5%惨入血液，皮肤上若有伤口则渗透力提高10倍以上。进入人体内的化学洗涤剂毒素可使血液中钙离子浓度下降，血液酸化，人容易疲倦。这些毒素还使肝脏的排毒功能降低。使原本该排出体外的毒素淤积在体内积少成多，使人们免疫力下降，肝细胞病变加剧，容易诱发癌症。 化学洗涤剂侵入人体后与其它的化学物质结合后，毒性会增加数倍。尤其具有很强的诱发癌特性。据有关报导，人工实验培养胃癌细胞、注入化学洗涤剂基本物质LAS会加速癌细胞的恶化。LAS的血溶性也很强，容易引起血红蛋白的变化，造成贫血症。二、水质富营养化导致赤潮、藻华的形成 我国每年约有含5060万吨三聚磷酸钠的洗涤废水排放掉，而这些含磷废水大都流入了江河湖海。根据地区环境的不同约占排入总磷量的2060不等，已大大超过水体自身降解氮、磷的能力。1995年中国环境公报显示：我国大淡水湖污染面广，富营养化严重，其中巢湖污染最重，主要污染物总氮和总磷量的平均值超标2.73和8.22倍，其次是滇池总氮和总磷量平均值超标2.03和4.96倍。我国的近海水域也是如此，含有氮、磷等的污水流入海洋引发赤潮。赤潮（藻华）的发生严重破坏了海洋环境，同时又是各种病菌、病毒孳生的温床，这些产生的病菌、病毒对各种海洋生物带来的是灭绝之灾。赤潮（藻华）的发生使水体的含氧量急剧下降，并导致大量水中生物如鱼、虾、贝等因缺氧而窒息死亡。三、浪费淡水资源 使用洗涤剂过程中的冲洗过程将浪费大量的淡水资源。3.洗涤剂生态设计3.1生态洗涤剂六项基本原则.1. 避免采用对人类健康和环境有毒有害的物质，应选用五毒和安全的表面活性剂，助洗剂和添加剂。2. 尽量采用可再生的原料，特别是用生物质代替石油和煤等矿物原料。应选用油脂基和淀粉基的表面活性剂，不用或少用石油基的表面活性剂。3. 设计具有高使用效益，低环境压力的洗涤产品，开发高浓缩型多功能性洗涤剂，不用或少用不起去污作用的表面活性剂和助洗剂。4. 从生产工艺和使用性能两方面考虑，开发节能和接穗的产品品，生产中应在温和的温度和压力下进行，少用水。产品使用时应具备产问洗涤的高效性和低泡、易清洗行。5. 从源头制止污染而不是在末端治理污染，在配方设计和工艺流程设计时就要避免污染的发生。6. 尽量减少废弃物的排放，严格哦内阁制废水的排放量和排放标准，最好做到废水回收再利用，尽量少用包装物，包装材料应尽量采用易于生物降解和能回收利用的材料。3.2生态洗涤剂生产设计3.2.1有磷无磷三聚磷酸钠那是合成洗涤剂的主要助洗成分，含磷的洗涤废水排入河流或沟渠后会加剧水体的富营养化，破坏水体中生态系统原有平衡。无磷洗涤剂则指的是不用磷酸盐做助洗剂的洗涤剂，无磷洗涤剂符合现在国家的环保要求，研究不断深入，应用范围不断推广，但是其去污能力较弱，所以现人们对于表面活性剂的研究不断深入。3.2.2表面活性剂选择表面活性剂的选择是形成环保的洗涤剂的重要程序，在洗涤剂中起主要作用的就是表面活性剂，要得到具有环保性能的洗涤剂就要获得具有良好环保性能的表面活性剂。环保的表面活性剂的研究不仅要具有良好的六项性能，还要有良好的环境协调友好性。3.2.2.1 阴离子表面活性剂 在各类表面活性剂中，阴离子表面活性剂是洗涤剂中用量较多的一种，包括洗衣、洗餐具以及一般性的洗涤。 3.2.2.1.1直链烷基苯磺酸盐(LAS) 烷基苯磺酸钠是当今世界各地生产洗涤剂用量最多的表面活性剂，市场上各种品牌的洗衣粉几乎都是用其作主要成分而配制的；它的溶解度良好，具有较强的去污能力和较好泡沫性质，生物降解性好，能与其他表面活性剂进行良好的配伍，工艺成熟，价格较低；对硬水的敏感性可通过加入螫合剂或离子交换剂加以克服，产生的丰富泡沫可用调节剂进行控制。 3.2.2.1.2脂肪酸盐(肥皂) 对硬水比较敏感，使其活性大大降低，生成的钙、镁皂会沉积在织物和洗涤用具的器壁上，减少了纤维的吸附性和透气性，因此已被有效的表面活性剂所取剂 所谓非离子表面活性剂，就是这种活性物在水溶液中不会离解成带电的阴离子或阳离子，而以中性非离子分子或胶束状态存在，大部分是环氧乙烷和疏水物的加成物。 3.2.2.1.3 脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO) AE0是非离子表面活性剂系列产品中最典型的代表。AEO抗硬水性好，在相对低的浓度下就具有良好的去污能力和污垢分散力，并具有独特的污垢抗再沉积作用，能适应织物纤维的发展、洗涤温度降低和洗涤剂低磷化的趋势。因此，在洗涤剂中的用量增长很快，是粉状和液体洗涤剂的一种主要成分。3.2.2.1.4 烷基糖苷(APG) APG是国际上20世纪90年代开发出的一种新型表面活性剂，由于其具有高表面活性，泡沫丰富，去污和配伍性好，而且无毒、无刺激，生物降解迅速且彻底，受到了各国的普遍重视，被认为是继LAS、醇系表面活性剂之后，最有希望的一代新的洗涤用表面活性剂。 3.2.2.1.6脂肪酸烷醇酰胺(FAA) 烷醇酰胺是一类特殊的非离子表面活性剂，是洗涤剂常用的活性组分之一，与其他表面活性剂复配，可以提高产品的去污力，增加泡沫稳定性和粘度，因此可用于配制香波、餐具洗涤剂等液体洗涤剂。 烷基醇酰胺常用在高泡洗涤剂中，以增加使用时的泡沫高度和泡沫稳定性。亦能改进产品在低浓度下的去污力。氧化胺有很好的洗涤能力，亦是一种泡沫稳定剂，与直链烷基苯磺酸盐结合，皮肤相容性好，但由于其热稳定性差、成本高，仅用在一些特殊的洗涤剂中。 3.2.2.2 阳离子表面活性剂 常见阳离子表面活性剂品种有十六烷基二甲基氯化铵(1631)，十八烷基三甲 基氯化铵(1831)，阳离子瓜尔胶(C-14S)，阳离子泛醇、阳离子硅油、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)等等。阳离子表面活性剂不同于其它表面活性剂，去污力和起泡性差，往往有一定的刺激性毒性(低)。 阳离子表面活性剂在液体洗涤剂中是作为辅助表面活性剂配方用量很少的调理剂组分；一般是用于较高档次产品，主要用于洗发香波。阳离子表面活性剂不直接与阴离子表面活性剂配伍，阳离子与阴离子配伍有出现好结果的可能性，但出现沉淀(结晶)的风险性较大。 应用于洗发香波的阳离子表面活性剂品种多，使用频次也较为分散不是集中使用某一个或两个品种，并且经常配制成调理剂商品。阳离子表面活性剂在表面活性剂中的产量份额少，价格也往往比其它类别表面活性剂贵。与各种类型表面活性剂相比，阳离子表面活性剂的调整作用最突出，杀菌作用最强；尽管有去污力差，起泡性差，配伍性差、刺激性大，价格昂贵等缺点，但作为调整剂组分在高档次液体洗涤剂洗发香波中不是其它类型表面活性剂所能替代的。值得注意的是，阳离子表面活性剂也只能作为调理剂组分或杀菌剂来使用。3.3生态洗涤剂使用过程环保型洗涤剂要求在使用过程中能够较为快速的将污垢带走，去污能力强，去污迅速，易于清洗，残留小的特点。在选择阴阳离子表面活性剂时，由于阳离子表面活性剂具有刺激性和毒性，我们首先选择阴离子表面活性剂。在以上的表面活性剂中可以选择直链烷基苯磺酸盐(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烷基糖苷(APG)、脂肪酸烷醇酰胺(FAA)四种作为备选表面活性剂。这些表面活性剂都具有良好的泡沫性能和抵抗硬水的能力。3.4生态洗涤剂排放与降解.考虑到洗涤废水的后期处理与降解，我们要选择易于生物降解的表面活性剂，所以可以选择直链烷基苯磺酸盐(LAS)或烷基糖苷(APG)，其中又以烷基糖苷(APG)为最佳，生物降解彻底。3.5其他过程.洗涤剂的包装过程可以采用大容量大包装的包装方式，减少小袋包装，减少过度包装与浪费情况。包装形式采用可以利用到其他方面的包装样式或者是采用易于生物降解的包装材料。洗涤剂的运输过程减少其他附加包装的重量，减少洗涤剂在运输过程中的破损和泄漏。4.思考与建议1.现在许多品牌推出了瓶装补充装的洗衣液，采用较小的补充袋，虽然减少了包装用的瓶子的生产和浪费，可是会产生袋装垃圾。建议采用容量大的补充袋，减少包装浪费和成产过程中能量的浪费。2.由于含磷洗衣粉去污能量较强现在仍有厂家在生产，建议能够加强洗涤剂生产的管理，禁止含磷洗衣粉的售卖。3.餐具，服装的生产过程中也可以考虑减小材料对污垢的附着，避免进行难度较大的清洗。比如现在的不粘锅，纳米材料的服装的就可以减少洗涤剂的使用。从而减少污染。5.总结随着当今世界化学工业的迅猛发展以及材料领域的日新月异，以来越多的化学成分进入我们的生活，洗涤剂中的化学成分日新月异，人们为了满足生产和生活中的需要，对洗涤剂的依赖不断提高，对洗涤洁净程度的要求也不断增大，但是对洗涤废水并没有给予足够大的重视，但是作为洗涤废水作为生活污水中的主要组成成分，对环境起着不容忽视的作用。 从表面活性剂的选择到生产运输包装过程，将洗涤剂的环境危害减小到最低，降低环境危害。由于含磷废水引起的水华赤潮等河流海洋污染情况让公众将视线转移到了含磷洗涤剂上，采取各种措施减少磷的排放。我们不能让已经出现的问题来指引我