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烷基酚聚氧乙烯醚APEO详细介绍,用途及生物降解性能

字体大小: - - enreachsvhc   发表于 13-05-08 17:56     阅读(1479)   评论(0)     分类:NP含量检测壬基苯酚含量检测测试信息
非离子表面活性剂的第二大类。烷基酚的烷基碳原子可以调节,环氧乙烷数亦可增减。但工业上应用最广的是壬基酚,其次是辛基酚和十二烷基酚。目前已向直链烷基酚聚氧乙烯醚方向发展。
中文名称:烷基酚聚氧乙烯醚,胰加漂 OP-10
英文名称:alkylphenol ethoxylates,lgepon,APE
一般用途:乳化剂
主要用作农药上的乳化剂,也是纺织工业很好的整理剂、消泡剂、洗涤剂、分散剂、乳化剂、柔软剂、染色助剂、纤维油剂、原油破乳剂等。
烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)中,壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)最多,占80%以上;其次是辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO),占15%以上;十二烷基聚氧乙烯醚(DPEO)和二壬基酚聚氧乙烯醚(DNPEO)各占1%左右。
APEO具有良好的润湿、渗透、乳化、分散、增溶和洗涤作用,广泛应用于洗涤剂、个人护理的日用化工、纺织、造纸、石油、冶金、农药、制药、印刷、合成橡胶、合成树脂、塑料等行业。

纺织助剂

纺织印染助剂中的前处理助剂,如精练剂、润湿剂、渗透剂,要求有良好的润湿和渗透性。早期的这些助剂因耐碱性要求不高,这些产品中几乎都含有APEO。例如:BASF公司的LeaphenU由APEO、AEO(烷基聚氧乙烯醚)和AS(烷基磺酸盐)等复配而成。为了提高酶制品在应用中对纤维的渗透,酶制品中也有一定量的APEO。出于同样的原因,染色和印花工艺配方中也经常使用APEO。印花浆料、粘合剂、涂层胶、软片、氨基硅油、防水剂等产品的使用量很大,但是这些产品在制造或乳化时都要使用APEO作为乳化剂。例如,乳液聚合印花粘合剂,就要求加入APEO和AEO作为乳化剂;氨基硅油制成乳液,需以氨基硅油50%的量加入各种不同EO(环氧乙烷)类的APEO作为混合乳化剂,最终经干燥固定在织物上后,APEO也随之沾污在织物上。净洗剂和皂洗剂是印染厂用量很大的一类助剂,这类助剂也大量使用十二烷基苯磺酸钠(LAS)和APEO进行复配。染色时,也会使用含有APEO的匀染剂作为染料分散剂。
制备来源和安全性: 1)直链烷烃氯化,生成任意置换的氯代烷,再通过路易斯酸与酚缩合。(2)烯烃通过路易斯酸直接与酚进行加成反应。烷基酚再碱性催化剂下极易氧化烯化。
印染助剂对生态环境的影响主要指其安全性和生物降解性。安全性包括急性毒性,对水生物毒性,对皮肤刺激性,致畸性和致变异性等。生物降解性近年来开始受到重视,生物降解性差的印染助剂会积聚起来,从而对环境造成严重的影响。
1 APEO的急性毒性和对水生物毒性
急性毒性是指单位体重被试验动物一次口服、注射或皮肤涂敷助剂后,产生急性中毒而有50%死亡所需该助剂的量,以LD50(半致死量)表示,单位为g/kg。LD50>5 g/kg为无毒,0.5-5.0g/kg为低毒。水生物和藻类的毒性以ECO50表示,指在24h内助剂对水生物和藻类运动抑制程度的性质,一般在1-67mg/L。BASF公司规定ECO50>100 mg/kg为安全指标,EC050在1,-100me/kg能够使用,EC050<1mg/kg不能使用。
NPEO的LD50为1.6 g/kg,ECO50对水蚤为42 mg/kg,藻类为50mg/kg,为低毒化学品。对鲤鱼的100%死亡率浓度极限为:LAS4.0mg/L,A(C18)EO(4)硫酸酯盐5 mg/L,A(C12)EO(10)磷酸酯盐16 mg/L,NPEO(6)为2mg/L,NPEO(21) 160mg/L,A(C12)EO(7)2.4 mg/L,油酸(C18,)EO(9)酯200mg/L.其中,NPEO(6)(9)的极限值很低,显示其对鱼类毒性很大,接近强毒性[3]。APEO残留在水中作为鱼类的食物,人类又以鱼为食物,因此,毒物可在低级生物中聚集,在更高一级生物中则被放大至更大的数量级,最终达到人类致病的数量级而导致中毒。
2 APEO对眼睛和皮肤的刺激性
表面活性剂对眼睛和皮肤的刺激性和对粘膜的损伤,与其毒性大体上相似。相比其它非离子表面活性剂的刺激性,以烷基多糖苷(APG)最低,但APEO的刺激性比APG强数倍至数十倍。
3 APEO的致痛性、致畸性和致变异性
APEO本身不具有致癌性和致变异性,但是在与环氧乙烷加成时,由于过量积累未反应的环氧乙烷而造成低聚氧乙烯以及二聚氧乙烯环构为1,4--二恶烷。这两种化合物已被确认为致癌物质,并要求未反应的氧乙烯含量限制在1 mg/kg以内。传统的生产APEO的间歇式搅拌装置中,环氧乙烷由气相向引发剂液相分布,容易造成反应不完全,存在上述有害物质。现用的意大利Press工艺与设备则将引发剂以雾状喷向气相环氧乙烷,使低聚氧乙烯降至1mg/kg以下,并消除二嗯烷的生成。
生物降解性能:
4 APEO的生物降解性
纺织印染助剂的生物降解性是指在一定条件下被微生物酶催化氧化和分解为二氧化碳、水和无机元素,使之成为无害物质。欧盟指出,环保型表面活性剂的最初生物降解率必须在80%以上。非离子表面活性剂包括疏水碳链和聚氧乙烯链两部分。脂肪类碳链较烷基苯系碳链易生物降解,聚氧乙烯链的聚合度与生物降解性有关,链愈长,降解愈慢。聚合度超过10以后,降解速度明显降低。APEO的生物降解性与阴离子表面活性剂和其它非离子表面活性剂相比是最差的,NPEO。和NPE020的最初生物降解率只有4%-80%,而FEO(脂肪醇聚氧乙烯醚)的生物降解率都大于80%。
5 APEO的生物降解代谢物的毒性
APEO应用于洗涤剂和印染助剂,是通过界面吸附或胶束行为等物理过程达到预定功能,化学结构在应用过程中并未受到影响,完成功能后经污水处理最后流人河道水域。APEO及其生物降解代谢物是否对鱼类等水生物有害,也是生态环保工作者所关心的。
APEO如NPEO的生物降解过程中,NPEO的EO链被打断,形成保留1-2个EO的NPEO1和NPEO2。这些代谢物进一步氧化为相应的羧酸,即NPEC1和NPEC2最终分解为NP(壬基酚)。代谢过程如图
NPEO的生物降解过程
APEO生物降解代谢物有几种,即:短氧乙烯链、羧酸及烷基酚。EO链短,水溶性差,NPEO随着降解的深入,其毒性逐步增加。对水生物而言,NPEO1、NPE02和NP的毒性都比NPEOn更大。NPE02和NPEO1对鱼、无脊柱动物、海藻和微生物的急性毒性范围为4 600—14 000ug/L。根据美国环境保护署(EPA)制定的标准,属中等或低毒性;NP的急性毒性范围为17-3000ug/L,属最高和很高毒性。
 

  APEO分解公式[1]

由于APEO最终排放到河道中,它的代谢物也在河道中生成。美国化学制造业协会与美国环境保护署达成协议,采用实用的做法,在位于污水排放的下游河区进行取样,对NPEO及其代谢物的影响进行试验。由美国EPA提供的河流调查资料库中共有河流68000条,除去没有污水排放和不流动的河流和湖泊,还有54条,从中选出典型的30条河流取样”[8,9]。样品检测显示90%样品中的NP和NPEO1浓度≤0.3 ug/L(ppb),NPEO2浓度≤0.4ug/L,NP在河水中的最高值为0.64ug/L,在河流沉积物中的最高浓度为2 960,ug/L。最敏感的水生物在NP浓度为6.7-14.0 ug/L时会发生中毒,NP浓度为34 200ug/L时可以使寄居在河流沉积物中的有机体中毒[3]。取样的30条河流中,NP、NPEO1和NPE02的分布形式有点相似。
由此得出结论,NPEO及其代谢物NPEO2、NPEO1和NP在河流中经河水稀释后,浓度低于水生物中毒极限,因此是安全的。正因为有此结论,近年美国不同于西欧,APEO仍然维持较高产量。但是这一结论不适用于包括纺织品的产品中是否可以含有APEO。
6 APEO的环境激素问题
环境激素可以侵入人体,产生类似雌性激素的作用,是危害人体正常激素分泌的化学物质,它能导致精子数量减少,生殖器官出现异常,已成为包括人类在内的所有生物的天敌。通过大量研究证明,有一些化学物质会产生上述结果。美国环境保护署(EPA)在1997年提出了70种属环境激素的化学物质,其中有NP和OP[10]。也有报道,NPEO1和NPEO2具有类似于NP的雌性激素效应。
但是APEO由烷基酚(NP或OP)和环氧乙烷加成而得,反应分为两个阶段,第一阶段是烷基酚与等摩尔的环氧乙烷加成,直到烷基酚全部转化为加成物后,才开始第二阶段即环氧乙烷的聚合反应。因此,在APEO产物中几乎没有未反应的烷基酚存在。

其他说明:

非离子表面活性剂的第二大类。烷基酚的烷基碳原子可以调节,环氧乙烷数亦可增减。但工业上应用最广的是壬基酚,其次是辛基酚和十二烷基酚。目前已向直链烷基酚聚氧乙烯醚方向发展。
但由于烷基酚聚氧乙烯醚的生物降解性较差,有些国家和地区已开始限制其用量,中国洗衣粉国标GB/T 13171-2004也禁止APE的使用。

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