GUH-1型水基金属清洗剂中表面活性剂的生物降解性

Posted 2023-01-13 油污

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0 引言
金属材料水基清洗剂可以代替油料或有机溶剂清洗。随着氟氯烃(767)替代日期的逼近，水基清洗剂的研究和应用受到各方面的关注。水基金属材料清洗剂中除表面活性剂外，根据不同的用途还含有多种添加剂，如助洗剂、稳定剂、消泡剂、防锈剂。使用时以水为分散剂作基础组成。这些物质是环境最大的污染要素之一。它们是一种纯粹的有机物，其废水COD值相当高，是一种较难处理的有机工业废水，如果将这些物质直接排入废水系统，不仅严重危害水生生物环境，而且抑制其它有毒物质的降解，导致了严重的水质污染，甚至对人体带来危害，如皮肤过敏、癌症、生物雌性化等。目前，我国每年消耗各类表面活性剂30万t以上，带来的环境污染问题日趋严重。如果仅靠排污处理厂处理污水的话，被污染的水体面积将逐渐扩大。富集的污水浓度将越来越高，COD值将越来越大，水体污染的程度将越来越严重。严峻的形势告诉人们，水污染的处理要从源头抓起，从产生污染的原料做起，力求采用水体环境中能自身降解的原材料，因此加强表面活性剂生物降解性的理论研究，开发易生物降解、对人体温和的表面活性剂、降低现有表面活性剂中有害物质的含量，推进其环境友好化。尤其是选用和科学复配优良表面活性剂，开发新型的卫生用品和洗涤用品等已显得愈来愈重要。生物降解是评价环境接受表面活性剂能力的重要指标。表面活性剂的生物降解是指表面活性剂分子在微生物(主要是细菌)的作用下分解转化为微生物的代谢物或细胞物质，并产生二氧化碳和水的行为。研究表面活性剂生物降解的试验方法繁多。1965年肥皂与洗涤协会(TheSoapandAssociation)制定了专门测定某些表面活性剂(如LAS)的方法。但目前最常用的有振荡培养法(kingCultureTest)、半连续活性污泥法和连续性活性污泥法(Semi-ContinuousActivaedSludgeTestsandContinuousActivatedSludgeTests)、生物耗氧量(BOD)法、Warbarg法、测定二氧化碳法、土壤灌注法、14C标记法等。本文主要模拟在水体环境中表面活性剂的自然生物降解行为，对GUH-1型水基金属清洗剂中表面活性剂的生物降解性进行了试验，并采用Warbarg法对市售的BH-919、HX-816进行了对比测试。结果表明：GUH-1型水基金属清洗剂采用了易被生物降解的系列表面活性剂进行复配后，成为一种综合性能指标优良的绿色水基金属清洗剂。
1 实验部分
1.1 实验试剂及仪器
1.1 .1 实验试剂GUH-1型水基金属清洗剂(自制)、BH-919高效金属清洗剂、HX一816金属清洗剂，其他试剂未加说明均为分析纯。
1 .1.2 实验材料45号钢、Z30一级铸铁、H60黄铜、Ly12-BCZ硬铝、1Crl8Ni9Ti均为50mm×25mm×(3～5)mm。
1 .1.3 主要仪器SYP型玻璃恒温水浴(南京桑力电子设备厂生产)、LYJ-B型温控制器(南京桑力电子设备厂生产)、HH-5化学耗氧量测定仪(江苏电分析仪器厂生产)。
1 .2 实验过程
1.2 .1 试片的预处理将240#砂布铺在平板上，将试片打磨光亮，打磨方向平行于试片的长边，打磨后的试片先用脱脂棉擦净，浸入无水乙醇中，再用镊子夹脱脂棉擦洗，然后浸入丙酮中漂洗，用热风吹干，存放在干燥器内备用。
1.2 .2 COD的测定将3ml重铬酸钾溶液[1/6K2Cr2O7)=0 050moll-1]，10ml蒸馏水和17ml浓H2SO4(内含0 2gAg2SO4)放在圆底烧瓶中，加热回流15min，然后向反应体系中加33ml蒸馏水，7ml硫酸铁溶液，冷至室温待测，平行测定3次，其平均值即为空白值，同法，用待测样品代替蒸馏水即得测定值。
1 .2 .3 废液COD的测定将试液水浴加热到指定温度后，保温15min，然后按每100ml滴加1滴油污(约7 9±0 2mg)的比例，恒温搅拌15min，冷却至室温，测定COD。
1 .2 .4 废液的生物降解性实验按每100ml废液加泥水100ml，搅拌，静置。取上层清液测其COD值。然后将废液转移至室外，每隔24h测定一次，采用Warbarg法确定废液中表面活性剂的降解度。
2 实验结果与讨论
2 1 实验结果我们对受试样品进行了某些基本性能指标的测试，对废液的生物降解性进行了实验，实验结果分别见表1及图1。
2 2 结果讨论
2 2 1 GUH-1型水基金属清洗剂是含多种表面活性剂的新型水基金属洗剂，按照ZB43003-86《通用水基金属净洗剂的试验方法》对各项性能指标进行了测试，生化实验是模拟环境中自然生物降解，用Warbarg法测试，并与样品BH-919、HX-816进行了性能指标的对比实验。虽然生物降解实验过程复杂，干扰因素多，不同的实验方法往往会得到不同的数据，甚至无法比较不同方法得出的试验的数据结果，但是在相同情况下，不同产品中表面活性剂的生物降解试验的结果能够比较真实地反映不同清洗剂中表面活性剂本身在环境中被接受的能力。

2.2.2 3种清洗剂配成的试液中BH-919的pH值最大，腐蚀性测试中能与铝发生剧烈反应，对铁的腐蚀量高达145.8mg，外观级别最差。虽然其COD值最低，但在清洗油污的过程中我们观察到油滴在试液的表面抱成团，基本不分散，从生化实验的结果看来，其有机物基本上就没有发生降解。综合考虑，我们可以断定BH-919中几乎不含表面活性剂，是传统的碱性清洗剂。HX-816的pH值较大，腐蚀性测试对铜、铁的外观级别较差，其COD值较高，油污清洗过程中，对油污的分散很差，油污抱成一团，其增溶效果差，生化实验的结果表明有机物生物降解效果不是很好，通过这些现象，我们可以分析出HX-919中含有大量的碱性助剂、少量的不易降解的表面活性剂。GUH-l型水基金属清洗剂中含有大量的表面活性剂和优良的助洗剂，油污的清洗过程中，油污能很好的分散成细小的油珠，增溶效果好，且耐腐蚀性好。生化实验的结果体现出了配方中所使用表面活性剂优良的生物降解性能，证明了原料的绿色化、产品的绿色化。
2.2.3 GUH-1型水基金属清洗剂的各项性能指标测试的结果表明，其最佳清洗温度为60℃左右，而且在此温度下清洗后的废液中的表面活性剂具有最佳的生物降解性。
2 2.4 表面活性剂的生物降解要求在较低浓度下进行，因为高浓度的表面活性剂会降低微生物活性，不仅抑制自身降解，还会抑制其它组分降解，从而影响了降解率；本实验摸拟受纳水体在静态下表面活性剂的自然降解，静态试验获得的结果很保守，实际河流降解速度会大得多，故测得的COD值偏大。