塑料受熱溶出有機(jī)物的分析研究

摘 要：塑料是合成的高分子聚合物，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、色料等添加劑組成。隨著塑料的使用越來越廣泛，人們對(duì)于塑料制品在使用過程的安全性問題的關(guān)注度也有所提升。本研究擬通過在水域中加熱塑料的方法，對(duì)塑料溶出物中的有機(jī)物進(jìn)行分析。以TOC（總有機(jī)碳，Total Organic Carbon）作為評(píng)價(jià)參數(shù)，獲得不同材質(zhì)塑料、不同溫度、不同加熱時(shí)間、不同pH值下溶出有機(jī)物的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：塑料；溶出物；TOC

所謂塑料，是合成樹脂中的一種，形狀跟天然樹脂中的松樹脂相似，但又因通過化學(xué)的力量而合成的而被稱之為塑料[1]。中國(guó)塑料產(chǎn)業(yè)的起步雖然很晚，但是它的成長(zhǎng)壯大卻是非?？?。在塑料制品處理方面，一些地方采取焚燒的方法燒毀塑料袋等制品，使得燃燒產(chǎn)生的二 英擴(kuò)散到空氣中污染空氣。本課題擬通過改變加熱溫度、加熱時(shí)間、溶液pH值對(duì)1號(hào)塑料溶出有機(jī)物進(jìn)行分析研究；測(cè)定不同材質(zhì)塑料加熱溶出有機(jī)物的量，將其進(jìn)行比較，得出結(jié)論。

1 主要試劑及儀器

1.1 主要試劑

1、2、4、5、6號(hào)塑料、濃硫酸（分析純）、氫氧化鈉（分析純）

1.2 主要儀器

集熱式磁力攪拌器、TOC-VCPN Total Organic CarbonAnalyzer、電子天平（FA1604型）、氣質(zhì)聯(lián)機(jī)（7890A-5975C）

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 塑料材質(zhì)的預(yù)處理

將礦泉水瓶用蒸餾水清洗過后用酒精浸泡一定時(shí)間，倒出酒精后備用。

2.2 有機(jī)物溶出實(shí)驗(yàn)

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，加熱至所需溫度，將一定質(zhì)量的經(jīng)預(yù)處理的塑料片（規(guī)格為5mm×5mm）加入其中，恒溫下攪拌至所需時(shí)間，取出清夜測(cè)定其TOC值并與攪拌前TOC值進(jìn)行比較，計(jì)算溶出的有機(jī)物的量。

2.3 測(cè)試方法

用TOC-VCPN Total Organic Carbon Analyzer進(jìn)行清液中TOC的測(cè)定。將反應(yīng)后剩余溶液進(jìn)行過濾濾去溶液中的塑料片后，裝入干凈的棕色試劑瓶中，以備對(duì)溶液中的物質(zhì)進(jìn)行定性測(cè)定。

3 影響塑料溶出物的因素

3.1 時(shí)間

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，加熱至40℃，將質(zhì)量為5±0.001g經(jīng)預(yù)處理的1號(hào)塑料片加入其中，恒溫?cái)嚢柚?0、20、30、45、60min時(shí)取出清液測(cè)定其TOC并對(duì)時(shí)間作圖，如圖1。

實(shí)驗(yàn)測(cè)得蒸餾水的TOC值為0.8517mg/L，0min時(shí)TOC值為0.8552mg/L，這說明經(jīng)過預(yù)處理的塑料片是符合實(shí)驗(yàn)使用標(biāo)準(zhǔn)的。結(jié)合圖1可知，隨著加熱時(shí)間的增加，TOC值也隨著增加。

3.2 溫度

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，加熱至20、40、60、80、100℃，將質(zhì)量為5±0.001g的1號(hào)塑料片加入其中，恒溫下攪拌20min，取出清液測(cè)定其TOC值并對(duì)溫度作圖。如圖2。

由圖2可知，隨著加熱溫度的升高，有機(jī)物的溶出量和TOC的值受加熱溫度的影響，隨著溫度的升高而升高。到100℃時(shí)TOC值達(dá)到了7.209mg/L，在此溫度下塑料片溶出的有機(jī)物最多。其結(jié)構(gòu)如圖3，由圖可知這兩種物質(zhì)分別是2-甲基萘和1-甲基萘，有致癌性、致突變型、生殖毒性。

3.3 塑料材質(zhì)

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，加熱至所需溫度（20℃、80℃），將質(zhì)量為5±0.001g的不同材質(zhì)塑料片（1、2、4、5、6號(hào)）加入其中，恒溫下攪拌20min，取出清液測(cè)定其TOC并與不同材質(zhì)塑料作圖，如圖4。

由圖4可知，1號(hào)塑料的TOC值達(dá)到了最高；5號(hào)塑料的TOC值最低。故跟其它材質(zhì)塑料相比較，1號(hào)塑料在高溫條件下溶出的有機(jī)物最多，因此不適宜在高溫下使用；5號(hào)塑料溶出的有機(jī)物最少，它在高溫下使用的安全性最好。

3.4 pH

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，用稀H2SO4和NaOH溶液調(diào)節(jié)至不同的pH（pH=3、5、9、10、11），加熱至20℃，將質(zhì)量為5±0.001g經(jīng)預(yù)處理的1號(hào)塑料片加入其中，恒溫條件下攪拌20min，取出清液測(cè)定其TOC并對(duì)pH作圖，如圖5。

由圖5可知，隨著pH值的增加TOC值先減小，pH=7時(shí)達(dá)到最小值后又上升。pH=3時(shí)，TOC達(dá)到最大值。實(shí)驗(yàn)測(cè)得PH=7的蒸餾水中TOC值為0.8817mg/L。綜上所述，在常溫時(shí)，在酸性和堿性條件下塑料中均有有機(jī)物溶出，且pH=3時(shí)塑料中溶出的有機(jī)物最多；中性條件下幾乎無有機(jī)物溶出。

4 結(jié)論

（1）1號(hào)塑料（PET）溶出有機(jī)物的量隨受熱溫度的升高而升高。

（2）在100℃時(shí)，1號(hào)塑料（PET）溶出物中測(cè)出了兩種其它溫度下未測(cè)出的有害人體健康的有機(jī)物（1-甲基萘和2-甲基萘）。

（3）1號(hào)塑料（PET）在80℃溫度下有大量的有機(jī)物溶出，它不適宜在高溫下使用；5號(hào)塑料（PP）在高溫下使用的安全性最好。

不同材質(zhì)塑料溶出有機(jī)物的量的順序是：1號(hào)（PET）>6號(hào)（PS）>4號(hào)（LDPE）>2號(hào)（HDPE）>5號(hào)（PP）。

（4）在常溫下，1號(hào)塑料在pH=3酸性條件下，塑料中溶出有機(jī)物最多。

參考文獻(xiàn)

[1]廖正品.2008年我國(guó)塑料工業(yè)主要子行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r[J].中國(guó)塑料，2009，23（6）：1-6.