科學(xué)發(fā)展表面活性劑

劉艷森 杜艷飛

表面活性劑是一類能使液體表面張力降低的有機(jī)化合物，具有分散、滲透、增溶、乳化、潤濕、起泡、殺菌等諸多功效。自從20世紀(jì)30年代第一個(gè)合成的表面活性劑開發(fā)以來，這類產(chǎn)品無論在其總產(chǎn)量，或者是所包括的化學(xué)結(jié)構(gòu)的種類，以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面都經(jīng)歷了異乎尋常的發(fā)展。近幾年里，表面活性劑市場(chǎng)經(jīng)歷了多種變化，表面活性劑的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。更多的被應(yīng)用在日用制品、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)消防等領(lǐng)域。

其中，日用制品是應(yīng)用表面活性劑的重要領(lǐng)域之一，這類產(chǎn)品包括洗滌劑、餐具洗滌劑、清洗劑及個(gè)人防護(hù)制品。它們的產(chǎn)量極大，人們往往在使用后都會(huì)直接排放到污水系統(tǒng)，并因此輸入到污水處理廠和表層水。大量事實(shí)證明，這類產(chǎn)品與環(huán)境密切相關(guān)。隨著國家對(duì)環(huán)境的越來越重視，它們?cè)诃h(huán)境中的命運(yùn)和對(duì)環(huán)境的主要影響這個(gè)基本事實(shí)也應(yīng)該被我們重視起來，然后想辦法把這種對(duì)環(huán)境的傷害降到最低。

要想了解表面活性劑如何對(duì)環(huán)境構(gòu)成傷害，我們就要先了解它的結(jié)構(gòu)。表面活性劑是一類分子結(jié)構(gòu)上含有一個(gè)親水部分和一個(gè)疏水部分的物質(zhì)。通常，疏水部分是碳?xì)浠衔铮ㄖ辨溁蛑ф湥?，而親水部分是由離子或強(qiáng)的極性基因（如聚乙二醇醚集團(tuán)）所組成。其中親水部分和疏水部分在分子中相對(duì)的排列順序可以是多種多樣的。這類化合物由于這種特征結(jié)構(gòu)才具有獨(dú)特的性能，即界面活性。例如在水中，表面活性劑分子按如下方式分布：表面活性劑在界面處的濃度高于溶液的濃度，這種習(xí)性是由兩親結(jié)構(gòu)（親水部分和疏水部分）造成的。在相界面上，還會(huì)出現(xiàn)表面活性劑分子的定向排列。這樣就導(dǎo)致體系性能的變化，即水與鄰近相之間的界面張力降低、潤濕性能變化以及界面處形成雙電層。當(dāng)溶液內(nèi)部的表面活性劑一旦超過某一濃度，便會(huì)形成表面活性劑聚集膠（膠束）。因表面活性劑主要是應(yīng)用在水溶液中，因此按親水基的種類可以分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑和兩性表面活性劑。

當(dāng)了解了表面活性劑的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)賮碚勔幌滤绾螌?duì)環(huán)境和人類的健康安全產(chǎn)生影響。

1表面活性劑對(duì)水體的危害

目前絕大部分的表面活性劑在使用后未經(jīng)妥善處理即排放到河流、海洋等自然水體中，常造成水體污染并出現(xiàn)泡沫橫飛的景象，同時(shí)消耗了水中的溶解氧，影響了水體質(zhì)量。表面活性劑在水體中的質(zhì)量濃度過高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)持久性泡沫，這些泡沫在水面形成隔離層，減弱了水體與大氣間的氣體交換，致使水體發(fā)臭。表面活性劑濃度的增加會(huì)使水體的表面張力快速下降，不溶或微溶于水的污染物在水中濃度增大，這種增溶行為會(huì)導(dǎo)致間接污染，改變水體性質(zhì)。表面活性劑濃度達(dá)到一定程度時(shí)則會(huì)影響污水處理過程，增大經(jīng)濟(jì)投入;飲用水中若含有過多表面活性劑時(shí)，會(huì)有不良的臭味及油膩感;用含有表面活性劑的水灌溉農(nóng)田，會(huì)使農(nóng)作物的產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響;大量的排放不僅對(duì)降解菌有毒害作用，而且會(huì)抑制降解菌在污染物表面的吸附。延遲污染物的降解;含氮、磷的表面活性劑還會(huì)造成水體富營養(yǎng)化。

2表面活性劑對(duì)土壤的影響

表面活性劑的大量排放會(huì)使其殘存于土壤中，并且會(huì)向下遷移而污染地下水。這種潛在危害性也是不容忽視的。作為各種物質(zhì)循環(huán)及能量交換的重要場(chǎng)所，土壤通常是污染物在環(huán)境中遷移、滯留和沉積的目的地，是環(huán)境污染的最終承受者，表面活性劑在土壤中的大量存在會(huì)對(duì)其造成危害。表面活性劑影響土壤性質(zhì)。表面活性劑在土壤上的吸附能夠顯著地改變土攘的物理化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高時(shí)會(huì)使土攘的表面從親水性向疏水性變化，導(dǎo)致土壤的吸水性降低，影響土壤的持水性能。表面活性劑與土壤中各種離子的交換反應(yīng)會(huì)改變土壤溶液的pH值;與污染水體同理，它會(huì)影響土壤中的降解菌，延遲其它污染物的降解。表面活性劑可與土壤中的重金屬發(fā)生競爭吸附，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高時(shí)，能降低土壤中鎘的可移動(dòng)性和生物有效性，并導(dǎo)致礦物質(zhì)和氧氣的耗竭。

無論是對(duì)水體的污染還是對(duì)土壤的污染，都會(huì)通過生物鏈的供應(yīng)最終影響到人類的健康安全。越來越多的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明表面活性劑可以通過皮膚吸收、腸吸收和代謝作用來影響人類健康。

近些年隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和消費(fèi)水平的不斷提高，人類對(duì)這類產(chǎn)品毒理學(xué)和藥理學(xué)安全性的關(guān)注也在不斷加強(qiáng)，這就使得下游企業(yè)對(duì)于表面活性劑等關(guān)鍵原材料的品質(zhì)要求持續(xù)提高，另一方面，隨著社會(huì)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，消費(fèi)者的綠色環(huán)保需求的增強(qiáng)也要求企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的安全性、資源的可再生性、環(huán)境友好性等重視程度逐步提高。因此，采用天然可再生資源為原料生產(chǎn)的性能優(yōu)良、更具有價(jià)格競爭優(yōu)勢(shì)的天然油脂基表面活性劑，日益受到重視并快速發(fā)展。例如AES、APG、MES等。這類產(chǎn)品不僅具有較強(qiáng)的去污力、與酶相容性好、抗硬水能力強(qiáng)，而且還具有增效特性高、節(jié)水易漂洗，最關(guān)鍵的是對(duì)皮膚刺激小、可降解性強(qiáng)，對(duì)環(huán)境污染小等諸多優(yōu)點(diǎn)。

除了對(duì)洗滌原料的優(yōu)化選擇外，在生產(chǎn)日用洗滌劑劑方面我們也應(yīng)當(dāng)應(yīng)遵循以下原則：

1.??? 嚴(yán)格制定使用說明書，盡量排除不希望有的副作用;

2.??? 如果不可能排除無意中的錯(cuò)用，則不應(yīng)導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題;

3.??? 即使長期暴露于人類環(huán)境的個(gè)別組分中，也必須不致危及健康。

4.??? 集中收治廢棄物，專業(yè)治理，以免對(duì)環(huán)境造成影響，加大后期治理難度和費(fèi)用。

總之要跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，科學(xué)制定發(fā)展道路，并通過規(guī)?；a(chǎn)及技術(shù)創(chuàng)新不斷降低成本，滿足消費(fèi)者高品質(zhì)需求，使競爭優(yōu)勢(shì)更加突出，以達(dá)到行業(yè)的健康發(fā)展。