时间:2022-11-30 06:33:48
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇双氧水的作用,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:蒽醌法;双氧水;技术;安全性
中图分类号:T-01 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)015-000-01
双氧水可以划分为医用、军用、工业用三种,本文所要讲述的则是双氧水在工业方面的生产及相关安全性问题。目前工业用双氧水的生产方法有三种:电解法、异丙醇法和蒽醌法。在现有的三种生产方法中,蒽醌法由于原料简单、取材方便,同时具有低耗能、自动化程度高的特点,逐渐受到人们的关注,在双氧水的生产中得到了普遍的发展与应用。但双氧水在生产过程中也存在一定的安全问题,笔者结合自身经验,对蒽醌法生产双氧水技术的安全性进行探讨与阐述。
一、蒽醌法的生产工艺
蒽醌法双氧水生产工艺包含的工序有氢化工序、氧化工序、萃取净化和后处理工序及其他相关的辅助工序,在所有工序中,对后处理工序的要求较高,是双氧水生产过程中的一个关键工序。蒽醌法是以2-乙基蒽醌为载体,以芳烃和磷酸三辛酯为溶剂,调配成为工作液。蒽醌法在工作液中受到相应温度和压力的作用,会与氢气产生氢化反应得出氢化液。氢蒽醌在氢化液中与氧气在一定的条件下会发生氧化反应,之后会会为原来的状态,同时产生双氧水;其中氢化液氧化后的液体状态被称为氧化也,在经过相应工序的处理,萃取塔与纯水逆流萃取,得到双氧水;再经过净化处理,进入成品包装工序。工作液在就经过萃取后,成为萃余液,在后处理工序中经过碳酸钾干燥脱水,分解双氧水和沉降分离碱,最后在白土床内的活性氧化铝吸附除碱和再生降解物后得到工作液,下一步依然对其进行循环利用。
二、双氧水的安全性分析
1.双氧水的化学特性
双氧水具有极强的氧化性,对于有机化合物和无机化合物都可将其氧化,双氧水溶液和一些在生产过程中可能会得到的纯度较高的溶液,都存在一定程度的不稳定性,在分解过程中会产生氧和水,同时产生大量的热。当温度变得越来越高时,相应的分解速度也会越来越快。双氧水还具有一定的还原性,这样性能较弱,主要表现在遇到更强的氧化剂时才会显现出来。
2.影响双氧水稳定性的因素
(1)纯度较高的双氧水溶液一般分解的速度比较慢,相应的损失率也比较小,平均每年小于1%,但如果含有其他物质的情况下,其分解速度就会有不同程度的变化,比如含有可溶性杂质的双氧水溶液,其分解速度就会有非常明显的提升。
(2)双氧水表面所接触到的材质和状况对其分解的稳定性有着较为紧密的联系,加快双氧水分解速度的表面材质有:铜、银、钯、铂等,其中银材质对双氧水分解速率的影响较大,是最为活泼的一种材质,其原理为同一材质的表面,表面较为粗糙的材质的活跃性相对较高。
(3)pH数值的高低对双氧水溶液的稳定性有一定的影响;双氧水本身属于弱酸物质,pH 值为7时,双氧水为中性溶液,这一状态下其稳定性是最好的,但当pH 值在7以下时,其稳定性却并不会出现明显的变化,整体的而影响也不大,但当pH 值大于7时,对溶液的稳定性有很大程度的影响,造成双氧水稳定性的急剧恶化,由此可以看出,如果双氧水中含有大量的碱性物质,这一状态下的稳定性较差,并且也加强了对活性离子的催化作用,这就要求在双氧水的生产过程中对ph值有非常严格的控制。
(4)波长为 320-380 nm 的光,对双氧水的分解速度的快速增长有较为明显的作用,当气相中双氧水溶液的平衡蒸气摩尔分数在26%以上时,会成为较大的安全隐患,可能会在常压下生成爆炸性的混合蒸气。
三、生产中双氧水安全的参数
1.萃余液中双氧水含量
萃余液是从工作液中萃取而来,对其中的双氧水含量要进行严格的控制,保证在0.3g/L,
如果不对其进行含量限制,在含量大于0.5g/L的时候,在干燥塔中分解形成的氧气会影响工作液的接触状态,使其出现较为明显碱量增加的变化。为提高双氧水浓度而进行的操作,可能会出现萃余液中双氧水含量超出正常含量标准,这时导致的现象为:双氧水在塔中分解的速度会急剧增加,与此同时,如果不设置出有效的排放渠道,当分解到一定程度时会因超压而发生爆炸。
2.工作液酸、碱度
在氢化工序种,弱碱性有利于氢化反应,所以工作液碱度都在0.005g/L以上,但是工作液在氧化塔内受到磷酸的影响而发生反应,向中和状态变化时,其酸度一般都不小于0.002g/L.在这样的情况下,工作液如果还是碱性的话,那么氧化塔中的双氧水则会出现分解的状态,分解过程中会出现明显的副作用,并且呈不断加剧的现象,形成大量的降解物,影响双氧水的正常分解。如果双氧水的分解达到这一状态却依然进入萃取塔,会引起塔中双氧水的剧烈分解,一旦出现任何一个细小的误操作都会对破坏萃取正常操作,严重的情况则会导致爆炸。
四、结语
针对蒽醌法生产双氧水过程中存在的安全问题,通常在两个阶段采取安全防范措施,一是在装置建设过程中的安全措施,主要是在生产前做好各个方面的安全防范工作,保证在生产双氧水的过程中,各个环节各个工序的生产工作都是在安全的环境下进行的;另一个是在生产过程中,了解双氧水在分解过程中可能出现爆炸的原因后,将可燃物质如木材、棉布等物品放置在远离双氧水甚至工作液系统的位置;防止静电着火爆炸等,从多方面做好安全防范工作,保证生产过程的安全与顺利。
参考文献:
[1]唐欣.蒽醌法生产双氧水工作液中降解物的分析与合成[D].湘潭大学,2006.
[2]王家见,张弘.蒽醌法生产双氧水工艺安全分析与防控措施[J].安全、健康和环境,2012,11:14-16.
关键词:过氧化氢;水处理;应用
Abstract: in this paper, the hydrogen peroxide and the performance and characteristics do simply introduced, and its application in water treatment illustrated.
Keywords: hydrogen peroxide; Water treatment; application
中图分类号:TQ123.6 文献标识码:A文章编号:
1.引言
斯密特(1864)发现过氧化氢(H2O2)具有杀菌的功能。但是,由于工业上制取困难,使得它在水处理方面的实际应用受到了限制。现在可利用氨厂的弛放气,经变压吸附等方法制得氢气后,再用蒽醌法制成H2O2,成本较过去的电解法低,使H2O2替换氯作为水处理消毒杀菌剂成为可能。
根据国内外研究成果认为,H2O2是一种全面有效的杀菌剂,杀菌速度快。通过对人体传染的肠病原体(诸如痢疾、伤寒、副伤寒、霍乱、大肠杆菌、枯草芽抱和凡噬菌体等)和对工业循环冷却水中类菌(表l)所做的杀菌试验表明,H2O2对类菌都具有较强的杀灭作用,故H2O2可用作医院污水消毒和工业循环冷却水的杀菌灭藻剂。从杀菌性能来看,H2O2能比较广泛地杀灭细菌、藻类、病毒及孢子,较快地氧化有机物,能有效地降低或抑制亚硝酸盐的生成。有人做过这样的试验,向含亚硝酸钠1250X10-6的水中,加入6300X10-6的H2O2之后,亚硝酸钠含量为22X10-6。对某些污染物,有时用抓处理的效果比不上使用H2O2,尤其是当处理含硫化合物的水时,更显示出H2O2的有效性。因此,H2O2在水的消毒处理上具有广泛的应用前景。
表1H2O2对循环冷却水中典型菌类的杀菌效力
(注:试验性细菌的原始浓度105个/L。)
2.过氧化氢的特点
2.1杀菌作用强
双氧水的理化性质双氧水学名过氧化氢,系无色透明液体,溶于水、醇及醚,高浓度时有腐蚀性,敞口放置时,会渐渐分解为氧及水,30%的双氧水的密度为1.1g/cm3,熔点-0.89℃,沸点151.4℃,分子式为H2O2,分子量为34.01。本品具有强烈的杀菌作用,在碱性条件下,效果更加明显。
2.2稳定性强
温度双氧水在较低温度和较高纯度时,还是比较稳定的。当双氧水加热到153℃或更高温度时,便会发生猛烈的爆炸性分解。在较低温度下,双氧水的分解过程比较平稳地进行,分解反应为2H2O22H2O+O2+46.9千卡。
pH介质的酸碱度对双氧水的稳定性有很大的影响。在酸性条件下,双氧水的性质十分稳定,发生氧化反应的速度较慢;在碱性介质中,双氧水很不稳定,分解速度很快。因此,在碱性环境中通过加热方式,可以完全破坏过量的双氧水。
杂质是影响双氧水稳定性的重要因素。由于工业组成双氧水中含有大量金属离子之类的物质,所以,在工业级双氧水的生产过程中,通常在双氧水中加入大量的稳定剂来抑制杂质的催化作用。光波长3200~3800埃之间的光线,会加速双氧水的分解速度。食品级双氧水因纯度高,内含金属离子等杂质很少,具有很好的稳定性,如35.5%含量的食品级双氧水,在阴凉通风的库内存放半年,其有效含量一般可保持在35.0%~35.4%。
3.过氧化氢对水的处理
过氧化氢对水的处理其实质是二价铁离子(Fe2+)和H2O之间的链式反应催化生成•OH,使苹果酸及其它有机物最终氧化为CO2和H2O。在反应体系内•OH首先与有机污染物RH反应生成游离基R•,R•进一步执化生成CO2和H2O。使有机污染物最终得以降解。反应方程式如下:
Fe2++H2O2Fe3++OH-+•OH
3.1过氧化氢的应用范围
双氧水几乎可用来处理所有污水,包括无机污水、有机污水。重点用于处理有毒污水,如硫化物、氰化物、肼类、亚硝酸盐、有毒重金属等。另外双氧水还用于提高生化法处理废水的能力,可防止污泥膨胀。
国外用双氧水处理污水的比例约占双氧水产量的30%,如造纸污水、含氰化物剧毒污水等的处理。杀氧水处理污水几乎属于空白。随着各行各业对双氧水的需求加大,双氧水产量逐年增长,加之双氧水处理污染物后分解为H2O及和O2,对环境不产生二次污染,预期双氧水用于环保,尤其是用于各种污水处理方面定会有很大发展。
3.2污水处理的流程
来自装置的化学污水进入污水池,由泵打入反应釜,在釜中加入一定量的硫酸亚铁、双氧水,而后加入石灰乳、絮凝剂等,经沉淀分离,合格的污水即可排放,污泥经过滤脱水后可作回填土用。采用双氧水催化氧化―絮凝法处理双氧水生产废水的机理是在污水中加入双氧水、二价铁盐,在酸性情况下,二价铁盐催化分解双氧水,使之生成游离[OH],[OH]具有极强的氧化能力,可将污水中的少量芳烃、磷酸三辛酯、2―乙基蒽醌等污染物氧化处理掉,再加入石灰乳调节该污水的pH值,使之生成Fe(OH)3沉淀,经絮凝分离即可达到净化污水的目的。
用双氧水催化氧化―絮凝法处理装置产生的污水,具有流程简单、设备投资低等特点,另外使用的双氧水还可来源于浓缩装置的蒸发残液,该残液虽为废水,但其自身含有一定量的双氧水(约20%),混入其它污水后,可减少处理用的双氧水用量。装置排出的少量废双氧水也可用来处理污水,得到以废治废结果,具有很好的经济效益。双氧水处理完污水中的有机物后,自身分解为H2O和O2,对环境不产生第二次污染。
3.3双氧水与臭氧的结合
H2O2/O3体系是在饮用水中应用最广泛的高级氧化技术,因为只需向臭氧反应器中加入过氧化氢即可。日本在20世纪70年代末开始研究,美国在80年代将其用于城市污水处理中 。
臭氧本身具有极强氧化性,能去除大量有机物,但对某些卤代烃及农药等有机物的氧化效果较差,将臭氧与过氧化氢结合使用可大大提高氧化效率。H2O2/O3对农药 久效磷也具有很好去除效果,20min内去除率达95%以上。Nelieu等在一个10L循环式反应 器中对0.46×10-5mol/L的阿特拉津氧化机理进行了研究,并且就加入臭氧的条件、O3/H2O2的比值、溶液pH值以及HCO3-离子的存在对中间产物形成的影响进行了分析。
O3/H2O2对工业废水的处理也具有一定效果。Beltran等研究发现,O3/H2O2在处理西红柿加工废水时对COD降解速率有较大提高,当pH=6时COD的去除率为86%,但对于酒厂废水则没有效果。
饮用水方面主要集中在对地下水中卤代烃处理的研究。1986年Aeita等人对受三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)污染的地下水进行的中试表明,过氧化氢与臭氧的联合使用可提高臭氧进入水中的质量迁移(提高因子为1.7),而且对TCE、PCE去除率为95%时所需要的臭氧量仅是单独用臭氧处理时的56%~64%。Duguet对去除地下水中苯化合物、邻二氯硝基苯、三氯乙烯和四氯乙烯进行了试验,均取得了较好效果。
与UV高级氧化法相比,O3/H2O2法不需要UV使分子活化,因此其主要优点就是在浊度较高的水中仍然运行良好。
总结
目前过氧化氢高级氧化技术大多是对废水进行处理的,而对于有机物含量低的饮用水研究主要集中于受卤代烃污染的地下水,应加强对水中微量有机物的氧化去除效果、机理及运行条件的研究,并将其应用于饮用水的深度处理。为使过氧化氢高级氧化技术在水处理中广泛应用,需要对其氧化有机物的影响因素、效果、降解动力学、降解机理等方面加强研究,同时也要加强对降解过程的中间产物以及降解途径的分析,从而确定在去除有机污染物过程中是否产生其他有害物质。
参考文献
[1]邵晓东,李瑛.鲁米诺化学发光分析法研究进展[J].化学研究,2010年01期
关键词:己内酰胺 氨肟化反应 催化剂 生产成本
己内酰胺是一种重要的有机化合物,其下游产品广泛应用于纺丝、轮胎、食品包装等行业。近几年,国内市场对己内酰胺的需求量日益增加,2010年以前国内己内酰胺生产厂家仅有巴陵、石家庄化纤、南京东方、衢州化工等四家,为满足市场的需求,2010年至今四年间全国各地已建成投产或在建己内酰胺生产装置达9家之多。新建生产装置采用工艺多为环己酮氨肟化法生产环己酮肟,然后再进行液相重排生成己内酰胺,其中环己酮的氨肟化反应是该工艺中的核心控制工序。目前大多生产厂家均采用传统的工艺控制条件,但存在催化剂消耗高、工艺波动、产品质量不稳定等诸多缺陷,本文就肟化反应工艺和质量的稳定、催化剂消耗的降低等各方面对反应条件进行了研究,具体是从反应温度、醇酮比、双氧水与酮比等方面做了改进性研究,在实际生产中起到了良好的效果
一、反应温度对催化剂催化能力的影响
肟化反应是典型的放热反应,传统的肟化反应温度一般控制在80~85℃,本文以环己酮转化率和选择性均不小于99.5%为标准,在同等的生产能力条件下考察了不同反应温度对催化剂活性的影响
表1 温度对催化剂活性的影响
反应条件:醇/酮=3:1(w/w);双氧水/酮=1.15:1(mol/mol);酮流量:7t/h
从表中可以看出,随着反应温度的升高相同量的催化剂催化的环己酮量呈上升趋势,肟的催化剂单耗逐渐下降,即催化剂的活性随着反应温度的升高而增大。温度的升高有利于转化率的提高和稳定,在温度为94~98℃时肟的催化剂单耗可降至0.143~0.152 kg/(t肟),但是在实际生产中随着温度的升高肟的选择性会有所下降和生产的稳定性及危险性会相应增加,结合实际生产,肟化反应的最佳控制温度为94~98℃,肟的催化剂单耗为0.143~0.152 kg/(t肟),相比传统的温度控制条件下催化剂的消耗降低了0.2~0.35 kg/(t肟)。
二、叔丁醇和环己酮的比值对跨膜压差和催化剂流失的影响
叔丁醇作为反应体系中的溶剂,其本身不参与反应,但是与环己酮的比值大小却对催化剂的分离体系有重要影响。本文中所述的催化剂分离体系为膜管过滤系统,膜通量的大小直接决定了生产能力,同时也是催化剂损失的重要影响因素。膜管的通量主要表现在跨膜压差的大小,根据本实验装置具体情况,较好状态下的跨膜压差应为0~30kpa。
表2 叔丁醇与环己酮的比值对跨膜压差的影响
反应条件:反应温度85℃;双氧水/酮=1.15:1(mol/mol);酮流量:7t/h
表中可以看出在同样生产状况下,随着醇/酮的增加跨膜压差逐渐由-15.78上升到12.36,即说明且醇/酮值越大,膜管阻力越小,其膜通量也就越大;同时反应清液中催化剂的含量也越来越小,其主要机理为过大的膜阻力造成催化剂在膜管表面较多的积累,在压差的推动下造成催化剂过多的流失。但是,醇/酮值过大会改变反应体系的组成,影响成品的生成效率,同时也对后工序造成一定的分离负担,增加了生产成本。综合考虑,实际生产中醇/酮介于3.5~4.5:1最佳。
三、双氧水和酮的比值对转化率的影响
本文主要实验方法为:在转化率低于99.5%时,改变双氧水与环己酮的比值,考察反应转化率的变化,其最终目的仍为通过改变双氧水与环己酮的比例来降低催化剂的消耗。
表3 双氧水与环己酮比值对转化率的影响
反应条件:反应温度85℃;醇/酮=3:1(w/w);酮流量:7t/h
表中可以看出,当转化率降至99.42%(即为本文中所述催化剂失活状态)以下时,通过提高双氧水与环己酮的比值调节方式,可以将转化率提高至99.5%以上,实际生产表明通过调整双氧水与环己酮比值后转化率维持在99.5%以上可以达4~10h,这种方式同样发挥了催化剂的最大作用,且环己酮肟的选择性不会受到太大的影响,降低了己内酰胺的催化剂消耗,减少了生产成本。双氧水与环己酮比值过高会造成双氧水的大量分解,生产中危险因素会增加,且造成双氧水的浪费。综合考虑,双氧水与环己酮的比值处于1.20~1.25(mol/mol)为最佳。
四、小结
环己酮氨肟化反应是目前大多数己内酰胺生产工艺采取的中间产品合成方法,也是己内酰胺生产中的核心工序,由于催化剂价格的昂贵、反应的控制困难等原因,造成了大多肟化装置的成本较高,本文对肟化反应影响较大的几个因素进行了研究和探索,优化了反应控制条件,最大程度的发挥了催化剂的作用,降低了催化剂的损失量,提高了反应的收率,大大降低了催化剂的单耗及综合生产成本。综上所述,环己酮氨肟化反应较优的控制条件为:温度94~98℃,此时肟的催化剂单耗为0.143~0.152 kg/(t肟);叔丁醇和环己酮比例控制在3.5~4.5:1(w/w)为最佳;双氧水与环己酮比例较优的控制范围为1.20~1.25(mol/mol)。
参考文献
关键词:蒽醌法 过氧化氢 降解物 氧化铝
1 活性氧化铝的作用及原理
活性氧化铝在双氧水生产中的作用主要在两方面:一是再生生产中由于副反应产生的降解物,使其恢复为有效物质。降低物料消耗,提高资源利用率。二是脱除工作液中夹带的碱液、吸附生产中产生的有害杂质,提高产品质量,减少对昂贵的催化剂的损害。
2 活性氧化铝的性能评价
双氧水发展初期,人们认为氧化铝主要是脱除工作液中的杂质及夹带的碱液。所以,以对碱的吸附能力,来衡量氧化铝的活性。一般要求大于60%,测定方法是:将定量的氧化铝浸泡于定量的醋酸-苯溶液。然后用氢氧化钠返滴定,计算吸碱能力。后来人们发现氧化铝的重要作用是再生降解物,所以又有了用再生能力衡量氧化铝活性的指标。测定方法是:称20g氧化铝,置于250mL的锥形瓶中,加入100mL含降解物的工作液,于50℃在振荡器内震荡5小时,测定前后蒽醌含量变化,其差值即为再生活性。差值越高越好。但是,这个方法有局限性,一是它受氧化铝本身粒度的影响,氧化铝的活性一方面靠自身的结构,另一方面靠比表面积,粒度大,比表面积小,相对活性小。二是受工作液的影响,用来测量的工作液降解物含量低,测量出来的再生能力自然也低。但这并不表明氧化铝活性差。
3 氧化铝的使用
氧化铝在双氧水生产的作用如同医疗上的血液透析仪,它除了把生产中如同血液的工作液中的有害成分脱除外,还能把一些可以利用的成分再生。因此利用和选择好氧化铝,对生产厂至关重要。根据本人对双氧水生产厂家服务多年的经验,并基于上述理论,提出如下建议,并已取得生产厂的认可。
3.1 选择合适的产品 尽管国内外生产氧化铝的厂家很多,但是真正适合双氧水生产的氧化铝并不多,适合国内更少。双氧水生产厂应该慎重选择。选择的依据,一是再生能力,二是净化能力。表1为国内某大厂对不同厂家氧化铝的再生能力评价数据。从表1中,可以看出就再生能力来说,我厂和温州厂接近且略高。但是,我厂的再生速度比较快,适合大生产需要。表2为过国内某大厂对不同厂家氧化铝的实际性能观测数据。表2中观测时间为2002年,观测时间为1个月。
3.2 合适的使用方法 除了选择合适的氧化铝之外,正确的使用也能起到事半功倍的作用。根据笔者多年服务的经验,以下问题需要注意。
使用周期:表3为国内某大厂对不同厂家氧化铝、不同使用时间的再生能力测定数据。
从表3中数据看,使用初期再生能力没有充分发挥出来(3小时以内),直到6小时以上才看出明显再生作用。但时间继续延长,氧化铝活性达最大值并保持相当时间后,趋于下降,这时需要更换新的氧化铝。表中虽未列入实验数据,但生产实践和触媒活性变化理论表明,这个结论是正确的。但是,具体给出确切的判据是很难的,这是因为不同厂家的氧化铝质量参差不齐,不同双氧水厂家的生产情况不尽相同,所以具体的指标是难以给出的。但根据国内开得比较好的大厂经验和国外的数据,一般消耗控制在4.5kg/t(以27.5%双氧水计)。根据前述理论,也可以根据生产中2-乙基蒽醌、四氢蒽醌的变化来判断。若2-乙基蒽醌含量下降,可以判断为需要更换后处理氧化铝床;同理,若四氢蒽醌含量下降,可以判断为需要更换氢化氧化铝床。
4 结论
氧化铝是双氧水生产中的重要助剂,它关系到原料消耗、产品质量。应用氧化铝,要根据化学原理,采取合适的评价指标,用在合适的工序。本文给出了评价指标,并根据国内外的应用实践数据,给出了氧化铝使用周期、使用方法、使用量。对有关厂家具有指导意义。
参考文献:
[1]陈冠群,周涛,曾平,葛志强.蒽醌法生产双氧水的研究进展[J].化学工业与工程,2006(06).
关键词:尾气回收,活性碳纤维,膨胀机
1.概述
双氧水是一种绿色化工产品,其生产和使用过程几乎没有污染,故被称为“清洁”的化工产品,其应用前景日趋看好。最初双氧水仅用于医药和军工,逐步应用于化学品合成、纺织、造纸、环保、食品、医药、冶金和农业等广泛领域,市场需求日益扩大。
双氧水主要用于漂白、化学品合成和环境保护等三大领域。并与相关产品相比,显示出绝对的优势。例如:双氧水用于各类织物的漂白,不仅是因为对纤维强度的损伤小、织物不易返黄、手感适宜,对环境没有污染;在化学品合成方面,双氧水可制造多种无机过氧化物,其中最重要的是过硼酸钠和过碳酸钠,它们都是洗涤剂的添加剂,具有漂白消毒作用,用量很大。双氧水可用于处理有毒废水,其中处理最多和最有效的是硫化物、氰化物、酚类化合物。双氧水还可用于处理有毒废气,如SO2、NO、H2S等,处理的方式多样,效果良好;且用双氧水处理有毒污染物时,处理范围广、效果好,且不产生二次污染。
2. 各种氧化尾气回收的方法介绍
目前国内普遍采用的芳烃回收装置主要有低温水也叫冰机法;活性炭纤维吸附法;涡轮膨胀机法。
2.1.1概括
尾气首先进行阻火和过滤,以去除其中的颗粒物,然后进入吸附箱。主体装置采用三个吸附箱并联工作,运行时相互切换,共用一套管路系统。两个吸附箱进行吸附,一个吸附箱进行解吸和干燥,定时切换。运行时,尾气由吸附箱下部进入,其中的重芳烃组分被活性炭纤维吸附下来,净化后的气体从吸附箱上部排出。系统运行时,冷凝器、分层槽和储槽内的不凝气经漩涡气泵回送至装置尾气入口。
吸附在活性炭纤维上的重芳烃用水蒸汽进行解吸。蒸汽由箱上部进入,穿过活性炭纤维床层,将被吸附的组分解吸出来并带入冷凝器,解吸气体被冷凝下来流入分层槽;在分层槽内,重芳烃和水靠重力自动分离,上层得到的重芳烃予以回收,下层的化学污水直接排放。活性炭纤维完成脱附并经新鲜空气干燥后,切换回吸附状态,从而完成一个循环。整个过程在PLC控制下连续自动运行。
2.1.2工艺技术特点
1)活性炭纤维具有比表面积大(≥1250 m2 /g),吸附性能高,易脱附的特点。活性炭纤维使用寿命视尾气的洁净程度等条件而定,一般大于一年,且更换方便、环保、无污染。
2)本装置可全自动运行,无人值守。工艺流程通过PLC控制进行自动化操作,各工艺步骤严格按照时序控制,温度、压力、流量和阀位的工况实时显示,故障及时报警并显示位置,使得吸附器的吸附、解吸和干燥连续稳定地循环运行。
3)操作弹性大,运行可靠,能适应生产线工艺参数的一般波动。根据尾气流量和溶剂含量的变化,对吸附时间进行调整,从而适应生产工序的变动。
4)根据化工装置制造要求,控制箱采用正压防爆,全套装置按防爆要求进行设计、选型、制作和安装,装置安全可靠。
2.2.1 涡轮膨胀机法
涡轮膨胀机法是利用尾气自身膨胀制冷,然后利用此冷量回收尾气中的芳烃,此方法的优点是基本不消耗其他的能量。
2.2.2工艺技术特点
1) 冷量强,自循环降温
氧化尾气经过预处理后,通过特制的膨胀机前后的气体温差可达20—25℃, 10000m3/h尾气经膨胀制冷后冷量可达100余千瓦。例如:进膨胀机的尾气温度如果为20—15℃,则出膨胀机的气体可降到0℃-- -10℃,这部分低温气体在分离罐内分离除去被冷凝下来的芳烃后,不凝的冷气就作为冷源去给随后而来的尾气降温,可理解为是尾气自循环降温过程。
2) 节能
整个工作过程除一台0.8KWh电的油泵外,再无需消耗其他任何动力,几乎没有运行费用,设备全自动运行,无需看护。有经验表明,如果运行条件正常,近几年内几乎无维修费用发生。
3) 回收芳烃的效果平稳持续,无波动
由于该法使用的是尾气膨胀产生的冷量,所以只要双氧水装置运行平稳,氧化尾气量稳定,膨胀机就会正常运行,回收效果就呈稳定的状态,无波动,也不会有象吸附法那样随使用时间的延续而效果下降的现象。正常使用条件下装置芳烃消耗完全可控制在4kg/t 双氧水以下。
4) 环保
首先,膨胀制冷法处理尾气的工艺本身无有害物排放,不使用污染物。回收的芳烃等物料也清亮透明,不存在被污染变黑的隐患,无需蒸馏处理而可直接使用,因而不产生二次污染;如果生产平稳,系统搭配适当,尾气经该法处理后大气排放基本可达到标准,是理想的有利于环境保护的装置。
5) 安装方便。
该工艺所有设备基本上无需土建基础,就地平放即可。无需配设蒸汽、循环水等管道。机组运行平稳,无振动感,无需地脚螺栓固定。机组体积小,单套膨胀机组制冷回收的工艺占地不超过20m2 。经济效益突出。
3 氧化尾气回收的方案选择
由于冰机法是直接利用冰机产生的冷量制造低温水,然后利用低温水在氧化尾气冷却器中与尾气换热,对尾气进行降温以回收其中的芳烃,冰机在运转过程中需要消耗一定量的电量,该方法是最早的尾气芳烃处理方法,其运行成本较高。因此现在已无双氧水厂家直接利用该工艺进行氧化尾气回收。
活性炭纤维吸附法由于利用活性炭纤维的强吸附能力特性,因此回收率较高,因此在现在的双氧水厂家氧化尾气回收工艺中采用的相对比较多,并且使用效果较好,该工艺操作简单稳定,芳烃回收率高,有良好的经济效益。
涡轮膨胀机法是近期出现的一种新型氧化尾气回收方法,其实质也是也是低温冷凝法,但工艺利用尾气的余压驱动蜗轮作功产生低温介质,不要额外的动力,因此与活性炭纤维吸附法相比动力消耗较小,也没有蒸汽消耗,因此在节能降耗方面有一定的优越性,该工艺氧化尾气芳烃回收率虽然效果较好,但工艺是利用低温冷凝回收芳烃与活性炭纤维利用吸附特性回收重芳烃相比,回收还有一定差距。下图为涡轮膨胀机法机组外形尺寸。
因此,为了更好的利用上述两种工艺的特性,现有国内厂家将活性炭纤维吸附法和涡轮膨胀机法配合使用,并且根据相关报道已取得良好的效果[2]。
4 结论
双氧水作为一种绿色化工产品,其市场需求日益扩大。本文对双氧水尾气重芳烃回收现有工艺情况的优缺点和使用情况作了一个简要的分析和阐述。在我们现在设计过程中也只是使用了活性炭纤维吸附工艺,但在将来的双氧水设计过程中,我们也要与时俱进,采用更加先进和成熟的氧化尾气回收工艺,为业主取得更大收益。
参考文献
关键词:双氧水与HPPO法 环氧丙烷 技术路线 探讨
一、前言
环氧丙烷是重要的有机化工原料,在丙烯的衍生物中仅次于聚丙烯和丙烯腈,居第三位。PO化学性质极其活泼,应用极为广泛。以PO为原料生产聚醚多元醇进而生产聚氨酯是其最大用途;其次可用于生产聚氨酯弹性体及用途广泛的丙二醇、丙二醇醚等表面活性剂;还可用于生产油田破乳剂、农药乳化剂及润湿剂等。全称为1,2-环氧丙烷,有氯醇法、共氧化法和直接氧化法(HPPO)三种工业生产工艺。三种生产工艺的比较:
三种工艺路线基本情况
从上表可以看出,HPPO法因其运行成本低、节能环保而占据优势,但是高浓度的H2O2无法长距离运输,必须现场配套提供,因此未来的环氧丙烷生产技术路线方向应为双氧水与HPPO法的集成技术。
二、双氧水与HPPO法的集成技术
1.技术路线基本情况
双氧水直接氧化丙烯制环氧丙烷新技术开发的原位耦合法相比,简化了工艺流程,减少了规划及的损失;与传统工业生产方法相比,工艺简单,环境友好,无联产品问题;在优化的工艺条件下,催化剂循环使用5次以后环氧丙烷相对双氧水的产率仍保持在87%以上,产物分布选择性>99%.
新方法在适宜的溶剂体系中,在该研究组开发的新一代反应控制相对转移催化剂作用下,可直接催化双氧水氧化丙烯,高选择性的生成环氧丙烷。反应结束后,催化剂及溶剂都可以循环使用,因而对环境友好。
乙基蒽醌(或叔丁基蒽醌与乙基蒽醌的混合物)(QH2)与分子氧、丙烯在TS-1催化作用下,集成反应生成环氧丙烷,Q通过加氢还原完成反应循环。
QH2+O2Q +H2O2
H2O2+CH3CH=CH2PO+H20
Q+H2QH2
集成工艺的环氧丙烷收率为78%。
三、我国国内环氧丙烷的生产情况
我国自1965年第一套环氧丙烷投入生产以后,直至1988年齐鲁石化公司氯碱厂建成32kt/a装置投产以来,在真正使我国的环氧丙烷装置有了大幅度的提高,可是尽管如此多年以来,由于各装置的开工率并不是太高,使得国内环氧丙烷的总产量一直无法满足国内的需求,直到2000年开始国内量产才算是得到了大幅度的提升,已达到40482t,与1999年相比增幅达到43.5%。2001年国内生产量为44676t比上年增加10.4%,可是产量仍不能满足市场需求。
随着我国对工业发展的支持力度的加大和外国先进设备的引进,我国的环氧丙烷的生产能力也得到了巨大的提高。
四、目前国际上环氧丙烷的相关状况
当前,世界市场每年环氧丙烷的消费量大约是88万吨,产品主要用于生产环氧树脂、合成甘油、氯醇橡胶以及缩水甘油醚类等。环氧氯丙烷的主要消费国家和地区是美国、西欧和日本,其中西欧的消费量约为25.0万吨/年,约占世界环氧氯丙烷总消费量的28.4%;美国的消费量约为33.0万吨/年,约占世界总消费量的37.5%;日本的消费量约为9.5万吨/年,约占世界总消费量的10.8%。
目前,国际市场上所供应的环氧氯丙烷的主要来自日本和美国,亚洲和东欧各国为主要进口国,西欧的环氧氯丙烷供需基本平衡。根据相关数据分析可以预计今后几年世界环氧氯丙烷的需求量将以年均约5%-6%的速度增长。
因此,对双氧水与HPPO法集成生产环氧丙烷的技术路线进行探讨研究至关重要,一来可以增强我国的环氧丙烷的生产能力,促进国内环氧丙烷供求平衡进而增加出口;二来,可以增强国家工业实力,避免因过度依赖进口外国的产品,从而对工业完全构成威胁。
根据以上分析,我们可以得到结论:双氧水与HPPO法集成生产环氧丙烷的技术具有很强的先进性、经济型、可操作性。
关键词:棉花(Gossypium hirsutum L.);无菌苗;培养
中图分类号:S562;S351.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2012)05-0887-03
Discussion on Aseptic Culture Conditions of Cotton
ZHANG Fu-li,GE Hong-lian,JI Rui-jie,HUANG Yun-yun
(Key Laboratory of Plant Genetics and Breeding,Department of Life Science,Zhoukou Normal University,Zhoukou 466000,Henan, China)
Abstract: The best conditions of seed disinfection and inoculation before aseptic culture were studied using cotton seeds as experimental materials. The results showed that the best sterilizing conditions for cotton seed were soaking for 5 min in 1 g/L HgCl2 or 15 min in 50 g/L NaClO, washing for 5~6 times with aseptic water, soaking in aseptic water for 24 h, and then replacing new sterile water to soak seed until seed budding to about 3~4 mm, squeezing the seed cotyledon end to remove the seed coat, and inoculating on MS basic medium.
Key words: cotton(Gossypium hirsutum L.); aseptic; culture
棉花(Gossypium hirsutum L.)是我国重要的经济作物,通过转基因手段进行遗传改良是获得优良棉花品种的有效方法之一。在其转化研究中,如何获取健壮无菌苗作为外植体建立组织培养的高频再生体系,是有效开展此项工作的前提和基础。因此,在无菌苗培养时,种子消毒以及接种等环节就显得相当重要。对前者而言,不仅要求消毒彻底,还要使药剂对无菌苗的伤害最低。如果无菌苗受到的伤害较大就会长势不良,且直接影响后续的外植体的再分化及高频再生体系的建立。在植物的无菌苗培养中,不同的植物消毒方法会有所不同[1]。对西瓜种子而言,250 mg/L二氧化氯与1.5 g/L的升汞联合使用,污染率最低[2]。为了建立一套高效、稳定且对无菌苗生长影响最低的无菌苗培养体系,研究了不同消毒方法对棉花无菌苗种子消毒效果及无菌苗生长的影响,探索出了高效、稳定的消毒方法,以期为改进棉花无菌苗的培育技术提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
棉花种子由本实验室保存,选子粒饱满、颜色正常和大小基本一致的健康棉花种子为试验材料,75%(体积分数,下同)乙醇、1.0 g/L升汞、10%(体积分数,下同)双氧水、1.0 g/L硝酸银和50.0 g/L次氯酸钠4种药品作为消毒剂。
1.2 试验方法
1.2.1 无菌苗的获得 将棉花种子分成3份,一份用75%乙醇表面预处理3 min,另一份不用乙醇预处理,第三份则用乙醇表面预处理5 min,然后分别用4种消毒剂进行消毒。4种消毒剂及消毒时间为:10%双氧水消毒3 h、1.0 g/L升汞消毒5 min、1.0 g/L硝酸银消毒30 min和50.0 g/L次氯酸钠消毒15 min。每个处理共90粒种子,其中3个重复中每个重复30粒种子。处理后的种子用无菌水冲洗6~7次后接种在高压灭菌的MS固体培养基上,光照度为2 000 lx,25 ℃温室中培养。
1.2.2 数据处理 当种子胚根长到4 mm左右时视为发芽,每24 h记录1次发芽情况,发芽结束后统计发芽起始时间、发芽率和污染率。然后对发芽率进行差异显著性分析。
发芽率=(N1/30)×100%;污染率=(N2/90)×100%;单株鲜重=每个处理无菌苗的总重量/N1,其中:N1为每个重复发芽种子的总数;N2为3个重复污染种子的总数。
2 结果与分析
2.1 各种处理方法对污染率、发芽速度和无菌苗长势的影响
由表1可知,当用双氧水、升汞和次氯酸钠作为消毒剂时,是否用75%乙醇处理对污染率的影响没有差异,平均污染率为0.0%,各组合间均无差异;当用硝酸银作为消毒剂时,乙醇预处理对污染率有影响,没有经过乙醇预处理的平均污染率为22.2%。因此,从平均污染率来看,75%乙醇分别和双氧水、升汞、硝酸银、次氯酸钠进行组合,以及双氧水、次氯酸钠和升汞单独使用较适合棉花种子的消毒,单独使用硝酸银不适合棉花种子的消毒。但在试验中发现,在无菌苗的长势方面,乙醇预处理对无菌苗的伤害很大,经75%乙醇处理的无菌苗的长势比未经预处理的差,表现为生长不旺盛,且胚轴较细,易弯曲,叶片多卷曲,并且根部往往出现黄褐现象。经硝酸银消毒的无菌苗表现出平均株高矮、生长不旺盛,且始发芽时间较其他组合迟2~3 d。
在发芽速度上,硝酸银作为消毒剂时,无论是否用75%乙醇预处理,发芽均较其他药剂处理的迟2~3 d,双氧水与75%乙醇共同作用时发芽慢1 d,其他组合间无明显差异,始发芽时间全部为2 d(表1)。
2.2 药剂与乙醇共同作用对发芽率的影响
方差分析结果(表2)表明,4种药剂对发芽率的均方是884.309,F=40.943,P=0.000<0.05,即存在显著性差异;乙醇预处理与否对发芽率的偏差均方是39.802,F=1.843,P=0.180>0.05,即差异不显著;4种不同的药剂是否配用乙醇对发芽率的均方为11.842,F=0.548,P=0.766>0.05,即差异不显著。
综合以上对平均污染率和发芽时间分析与试验观察发现,用双氧水、升汞和次氯酸钠消毒时,事前是否用乙醇处理没有显著差异。当用硝酸银消毒时,是否用乙醇预处理对污染率的影响有差异,用乙醇处理能显著减少污染率,但由于乙醇对无菌苗的伤害很大,直接降低外植体生长及进行分化的活力。因此,在进行棉花种子消毒时,不考虑使用乙醇,直接在4种药剂中寻求最佳消毒方法。
2.3 4种药剂对发芽率的影响
4种药剂对棉花种子发芽率影响的多重比较如表3。结果表明:在对种子发芽率的影响上,硝酸银和升汞、双氧水及次氯酸钠之间差异显著,次氯酸钠和双氧水之间差异显著,次氯酸钠和升汞、双氧水和升汞之间差异不显著。其中,双氧水对发芽率的影响最小,其次是次氯酸钠和升汞,硝酸银的影响较大。同时由表1可知,硝酸银进行消毒易造成污染,因此,本试验中适合棉花种子消毒的药剂为双氧水、次氯酸钠和升汞。
2.4 4种药剂对单株鲜重的影响
由图1可知,次氯酸钠对单株鲜重的影响最小,升汞次之,双氧水和硝酸银的影响较大。综合以上分析表明,在实际应用中可以使用次氯酸钠或升汞对棉花种子进行消毒。
3 讨论
消毒剂种类的使用和接种方法在健壮无菌苗的获得中是很重要的。由于乙醇对无菌苗造成的伤害较大,因此,在对棉花种子消毒时最好不使用乙醇,用次氯酸钠、升汞和双氧水是比较有效的方法。但在试验中发现,虽然双氧水对棉花种子发芽率的影响最小,但经其消毒的种子发芽稍迟,且无菌苗长势较次氯酸钠和升汞的差,致使无菌苗的鲜重较低,并影响无菌苗外植体的分化能力。这可能是由于双氧水有轻微的腐蚀性,消毒后会加大种子中的物质向外渗漏,使种子的活力降低[3-5]。硝酸银作为消毒剂导致种子发芽慢,且对发芽率影响最大,因此不适合棉花种子消毒。虽然升汞对种子的毒性较双氧水大,但在清洗时,对用升汞消毒的种子多洗几次,其间并不断慢慢摇动,可有效清除残留的升汞。有研究表明,经1.0 g/L升汞处理的种子发芽率和发芽势均不高[6],消毒不彻底[7]。且消毒时间过长时,会对愈伤组织的生长产生抑制作用[8]。但在试验中发现,在用升汞进行消毒时,控制消毒时间和清洗环节可以有效克服这一缺陷,消毒5 min后可以用无菌水清洗6~7次,每次坚持2 min左右,其间并不时轻轻摇动,这样处理过的种子对发芽率和发芽势不会有影响。但是如果消毒时间过长,清洗6~7次仍然会对生长势有影响。有研究表明,单独使用次氯酸钠造成了20%左右的番茄种子污染[9]。本研究发现,50.0 g/L次氯酸钠能有效控制棉花种子的污染,这与甘小洪等[10]的研究结果一致,并没有对发芽率和长势造成明显影响。在对种皮的处理上,消毒前去掉种皮不如消毒后种子露白时去掉种皮为好,这样可以大大降低消毒剂对无菌苗造成的伤害,使无菌苗的长势更加旺盛;另外,种子露白时,不去掉种皮的无菌苗的长势不如去掉好,且易造成无菌苗高矮不齐。
在本试验中发现种子接种在培养基中的位置对种子发芽的影响也较大。如果把棉花种子的胚根端半埋在培养基中,有些虽然能发芽,但其发芽速度较其他慢3 d左右,如果胚根端埋在培养基中再多一些,种子则不能发芽。可能是因为培养基的通透性较差,使种子的呼吸受到了影响。试验中观察到在接种种子时,要将种子平放,并使胚根端尽量靠近培养基,但不要埋在培养基中,这样种子发芽会更快。
参考文献:
[1] 杜 燕,蒋海玉,刘其宁.贮存过期油菜种子消毒方法的研究[J]. 种子,2003(2):39-40.
[2] 李敏华,张洪溢. 无籽西瓜无菌苗萌发条件的研究[J]. 海南师范学院学报(自然科学版),2001,14(1):80-83.
[3] 傅家瑞. 种子的活力及其生理生化基础[J].种子,1984(3):1-5.
[4] HALMER P,BEWLEY J D. A physiological perspective on seed vigor testing[J]. Seed Sci Tech,1984,12(2):561-575.
[5] 钱秀诊,伍晓明,胡 琼,等. 贮藏时间对油菜种子生理生化性状的影响[J].中国油料作物学报,1993(3):30-32.
[6] 栾博宇,王洪君,于洪柱,等. 紫花苜蓿无菌苗培养前的种子消毒技术研究[J].畜牧与饲料科学,2009,30(10):172-173.
[7] 张志元,罗永兰,官春云. 油菜种子内生菌的检测及杀菌消毒处理方法[J]. 湖北农业科学,2005(1):52-55.
[8] 任敬民,陈跃进,郭丽明. 台湾青枣组织培养的消毒方法[J]. 湖北农业科学,2004(1):65-68.
The new types of pretreatment auxiliaries suited to the requirements of the Low-carbon economy, which are suitable for the needs of the textile printing and dyeing industry, and their application were discussed in this article. They play an important role in the vigorous development of the textile printing and dyeing industry.
最近中央多次指出必须加快转变经济发展方式,这是从我国经济发展的实际出发所提出的重要战略。对纺织助剂行业来说,不仅要重视经济的发展,更要保持人与自然、人与社会、人与环境的和谐发展。低碳经济作为转变经济发展的重要方式,能真正贯彻这一战略。
低碳经济是指以低能耗、低污染和低排放为基础的经济模式,其核心是能源技术和减排技术的创新、产业结构和制度的创新以及人类生存发展观念的根本转变。用这个标准来衡量我国各个行业,其适应低碳经济要求的压力都很大,而印染行业尤其如此。
1当前的形势
1.1印染行业面临的环保压力
目前我国纺织行业 80% 的用水量和污水排放量来自印染行业,而印染行业的排放水年回用率不到 10%。按照印染纺织品单位重量计的耗水量最大为国外的 3 倍,能耗是国外的 3 ~ 5 倍,能源费用占到加工费用的 30% 以上,有些企业甚至达到了 50%,染化料耗用量比发达国家高出 20% ~ 30%。在近年对全国 39 个行业进行第 1 次污染源调查时,纺织行业的污染状况升至第 2 位,能耗占行业总能耗的4.3%,是能耗大户之一,废水排放量列各行业的第 3 位。
虽经过2008年和2009年印染行业节能减排的大量实践,但受世界金融危机的冲击,印染行业的节能减排工作,形势不容乐观,任务仍很艰巨。为此近一段时间以来,印染工作者们开发了不少适应低碳经济要求的新型前处理工艺,如低温前处理工艺、短流程前处理工艺、冷轧堆前处理技术等,但这些技术的实现都需要有新型的前处理剂来保证。不仅如此,在前处理工艺中,也需要用符合低碳经济要求的新型前处理剂替代现有的助剂。
1.2前处理剂在印染行业中的作用
众所周知,前处理剂是一类保证织物质量、提高织物档次、降低织物成本的具有基础性作用的助剂。它的消耗量虽然不及印染助剂和后整理剂,但用现有前处理剂进行前处理加工所形成的能耗、水耗和排污量在印染过程中却占有较大的比例。而且我国的前处理剂档次较低,缺少适应低碳经济要求和拥有高性能的品种,稳定性差、有效成分低、产品标准严重滞后,加上缺乏品牌,直接影响到织物质量的稳定性和有效性,因此,具有高品质的前处理剂对于纺织行业技术升级、节能减排、降低成本、提高效益都有重要作用。
结合当前我国适应低碳经济的高要求和纺织行业的新形势,发展适应低碳经济要求的新型前处理剂已迫在眉睫,当前主要集中在“一低、一高、一多、一专”即“四个一”以及低温型、高性能型、多功能型和专用型前处理剂的开发上。
2低温型前处理剂
低温型前处理剂是具有低温工艺性、节能、节水、减排的新助剂,突出地表现在下列 4 个方面的创新上。
2.1低温练漂剂
精练是前处理工艺中非常重要的工序,目的是去除棉纤维中的棉蜡、果胶、蛋白质、棉籽壳、浆料和油渍等杂质。除杂是一个复杂的理化过程,传统的精练工艺是将织物放在一定浓度和温度在 98 ~ 100 ℃或更高的烧碱溶液中进行的。精练后需用水反复洗涤才能除去碱和杂质,因此能耗高、水耗大、排污严重。开发低温精练剂即是前处理加工中,适应低碳经济要求的最有效途径之一。
低温练漂剂的工作原理是降低精练液的表面张力、提高碱液的渗透性和棉纤维的润湿性,以此降低精练的温度并提高洗涤效果。上海祺瑞纺织化工有限公司开发的QR系列低温练漂剂。该低温练漂剂包括低温练漂剂QR 2011、QR 2010、QR 2020,它们以不同比例进行棉的煮练和双氧水漂白的同浴练漂,可使练漂温度降低到 80 ℃以下。其中QR 2010含有溶剂,可萃取去除水解皂化生成物,有利于提高水解反应速率和降低精练温度;练漂剂QR 2011含有催化剂(碱剂),可提高反应速率,进一步降低精练温度;练漂剂QR 2020则是含有复合活化剂的练漂剂,其作用是与双氧水生成过羧酸类化合物,从而提高氧化电位和双氧水的活化效率。它们可用于棉及其混纺织物的所有加工形式,特别是低温退煮漂一浴一步浸渍法练漂工艺、机织物退煮漂一浴一步轧蒸法练漂工艺、针织物和机织物退煮漂冷轧堆法练漂工艺等。经实践证明,其效果优异,主要表现为以下几点。
(1)能耗低,原来 1 t棉织物练漂用蒸汽从 5 ~ 6 t降低到 1.2 ~ 3.5 t ,节约用汽 40% 以上。
(2)易洗涤,原来 1 t棉织物练漂用水从 60 t左右降到30 t,减少 50%,同时污水排放量也相应减少 50%。
(3)工时短,洗涤次数与升降温时间的减少,可节约约 2/3 的加工时间,特别是筒子纱练漂,水洗次数可从 20 次降到 8 次。
(4)质量好,织物毛效可从 3 ~ 6 cm提高到 10 cm以上,不仅后续的染色均匀而且减少了染色疵病;改变了使用的碱剂,解决了氧漂破洞问题;低温处理减少了温热定形作用,减少甚至消除棉/氨纶混纺织物练漂时产生的死皱印。
2.2一浴低温精练和染色用精练剂
该精练剂适于低温精练,然后同浴直接染色。上海雅精细化工有限公司开发的低温练染通BHA就是这样的一种新型精练剂。其工艺是在 60 ℃条件下精练 30 min,不排液直接进行染色,与传统的工艺在 98 ℃煮练 50 min再降至 60 ℃中和 20 min相比,既节能节时又节水减排。
2.3低温双氧水漂白用活化剂
目前,精练的棉织物大都采用双氧水进行漂白,原因在于经双氧水漂白后的织物白度好、色彩稳定性高,且双氧水不腐蚀设备。但双氧水的活化能较高,氧漂温度必须在 95 ℃以上且pH值在 11 左右,才能分解产生有效的氧化剂HOO-。另外,在生产过程中还需要添加稳定剂才能提高双氧水的利用率。
为了节能和降低氧漂温度,国内外都在开发双氧水低温漂白用活化剂以提高双氧水的漂白能力。目前比较成熟的有非离子型的四乙酰基乙二胺(TAED)和阴离子型的壬酰氧基苯磺酸钠(NOBS),这两个活化剂我国都已生产。近年国外又成功开发了阳离子型N[4(三乙基铵甲撑基苯酰基)]己内酰胺氯化物(TEBCC)和阳离子型6(N、N、N三甲基按甲撑)己酰基乙内酰胺对甲苯磺酸(THCTS)等。它们的活化能力比非离子型和阴离子型活化剂更强。采用以上活化剂,可将漂白温度降低至 70 ℃左右,冷轧堆漂白时间缩短至 4 ~ 6 h,或者采用与常规工艺相同的温度和时间则可减少碱剂用量。另外,使用时为了避免氧化剂HOO-被重金属离子分解,需添加金属螯合剂以起到稳定作用。上述的低温练漂剂QR 2020就含有这种双氧水低温漂白用活化剂,而且进行了复配,减少了活化剂用量,降低了使用成本。石家庄市联邦科特化工有限公司的双氧水低温漂白活化剂JD 88也是这种类型的新助剂,它能使双氧水在70 ~ 80 ℃温度下漂白达到常规漂白的效果,若将它与精练乳化剂JA 690配合使用,可使织物处理更彻底、效果更佳。
总之,这些低温双氧水漂白用活化剂可节约能量、缩短工时、提高产品质量。
大s 用药效贴布治成人痘
本是用来治疗肌肉酸痛的药效贴剂撒隆巴斯,到了大s手上就变成了祛痘的灵丹妙药,每当她发现自己脸上长出红红的一块,而且压下去会痛的时候,就用撒隆巴斯剪成能盖住痘痘的大小,贴着红痛处,这对于偶尔冒出米的痘痘很有效果。
点评:易引发接触性皮炎
撒隆巴斯是治肌肉酸痛的贴剂,所以对舒缓红肿疼痛有一定帮助,它的薄荷成分能促进血液循环,表面上可以调理疽痘。但事实上,它的主要成分为“水杨酸甲酯”,对皮肤的刺激性很强,既不透气又不能杀菌,以此方法“战痘”,反而会引发接触性皮炎。
全智贤 用双氧水美白
全智贤的美白方法非常地惊世骇俗――用双氧水美白:洁面后,用干净的于帕或毛巾蘸上双氧水,敷于面部,每次3~5分钟,每日1~2次,连用7~10天,就有很好的美白效果。
点评:对皮肤有强烈刺激
医用双氧水是一种消毒、杀菌药剂,确实有一定的美白作用。但是,直接用双氧水美白相当危险。3%浓度的双氧水具有的渗透性和氧化性较强,时间长了会使皮肤变粗糙。有些人用后还会出现色素完全脱失,也就是我们常说的白癜风。
陈松伶 用婴儿油去黑头
婴儿油可以很好地溶解黑头,它就是陈松伶去黑头的法宝。先用婴儿油轻轻在鼻翼上按摩,渗进上以后再加几滴。不超过20分钟,就能将藏在毛孔里的污垢挤出来。
点评:按摩让黑头隐形
婴儿油对皮肤无刺激,可卸妆,深层清洁。但黑头成因很复杂,用婴儿油按摩能够溶解脂溶性污垢,但一些脱落的角质是无法清洁的。用其按摩不错,可以改善皮肤微循环,起到防止皮肤松弛老化、增强真皮纤维的弹性的效果,从而缩小毛孔,使黑头隐形。
萧蔷“意念气式按摩”熨平皱纹
萧蔷说,她每天一睁开眼,就躺在床上练“意念气式按摩”:将双手互搓,一边搓一边冥想,然后利用手掌上的热量按摩脸部肌肤,“感觉”哪里有皱纹,就用手掌“熨”平它。
点评:心灵的力量 助按摩一臂之力
女人是个精神动物,冥想会对肌肤产生意想不到的效果。当然按摩也是不可缺少的,可以有效促进血液循环、提高肌肤吸收能力,而且双手搓热以后温热的按摩对改善局部循环的作用会更加明显。
陈德容 补水并非大量喝水
大量喝水并不能马上滋润肌肤。陈德容说,喝过量的水很有可能造成身体冰冷肌肤浮舯的现象。所以要滋润肌肤,最基本的还是要把保养功夫做到实处。
点评:皮肤“表面”文章更重要
除非人处在脱水状态,否则一般状况下,人体的平衡系统会自动排出多余水分,但多喝水可以帮助人体排出毒素。要滋润肌肤,还需“表面功夫”,除了天然保湿因子,最好选能帮助肌肤形成连续皮脂膜的保湿品。
刘若英 用葡萄保养肌肤
奶茶超爱用葡萄保养肌肤,方法是先将葡萄籽取出,把葡萄肉和皮用果汁机打成汁,再用压缩面膜吸收。而用剩的葡萄籽也是好东西,用果汁机捣碎后加在洗面乳上,可当成磨砂膏用。
色纺纱产品,采用“先散纤维染色、后混色纺纱”的加工方法,将两种或多种染色棉纤维进行混色纺纱而成,以达到独特混色多彩的单纱风格。散纤维染色方式,也称散毛染色,最早用于羊毛和腈纶,90年代初余姚久丰染色厂将此工艺应用于棉花散纤维,并与宁波百隆集团及其下属宁波海德针织漂染有限公司密切合作,创新并推广了散纤维染色技术,从而带动了整个色纺纱行业的飞速发展。
相对于传统白纱或白布的整体染色,色纺纱中只有部分比例的纤维需染色,因而较布匹或纱线的染色产品,单位能耗和污染物排放有所降低。但与棉纱或棉布浸渍染色类似,棉散纤维染色也存在生产流程偏长,单位能耗和排污量偏大的难题。本文从节能减排的要求出发,积极筛选和应用棉用节能环保型助剂,来降低能耗,并减少排污量。
1 低温练染剂
原棉(包括普梳和精梳棉网)中存在较多油脂蜡质、果胶质和含氮物质等伴生物,使棉纤维产生疏水性,并对染料的上染构成不良影响,因而一般不宜直接进行染色。为便于散棉染色时染料的吸附和扩散,又尽可能不影响染后可纺性,传统方法是应用适量皂洗剂、精炼剂或渗透剂,对原棉进行高温煮练前处理以适当去除纤维杂质,使得后续加工中染液能迅速均匀渗入纤维内部,改善染色质量。为防止碱剂未洗净而导致后续染色不匀,煮练工艺设计时仅使用较低浓度的纯碱,但为提高煮练质量的“透”和“匀”,通常在沸煮条件下大幅延长处理时间(练染工艺曲线如图1所示),尤其对于精梳棉网或弹性偏差的原棉,这样就导致工艺流程和能耗显著增加。
为缩短前处理工艺并降低能耗,染厂可选用适于低温前处理的棉用新型练染剂,这类助剂具有以下特点:成分为表面活性剂的混合物,具备强力的渗透性和润湿性,厚重纤维层经短暂浸渍即能完全渗透和润湿;优秀的乳化、螯合和分散能力,能乳化和分散煮练液中的污物和杂质,使其不再吸附于纤维从而便于洗除;良好的染料同浴稳定性,对染料的凝聚和阻染性低,在含高浓度电解质的染液中其性能能保持稳定和有效。
低温练染剂早期推荐工艺为低温练染-浴浸渍处理,即在前处理液中仅加入适量练染剂,升温至60~80℃,保温20~30 min后,直接加入活性染料进行染色,但其深色产品的得色率偏浅10%左右。调整后的工艺为低温练染两浴浸渍处理,即前处理结束后先排液再进水染色,工艺曲线如图2所示,该工艺可有效改善得色率偏低的问题。
本文使用3种练染剂进行了试验:1号助剂为荷兰某公司练染一浴助剂;2号河北某公司练染剂;3号上海某公司练染酶。使用1 g/L上述助剂对某新疆精梳棉网进行60℃浸渍前处理30 min,采用低温练染两浴浸渍处理工艺,并与传统工艺进行了对比测试。结果表明,与传统高温前处理黑棉大样对比,上述练染剂处理黑棉样品均无明显色花和白芯现象,且色光、色牢度和可纺性基本相同,但其染色深度(Datacolor 550测定)有明显波动:1号样品深度在99.8%~103%;2号样品99.4%~103%;3号样品98%~102%。因此,选用合适的练染剂和处理工艺,可在保证色棉染色质量的前提下,大幅降低前处理时间以及蒸汽和电力用量,且可节约两道水洗,从而减少废水排放量。
2 低温氧漂活化剂
棉花漂白加工的目的在于去除纤维共生物中的天然色素,使纤维具有洁白的外观,并提高纤维白度稳定性和纤维吸水陛。双氧水具有优良的氧化性能,其漂白棉纤维具有白度纯正、不泛黄、分解产物无污染、对设备无腐蚀等优点,目前广泛用于棉的漂白加工,简称氧漂。但氧漂通常需在近沸点高温及较强碱性的条件下才能达到最佳效果,存在能耗大、纤维损伤较严重等缺点。此外,漂白时大部分双氧水被无效分解,真正起漂白作用的有效成份并不多。为降低氧漂处理温度,提高双氧水有效分解率,国内外陆续开发了多种具有高效催化作用的低温氧漂活化剂。
用于低温漂白的活化剂主要是酰基结构的有机化合物,通过酰氯或酸酐将酰基接枝在含氮、含氧或含硫的化合物上,其生成物在双氧水存在下能生成过酰基化合物(过羧酸),该化合物漂白活化能较双氧水低,分解物中有效漂白组分多,且能在较低温度下发生氧化反应,从而达到低温漂白和减少纤维损伤的目的。若生成的过羧酸碳原子数小于8,则能溶于水中,不易吸附到纤维上,使纤维表面上过羧酸浓度与溶液中相同,其双氧水活化效率较小,漂白白度较差,这种活化剂称为亲水性活化剂,如四乙酰基乙二胺(TAED)。若过羧酸的碳原子数大干8,因其过羧酸不溶于水而易被纤维吸附而使纤维表面浓度高于溶液,其双氧水活化效率高,漂白白度较高,这种活化剂称为疏水性活化剂,如壬酰氧基苯磺酸钠(NOBS)。
(黄山学院 化学化工学院,安徽 黄山 245041)
摘 要:以竹炭纤维和丙烯酸为主要原料,采用溶液聚合的方法成功合成纤维素接枝丙烯酸共聚物,通过正交试验设计,确定了该合成反应的最优反应条件.
关键词 :纤维素;接枝;丙烯酸
中图分类号:TQ352.72文献标识码:A文章编号:1673-260X(2015)07-0211-02
1 引言
纤维素是大自然生物体内存在的一种分子量特别高的化合物,为一种可持续发展的资源[1].如果对纤维素进行接枝共聚赋予纤维以新的功能(如耐磨性、亲水性、抗静电性、抗菌性、弹性、染色性、阻燃性和耐热性等)研究出具有高技术含量的特殊功能新材料,具有一定的实用意义.[2-5]
本文以过氧化氢为引发剂,成功引发丙烯酸接枝纤维素.探究了反应温度、反应时间、引发剂浓度、预处理温度等因素对反应的影响.
2 实验部分
2.1 主要试剂
试剂:竹粉(100目),双氧水,丙烯酸,氢氧化钠,硫酸亚铁,高锰酸钾,均为分析纯.
2.2 实验方法
为了更好地优化、选择实验条件,进行正交实验.因此选择了几个重要因素如下:
2.4.1 竹纤维的处理
称取一定量竹粉置于30%双氧水溶液中浸泡处理0.5h.
2.4.2 竹纤维接枝共聚物的合成
在烧杯中竹粉置于30%双氧水溶液溶液中预处理半小时至充分溶胀取出,抽滤溶液后,放入四口烧瓶中加入少量的水,在机械搅拌下加入定量的丙烯酸,在一定的温度下进行聚合反应.体系爬杆后,停止搅拌,待反应到预定的时间下取出物料.
2.4.3 接枝物的纯化
本实验将粗产物用氢氧化钠水溶液中和至预定PH值,趁热抽滤,抽滤的滤液为沸水均聚物物和未参加反应的竹纤维素以及其他物质小分子等,把滤饼放入恒温箱中在70℃下干燥至恒重,得到纯净的竹纤维接枝产物,产物为淡黄色丝状物[15].
3 结果与讨论
3.1 正交实验结果:
由表3-1可见因素显著性顺序为B-C-D-A,优水平组合为A1B3C4D4.
3.1.1 预处理温度对接枝率和接枝效率的影响
过氧化氢是一类强氧化剂,由于它的的氧化性受到温度的影响,实验采用30%过氧化氢对竹纤维进行提前处理,主要使纤维素在30%过氧化氢和纤维素的混合体系中发生溶胀,并且在整个处理过程中过氧化氢和纤维素形成氧化还原体系,使得体系中产生大量自由基,因此,采用加热预处理来引发接枝聚合可大大提高丙烯酸与竹纤维的接枝率和接枝效率.当过氧化氢处于作为氧化剂氧化的最佳温度100℃时.过氧化氢的氧化活性最大,纤维素的溶胀程度变大,从而产生的自由基增多.RO·的活化中心的活性变大,聚合产物接枝率和聚合产物的单体接枝效率也可能变大.
3.1.2 聚合温度对反应的影响
在化学反应中,温度是对反应速率和产物结构有影响的重要因素.当反应发生时随着温度的上升,接枝率和单体接枝效率明显增大.这是由于温度提高产生的游离自由基浓度就越大,与单体接枝反应量就越多.但温度继续上升,接枝率和接枝效率反而降低,这是由于温度升高,使得引发各个反应的活化能增大,温度上升,反应速率增大,单体转化率增大.但是聚合反应的接枝率和接枝效率反而降低.
3.1.3 引发体系中氧化剂的量对反应的影响
当其他因素保持不变时,在一定范围内随着双氧水的量增加,接枝率和单体接枝效率都会上升,那是因为增大双氧水的量,等同的竹纤维量的条件下,双氧水与纤维素作用越充分,产生的过氧酸分子就越多,从而分解的纤维素大分子链自由基和氢氧自由基就越多,形成的活化中心就越多,与丙烯酸单体接枝分子就越多,因此接枝率和接枝效率就越高.当双氧水过量时,生成的氢氧自由基越多,引发均聚反应,产生的副反应自由基越大,发生终止反应速率增大,单体接枝效率降低.
3.1.4 聚合时间对反应的影响
实验保持其他因素不变的情况下,丙烯酸与纤维素的接枝率和接枝效率随着时间的增加而迅速增大.由于纤维素经双氧水预处理反应,刚开始产生大量自由基,短时间内迅速发生聚合反应.接枝率和单体接枝效率迅速变大.但随着反应的进行,纤维素大分子自由基浓度迅速降低,丙烯酸单体迅速减少.因此当时间到达一定后,时间的增加,接枝率和接枝效率的增加趋势也趋向于平缓,时间继续增加,接枝率和接枝效率基本保持不变,基于从产物性能和经济的原则考虑,本实验最佳反应时间为3h.
3.2 在引发剂中加入亚铁离子对反应体系的影响
查表得过氧化氢引发体系为活化能为217.7/kJ.mol-1.过氧化氢与氯化亚铁体系引发体系活化能为50.7/kJ.mol-1.且由下表的数据和正交试验表对照可以看出当微量亚铁离子加入到双氧水形成的氧化还原体系中,能很大程度的降低反应体系的活化能,所以在反应中加入亚铁离子,形成亚铁离子双氧水氧化还原体系,使体系中的纤维素大分子链自由基与氢氧自由基活性点明显降低,从而丙烯酸单体更容易发生聚合反应,所以反应体系的接枝率和接枝效率明显提高.
4 结论
(1)用过氧化氢作为引发剂能够有效引发竹纤维与丙烯酸的接枝共聚反应,且得到最优化条件为:纤维素与丙烯酸的质量比为1:3,室温预处理时间4h,加热温度为60℃.
(2)相同条件下,加入亚铁离子可以明显提高接枝率和接枝效率.
参考文献:
(1)张兴英,赵京波.高分子化学[M].北京:化学工业出版社,2006.256-258.
(2)苏茂尧,丁新颖.纤维素经铈离子引发丙烯酸接枝共聚机理研究[J].华南理工大学学报(自然科学版),1994(06):119-125.
(3)王溪溪,孙金余,任文等.竹纤维与丙烯酸接枝共聚反应的研究[J].长江大学学报(自科版),2006,(3):46-48.
慢性根尖周炎合并瘘管是口腔科常见病之一,其治疗方法各医师有不同选择。2006~2009年我科收治根尖周炎合并瘘管的患者463例,其中353例通过根管治疗后收到显著效果;110例治疗失败而拔除患牙。现将治疗体会报告如下。
适应证和禁忌证
主要适用于病史在2~3年内的单根及单根管的患牙。残根、牙周病所引起的慢性根尖周炎以及病史过长的瘘管,因其牙周及根周硬软组织破坏严重,而且常伴发根尖肉芽肿、根尖囊肿,均属禁忌范围之列。
治疗方法
慢性根尖周炎并瘘管的治疗方法及步骤与根管治疗基本相同,常规开髓后,揭顶,拔除坏死的牙髓组织,反复冲洗髓腔、根管,扩管;生理盐水、双氧水交替冲洗根管;搔刮瘘管,烧灼瘘管口;根管FC暂封;根管充填,牙体修复。
在治疗操作过程中应特别注意在扩管时前髓腔、根管内的坏死牙髓应拔除干净,并用双氧水冲洗,以免在扩管时将感染坏死的牙髓推至根尖区造成再感染。扩管时,一定要认真仔细地反复扩挫根管壁,应尽可能地将软化的根管壁清除干净。在扩挫根尖孔时,要比一般根管治疗时根尖孔的直径略粗宽些。搔刮瘘管,应顺着瘘管走行直达根尖区,充分搔刮,将坏死的骨质、瘘管上皮一并刮除,然后用碘酚烧灼瘘管口,以利瘘管愈合。双氧水冲洗根管,初次冲洗时,应在不加压的情况下,轻慢冲洗根管,待根管内无残留物后,可用双氧水加压冲洗根管。双氧水通过根尖孔到达根尖区,利用双氧水及其释放的新氧将根尖区搔刮后的残存的部分坏死组织顺着瘘管排除,同时可以杀灭根尖区厌氧菌。在冲洗时要特别注意应与生理盐水交替使用。特别是最后一次冲洗时,应用生理盐水冲洗根管,必须冲洗至瘘管口无气泡溢出为好,否则在根管暂封后易形成气肿。冲洗完毕后,在瘘管口烧灼之前,可自瘘管在根尖区局部上药,常选用消炎粉和甲硝唑粉剂。复诊时间,一般在暂封后3天复诊1次,常规根管换药,1周后再复诊1次,如达到充填条件,即可行根充后永久充填,若根管内有渗出液可再换药,在2~3次换药后,均可达到理想效果。术后可以口服一定剂量的抗生素如甲硝唑片,并保持口腔卫生。
对于已行根管充填的患牙继发慢性根尖周炎合并瘘管者,可在局麻下切开黏膜骨膜后开窗行根尖切除术加根尖搔刮术。
结 果
通过治疗后,一般在术后2~3天瘘管开始愈合,1周后瘘管消失。根管在2~3次换药后可以达到根充条件是患者无主诉症状;髓腔、根管内清洁,无渗出物;棉捻干燥,无臭味;患牙无叩痛。做根充后永久充填并修复牙体。
本组463例根尖周炎合并瘘管的患者,353例效果显著,110例治疗失败。
讨 论
慢性根尖周炎是指牙齿根尖部及其周围的组织,包括牙骨质、牙周膜和牙槽骨由于各种原因导致的慢性感染性病变的总称。大多数由牙髓坏疽而来,一部分因急性根周炎未经彻底治疗而转成的。慢性根尖周炎多无症状,在机体抵抗力下降时,可转化为急性根尖周炎或称慢性根尖周炎急性发作,因此,慢性根尖周炎常有反复疼痛、肿胀病史。治疗以消炎、止痛、开髓减压保存患牙等治疗。
慢性根尖周炎合并瘘管的患牙,往往是坏髓牙,而且根尖区存在一定范围的骨质破坏及慢性牙髓炎。在临床上,医生多采用拔除患牙的治疗方法。此法虽然直接、简单,但因牙齿缺失致功能丧失,给患者带来心理上的不良影响和经济上的损失。笔者认为,对于此类患牙,只要通过细致、彻底的保守治疗,仍能恢复该牙的功能,得到理想效果。
在整个治疗过程中,起决定性作用的是根管预备和瘘管搔刮。这两个环节与医生素质和认真处理程度成正比。根管预备不良,根管冲洗不仔细,均可造成根管内残留感染物过多,不利于炎症的消退,瘘管搔刮不彻底,可致根尖区死骨和瘘管上皮遗留,不利瘘管愈合。因此,在这两个环节工作中,要特别认真仔细。根尖区局部上药的目的就在于使局部达到有效抗生素浓度,利于消炎、抗菌,促进根尖区组织愈合。
慢性根尖周炎形成脓肿后有两种类型,即有瘘型和无瘘型。有瘘型慢性根尖周脓肿可在牙龈上发现瘘管口,瘘管口是根尖周脓液排脓道的出口,大多位于患牙根尖部的唇颊侧,临床检查时应注意瘘管口与患牙的关系,可用牙胶尖插入瘘道,拍摄X片加以确定其来源。
有瘘管的慢性根尖周炎患者,大部分是龋病、牙髓病治疗不及时、不彻底发展而来。它是一个病理性发展过程。治疗上应严格选择适应证,患牙松动在Ⅰ°内,无明显叩痛。若X线摄片示牙槽骨阴影不超过牙根的1/2。有瘘管的慢性根尖周炎,牙髓已坏死,开髓无需麻醉。根管用扩大锉机械去腐去菌。3%双氧水反复冲洗。髓室内放甲醛甲酚液棉球暂封补牙条封闭消毒,此法操作简单、疗效可靠。根管充填的指征是牙齿无松动,无叩击痛,瘘管消失。根管填充根据X线片上牙齿根管的长度充填。根管治疗后3、6个月复诊观察治疗效果。