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第1課聚氯乙烯介紹
PVC是聚氯乙烯塑料的縮寫。這種令人欣喜又令人擔憂的塑料產品實際上是壹種乙烯基聚合物。
簡單來說，鹽的水溶液在電流的作用下發生化學分解。這個過程產生氯氣、苛性鈉和氫氣。提煉和裂化石油或汽油可以生產乙烯。氯氣和乙烯混合時，會產生二氯乙烯；二氯乙烯可以轉化為氯化乙烯，這是聚氯乙烯的基本成分。在聚合過程中，氯化乙烯基分子連接在壹起形成PVC鏈。這樣生產出來的PVC是白色粉末。它不能單獨使用，但可以與其他成分混合制成許多產品。
1835年，尤斯圖斯·馮·李比希實驗室首次合成了氯化乙烯。而PVC是鮑曼在1872合成的。但直到19的20世紀20年代，PVC的第壹個商業產品才在美國生產出來，之後的20年，歐洲才開始大規模生產。
PVC以其原料(石油、石灰石、焦炭、鹽、天然氣)豐富、制造技術成熟、價格低廉、應用廣泛的突出特點，成為世界第二大通用樹脂，占世界合成樹脂總消費量的29%。PVC易於加工，可通過模壓、層壓、註塑、擠出、壓延、吹塑等方式加工。PVC主要用於生產人造革、薄膜、電線護套等軟塑料制品，也可生產板材、門窗、管道、閥門等硬塑料制品。
PVC具有阻燃(阻燃值40以上)、耐化學性高(濃鹽酸、90%硫酸、60%硝酸、20%氫氧化鈉)、機械強度好、電絕緣性好等優點。但其耐熱性較差，軟化點為80℃，在130℃開始分解變色，析出HCI。
其實描述了這麽多，我們最應該學習的是:PVC在給人類提供了很多便利之後，仍然有它最致命的缺點；這是對環境破壞最大的塑料產品。聚氯乙烯的生產、使用和處理都會導致有毒氯化物的釋放。這些毒素很容易進入水、空氣和食物鏈，進而對環境造成巨大破壞。此外，據說PVC與癌癥、激素失衡、出生缺陷、糖尿病、神經損傷和免疫抑制後果間接相關。在PVC玩具中，鄰苯二甲酸酯被用作軟化劑，有健康意識的父母已經開始擔心這種物質是否對孩子有害:因為孩子咀嚼和吮吸他們的玩具，如果這些添加劑有毒怎麽辦？
PVC為什麽這麽讓人又愛又恨？其實PVC中氯的作用也讓人又愛又恨。原來大部分日常使用的塑料制品主要是由碳和氫組成的。PVC的區別在於除了碳和氫之外，還含有氯(約57%重量)。由於分子中氯的存在，聚氯乙烯的功能變得特別豐富，因為它可以使聚氯乙烯與許多其他物質相容。氯的成分還可以幫助延緩PVC的燃燒，在塑料回收自動分類系統中也可以作為區分PVC的“標誌”。我們還可以利用多種技術開發聚氯乙烯的制造方法，幾乎不需要使用能源就可以做出最終的產品形態。所以說，正是氯的存在，才使得PVC在如此迅速而廣闊的應用領域中顯得難得壹見。
但是，同時我們也不能忘記，氯也被稱為“PVC中的致命結構單元”。是PVC汙染的罪魁禍首。事實上，它也是許多臭名昭著的有毒物質的基本成分，如CFC(氯氟烴)、二惡英汙染、PCB(多氯聯苯)和DDT農藥。大量氯化毒素侵入空氣、水和食物鏈。這些化學物質中的大部分——有機氯——不容易分解，會在環境中殘留幾十年。人類和動物都不能有效地將其排除體外...因此，危險在等待著。
聚氯乙烯的生產在60年代迅速發展。禁止與其他產品壹起使用工業用氯(如多氯聯苯、含氯氟烴和含氯溶劑等)。)，氯工業轉向PVC以消耗其多余的氯。聚氯乙烯的產量正在逐漸增加，尤其是在亞洲和拉丁美洲。現在世界上30%以上的氯產品用於生產聚氯乙烯。
第2課聚氯乙烯的應用
PVC化學性質穩定，呈中性，無毒。PVC質輕而堅固，適應性強，價格便宜，這就決定了它的廣泛用途，包括制作最敏感的物品，如醫療器械、建築材料、玩具、汽車電纜等。
正是由於PVC具有制造方便、成本低、性能穩定、應用廣泛等優點，近年來發展迅速，取代了其他問題較少的材料，如玻璃、金屬、紙張、陶瓷、樹木等，並阻礙了無氯塑料的使用。
聚氯乙烯最大的應用是在建築材料-電纜，窗框，門，墻，面板，水管和汙水管-和在家居產品-塑料地板，塑料墻紙，百葉窗和浴簾。
聚氯乙烯也用於消費品，如信用卡、唱片和玩具；辦公用品包括家具、裝訂工具、文件夾、筆；它也用於汽車工業，特別是密封。壹輛中型車用PVC約16公斤。這種聚合物是壹種防止磨損的覆蓋膜，用作延長汽車壽命的主要保護材料。在醫院，是壹次性用品(包括醫療用具、血袋、導尿管、手術手套、心肺通道裝置、藥丸和藥片包裝等。)，也可以是電線電纜的絕緣，仿皮革，園林家具。
其實PVC的危害是廣泛的，長期的。從PVC塑料的原料、生產、使用、焚燒，其整個生命周期都存在潛在的環境汙染。
在所有塑料中，PVC塑料對環境的破壞最大。在其生命周期內，它需要生產危險化學品，釋放有害添加劑，並產生有毒廢物。令人擔憂的消息是，全世界聚氯乙烯的產量都在增加。雖然事實上已經有更安全可行的產品可以替代所有的PVC產品。
在聚氯乙烯的生產過程中，也有許多危險:
聚氯乙烯粉末的生產包括運輸危險的爆炸原料，如聚氯乙烯單體，以及生產有毒廢物，特別是二氯乙烯(EDC)焦油。焦油廢料含有大量二惡英，然後焚燒傾倒，會將二惡英擴散到空氣中。
此前，在1991之前，世界範圍內禁止在海洋焚燒容器中焚燒這些焦油廢物，因為有毒物質的釋放會影響海洋生態系統。目前，這些廢物在陸地上的焚燒爐中焚燒或深埋地下。
聚氯乙烯的生產中會使用大量的添加劑，這將使聚氯乙烯適用於各種用途。壹些添加劑是增塑劑，使塑料更柔軟，重金屬是穩定劑或著色劑，殺菌劑保護其他添加劑免受真菌影響。所以聚氯乙烯的生產伴隨著大量二次有毒物質的產生。
英國化學工業公司(ICI)生產的這些廢物含有大量二惡英，綠色和平組織在1994和1996調查美國PVC行業時發現了類似的照片。
在荷蘭，生產聚氯乙烯單體(VCM)在鹿特丹產生了大量二惡英汙染物。在威尼斯，綠色和平組織分析了從Porto Marghera采集的沈積物。它清楚地表明，瀉湖受到生產聚氯乙烯單體的Enichem工廠產生的二惡英汙染物的汙染。1994，德國下薩克森州環境部門發現威廉港歐洲乙烯公司PVC生產區汙水處理廠的汙泥中含有大量二惡英。二惡英也存在於儲存這些汙泥的垃圾堆中。
在使用過程中，對環境具有破壞性的聚氯乙烯消費品也對消費者構成危險。塑化劑與塑料結合不緊密，但會隨著時間的推移慢慢過濾掉。比如塑料地板中的塑化劑在室內會揮發。最常見的增塑劑，鄰苯二甲酸DEHP酯，是壹種可疑的致癌物。鄰苯二甲酸酯軟化劑是壹種全球性汙染物，其中90%以上用於PVC塑料。最近，許多政府已經禁止含有軟化劑的塑料玩具和出牙嚼子。原因是當寶寶吮吸和咀嚼時，柔軟劑有泄漏到口中的危險。
聚氯乙烯的處理造成了更多的環境問題。如果燃燒，無論是在火中還是焚燒爐中，PVC都會因為含氯而釋放出含有二惡英的酸性氣體。聚氯乙烯是世界上二惡英的主要來源。如果采用填埋，最終會釋放出添加劑，從而威脅地下水的供應；焚燒埋在垃圾中的聚氯乙烯也是二惡英的另壹個來源。
PVC塑料的主要添加劑和其他塑料類似，包括填料、潤滑劑、顏料、阻燃劑、穩定劑和增塑劑。在實踐中，穩定劑和增塑劑的應用最為廣泛，這也使得PVC在特性上有別於其他塑料。在這些添加劑中，穩定劑和增塑劑是對人類健康和環境造成極大危害的主要添加劑。
穩定劑主要含有壹些重金屬，如鉛和鎘。在PVC中添加重金屬主要是為了防止PVC因光和熱而降解。比如添加鉛等重金屬，就是為了固化PVC耐熱，多年保持其特殊性能。PVC窗框可以使用50到100年，無需油漆或其他處理。
如果聚氯乙烯廢物處理不當，這些有害金屬可能會擴散到周圍環境中。隨著對重金屬問題的認識，該行業已經開始尋找替代解決方案。正在研究壹些解決方案，當然，這些解決方案會對技術實現和總體成本產生影響。這意味著替代品最終出現還需要壹段時間。現在，鎘的替代品已被廣泛使用，在PVC行業中不再作為添加劑使用。就鉛而言，有計劃逐步減少聚氯乙烯生產中對鉛的使用。行業決定在自願的基礎上在2015之前停止使用鉛。鉛被其他毒性較小的物質代替，如鈣、鋇或鋅，它們的毒性明顯較小。壹些替代物質在技術上效率低下，這就是為什麽需要時間來找到可行的解決方案。PVC門窗框屬於長壽命產品，長期使用也會含有任何添加到其中的重金屬。
對於增塑劑，以鈦酸酯為主。這些添加劑為PVC提供了必要的機械性能、耐熱性、顏色、透明度和彈性。最常見的鈦酸鹽是DINP和DEHP。DINP通常用於制造玩具，DEHP主要用於聚氯乙烯的醫療用途(至少在歐洲是如此)。但在歐洲或美國，妳幾乎找不到使用這些地區生產的這種鄰苯二甲酸酯的玩具。
需要補充的是，DEHP作為全球最常用的塑化劑，被證實對人體沒有致癌作用。比如在醫學應用上，從療效角度來說，鄰苯二甲酸酯是最好的增塑劑，可以減輕患者的痛苦。鄰苯二甲酸酯唯壹的缺點是柔軟劑與PVC混合時，柔軟劑會長時間輕微分解。這項調查的結果來自國際癌癥權威機構——國際癌癥調查機構，它是世界衛生組織(世衛組織)的壹部分。以下是美國科學與健康協會的評論和聲明:
“專家組認為，醫療設備中的DEHP是無害的，即使對那些與某些醫療程序有高度接觸的人也是如此。例如血液透析或體外膜氧化(體外膜肺氧合)。專家組認為DEHP賦予醫療設備許多重要的物理特性，這些特性對醫療設備的功能至關重要。如果這些產品沒有DEHP，就會對壹些人造成傷害。任何DEHP或含有DEHP的醫療器械替代品都要進行評估，必須采用與DEHP相同的標準:1。解釋被批評的醫療設備應用的適當物理特征和功能；2.在研究對動物和人體的毒性以及人類接觸數據的基礎上進行風險評估。
關於DINP的科學著作不如DEHP豐富。盡管動物毒性測試結果表明需要進行徹底的評估，但專家組認為這壹事實的許多部分對人類影響甚微。正常使用玩具，玩具中的DINP對兒童無害。為了更好地了解玩具中DINP對兒童的暴露程度，專家組建議開展深入研究並記錄文件:1。兒童與玩具等物體的接觸時間以及兒童用嘴的行為；2.現實條件下DINP的釋放速率。這種研究將提高DINP暴露評估的準確性，也將有利於評估DINP對兒童含在嘴裏的玩具或其他物體上的其他物質的影響。任何含有DINP的DINP或毛絨玩具都應進行潛在風險評估，評估必須基於動物和人類毒性數據以及人類接觸DINP的數據。"
世界正面臨著由PVC引起的廢物危機。短期的PVC生產和幾年的處理造成了大量的PVC廢物問題，特別是當它被焚燒時。
耐用產品的平均生命周期約為34年，占聚氯乙烯消費量的壹半以上。這種耐用的乙烯基塑料在20世紀60年代開始生產和銷售――當時塑料熱潮開始――現在開始進入廢物泛濫的時期。聚氯乙烯廢料堆積的山頭只是危機的第壹階段。
在世界範圍內，有超過6543.8+0.5億噸的長壽命PVC產品，其中大部分用於建築，這將在未來幾年內形成PVC的廢山。根據不斷增加的產品，2005年，這座山將翻壹番，全球將進入PVC的廢物期，必須處理約3億噸PVC廢物。在工業化國家，大量PVC廢棄物的增加已經超過了PVC的產量。最受關註的事實是，拉丁美洲和亞洲的PVC行業正在蓬勃發展，以至於最終的廢山將在世界的這些地方產生。未來幾年將會有大量的PVC產品成為廢物，不斷增長的PVC生產項目也表明逐步淘汰PVC也是迫切需要的。只有這樣，我們才能阻止日益嚴重的、危險的、難以解決的廢物問題。
那麽我們該如何處理這些廢物呢？解決方案在哪裏？因為聚氯乙烯，像大多數塑料壹樣，不會迅速生物降解，所以有三種主要選擇:掩埋、燃燒或回收。
目前，已有260-290萬噸PVC廢棄物被掩埋，但與此同時，僅回收了65438+萬噸廢棄物，僅焚燒了60萬噸廢棄物。歐盟委員會將采取措施讓填埋法變得不那麽有吸引力(因為它無法最終解決危害環境的問題)，同樣，焚燒法也不算問題的最終解決。回收可能是這方面最有效的解決方案，但在目前的歐盟國家，回收仍處於較低水平，回收量不到總量的3%。
PVC有兩種回收方法:機械回收和進料回收。機械回收工藝是指直接回收塑料，將廢棄物質轉化為塑料顆粒。然後將這些回收的粒料投入到塑料生產過程中，形成新產品。飼料回收特別用於那些不適合機械回收的廢物。PVC在高溫下分解，化學成分降低。鹽酸(HCI)是回收富含PVC的進料中的主要化學品，然後將其作為原料重新用於生產PVC。
事實上，目前只有不到1%的PVC可以進行本質上的回收。這種PVC廢品不能回收到原來的質量，因為PVC需要純PVC才能得到同樣的質量。這種產品主要是“降循環”或者用來制作“劣質”產品，比如公園長椅、高速公路護欄等。
很多回收的PVC產品都添加了有毒的重金屬化合物或其他穩定劑，更多的是二次產品中的危險化合物。
那麽回收不是最終的解決方案嗎？當然不是，但有壹些有趣的趨勢有利於產生好的解決方案。當我們回收塑料制品(不僅僅是PVC)時，我們壹定會找到最佳的解決方案，不僅從經濟的角度，而且從環境和能源利用的角度。如果使用能源回收塑料比生產新的塑料產品對環境的影響更大，那麽使用大量能源回收有限的塑料產品就沒有意義。在我們回收之前，我們可以采取更好的措施，比如重復使用制造塑料的能源。我們可以回收塑料，但不壹定要用降循環的方法。這就需要復雜的生產方法，才能真正還原原來的產品，並作為等價品重新使用。
壹家專門回收聚氯乙烯塑料的工廠在意大利費拉拉建成。回收的PVC在質量上與原產品壹致。所以這些回收產品的經濟價值也證明了工廠的經營有充分的理由。工廠也提出了新的想法。當每年回收8500噸或9000噸PVC時，我們可以降低對原材料成本變化的敏感性。同樣，這種技術也可以生產出品質非凡的PVC，為生產新穎獨到的應用方法打開了壹扇大門。同時，比利時Salvai集團還發明了壹種處理PVC廢料的新方法，即“乙烯循環”技術。該技術既能處理復合PVC廢料，又能生產高價值的回收PVC。“乙烯回收”技術利用聚氯乙烯的特性(選擇性溶解)將聚氯乙烯材料與其他材料分離，生產出與新聚氯乙烯相當的回收材料。最近，該集團與意大利Flara公司合作建造了第壹套“乙烯循環”裝置，價值12萬歐元，年處理15萬噸廢電纜和10萬噸回收聚氯乙烯。
如果人類要在廉價、性能優越和環保健康之間做出選擇，我想我們會毫不猶豫地選擇後者。雖然我們還沒有找到合理有效的解決聚氯乙烯中毒問題的方法，但科學家們最終會給人類壹個答案，要麽終止聚氯乙烯的生產和使用，要麽使用替代原料並改進制備方法...簡而言之，人類需要的是健康的生活環境。