Содержание.1. Введение 12. Общие сведения о пластических массах 23.Производство ПВХ 54.Воздействие на окружающую среду 75. Заключение 9 Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему вмешательству человека в материальные процессы, протекающие на планете. Связанные с этим планируемые и осознанные изменения материального состава (качества) окружающей среды направлены на улучшение условий жизни человека в техническом и социально-экономическом аспектах. В последние десятилетия в процессе развития технологии была оставлена без внимания опасность непреднамеренных побочных воздействий на человека, живую и неживую природу. Это можно, пожалуй, объяснить тем, что ранее считали, что природа обладает неограниченной способностью компенсировать воздействие человека, хотя уже столетия известны необратимые изменения окружающей среды, например, вырубки лесов с последующей эрозией почвы. Сегодня нельзя исключать непредвиденные воздействия на легко ранимые области экосферы в результате активной деятельности человека. Человек создал для себя среду обитания, заполненную синтетическими веществами. Их воздействие на человека, другие организмы и окружающую среду зачастую неизвестно и выявляется часто, когда уже нанесен ощутимый ущерб или при чрезвычайных обстоятельствах, например, вдруг выясняется, что при горении вполне нейтральное вещество или материал образует ядовитые соединения.В процессе своей хозяйственной деятельности человек производит различные вещества. Все производимые вещества с использованием как возобновимых, так и невозобновимых ресурсов можно разделить на четыре типа: исходные вещества (сырье); промежуточные вещества (возникающие или используемые в процессе производства); конечный продукт; побочный продукт (отход). Отходы возникают на всех стадиях получения конечного продукта, а любой конечный продукт после потребления или использования становится отходам, поэтому конечный продукт можно назвать отложенным отходом. Все отходы попадают в окружающую среду и включаются в биогеохимический круговорот веществ в биосфере. Многие химические продукты включаются человеком в биогеохимический круговорот в масштабах на много превышающих естественный круговорот. Некоторые вещества, направляемые человеком в окружающую среду, раньше отсутствовали в биосфере (например, хлорфторуглероды, плутоний, пластмассы и др.), поэтому естественные процессы достаточно долго не справляются с этими веществами. Большой вред экологии наносят пластические массы.Общие сведения о пластических массах:
Пластическимимассами (пластмассами) обычно называютнеметаллические материалы, перерабатываемые в изделия методами пластическойдеформации (прессование, экструзия, литье под давлением и т.д.), обладающиепластическими свойствами в условиях переработки и не обладающие этими свойствами в условияхэксплуатации. Таким образом, при обычных температурах пластмассы представляютсобой твердые, упругие тела.
Чтобы лучше представить себе некоторыемеханические свойства пластмасс, сравним эти свойства с аналогичными свойстваминекоторых металлов. Плотность различных пластмасс колеблется от 0,9 до 2,2 г/см3;имеются особые типы пластмасс (пенопласты) с плотностью 0,02 – 0,1 г/см3.В среднем пластмассы примерно в « раза легче алюминия и в 5-8 раз легче стали,меди и других металлов, а некоторые сорта пенопластов более чем в 10 раз легчепробки. Прочность некоторых видов пластмасс даже превосходит прочностьнекоторых марок стали, чугуна, дюралюминия и др. По химической стойкости пластмассы не имеютсебе равных среди металлов. Они устойчивы не только к действию влаги воздуха,но и таких сильнодействующих химических веществ, как кислоты и щелочи. Обычно пластмассы являются диэлектриками.Отдельные сорта пластмасс представляют собой лучшие диэлектрики из всехизвестных в современной технике.В настоящее время известен целый ряд пластмасс,обладающих значительной тепло- и морозостойкостью, что позволяет применять ихдля изготовления изделий, работающих в широком интервале температур.
Наряду с большой механическойпрочностью некоторые виды пластмасс обладают прекрасными оптическимисвойствами.
Обычно пластмассы имеют твердую,блестящую поверхность, не нуждающуюся в полировке, лакировке или поверхностнойокраске. Внешний вид их не изменяется от обычных атмосферных воздействий.
По методам переработки пластмассыимеют значительное преимущество перед многими другими материалами. Благодаряизготовлению изделий из пластмасс методами прессования, литья под давлением, формования,экструзии и другими методами устраняются отходы производства (стружки),появляется возможность широкой автоматизации производства.
Наконец, большим преимуществом пластическихмасс перед другими материалами является неограниченность и доступность сырьевойбазы (нефтяные газы, нефть, уголь, отходы лесотехнической промышленности,сельского хозяйства и др.).
Пластические массы, пластмассы,пластики, материалы, содержащие в своём составе полимер, который в периодформования изделий находится в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, апри эксплуатации — в стеклообразном или кристаллическом состоянии. Взависимости от характера процессов, сопутствующих формованию изделий, П. м.делят на реактопласты и термопласты. К числу реактопластов относят материалы,переработка в изделия которых сопровождается химической реакцией образованиясетчатого полимера — отвердением; при этом пластик необратимо утрачиваетспособность переходить в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). Приформовании изделий из термопластов не происходит отвердения, и материал визделии сохраняет способность вновь переходить в вязкотекучее состояние.
П. м. обычно состоят из несколькихвзаимно совмещающихся и не совмещающихся компонентов. При этом, помимополимера, в состав П. м. могут входить наполнители полимерныхматериалов, пластификаторы,понижающие температуру текучести и вязкость полимера, стабилизаторыполимерных материалов, замедляющие его старение, красители и др. Дляраспределения внешнего воздействия на компоненты гетерогенного пластиканеобходимо обеспечить прочное сцепление на границе контакта связующего счастицами наполнителя, достигаемое адсорбцией или химической реакциейсвязующего с поверхностью наполнителя.
Наполнитель в П. м. может быть вгазовой или конденсированной фазах. В последнем случае его модуль упругостиможет быть ниже (низкомодульные наполнители) или выше (высокомодульныенаполнители) модуля упругости связующего.
К числу газонаполненных пластиковотносятся пенопласты — материалы наиболее лёгкие извсех П. м.; их кажущаяся плотность составляет обычно от 0,02 до 0,8 г/см3.
Свойства П. м. с твёрдым наполнителемопределяются степенью наполнения, типом наполнителя и связующего, прочностьюсцепления на границе контакта, толщиной пограничного слоя, формой, размером ивзаимным расположением частиц наполнителя. Мелкие частицы наполнителя взависимости от их природы до различных пределов повышают модуль упругостиизделия, его твёрдость, прочность, придают ему фрикционные, антифрикционные,теплоизоляционные, теплопроводящие или электропроводящие свойства.
Для получения П. м. низкой плотностиприменяют наполнители в виде полых частиц. Такие материалы (иногда называемыесинтактическими пенами), кроме того, обладают хорошими звуко- итеплоизоляционными свойствами.
Основные виды термопластов. Средитермопластов наиболее разнообразно применение полиэтилена,поливинилхлоридаи полистирола,преимущественно в виде гомогенных или эластифицированных материалов, режегазонаполненных и наполненных минеральными порошками или синтетическимиорганическими волокнами.
Припроизводстве поливинилхлорида (ПВХ), его переработке в изделия, эксплуатацииизделий и сжигании отходов выделяются токсичные соединения, опасные дляздоровья человека. В связи с тем, что изделия из ПВХ широко применяются внародном хозяйстве, и в частности медицинской и пищевой промышленности,сведения о степени их токсичности, способах ее снижения и методах контролядолжны быть известны производителям ПВХ и его потребителям.
Производство ПВХ. В конце 1973 г. т.е. почтичерез 50 лет после начала промышленного производства ПВХ, было обнаружено, чтомономер ВХ является канцерогенным веществом и при длительном воздействии начеловека может быть причиной тяжелых заболеваний.
Для уменьшения опасного воздействия ВХ к 1976 г. вразличных странах были разработаны и утверждены предельно допустимые значениясодержания ВХ в атмосфере установки по производству ПВХ, в самом ПВХ и вупаковках для пищевых продуктов. Так, содержание ВХ в атмосфере ПВХ установки не должно превышать 2-5 мг/м3, в упаковках из ПВХ — 1 ppm, внапитках, хранящихся в таре из ПВХ — 0.005 ppm.
Мономер ВХ попадает в атмосферу в результате выбросаиз труб или реакторов в промежутке между загрузками, а также выделяется изсточной воды и ПВХ. Все зарубежные установки по производству ПВХхарактеризуются средним показателем мономера 2-5 мг/м3,который был достигнут за счет усовершенствования технологии процесса — разработки более эффективных методов дегазации; использования струи воды,подаваемой под большим давлением для очистки реакторов; разработки эффективныхдобавок, препятствующих коркообразованию, для уменьшения числа чистокреакторов; автоматизации процесса и применения ЭВМ; создания реакторов большогоразмера; применения респираторов и дистанционного управления реакторами и т.д.
Для измерения малых количеств ВХ в рабочей зоне,атмосфере, в твердых веществах и жидкостях необходимы очень чувствительные иизбирательные методы анализа. Нельзя автоматически переносить методы определениямакроколичеств на микроколичества. Поэтому представляется нецелесообразнымиспользовать метод определения винилхлорида окислением до формальдегида,который до сих пор применяется на отечественных санэпидемстанциях. Дляопределения содержания ВХ могут быть рекомендованы методы ИК-спектроскопии,фотоионизации, масс-спектроскопии, причем наиболее доступным, удобным иизбирательным методом является газовая хроматография. Однако при определениималых количеств ВХ и наличии органических соединений неизвестного состава дажек результатам газовой хроматографии следует относится осторожно. Например,можно указать на расхождение результатов хроматографического анализа ВХ вПВХ-смоле, проведенных по ГОСТ на двух заводах. Только с помощьюхромато-масс-спектрометрии удалось установить, что на одном из сорбентов,рекомендованных ГОСТ, не происходит разделения пиков ВХ и пентана, применяемогопри получении ПВХ. Токсичность же пентана и ВХ несравнима. Поэтому передпроведением измерений (особенно в воздухе населенных мест) необходимаидентификация токсичных соединений. В противном случае возможны ошибки всторону завышения либо занижения опасности.
Оценивая токсичность ВХ, следует иметь в виду,что этот мономер не образуется ни при каких деструктивных процессах ВПХ,а на свету достаточно быстро разлагается с образованием менее токсичныхсоединений, например, формальдегида. В связи с этим нет необходимостисистематически определять ВХ в воздухе населенных мест, удаленных отпроизводства более чем на 3 — 5 км. Для получения достоверной информациинеобходим непрерывный автоматический контроль за его содержанием в воздухерабочей зоны и на территории предприятия. В этом случае можно оцениватьреальную угрозу здоровью работающих на данном предприятии, а в случае залповыхночных выбросов рассчитать содержание ВХ в более отдаленных местах.
Смешение ипереработка ПВХ. Для изготовления изделий из ПВХ используюткомпозиции, состоящие из смолы ПВХ и различных добавок (стабилизаторов, смазок,пластификаторов, наполнителей и др.). процесс производства композиции включаетдве стадии: смешение компонентов при температуре 80-100 оС ипереработку при 180-200 оС.
Состав газовыделений исследовался нами в условиях,имитирующие производственные. Смеситель представляет собой сосуд из специальнойстали емкостью 1 л с установленной внизу на валу двигателя крыльчаткой дляперемешивания образца. Частота вращения крыльчатки от 200 до 3600 мин.Длительность смешения 30 мин. Температура смесителя регулировалась путемизменения температуры внешнего теплоносителя. Пробы газовой фазы в смесителеотбирали с помощью газового шприца емкостью 250 мл. В конце операции смешенияшприцем через охлаждаемую ловушку с адсорбентом прокачивали 100 мл газовойфазы. Затем ловушку вводили в испаритель хроматографа на вход аналитическойколонки. Выделившиеся при нагреве уловленные соединения разделяли иидентифицировали на хромато-масс- спектрометре.
Процесс переработки предварительно перемешаннойкомпозиции моделировали в смесительной камере, изготовленной по типупластографа Брабендера. После загрузки образца и приложения заданного давленияс помощью «клина» в момент начала расплава на смесительнуюкамеру устанавливали крышку, уплотненную фторопластом. Газообразныепродукты, выделяющиеся при перемешивании расплава, отбирали со скоростью 100мл/мин с помощью магистрального вакуума и дросселя, пропускали черезохлаждаемую ловушку с адсорбентом и подавали на вход хромато-масс-спектрометра. Параллельно применяли статический метод, при которомвыделение примесей происходило в процессе нагрева образца в трубке в течениеопределенного времени в потоке инертного газа и улавливание летучих — в ловушкес адсорбентом. Установлено, что последний метод гарантирует наиболее полноевыделение из образца летучих примесей.
Исследование газовыделений из разных композицийпоказало, что наибольшая потеря летучих компонентов происходит в смесителе. Всостав газовыделений входит ВХ, выделившийся из полимера, и в основном летучиекомпоненты технологических примесей смол и пластификаторов, например, 1,2-ДХЭ,смолы С-70, метилгексан, 2-этилгексаналь, 2-этилгексанол и другие примеси.
Следует отметить, что при смене сырья изменяетсясостав примесей и соответственно состав газовыделений. Огромное количестворазличных примесей попадают в атмосферу. В определенном смысле загрязнениемможно считать и изъятие из воздуха отдельных газовых ингредиентов (в частности,кислорода) крупными технологическими объектами. И дело не только в том, чтопопадающие в атмосферу газы, пыль, сера, свинец и другие вещества опасны длячеловеческого организма – они неблагоприятно влияют на круговороты многихкомпонентов на Земле. Загрязняющие и ядовитые вещества переносятся на большиерасстояния, попадают с осадками в почву, поверхностные и подземные воды, в океаны, отравляют окружающую среду,отрицательно сказываются на получении растительной массы.
Винилхлорид является канцерогеннымвеществом, т.е. веществом, воздействие которого на организм при определённыхусловиях вызывает рак и другие опухоли.
Отходы из пластических масс нельзясжигать в обычных мусоросжигательных печах. Для этой цели необходимо применятькислотостойкие установки, а HCl из абгазов — поглощать. Наибольшую опасностьпри сжигании изделий из пластических масс представляет образование оченьтоксичных диоксинов, ПДК которых установлен на уровне 10-12 — 10-14мг/м3. Поэтому целесообразнее изделия из пластических массвозвращать на повторную переработку. Изделия из пластмасс должны иметьспециальную маркировку, чтобы не попадать в обычные мусоросжигательные печи,так как именно утилизация отходов в настоящее время является фактором,сдерживающим расширение производства пластмасс.
Таким образом, при производстве пластических масснеобходим постоянный контроль за содержанием ВХ в воздухе рабочей зоны. Привнедрении изделий из пластических масс в народное хозяйство, для пищевых имедицинских целей необходима обязательная квалифицированная экспертизасостава выделяющихся токсичных веществ т их количественная оценка сиспользованием высокочувствительных и избирательных методов. Отходы пластическихмасс целесообразнее направлять на повторную переработку, так как утилизациясопровождается образованием чрезвычайно токсичных диоксинов. Соблюдениеуказанных требований создаст предпосылки для более широкого применения изделийиз пластмасс в быту, технике, медицинской и пищевой промышленности без ущербадля здоровья населения.
Охрана природы- задача нашего века, проблема, ставшая социальной.
Однако воздействие человека наокружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение,понадобятся целенаправленные ипродуманные действия.
Загрязнение окружающей среды инарушения экологических связей в экосистемах стали глобальными проблемами. Иесли человечество будет продолжать идти по нынешнему пути развития, то егогибель, как считают ведущие экологи мира, через два – три поколения неизбежна.
Все жители планетысегодня должны сознавать, что в мире, где окружающая среда ухудшается с каждымднем, невозможны здоровое общество и долголетие. Конечно, промышленное развитиене может остановиться, но оно должно пойти по иному пути. Для достиженияустойчивого развития защита окружающей среды должна составлять неотъемлемуючасть процесса развития.
Человечество должно изменить многое в своейделовой активности и образе жизни, в противном случае ему предстоят тяжелыеиспытания, связанные с резким ухудшением окружающей среды.
Я считаю, что достижение стабильнойэкологической обстановки станет возможным, когда люди осознают, «что всёвзаимосвязано со всем», и природа всегда будет давать нам то, что мы сумелидать ей. Наше здоровье, благополучие и развитие человеческой цивилизации вцелом зависят только от нас и наших действий.
Списокиспользуемой литературы:
1.Основы промышленной экологии.А.А.Челюков, Л.Ф.Ющенко.
2. Экология, здоровье и охранаокружающей среды в России. В.Ф.Протасов
3.Технология пластических масс, подредак. В.В.Коршака
4. Пластические массы. В.П.Померанцев
5. Экология для технических вузовВ.М.Гарин, И.А.Клёнова.