零排放新工艺是绿色化学、清洁生产的核心。
联合国环境规划署对清洁生产的定义是指将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程和产品中,以便减少对人类和环境的风险性,对生产过程而言,清洁生产包括节约原材料和能源,淘汰有毒原料并在全部排放物和废物分离生产过程以前减少其数量和毒性。对产品而言,清洁生产策略旨在减少产品在整个生产周期过程中对人及环境的影响。清洁生产是通过专业
技术、改进工艺技术及改变管理态度来实现的,不包括末端的三废处理。
采用零排放新工艺生产季铵盐系列无论是对生产过程而言,还是对产品而言,均符合绿色清洁环保要求。
季铵盐属含氮阳离子化合物,可分为链状和环状两大类。季铵盐类化合物在国外发展速度很快,多达数千个品种,年用量达数十万吨。我国季铵盐类化合物无论是品种还是产量都与国外有很大差距,如国外阳离子季铵盐表面活性剂已占表面活性剂总产量的10%以上,我国则仅占4%,不足国外平均水平的一半。目前,我国季铵盐类化合物年产量2万余吨,而市场需求则5万吨以上,因此,季铵盐类化合物在我国的市场开发有着巨大的空间。
季铵盐类化合物具有去污、润湿、增溶、乳化、破乳、分散、杀菌、絮凝、缓蚀、起泡、消泡、抗静电、相转移等很多奇妙的应用性能,使其渗透到人类生产生活的几乎所有领域。
特别是在当前可持续发展等新理念的推动下,许多安全、高效、绿色环保的新型化合物不断推出,季铵盐类化学物因其新颖高效、安全可靠,与环境友好突出特点而充当了重要角色,这也是目前世界专用化学品研究领域的热点。
季铵盐类的主要应用领域是作为阳离子表面活性剂广泛应用于日化行业。如织物柔软剂、发用调理剂、餐洗剂、化妆品及各种洗涤剂中。
季铵盐在工业领域的应用也十分广泛。如相转移催化剂水溶液胶来催化等。
季铵盐还大量用于污水处理和循环冷却水的杀菌灭藻剂、油田杀菌剂、堵水剂、燃油乳化剂、沥青乳化剂等。
季铵盐在纺织行业也得到广泛应用,如纺织均染剂,净洗剂、整理剂、柔软剂、抗静电剂等。
季铵盐还可用于金属防锈剂、缓蚀剂、金属加工的乳化剂、杀菌剂、清洗剂、矿业的浮造剂等。
季铵盐在医药、生化、功能材料、化学试剂等领域也有广泛应用。
还可用于高分子塑料、橡胶、造纸等领域,在水产养殖、建筑行业也有大量应用。
季铵盐的具体用途
季铵盐用于酸洗液:作为酸洗缓蚀剂,除去热轧钢鳞片或刚制品表面的氧化物。
季铵盐在气雾剂型喷射剂中的应用:用作气雾消毒剂、清洁剂、除毒剂的有效组分,也用于防腐剂、杀菌剂的喷射配方。
季铵盐在农业上的应用:用作农药的表面活性剂和乳化剂,作为有价值的辅助剂和增效剂,植物调节剂能降低每亩地的处理成本,且有杀虫杀菌效果。
季铵盐在空气除臭剂中的应用:能杀灭引起异味的微生物。
季铵盐在菌藻控制剂中的应用:冷却水系统和游泳池水的菌藻控制剂。
季铵盐在抗生素回收中的应用:作青霉素和四环素产品工业化生产中的破乳剂和辅助沉淀回收剂。
季铵盐在抗结块剂中的应用:用于化肥等产品的添加剂,以保持粒状产品不结块。
氧化胺在乳品防腐剂中的应用:抑制微生物细胞的繁衍。
季铵盐用于抗静电剂:广泛用于合成织物或化纤的干洗剂配方。用于生产和处理尼龙、聚丙烯、醋酸纤维和羊毛等,用于印刷业,在油墨中用做抗静电剂,特别是聚合物膜的印刷。
叔胺用于抗静电剂:用作聚丙烯、高低密度聚乙烯抗静电剂的有效组分,用量为0.5%,也用人家具涂饰蜡的组分。
季铵盐在沥青中的应用:用作沥青溶液的粘合剂,减少沥青的用量,此添加剂可改进在湿表面上的涂覆,提供良好的附着力,也作为沥青混合物的乳化剂。
季铵盐用于杀菌剂:作为杀菌剂的有效成分,广泛适用于抗细菌、真菌和病毒。
氧化胺用于皂条:作为泡沫促进剂、稳定剂、软化剂、润湿剂,石灰皂的分散剂、粘结剂、抗静电剂和无刺激剂。
甜菜碱:由叔胺和氯乙酸钠制备,用作洗涤清洁剂、香波、头发调理剂、浴液、织物表面处理剂。具有下列特性:润湿、抗静电、分散、乳化和无刺激性。
季铵盐用于汽车干燥剂:加到汽车清洗剂的最后漂洗液中,加速清洗表面的风干。
叔胺用于催化剂:叔胺是聚氨酯泡沫有效的促进剂和凝固剂。
叔胺在水泥熟料和后处理工段,以延长最终产品和存放时间。
季铵盐和叔胺用于缓蚀剂:被广泛应用于各个领域,作很低的浓度即可抑制腐蚀。例如:船体、舱底、输油管道、储油罐、异热油添加剂、水溶性切削油、金属清洁物、金属酸洗浴液等等。
季铵盐和氧化胺用于化妆品中:用作添加剂,直接赋予产品滑润性、无刺激性、起泡性,有良好的杀菌性能,在常规配方中用作调理剂、漂洗乳液、护手剂等。
季铵盐在原油输送管线中的应用:管道的腐蚀能降低流速,损坏设备和污染原油,季铵盐为有效的缓蚀剂,能提高原油输送量。
季铵盐用于切削油:作为添加剂,通常赋予抗腐蚀和表面特性,并对与之接触的操作者无刺激。
季铵盐在牛奶业中的应用:作为杀菌剂,可控制设备中细菌增长,也可直接用于奶牛的乳房消毒。
叔胺用于脱水干燥剂:将叔胺加入蒽油贮气罐内,吸附水分,能有效地使其脱水。
季胺盐、氧化盐和甜菜碱用于洗涤剂:作为阳离子和非离子表面活性剂,也用作泡沫促进剂和杀菌剂等。
季铵盐用于脱水剂:将1%-5%季铵盐加到矿物油和石脑油配方中,季铵盐可脱去表面上的水分(特别适用于金属表面)。
季铵盐用于分散剂:阳离子表面活性剂用作油漆工业的添加剂。可增加颜料疏水性,改进颜料的油润性,增加分散性。
季铵盐用于匀染剂:用于提高极性染料的颜色迁移性,以使最终产品染色均匀。
季铵盐用于电镀浴液添加剂:增加铜镀件的光泽,也可控制气泡量和减少铬镀操作中的烟雾逸出量。
季铵盐用于静电涂膜:调整静电涂料和涂膜的导电率。
氧化胺用于滑润剂:在浴皂、剃须皂或剃须液中用作滑润剂。
氧化胺用于乳化剂:提高乳液稳定性,脂肪胺衍生物广泛用于油漆、墨水、无水洗手液、浴液、洗涤剂等中。
季铵盐用于织物柔软剂:可广泛用作织物柔软剂,也可用于家庭洗衣干燥用的柔软剂。
氧化胺用于消防泡沫:通常用于灭火配方中,增加水中的泡沫两量,也是良好的增泡剂和稳定剂。
季胺盐用于絮凝剂:在生产二氧化硅和水合二氧化硅时,用作絮凝剂和生产助剂。
季铵盐用于
食品包装:季胺盐可添加到纸浆工艺水中,生产与食品接触的包装纸和纸板。
叔胺用于燃料添加剂:叔胺阻止污泥形成,分散沉积物,降低对各种燃料系统的腐蚀。
季铵盐用于燃料油去烟雾剂:添加很少量的季胺盐(25ppm),能够有效地破乳化水和燃料清洁时带入的其它悬浮物质。
叔胺用于汽油添加剂:直接应用或用其衍生物,添加到汽油中后可赋予几种不同的性能,如:碳化物清洗、抗结冰、防腐蚀和燃料分散助剂。
季铵盐用于一般乳液生产:可用于涂料、洗发香波、洗手液、化妆品、浴液、发乳等中。
季铵盐和氧化胺用于头发调理剂:提供良好的“湿梳”和成型性能。
叔胺用作环氧树脂凝固剂:叔胺用作环氧树脂的促进剂和凝固剂。
季铵盐用作除草剂:在除草剂配方或喷雾剂中起乳化、增溶剂、辅助剂、增效剂。
季铵用作保存防腐剂:应用于皮革加工工艺防止霉和霉菌。
季铵盐用作油墨抗静电剂:在印刷塑料和薄膜时,加入到印刷油墨中,提供抗静电性能,并使油墨更好地分散。
叔胺用于杀虫剂:对抗药的蚊子有潜在的用途,叔胺乳液用于处理土壤中内寄生和外寄生的线虫。
季铵盐用于天然泡沫橡胶的生产:这种添加剂可使胶乳液稳定,控制凝固速度,通过加速凝固过程,可使最终产品少收缩。
季铵盐用作皮革染色助剂和软化剂:季铵盐溶液可加强颜料和皮革制品的亲合力,用作软化剂和湿润剂,以防羊皮长时间贮存导致的干燥、发硬。
季铵盐用于木质素回收:作水处理添加剂,有利于从造纸废液中提出木质素。
氧化胺用于液体餐具洗涤剂:促进泡沫稳定,增加粘度,增强滑爽,对皮肤温和。
季铵盐用于液体淀粉稳定剂:降低淀粉的初始粘度,稳定产品粘度,提高良好的表面滑润,以消除对热打薄时的粘附,增快施工速度,且容易涂平。
季铵盐和氧化胺用于润滑剂:这些物质通常用于高压管件的制造,叔胺也用于铅管的制造。
叔胺用于脱模剂:用作合成或天然胶的脱模剂。
叔胺用作防虫剂:叔胺同干燥清洁剂一起使用可赋予织物防虫性能。
氧化胺和季铵盐用于石油钻探:用于钻井泥浆和流体,用于二次油回收的水处理化学品,用于杀灭硫酸盐菌,以碱少腐蚀。
季铵盐用于矿石浮选。
氧化胺和季铵盐用于油漆:用作油漆的流平剂和触变剂,季铵盐可调节静电漆的导电率,胺可使油漆代替水涂在湿的表面上。
季铵盐用于纸张:一般用作制造薄纸的软化剂。
季铵盐用于纸张抗静电剂和低级木纸浆中使其软化,可达到高给物料的木质特点性。
季铵盐用于石油添加剂:具有防腐、破乳、一般表面特性。
季铵盐在药物中的应用:用作加工助剂,以防可溶性蛋白质带入最终抗生素中。
季铵盐用作催化剂:广泛用于多相催化反应。
叔胺用于摄影化学品:叔胺用作胶片和底板的稳定剂和感光剂。
季铵盐用作酸蚀剂:保持金属表面光洁、鲜艳和光亮。
叔胺用于颜料分散剂:加入叔胺可减少颜炒生产的研磨时间,从而增加了产量。
季铵盐在聚合物中的应用:季铵盐具有抗静电特性。脂肪胺可用作多种生产助剂。
季铵盐用作纸巾预润湿剂:用作消毒、预润湿纸巾的表面活性剂、润湿剂、杀菌剂。
叔胺用于橡胶生产:用作脱模剂、抗粘结剂、抗硫霜剂、工艺助剂、光泽剂、臭味清除剂等。
季铵盐防盐水腐蚀剂:在航海领域用于重钙基油脂中的腐蚀抑制剂。
季铵盐用于污水处理:用作絮凝剂和杀菌剂。
季铵盐用于糖脱色剂:季铵盐在制糖业用作粗甘蔗糖料的澄清剂和脱色剂。
季铵盐和氧化铵用于抽水马桶:作添加剂可增加粘度,也用作杀菌剂。
叔胺用于防水:用含有叔胺的聚硅氧烷处理聚酯纤维,可以产生对水的排斥力,而不引起褪色。
氧化胺用于木桨工艺:可加速破碎木桨,这样可改进黄原酸化操作。
季铵盐用于羊毛碳化:铵盐在羊毛碳化工艺中是有效的表面活性剂。
多功能季铵盐—鲸烷甲基溴化铵(CTAB)
鲸烷甲基溴化铵属阳离子表面活性剂,相转移催化剂、医药辅料、消毒剂、工业水处理的杀菌灭藻剂、粘泥剥离剂,清洗剂等。
生产CTAB的主要原料是溴代十六烷、甲胺溶剂等。建一套年产30吨CTAB生产装置、设备投资30万元,流动资金20万元,厂房300m2。操作工6人。每吨产品综合成本4万元,售价9万元,设备通用。
高效消毒剂—消毒净
消毒净主要应用于金属器械、饮食用具和污染物表面的消毒,也用食品工业和医疗器械和防疫消毒等。
消毒净生产的主要原料溴代十四烷、烷基吡啶、溶剂等。年产30吨,设备投资30万元,流动资金20万元,厂房300m2,操作人员8名。每吨产品综合成本4万元,售价8万元。设备通用。
新型高效季铵盐—溴代十六烷基吡啶 (CBP)
CBP主要用于工业循环冷却水的杀菌剂、缓蚀剂、工业乳化剂等。还可用于食品厂、医疗、环境卫生等作环境杀菌剂;工业材料和设备仪器和消毒剂等。
生产CBP的主要原料是溴代十六烷、吡啶、溶剂等。
年产30吨,设备投资30万元,流动资金20万元,厂房300m2,操作人员8名。每吨产品综合成本4万元,售价6万元。调备通用。
新型高效相转移催化剂TEBA、TBAB、TABI、BPTM、BPTE,该类产品除作为高效相转移催化剂外,还可作为阳离子表面活性剂,用于杀菌、乳化、电极分析等。此类产品已成为重要的精细化工产品,需求量逐年增长。
生产此类产品的主要原料是三正丁胺、氯苄、三乙胺、囱代烷等。建一套年产60吨TABA的生产装置,设备投资30万元,流动资金20万元,厂房300m2,操作人员8人。每吨产品综合成本2.6万元,售价5万元。设备通用。
新型高效多功能季铵盐—吡啶苄基氯化铵
吡啶 类季铵盐即可用于高效催化剂,不可用于杀菌防腐剂,不仅对各种细菌有着优异的杀灭作用,还具有快速、高效、广谱、易溶于水、抗静电与其他组分配伍性好等优点,还具有抑菌浓度低,无毒、无刺激与环境友好等特点。因此,广泛应用于医药、卫生、食品、饲料工业、农业、纺织、塑料、橡胶、造纸、水处理、油田开采、涂料、
日常生活等多种领域。
生产吡啶苄基氯化铵的主要原料为吡啶、氯化苄溶剂等。
建一套年产30吨的生产装置,设备投资30万元,流动资金20万元,厂房300m2,操作人员8名。每吨产品综合成本1.6万元,售价6万元。设备通用。
季铵盐的独特品种—两性离子活性烷基氧化胺
氧化胺的应用始于60年代,当时人们发现,氧化胺不仅具有一般的表面活性,还具有许多其他表面活性剂无可比拟的极低的毒性及对皮肤的柔软、保湿、杀菌防霉作用,并用于厨房洗涤剂和个人卫生品而一举成功,从而引起世界极大兴趣。用氧化胺配制的餐洗剂在美国至今仍畅销不衰。
目前,美国是世界氧化胺最大的生产国,也是世界上最大的消费国。年消费达5万吨左右。日本目前年产量也达近5万吨。
氧化胺可与各类表面活性剂复配,并产生良好的协同效应。
氧化胺是一种多功能表面活性剂,它兼有增溶、乳化、稳泡、柔软、抗静电等优良性能,广泛应用于日化,工业各领域中。
氧化胺最早用于织物柔软剂。纤维表面一般带负电,它可以吸附阳离子性氧化胺,使纤维表面有柔软感和抗静电作用。美国于60年代,就出售以氧化胺为主要成分的家庭用纤维柔软剂,这类柔软剂由于其优异性能,在化工产品更新换代日新月异的今天仍畅销不衰。近年日本狮子公司和花王公司也出售以氧化胺为基料的新型柔软剂。
氧化胺也较早用于矿物浮选剂,以提高矿物品位。作浮选剂时,碳链越长效果越明显。
氧化胺还是重要的消毒杀菌剂。用作工业和公共场合所消毒杀菌剂,还用作工业水处理、油田、炼油厂用杀菌剂。
氧化胺也是一种高效增稠剂,PH值在3.5—5.5直到大于7时具有显著的增稠性能。氧化胺对LAS、AES等体系不仅有卓越的增稠效果,同时具有很好的发泡性和稳定性,其泡沫性与烷醇酰胺相当。当PH值为6.5左右时氧化胺对头发具有抗静电的调理效果,若用于餐洗能减少阴离子表面活性剂的刺激性。协同效果极佳。
氧化胺品种较多,其用途十分广泛,除上述介绍外,它在纺织和纤维工业中做乳化剂、均染剂、抗静电剂、洗涤剂、湿润剂和防水剂;在油田开采中,用作防腐剂;在石油工业中用作汽油和燃料油添加剂;在造纸工业中用于涂蜡、脱墨、消泡等;另外,它也广泛用于化妆品工业,如氧化胺具有良好的泡沫性能,在香波和发泡液中起助泡和稳定作用;也在塑料工业和涂料工业做乳化稳定剂、脱膜剂、抗静电剂、颜料分散剂和抗水剂;在橡胶工业中作抗氧剂等。
氧化胺的性能与用途
氧化胺属两性离子表面活性剂。
两性表面活性剂是同一分子中既含有阴离子亲水基,又含有阳离子亲水基的表面活性剂。它是突出优点是:对人的皮肤及眼睛无刺激性,和其他类表面活性剂有良好的复配性能。在与其他表面活剂复配时,甚至还能缓和其他表面活性剂对人的皮肤和眼睛的刺激性。
氧化胺系列的另一大优势是具有阳离子活性剂和阴离子活性剂两者的特点。能溶于水和乙醇,1%水溶液偏碱性。在较宽的PH<7的酸性介质中,呈现阳离子型,可作阳离子型表面活性剂使用。在PH值>7的碱性介质中,呈阴离子型,可作为阴离子型表面活性剂使用。如将本品按一定比例与常用活性剂并用,能起到显著的增效作用。在复配中,即使在等电点上,亦不会产生沉淀。
这种最新型的表面活性剂不刺激皮肤和眼角膜,性能柔和,并有优良的发泡性,能使头发柔软光亮,滑顺飘逸,尤其适合配制无刺激的婴儿洗发香波、高档香波等。还由于它在相当宽的PH值范围内都具有良好的表面活性作用,与阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂都可兼容,可用作洗涤剂、乳化剂、润湿剂、发泡剂、柔软剂、缩绒剂、染色助剂等。还可用作杀菌剂,纤维、塑料抗静电剂,耐硬水染剂。它还具有优异的防锈作用,可作金属防锈剂。此外,它还具有不与蛋白质凝聚沉淀,废水生物降解性能好等特点。
由于其具有这些特殊的优异性能,近年来国内外发展迅速,增长幅度远远高于
其它类型。
本品为无色透明粘稠体。发泡性好,无毒无味,对酸、碱稳定,可与水任意混溶,去污力强、有可贵的增稠性。有柔软、净洗、防氧化、防腐蚀,杀菌防结块的优异性能。
氧化胺是一种多功能表面活性剂,它兼有增溶、乳化、稳泡、柔软、抗静电等优良性能。广泛应用于日化、纺织助剂工业中。
氧化胺化作为一种无毒、温和兼具柔软、保湿功能的表面活性剂,因而引起了日化行业的兴趣,并将它用来配制洗发香波、浴皂、餐具洗涤剂等。用氧化胺作为组分配制的洗发香波能使头发柔顺、滑爽。这是因为氧化胺在一定PH条件下能与头发和皮肤角朊上的羟基直接作用。其中氧化胺的长链烷基部分能赋予柔软性,并使头发消除静电,易于梳理,还能使头发产生乌黑发亮的效果,而其他阳离子表面活性剂虽然也能与头发和皮肤角朊羟基结合并起到调整、柔软和减少静电作用,但它对眼睛和皮肤的刺激性较强,长期使用会导致头发和皮肤过度脱脂,而且它不能与洗发香波中用量很大的阴离子表面活性剂配伍。可用氧化胺配制的液体浴皂,能改善皮肤的粗糙,因为氧化胺具有优良的起泡和稳泡作用。椐报导要获得相当的稳泡能力,氧化胺用的量仅是烷醇酰胺的三分之一。氧化胺可产生的泡沫细腻而具有乳脂感,对眼睛和皮肤无刺激,这些性能尤其适合于配制婴儿浴皂。在液中当它与烷基醚硫酸盐配合使用时具有协同效应,使综合洗涤效果得到显著提高。
氧化胺作为餐具洗涤剂的基料是因为它具有对油污极好的乳化力,对皮肤无刺激,生理毒性小,生物降解性好。据报导氧化胺的半致死量LD30为2000、6000mg/kg,这几乎与食盐的LD304000mg/kg相当。氧化胺最初在美国市场打开销路首先是从配制餐具、洗涤剂突破的,至今这类产品仍盛销不衰。
氧化胺也是纺织印染助剂的原料,常用于配制织物抗静电剂和柔软剂。氧化胺的抗静电机理可从两个方面阐述,首先是附着于纤维上的氧化胺具有柔软光滑作用,它使纤维表面在相对运动时磨擦系数减少,从而减少了静电荷的积聚。另一方面由于氧化胺中N→O极性链具有极强的吸水性,能将积聚在纤维表面的静电荷及时传导走。在印染中氧化胺可作为染料的增溶剂。
在医药领域氧化胺也有不少应用例子,这类氧化胺以芳香族及苯环类衍生物居多,可作为止痛剂、止咳剂、麻醉增强剂,还具有杀菌、防霉、除虫等功效。如十烷基二羟乙基氧化胺对金黄色葡萄菌有较好的抑制作用,对因霉菌感染的皮肤病也有一定的疗效。
此外氧化胺还可以在金属电镀中作为凝结剂,在聚合反应中作引发剂和抑制剂,在化妆品中作乳化剂和保湿剂。随着对氧化胺性能认识的加深,它的用途将会日益扩大。
工艺优化
目前国内生产氧化胺的方法采用单项催化的方法。产品转化率低,稳定性差。
新工艺采用复式催化,氧化剂过量(成本低),反应终点添加稳定剂还原的方法。反应易于控制,产品转化率高,透明度好,泡沫稳定,产品贮存期长。成本低、质量好。
生产氧化胺的主要原料是叔胺、双氧水、稳定剂等。年产300吨,设备投资60万元,流动资金30万元。厂房300m2,操作人员12名。每吨综合成本0.6万元,售价1万元。设备通用。