陰離子樹脂制備中產生的污染因子分析

鄭偉清 劉偉 王繼鵬 宋少冬

摘要：陰離子樹脂作為高分子化合物被廣泛的使用，本文介紹了陰離子樹脂的工藝流程和原理，而苯并芘又容易在脂類物質加熱中產生，為判斷樹脂生產過程中是否會有部分苯并芘產生。因此對一家樹脂廠進行了土壤檢測分析，結合檢測出的污染物和樹脂制造中所用的原料以及有機物的性質，推斷出樹脂廠中的苯并芘含量較高是樹脂生產中所產生的的半揮發性有機污染物。

關鍵詞：陰離子樹脂;苯并芘

1陰離子樹脂用途

陰離子樹脂是在分子中含有堿性基團的離子交換樹脂，在水或極性溶劑中能溶脹，在水中具有堿性，能以其氫氧根離子或非金屬離子交換溶液中的陰離子（R-OH+Cl- →R-Cl+OH-）。含有氫氧根離子的樹脂，根據電離常數的大小，可分為強堿性、中等堿性和弱堿性三類。在日常生活中，陰離子交換樹脂可用于水的處理（如硬水軟化、海水淡化等），廢水中有害陰離子（如氰離子、硫氰酸離子等）的去除，氨基酸、維生素丙、酒石酸的分離及稀有元素的提取等。在有機合成中，離子交換樹脂可以作為催化劑，進行酯化、水解等反應，而且可以反復使用，分離的效果非常好，也不會對環境造成污染，能夠有效的控制，且不會對人體造成危害。離子交換樹脂也可以進行制藥，藥物的提取、分離以及純化等，由于離子交換的可逆性，所以在緩控釋給藥系統和靶向給藥系統中也有應用，離子交換樹脂不僅能夠有效的控制，且非常的安全。

2.主要架構原料及原輔材料

目前架構材料主要有苯乙烯和丙烯酸（酯）這兩種，這兩種材料能夠與二乙烯苯發生加聚反應，從而形成聚合物，形成制作樹脂的中間產物白球。除了這兩種材料以外，還有如酚醛系（FP）、環氧系（EPA）、乙烯吡啶系（VP）等。

用苯乙烯和二乙烯苯生成的聚合物的過程中需要添加原輔材料，常用的原輔材料有

氯甲醚、鹽酸、氫氧化鈉、氯化鋅、三甲銨。

3.合成原理與工藝

原理：離子交換樹脂發展初期主要是以縮聚合成制備，這種方法制備簡便，工藝流程步驟少優點，但合成的樹脂難以呈球狀并且化學穩定性比較差，機械強度不夠良好。現在市場上使用的離子交換樹脂加聚產品較多。

以苯乙烯和二乙烯苯兩種單體制備陰離子樹脂為例（加聚），兩種單體在過氧化苯甲酰的催化下，在水相中懸浮共聚合成固體小白球，白球在經過與氯甲基化試劑處理形成氯球，氯球再和三甲胺發生胺化反應，最后得到各種堿性陰離子交換樹脂。

該流程中的中間產物白球生產過程方程式：

4. 苯并芘來源

目前已經檢查出的400多種主要致癌物中，一半以上是屬于多環芳烴一類的化合物。其中，苯并芘則是一種強致癌物。苯并芘分子式：

環境方面上，苯并芘的來源主要為煤炭、石油的燃燒使用和有機物的不充分燃燒就會產生多環芳烴，而苯并芘就是多環芳烴的一種。對于陰離子樹脂生產中可能產生苯并芘這一研究還未有涉足。

5.樹脂化工廠場地污染狀況調查

通過以上的陰離子樹脂合成工藝中，涉及到的原料有多種帶苯環的有機物，這些有機物揮發性大，易受熱分解，在生產過程中可能會產生各種有機污染物。因此我們在某一家樹脂廠場地進行了采樣檢測。

地塊基本信息：該地塊主要產品為油氈、樹脂、其他化工助劑，所用的原輔材料為硫酸、1，2-二氯乙烷、氯甲醚、氯化鋅、三甲胺、苯乙烯、二乙烯苯、氫氧化鈉、硫酸等。

我們在廠區的4個敏感區處設計布點，分別是排水通道拐角處、生產車間內、兩儲罐中間、廢水處理池周邊的土壤。利用氣相色譜法來檢測苯并芘的含量，經實驗室對樣品檢測后，在生產車間內點位處的0.2-04m處的樣品苯并芘檢測值為1.98mg/kg，超過了當地的建設用地的一類風險篩選值（0.55 mg/kg）。

6.結果分析

考慮到該廠主要生產樹脂和生產車間地塊的檢測結果，再結合以上陰離子樹脂的生產流程和所需原料以及苯并芘是含脂類物質加熱生成的，推斷出該廠的一部分苯并芘是在樹脂生產制造過程中產生的。雖然目前對陰離子樹脂生產過程中是否產生苯并芘沒有詳細的研究先例，但是苯并芘致癌性強，樹脂加工生產廠又涉及到多種帶苯環的原輔料，在進行加熱發生聚合反應時，是有可能產生多環芳烴的，考慮到健康因素，需要對苯并芘的來源做進一步研究。

通過上述分析，可以支持苯并芘是一般陰離子樹脂的生產中的特征污染因子之一的觀點，因此改進流程工藝、使用更環保的原料可以使樹脂行業產生的污染物含量降低。

參考文獻

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