塑料受熱溶出有機物的分析研究

摘 要：塑料是合成的高分子聚合物，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。隨著塑料的使用越來越廣泛，人們對于塑料制品在使用過程的安全性問題的關注度也有所提升。本研究擬通過在水域中加熱塑料的方法，對塑料溶出物中的有機物進行分析。以TOC（總有機碳，Total Organic Carbon）作為評價參數，獲得不同材質塑料、不同溫度、不同加熱時間、不同pH值下溶出有機物的特點。

關鍵詞：塑料；溶出物；TOC

所謂塑料，是合成樹脂中的一種，形狀跟天然樹脂中的松樹脂相似，但又因通過化學的力量而合成的而被稱之為塑料[1]。中國塑料產業的起步雖然很晚，但是它的成長壯大卻是非常快。在塑料制品處理方面，一些地方采取焚燒的方法燒毀塑料袋等制品，使得燃燒產生的二 英擴散到空氣中污染空氣。本課題擬通過改變加熱溫度、加熱時間、溶液pH值對1號塑料溶出有機物進行分析研究；測定不同材質塑料加熱溶出有機物的量，將其進行比較，得出結論。

1 主要試劑及儀器

1.1 主要試劑

1、2、4、5、6號塑料、濃硫酸（分析純）、氫氧化鈉（分析純）

1.2 主要儀器

集熱式磁力攪拌器、TOC-VCPN Total Organic CarbonAnalyzer、電子天平（FA1604型）、氣質聯機（7890A-5975C）

2 實驗方法

2.1 塑料材質的預處理

將礦泉水瓶用蒸餾水清洗過后用酒精浸泡一定時間，倒出酒精后備用。

2.2 有機物溶出實驗

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，加熱至所需溫度，將一定質量的經預處理的塑料片（規格為5mm×5mm）加入其中，恒溫下攪拌至所需時間，取出清夜測定其TOC值并與攪拌前TOC值進行比較，計算溶出的有機物的量。

2.3 測試方法

用TOC-VCPN Total Organic Carbon Analyzer進行清液中TOC的測定。將反應后剩余溶液進行過濾濾去溶液中的塑料片后，裝入干凈的棕色試劑瓶中，以備對溶液中的物質進行定性測定。

3 影響塑料溶出物的因素

3.1 時間

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，加熱至40℃，將質量為5±0.001g經預處理的1號塑料片加入其中，恒溫攪拌至10、20、30、45、60min時取出清液測定其TOC并對時間作圖，如圖1。

實驗測得蒸餾水的TOC值為0.8517mg/L，0min時TOC值為0.8552mg/L，這說明經過預處理的塑料片是符合實驗使用標準的。結合圖1可知，隨著加熱時間的增加，TOC值也隨著增加。

3.2 溫度

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，加熱至20、40、60、80、100℃，將質量為5±0.001g的1號塑料片加入其中，恒溫下攪拌20min，取出清液測定其TOC值并對溫度作圖。如圖2。

由圖2可知，隨著加熱溫度的升高，有機物的溶出量和TOC的值受加熱溫度的影響，隨著溫度的升高而升高。到100℃時TOC值達到了7.209mg/L，在此溫度下塑料片溶出的有機物最多。其結構如圖3，由圖可知這兩種物質分別是2-甲基萘和1-甲基萘，有致癌性、致突變型、生殖毒性。

3.3 塑料材質

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，加熱至所需溫度（20℃、80℃），將質量為5±0.001g的不同材質塑料片（1、2、4、5、6號）加入其中，恒溫下攪拌20min，取出清液測定其TOC并與不同材質塑料作圖，如圖4。

由圖4可知，1號塑料的TOC值達到了最高；5號塑料的TOC值最低。故跟其它材質塑料相比較，1號塑料在高溫條件下溶出的有機物最多，因此不適宜在高溫下使用；5號塑料溶出的有機物最少，它在高溫下使用的安全性最好。

3.4 pH

取500ml蒸餾水于500ml燒杯中，用稀H2SO4和NaOH溶液調節至不同的pH（pH=3、5、9、10、11），加熱至20℃，將質量為5±0.001g經預處理的1號塑料片加入其中，恒溫條件下攪拌20min，取出清液測定其TOC并對pH作圖，如圖5。

由圖5可知，隨著pH值的增加TOC值先減小，pH=7時達到最小值后又上升。pH=3時，TOC達到最大值。實驗測得PH=7的蒸餾水中TOC值為0.8817mg/L。綜上所述，在常溫時，在酸性和堿性條件下塑料中均有有機物溶出，且pH=3時塑料中溶出的有機物最多；中性條件下幾乎無有機物溶出。

4 結論

（1）1號塑料（PET）溶出有機物的量隨受熱溫度的升高而升高。

（2）在100℃時，1號塑料（PET）溶出物中測出了兩種其它溫度下未測出的有害人體健康的有機物（1-甲基萘和2-甲基萘）。

（3）1號塑料（PET）在80℃溫度下有大量的有機物溶出，它不適宜在高溫下使用；5號塑料（PP）在高溫下使用的安全性最好。

不同材質塑料溶出有機物的量的順序是：1號（PET）>6號（PS）>4號（LDPE）>2號（HDPE）>5號（PP）。

（4）在常溫下，1號塑料在pH=3酸性條件下，塑料中溶出有機物最多。

參考文獻

[1]廖正品.2008年我國塑料工業主要子行業發展狀況[J].中國塑料，2009，23（6）：1-6.