[发明专利]分解部分氟化和全氟化的表面活性剂的方法

说明书

本发明涉及分解部分氟化和全氟化的表面活性剂的方法。

全氟化表面活性剂(PFS)是在碳骨架上氟化的有机化合物，其中在碳骨架上的氢原子已经完全被氟原子取代。在有机化学中，碳-氟键是最稳定的键，并且全氟化表面活性剂相应地具有高的热和化学稳定性。因此，很难将它们分解。

全氟化表面活性剂不会天然出现，仅仅能够合成制备。例如，它们用于生产透气性衣服制品的纺织工业和生产防污、防油和防水纸张的造纸工业。其它使用领域是摄影行业、灭火介质和航空产品。它们还用作润滑剂和浸渍剂的组分和用于氟聚合物的产品中。

在由金属或塑料制成的基材的金属化方面，使用全氟化表面活性剂也是占优势的，尤其是用于电镀。本文中，全氟化表面活性剂广泛地用于铬电镀。使用具有合适表面活性的全氟化表面活性剂，至今对获得相应由塑料或金属(在环境卫生部门通常使用黄铜)制成的基材的均匀涂层也是不可缺少的。在这方面，全氟化表面活性剂首先防止不合需要的铬酸烟雾的形成。其次，在塑料的金属化过程中，在浸渍步骤中(使用酸浸剂，例如铬酸或铬酸/硫酸，利用化学方法使塑料变粗糙)，使用相对大数量的全氟化表面活性剂作为化学上稳定的湿润剂。

相应地，来源于这种金属化工艺的废水，尤其是镀铬工艺，尤其是从其中获得的冲洗水，含有这些全氟化表面活性剂。另外，由于使用的上述酸浸剂，这种废水/冲洗水还尤其含有铬(VI)。最后，应该指出，这种废水/冲洗水通常具有明显的酸性(pH<5)至强酸性(pH<2)pH值。

全氟化烷基磺酸盐(PFAS)，尤其在电镀中用于上述用途，尤其是在铬电镀过程中。这些是在全氟化烃骨架上直接携带磺酸基的全氟化表面活性剂。化合物的这种基团的主要代表是全氟辛烷磺酸盐(PFOS)。

如上所指出，由于全氟化表面活性剂的热和化学稳定性，它们在环境中积累。近年来已经逐渐认识到这种问题。在这方面，可以参考文献(只是举例)Baden-Württemberg的环境部的新闻稿(标题为“Perfluorierte Tenside(PFT)im Kl?rschlamm in Baden-Württemberg”)，该新闻稿出现于2007年8月3日(在Stuttgart)的记者招待会。在UWSF-Z Umwelt Chem. ?ko Tox. 17(1)36-49(2005)的出版物中也给出了有关该主题的消息，题目为“Risikobewertung von Perfluortensiden als Beitrag zur aktuellen Diskussion zum REACH-Dossier der EU-Kommission”。Baden-Württemberg的环境部的中期报告“Perfluorierte Tenside(PFT)in Baden-Württemberg”(2008年8月)在这方面也表现出了兴趣。

上面所述内容也类似地应用于部分氟化(通常为多氟化)表面活性剂，其有时用作全氟化表面活性剂的备选或替代品。

由于在使用部分氟化/多氟化和全氟化表面活性剂时存在上述问题，目前已经进行了努力，以便降低这些材料在(尤其是)废水、下水道污泥等等中的浓度，以免将这些材料排到环境中。然而，相应的尝试至今仅仅获得部分成功，并且仅仅达到有限的程度。

相应地，本发明的一个目的是提供分解部分氟化和全氟化表面活性剂的方法，其首先将这些表面活性剂可靠地进行很大程度的分解，其次其可以不太困难地被合并到工业生产工艺中。尤其是，应该能够将这种方法整合到塑料或金属所制成的基材的电镀工艺中，优选整合到铬电镀工艺中。此外，应该提供适合于进行该方法的装置。

该目的可以利用具有权利要求1特征的方法来完成。该方法的优选实施方案提供于从属权利要求2至16中。此外，本发明还包括按照权利要求17的用途。权利要求18和从属权利要求19至26定义了按照本发明的装置。本文将所有权利要求当中的措辞结合到本说明书中作为参考。

可以按照本发明分解的部分氟化和全氟化表面活性剂尤其存在于废水、下水道污泥等等中。按照本发明，表面活性剂以溶液或悬浮液形式存在，并且可以电解分解。

在这方面，上述术语解释如下∶

术语分解是指能够使上述表面活性剂分解的任何工艺，即，使化合物转化为较小的分子或甚至转化为它们的元素。在目前的情况下，应该使所提及的表面活性剂理论上完全裂解或分解为无毒的或至少毒性更小的下游分子。