说明书一种锌污染建筑废物用洗涤剂
技术领域
本发明涉及一种洗涤剂，具体涉及一种锌污染建筑废物用洗涤剂。
背景技术
锌污染是指锌及化合物所引起的环境污染。主要污染源有锌矿开采、冶炼加工、机械制造以及镀锌、仪器仪表、有机合成和造纸等工业的排放。汽车轮胎磨损以及煤燃烧产生的粉尘、烟尘中均含有锌及化合物，工业废水中锌常以锌的羟基络合物存在。
锌对鱼类和水生动物的毒性比对人和温血动物大很多倍。锌在土壤中富集，会使植物体中也富集而导致食用这种植物的人和动物受害。用含锌污水灌溉农田对农作物特别是小麦影响较大，会造成小麦出苗不齐，分蘖少，植株矮小、叶片萎黄。过量的锌还会使土壤失去活性，细菌数目减少，土壤中的微生物作用减弱。我国规定生活饮水的锌含量不得超过1.0mg/L，工业废水中锌及其化合物的最高排放浓度为5.0mg/L，车间空气中氧化锌的最高容许浓度为5.0mg/L。
锌是自然界中分布较广的金属元素，主要以硫化锌、氧化锌状态存在。锌与很多元素如铅、铜、镉的矿物共生。在地壳的岩石圈中锌的平均含量为70ppm,在土壤中的平均含量为50ppm。中国土壤含锌3～709ppm，中值为100ppm。锌在大气中的含量为1.1～5.8微克/米^3,在海水中的浓度为0.01毫克/升。锌是动、植物所必需的营养元素，蔬菜含1～10ppm，谷类含140ppm，茶叶含20～100ppm。锌是大多数酶的必要成分。标准人体（体重70公斤）含锌2300毫克，平均浓度为33ppm,其中以肝、随意肌、骨骼含锌量为最高。在血液中锌是血清、红细胞、白细胞的固有成分。锌化合物在机器制造工业中用于金属电镀，在木材加工中用于木材防腐，在油漆工业中用于生产锌颜料、白色涂料和白色立德粉颜料。锌化合物还用于纺织工业、化学制药和造纸工业。
锌元素对大气的污染，金属锌本身无毒，但在焙烧硫化锌矿石、熔锌、冶炼其他含有锌杂质的金属的过程中,以及在铸铜过程中产生的大量氧化锌等金属烟尘，对人有直接的危害。美国在1968年排放到大气中的锌量为159922吨，其中约有30%来自锌的冶炼加工，30%以上来自钢铁生产，18%来自废物的焚烧。其他如橡胶轮胎的磨损以及煤的燃烧也是大气锌污染的原因。
锌元素对水体的污染，锌不溶于水，但是锌盐如氯化锌、硫酸锌、硝酸锌等，则易溶于水。碳酸锌和氧化锌不溶于水。全世界每年通过河流输入海洋的锌约为393万吨。由采矿场、选矿厂、合金厂、冶金联合企业、机器制造厂、镀锌厂、仪器仪表厂、有机合成工厂和造纸厂等排放的工业废水中,含有大量锌化合物。在温度为30～50℃的情况下,工业电解液中的锌离子以Zn(H2O)嵜或Zn(H2O)嵆的形式存在。废水中常见的锌的羟基络合物有Zn(OH)+、Zn(OH)婣、Zn(OH)厈以及Zn(OH)2·H2O,因此废水中锌的浓度为Zn2+与上述四种络合物之和。氢氧化锌沉淀的最适pH值为9～10，当pH值升高时，沉淀物将重新溶解。废水中的Zn2+能用中和法处理的最低浓度极限值为10-7克离子/升。锌对鱼类和其他水生生物的毒性比对人和温血动物大许多倍。
锌元素对土壤的污染，土壤中的锌可分为水溶态锌、代换态锌、难溶态锌(矿物中的锌)以及有机态锌。土壤中的锌来自各种成土矿物。风化的锌以Zn2+形态进入土壤溶液中,也可能成为一价络离子Zn(OH)+、ZnCl+、Zn(NO3)+等，有时则形成氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐和硫化物沉淀。锌离子和含锌络离子参与土壤中的代换反应，常有吸附固定现象。锌在土壤中的富集，必然导致在植物体内的富集，这种富集不仅对植物，而且对食用这种植物的人和动物都有危害。用含锌污水灌溉农田对农作物特别是对小麦生长的影响较大，会造成小麦出苗不齐，分蘖少,植株矮小,叶片发生萎黄。对植物起作用的锌主要是代换态锌。过量的锌还会使土壤酶失去活性，细菌数目减少，土壤中的微生物作用减弱。
国内外对锌污染土壤的治理已经有一段时间，并已有多篇公开技术文献报道。常用的清洗剂包括水、酸、盐溶液、螯合剂、表面活性剂等。但目前针对锌污染建筑废物的处置应用鲜有报道,出于对环境的保护，有必要研究一种针对锌污染建筑废物用的清洗效果高的洗涤剂。
发明内容
本发明的目的在于解决现有重金属污染土壤清洗剂对锌元素处理效果不明显的不足，提供一种有效清除建筑废物上锌元素的锌污染建筑废物用洗涤剂。
一种锌污染建筑废物用洗涤剂，特殊之处在于由以下重量份配比的原料制备而成：甲基十七烷基甲酮18-26份，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇32-38份，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8-14份，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸24-32份，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮34-40份，2-甲基-2-金刚烷醇12-18份，丙二醇二甲醚22-28份，1-环己基-2-吡咯烷酮27-33份，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6-14份。
优选地，采用以下重量份配比的原料制备的锌污染建筑废物用洗涤剂具有更好的洗涤效果，甲基十七烷基甲酮22份，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇38份，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8份，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸28份，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮40份，2-甲基-2-金刚烷醇12份，丙二醇二甲醚25份，1-环己基-2-吡咯烷酮33份，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6份。
进一步，为了获得清洁效率更高的锌污染建筑废物用洗涤剂，所述锌污染建筑废物用洗涤剂还包括以下重量份配比的原料：N-乙基-2-吡咯烷酮25-31份，乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物26-32份，(R)-3-吡咯烷醇10-16份。
优选地，锌污染建筑废物用洗涤剂，其原料重量份配比为：N-乙基-2-吡咯烷酮28份，乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物32份，(R)-3-吡咯烷醇10份。
此外，本发明的洗涤剂优选含有表面活性剂和/或螯合剂，由此提高洗涤效果。
再优选的是，所述表面活性剂和/或螯合剂重量份配比为2-6份。其含量多时极易起泡，少时洗涤效果降低。
本发明的制备方法：将去离子水、甲基十七烷基甲酮、1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇、2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯、3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸、5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮加入反应器1中于60-85℃下搅拌溶解，将2-甲基-2-金刚烷醇、丙二醇二甲醚、1-环己基-2-吡咯烷酮、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐在反应器2中于45-60℃下搅拌溶解，将反应器2中的混合物逐渐加入到反应器1中，45℃恒温水浴中充分搅拌15-25分钟，静置1.5-2小时，即得到所需的锌污染建筑废物用洗涤剂。
该锌污染建筑废物用洗涤剂，对建筑废物可直接清洗使用，且对于锌污染建筑废物中的锌元素具有95%以上的去除效果，清洗效率高，去除效果好，适于在锌污染建筑废物环保领域中广泛推广应用。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施方式，用来对本发明进行进一步说明。本发明中，如无特别说明，各原料均以有效物含量为100%计。
以下实施例中，原料介绍：
甲基十七烷基甲酮，CAS登录号为：629-66-3；
1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇，CAS登录号为：586-81-2；
2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯，CAS登录号为：2223-82-7；
3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸，CAS登录号为：128-13-2；
5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮，CAS登录号为：1665-48-1；
2-甲基-2-金刚烷醇，CAS登录号为：702-98-7；
丙二醇二甲醚，CAS登录号为：7778-85-0；
1-环己基-2-吡咯烷酮，CAS登录号为：6837-24-7；
三羟甲基氨基甲烷盐酸盐，CAS登录号为：1185-53-1；
N-乙基-2-吡咯烷酮，CAS登录号为：2687-91-4；
乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物，CAS登录号为：25086-89-9；
(R)-3-吡咯烷醇，CAS登录号为：2799-21-5。
作为本发明的洗涤剂中优选使用的表面活性剂，优选阴离子系表面活性剂，可举出羧酸型、磺酸型、硫酸酯型、磷酸酯型等，优选有C11-20左右的烷基（优选直链状）的表面活性剂，特优选磺酸型的表面活性剂。
这种场合，也可以是烷基的碳原子数不同的表面活性剂的混合物。另外，作为磺酸的平衡离子没有特殊限制，但优选铵离子等。
例如，优选使用是混合有C11-16范围的烷基直链的磺酸型的阴离子系表面活性剂、铵离子是平衡离子的表面活性剂等。
表面活性剂可以只使用1种，也可以2种或者更多种并用。
作为本发明使用的螯合剂，优选乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、氨三乙酸等的含氮羧酸类，乙二胺四（亚甲基膦酸）、丙二胺四（亚甲基膦酸）等的含氮膦酸类，乙二胺二邻羟基苯基乙酸及其衍生物，N,N‘-双（2-羟基苄基）乙二胺-N,N‘-二乙酸等。
这些螯合剂可以酸的形式使用，也可以铵盐等的盐形式使用。
螯合剂可以只使用1种，也可以2种或者更多种并用。
实施例1
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮18kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇35kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯14kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸24kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮37kg，2-甲基-2-金刚烷醇18kg，丙二醇二甲醚22kg，1-环己基-2-吡咯烷酮30kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐14kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法：将去离子水、甲基十七烷基甲酮、1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇、2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯、3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸、5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮加入反应器1中于60-85℃下搅拌溶解，将2-甲基-2-金刚烷醇、丙二醇二甲醚、1-环己基-2-吡咯烷酮、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐在反应器2中于45-60℃下搅拌溶解，将反应器2中的混合物逐渐加入到反应器1中，45℃恒温水浴中充分搅拌15-25分钟，静置1.5-2小时，即得到所需的锌污染建筑废物用洗涤剂。
实施例2
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮22kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇38kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸28kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮40kg，2-甲基-2-金刚烷醇12kg，丙二醇二甲醚25kg，1-环己基-2-吡咯烷酮33kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法同实施例1。
实施例3
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮26kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇32kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯11kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸32kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮34kg，2-甲基-2-金刚烷醇15kg，丙二醇二甲醚28kg，1-环己基-2-吡咯烷酮27kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐10kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法同实施例1。
实施例4
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮22kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇38kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸28kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮40kg，2-甲基-2-金刚烷醇12kg，丙二醇二甲醚25kg，1-环己基-2-吡咯烷酮33kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6kg，N-乙基-2-吡咯烷酮25kg，乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物29kg，(R)-3-吡咯烷醇16kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法：将去离子水、甲基十七烷基甲酮、1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇、2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯、3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸、5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮加入反应器1中于60-85℃下搅拌溶解，将2-甲基-2-金刚烷醇、丙二醇二甲醚、1-环己基-2-吡咯烷酮、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐、N-乙基-2-吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、(R)-3-吡咯烷醇在反应器2中于45-60℃下搅拌溶解，将反应器2中的混合物逐渐加入到反应器1中，45℃恒温水浴中充分搅拌15-25分钟，静置1.5-2小时，即得到所需的锌污染建筑废物用洗涤剂。
实施例5
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮22kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇38kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸28kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮40kg，2-甲基-2-金刚烷醇12kg，丙二醇二甲醚25kg，1-环己基-2-吡咯烷酮33kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6kg，N-乙基-2-吡咯烷酮28kg，乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物32kg，(R)-3-吡咯烷醇10kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法同实施例4。
实施例6
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮22kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇38kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸28kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮40kg，2-甲基-2-金刚烷醇12kg，丙二醇二甲醚25kg，1-环己基-2-吡咯烷酮33kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6kg，N-乙基-2-吡咯烷酮31kg，乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物26kg，(R)-3-吡咯烷醇13kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法同实施例4。
实施例7
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮22kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇38kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸28kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮40kg，2-甲基-2-金刚烷醇12kg，丙二醇二甲醚25kg，1-环己基-2-吡咯烷酮33kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6kg，N-乙基-2-吡咯烷酮28kg，乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物32kg，(R)-3-吡咯烷醇10kg，表面活性剂2kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法：将去离子水、甲基十七烷基甲酮、1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇、2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯、3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸、5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮加入反应器1中于60-85℃下搅拌溶解，将2-甲基-2-金刚烷醇、丙二醇二甲醚、1-环己基-2-吡咯烷酮、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐、N-乙基-2-吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、(R)-3-吡咯烷醇、表面活性剂在反应器2中于45-60℃下搅拌溶解，将反应器2中的混合物逐渐加入到反应器1中，45℃恒温水浴中充分搅拌15-25分钟，静置1.5-2小时，即得到所需的锌污染建筑废物用洗涤剂。
实施例8
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮22kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇38kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸28kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮40kg，2-甲基-2-金刚烷醇12kg，丙二醇二甲醚25kg，1-环己基-2-吡咯烷酮33kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6kg，N-乙基-2-吡咯烷酮28kg，乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物32kg，(R)-3-吡咯烷醇10kg，表面活性剂和螯合剂4kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法：将去离子水、甲基十七烷基甲酮、1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇、2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯、3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸、5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮加入反应器1中于60-85℃下搅拌溶解，将2-甲基-2-金刚烷醇、丙二醇二甲醚、1-环己基-2-吡咯烷酮、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐、N-乙基-2-吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、(R)-3-吡咯烷醇、表面活性剂和螯合剂在反应器2中于45-60℃下搅拌溶解，将反应器2中的混合物逐渐加入到反应器1中，45℃恒温水浴中充分搅拌15-25分钟，静置1.5-2小时，即得到所需的锌污染建筑废物用洗涤剂。
实施例9
称量以下重量份配比的原料：甲基十七烷基甲酮22kg，1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇38kg，2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯8kg，3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸28kg，5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮40kg，2-甲基-2-金刚烷醇12kg，丙二醇二甲醚25kg，1-环己基-2-吡咯烷酮33kg，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐6kg，N-乙基-2-吡咯烷酮28kg，乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物32kg，(R)-3-吡咯烷醇10kg，螯合剂6kg。
本实施例锌污染建筑废物用洗涤剂的制备方法：将去离子水、甲基十七烷基甲酮、1-甲基-4-(1-甲基亚乙基)环己烷-1-醇、2,2-二甲基-1,3-丙烷二基二丙烯酸酯、3alpha,7beta-二羟基-5beta-胆甾烷-24-酸、5-[(3,5-二甲基苯氧基)甲基]噁唑烷-2-酮加入反应器1中于60-85℃下搅拌溶解，将2-甲基-2-金刚烷醇、丙二醇二甲醚、1-环己基-2-吡咯烷酮、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐、N-乙基-2-吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、(R)-3-吡咯烷醇、螯合剂在反应器2中于45-60℃下搅拌溶解，将反应器2中的混合物逐渐加入到反应器1中，45℃恒温水浴中充分搅拌15-25分钟，静置1.5-2小时，即得到所需的锌污染建筑废物用洗涤剂。
用实施例1-9所得成品进行锌残留去除率测试
以重金属污染土壤常用的洗涤剂作为对照组，0.1mol/L的EDTA-Na2(分析纯)、0.5mol/L的柠檬酸(优级纯)、0.5mol/L的HC1(优级纯)。
(1)锌污染样品准备
选取某化工厂锌盐生产车间厂房内地表铺设的被锌污染的混凝土块，以该混凝土块建筑废物为测试对象，将混凝土块粉碎到0.9mm，过筛，密封保存备用。
对照组中清洗剂首先采用去离子水洗涤，去除水溶态锌。准确称取100g样品于塑料水桶中，用去离子水按照固液比1：10进行洗涤40min，固液分离后将样品风干、保存备用。
准确称取5g一次洗涤后的样品于250ml锥形瓶中，按固液比1：10分别加入50ml对照组清洗剂，同时称取5g未洗涤样品于250ml锥形瓶中，按固液比1：10分别加入50ml实施例1-9洗涤剂，电磁搅拌清洗40min，抽滤，收集滤液和固体样品将清洗后样品风干、保存备用。
（2）样品锌残留计算
用碱消解法将固体样品中的电水溶态锌溶出，原子吸收分光光度法测定溶出液ρ；用微波辅助酸消解法将固体样品中的代换态锌、难溶态锌、有机态锌溶出，原子吸收分光光度法测定溶出液ρ。
（3）结果分析
不同实施例洗涤剂及市售重金属污染土壤常用洗涤剂对锌污染建筑废物的清洗效果见下表。
由上表对比可知，本发明锌污染建筑废物用洗涤剂清洗效果明显优于市售的重金属污染土壤常用的洗涤剂，对水溶态Zn去除率达到97.1%以上，代换态Zn去除率达到96.8%以上，难溶态Zn去除率达到95.4%以上,有机态Zn去除率达到95.8%以上,其中，相较于市售的重金属污染土壤常用的洗涤剂，本发明洗涤剂对水溶态Zn的去除效果尤为明显，具有极高的市场价值。