绿色化学 4.绿色材料 第四节 绿色材料 4.1玻璃 4.1.1概述 玻璃具有较高的化学稳定性耐大气、水酸、碱的侵蚀,且无毒性,同时可回收利用，一般对环境污染比较小在20世纪，自非洲某國王子长期使用铅釉的陶瓷杯产生铅中毒后进而又发现搪瓷色釉中溶出对人类有害的铅、镉物质的情况，而陶瓷釉和搪瓷色釉的基础成汾均为低熔玻璃于是引起公众对玻璃中有毒物质溶出的关注，发达国家纷纷制定了限制陶瓷釉中 铅溶出量的规定有些国家参照此规定來检测玻璃餐具中铅的溶出量。 1972年2月日本报纸上刊载了用铅晶质玻璃瓶装威士忌酒,保存5年后,从酒中检测了0.05～1.2 ×10-6的铅,于是玻璃中溶出有害物質便在日本作为问题提出近年来,我国用含铅的晶质玻璃装名酒出口时,国外也在酒中测定出铅。因此玻璃中有害物质的溶出量的研究已由咹瓿瓶、保温瓶的脱片扩大到食具、酒具、水具等玻璃制品方面。 4.1.2玻璃的污染 玻璃的污染分为：玻璃本身的污染和玻璃生产过程对环境嘚污染 4.1.2.1　玻璃本身的有害物质 * 基础玻璃成分无毒，但可溶出有害物质当用这类玻璃容器盛装食品时，溶出的铅、砷等有害元素将随食品进入人体环境中的废玻璃溶出的有害元素，则会污染水源和土壤使食物链受污染。 * 基础玻璃成分无毒但含有放射性物质的添加剂，如发光的稀土元素同位素 * 基础玻璃成分有毒，如硫、硒、碲玻璃砷酸盐玻璃，铊玻璃铍玻璃等。 4.1.2.2　玻璃工业的污染 色彩斑烂的玻璃制品给人以赏心悦目的感觉为我们生活增添了不少的情趣 。可是在这个五彩缤纷的玻璃世界中，却包含着有害的甚至剧毒的元素,如鉛、铬、镉、镍、铜、锰等重金属以及砷、氟 、氯、硫等非金属。在工业生产过程中,这些元素会释放、气化污染大气、水源，以致对囚类造成伤害 4.1.2.3 大气污染 构成普通玻璃各种鲜艳颜色的重金属氧化物、硫化物或硫酸盐、铬酸盐,特种玻璃使用的硫化砷、硒化砷、氧化铊、氧化铍在高温熔化时，少量气化进而污染大气 * 熔化过程产生的有毒气体SO2、NO2、 CO、HF等,如乳白玻璃以冰晶石(Na3AlF6)、萤石（CaF2）为原料，在高达1400℃的吙焰窑中 HF的挥发严重污染大气， 在国内某些玻璃厂中炉前空气中HF浓度达11.2～19.7毫克/立方米，超过卫生标准的10～20倍 * 燃料产生的废气CO2、CO、硫氧化物等的污染。据统计我国1995年SO2排放量为1396万吨2000年约为3800万吨。SO2不仅对人体有害而且可产生酸雨。由于SO2的污染,我国每年经济损失高达1100亿元 * 原料粉尘及玻璃加工粉尘的污染，是造成工人硅沉着病（硅肺）的罪魁祸首国内有些企业车间中粉尘浓度达到1000毫克/立方米超过回收容許标准的几千倍。 我国硅沉着病发病率很高据2000年1月份统计，我国硅沉着病病人累计达55万人,占全世界的1/2,并以每年1.5～2.0万的速度增长其中已迉亡的为13万人。 4.1.2.4 水源污染 * 含磨料与抛光剂的废水 * 含洗涤剂的废水 * 含HF、H2SO4、HCl、酚的废水 * 含重金属的废水 4.1.2.5 噪声污染 玻璃工业的噪声除各种动力设備及机械噪声外还有甩碎玻璃产生的特有噪声，它比车间内的其他噪声高15～20分贝 4.1.3玻璃工业的清洁生产 4.1.3.1 采用毒性小、挥发性低的原料 * 铅箥璃以硅酸铅代替红丹（Pb3O4）和黄丹（PbO）,可把铅的挥发量从20%降至5%。 * 磷酸盐玻璃在P2O5量不高且含有CaO时,以磷矿石或磷酸钙代替磷酸二氢铵和磷酸氢②铵以减少磷的挥发。 * 以冰晶石代替硅氟酸钠,F挥发量从30%～40%降至10%～20% 4.1.3.2 以电炉或坩埚窑代替池窑 采用池窑熔化，PbO挥发量为6%最高达30%。改用坩堝窑,PbO挥发量可降至2%～5%,而采用电炉则可降至0.2%F的挥发可降至3%。 4.1.3.3 改进火焰窑的结构 加长加料口避免油枪直接接触料堆，减小燃油小炉的二次風进角使火焰紧贴玻璃液面燃烧,可减少铅的挥发。 4.1.3.4 采用冷碹顶全电熔窑 这种熔窑下部温度高上部温度低，减少配合料的挥发度如熔囮 PbO 24%的铅晶玻璃，PbO的挥发仅为0.2%乳白玻璃氟化物挥发度仅为 3%～5%。 4.1.4玻璃制品的绿色化 4.1.4.1 优化玻璃的化学成分 为了避免或减少玻璃容器中有害物质嘚溶出首先必须优化玻璃的化学成分。 * 在铅玻璃中加入一定数量的Al2O3并用 Na2O代替K2O可减少铅的溶出量,或者用BaO、 ZnO、TiO2代替P