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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，自非洲某国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分均为低熔玻璃，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来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质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安瓿瓶、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的污染。 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,如铅、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，以致对人类造成伤害 。 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℃的火焰窑中， 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/立方米超过回收容许标准的几千倍。 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，其中已死亡的为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备及机械噪声外，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 * 铅玻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二铵，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%。改用坩埚窑,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风进角，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，如熔化 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的溶出，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