Понимание перфлуороалкил и полифталоалкил веществ (PFAS)

PFAS — это класс химических веществ, известных своей высокой химической стабильностью и поверхностно-активными свойствами, широко используемых в различных промышленных секторах, включая производство полупроводников, обработку металлов и производство смазочных материалов. Благодаря своим уникальным гидрофобным и олеофобным характеристикам PFAS считались необходимыми для повышения эффективности процессов обработки и улучшения качества продукции. Однако их высокая стабильность и стойкость вызвали значительные экологические и проблемы со здоровьем.

В металлообработке ПФАС обычно добавляются в резательные жидкости и смазки в качестве поверхностно-активных веществ для улучшения охлаждающего и смазывающего эффекта. Структура цепочки фторуглеродов ПФАС позволяет им образовывать стабильные пленки на металлических поверхностях, уменьшая трение и износ, тем самым продлевая срок службы инструмента и повышая точность обработки.

Например, перфлуороктансульфонат (PFOS) и перфлуорогексансульфонат (PFHxS) широко использовались в различных металлообрабатывающих жидкостях и формулах смазок для улучшения антикоррозийных и смазочных свойств. Более того, эти соединения могут оставаться стабильными при экстремальных условиях, таких как высокая температура и давление, что особенно важно для прецизионной металлообработки в таких отраслях, как аэрокосмическая и производство медицинских устройств.

Постепенное сокращение использования ПФАС

Использование ПФАС в металлообработке и смазочных материалах также представляет потенциальные экологические и риски для здоровья. Эти вещества крайне трудно разлагать, обладают биоаккумулятивными свойствами и могут попадать в природные водоемы через сброс сточных вод. Отходные жидкости, режущие жидкости и охлаждающие жидкости, используемые в металлообработке, часто содержат значительные количества ПФАС.

Если не обрабатывать должным образом, эти фторированные соединения могут дополнительно загрязнять почву и подземные воды, представляя угрозу экосистемам и здоровью человека. Исследования показали, что ПФАС могут нарушать эндокринную систему человека и связаны с различными проблемами со здоровьем, включая рак, нарушения иммунной системы и репродуктивные проблемы.

С учетом глобальных опасений по поводу воздействия ПФАС на окружающую среду, многие страны и регионы начали ужесточать регулирование этих соединений. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) внесло ПФОС, перфтороктановую кислоту (ПФОА) и их производные в список под Законом о контроле токсичных веществ, требуя сокращения их использования в промышленных процессах или поиска альтернатив.

Европейский Союз также ввел строгие ограничения на использование различных веществ PFAS в рамках Стокгольмской конвенции, чтобы минимизировать их воздействие на окружающую среду и здоровье. Эти регуляторные меры побудили металлургическую промышленность искать альтернативы без PFAS и более экологически чистые формулы смазочных жидкостей и охлаждающих жидкостей.

Смазочные материалы без ПФАС в металлообработке

В формулировке смазок для металлообработки без ПФАС альтернативы привлекают внимание. Эти альтернативы направлены на снижение или устранение использования ПФАС, тем самым уменьшая риск загрязнения окружающей среды. Некоторые альтернативные технологии, такие как смазочные материалы на растительной основе и синтетические эфирные смазочные материалы, не только предлагают аналогичные антикоррозийные и смазывающие свойства, но также обладают лучшей биодеградируемостью и совместимостью с окружающей средой. Тем не менее, стоимость и технические требования этих альтернатив остаются проблемой, что требует дальнейших исследований и разработок для обеспечения их производительности и стабильности в различных промышленных приложениях.

Для обработки сточных вод металлообработки традиционные физические и химические методы очистки, такие как коагуляция, осаждение и редокс-реакции, не являются полностью эффективными для удаления ПФАС. Недавние исследования показали, что современные технологии обработки, такие как процессы продвинутого окисления (AOP), мембранная фильтрация и адсорбционные методы (например, адсорбция активированным углем и смолами), обеспечивают более высокую эффективность удаления этих стойких органических загрязнителей. Однако применение этих технологий должно учитывать стоимость, потребление энергии и эксплуатационные требования, и они требуют дальнейшей оптимизации и валидации.

Использование ПФАС в металлообработке и смазочных материалах подчеркивает их преимущества в промышленной производительности, но также влечет за собой экологические и здравоохранительные риски. С увеличением экологической осведомленности и ужесточением нормативных требований отрасль сталкивается с давлением по снижению использования ПФАС, поиску альтернатив и улучшению технологий очистки сточных вод. В будущем инновации в металлообработке должны будут сбалансировать эффективность и экологические требования, способствуя устойчивой промышленной трансформации.

◆ Цитата из: Springer Nature

◆ Источник: https://rdcu.be/dSOkJ