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表面活性剂在化妆品中的应用摘要：论述了表面活性剂的功能，如润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等功能，以及在化妆品中的作用。介绍了表面活性剂和化妆品的分类情况，化妆品的原料以及化妆品对表面活性剂的要求。详细介绍了化妆品中常用的几种表面活性剂。对化妆品中用的表面活性剂的发展趋势进行了阐述。关键词：表面活性剂；化妆品；功能；应用表面活性剂在化妆品中的主要功能包括乳化、分散、增溶、起泡、清洗、润滑和柔软等。表面活性剂在化妆品中具有广泛的用途，起着重要的作用。化妆品中所利用的表面活性剂的性能不仅仅是其单一的性能，而是利用其多种性能，因此，表面活性剂是化妆品生产中不可缺少的原料，广泛应用于化妆品中。化妆品是指以涂抹、喷、洒或者其他类似方法，施于人体（皮肤、毛发、指趾甲和口唇齿等），以达到清洁、保养、美化、修饰和改变外观，或者修正人体气味，保持良好状态为目的的产品。目前，化妆品的发展趋势是向疗效性、功能性和天然性方向发展。1表面活性剂的分类表面活性剂的分类方法有很多种，根据表面活性剂的来源进行分类，通常把表面活性剂分为合成表面活性剂、天然表面活性剂和生物表面活性剂三大类。1.1合成表面活性剂合成表面活性剂是指以石油、天然气为原料，通过化学方法合成制备的表面活性剂。表面活性剂在性质上的差异，除与烃基的大小和形状有关外，主要与亲水基团类型有关。一般以亲水基团的结构为依据来分类，按亲水基团是否带电可将表面活性剂分为离子型和非离子型两大类，其中离子型表面活性剂又分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。1.2天然表面活性剂20世纪70年代的石油危机对以石油为基本原料的表面活性剂工业产生了巨大的冲击，引起人们对能源消耗、工艺生产过程、生态学和石油制品安全性等一系列问题的思考，从而引发了以天然油脂为原料生产表面活性剂的重大变革。由于生物新技术的应用，油脂分离精制技术的发展，植物油脂品种的改良及增产，使得大量获得价格较低的高纯度的天然油脂成为可能，新的抗氧化剂的开发成功，解决了天然油脂腐败变质的问题，再加上人们对安全及环保意识的提高，以油脂为原料的天然表面活性剂的开发引起人们的高度重视。目前在天然油脂中最受重视的要数棕榈油和棕榈仁油。1.3生物表面活性剂生物表面活性剂是指由细菌、酵母和真菌等多种微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物。用微生物生产表面活性剂是20世纪70年代后期国际生物工程领域中研究的新课题。用微生物制取生物表面活性剂可以得到许多难以用化学方法合成的产物，在结构中引进了新的化学基团，而制得的产物易于被生物完全降解，无毒性，在生态学上是安全的。生物表面活性剂根据其亲水基的不同可分为糖脂系、酰基缩氨酸系、磷脂系、脂肪酸系和高分子表面活性剂五类。2表面活性剂的功能表面活性剂是一类具有多种功能的精细化学品，表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡和洗涤去污等多种功能。当液体与固体表面接触时，气体被排斥，原来的固-气界面消失，代之以固-液界面，这种现象称为润湿。从普遍意义而言，润湿是一种流体被另一种流体自表面取代的过程。通常把一种物质的颗粒或液滴以及微小的形态分散到另一介质中的过程叫分散。所得到的均匀、稳定的体系叫分散体。乳化是一种液体以微小液滴或液晶形式均匀分散到另一种不相混溶的液体介质中形成的具有相当稳定性的多相分散体系的过程。表面活性剂在水溶液中形成胶束后，具有能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状，这种作用称为增溶作用。由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫，可分为液体泡沫和固体泡沫。在液体泡沫中，液体和气体的界面起主要作用。一般地说，当表面张力低，膜的强度高时，不论是稳定泡沫还是不稳定泡沫，起泡力都较好。溶液的黏度对泡沫稳定在两方面起作用：一方面是增强泡沫液膜的强度；另外，表面黏度大，膜液体不易流动排出，延缓了液膜破裂，而增强了泡沫的稳定性。消泡作用分为破泡和抑泡两种。具有破泡能力的物质称为破泡剂。有效的消泡剂既要能迅速破泡，又要能在相当长的时间内防止泡沫生成。洗涤去污作用是表面活性剂应用最广泛、最具有实用意义的基本特性。洗涤去污过程是极为复杂的，与污垢种类、基本性能、表面活性剂和助剂的种类和结构密切相关，而其过程又是多种表面现象，如吸附、润湿、渗透、乳化、分散、泡沫和增溶等在不同情况下的综合效应。3化妆品的分类化妆品能对人体面部、皮肤表面、毛发和口腔起清洁保护和美化作用。化妆品的品种多种多样，分类方式也各不相同。按使用部位可分为：皮肤用化妆品、毛发用化妆品、指甲用化妆品和口腔用化妆品。按使用目的可分为：洁净用化妆品、基础保护化妆品、美容化妆品和芳香制品，还可根据化妆品本身的剂型分类。4化妆品的原料制造化妆品所用的原料有很多种，据统计大概有3 000多种。根据化妆品原料在化妆品中所含比例的大小，可分为基质原料和配合原料。基质原料是调配各种化妆品的主体，也成为基础原料。膏霜类的油脂，香粉类的滑石粉等均属基质原料；配合原料是用来改善化妆品的某些性质和赋予色、香等的辅助原料，如膏霜中的乳化剂、抗氧化剂和防腐剂等均属配合原料。配合原料在化妆品中的比例虽小，但对化妆品的质量影响却很大。它们之间没有绝对的界限，某一种原料在化妆品中起着基质原料的作用，而在另一化妆品中可能仅起着辅助原料的作用。4.1基质原料1）油脂类油脂是组成膏霜类化妆品的基本原料，主要起护肤、柔滑和滋润等作用。脂肪酸甘油酯是组成动植物油脂的主要成分，在常温下呈液态的称为油，呈固态的称为脂。根据来源又可分为植物性油脂和动物性油脂。植物性油脂包括椰子油、橄榄油、蓖麻籽油、杏仁油、花生油、大豆油和棕榈油等。动物油脂包括牛油、猪油、貂油和海龟油等。这些动植物油脂加氢后的产物称为硬化油。在化妆品中常用的硬化油有：硬化椰子油、硬化牛脂、硬化蓖麻油和硬化大豆油等。2）蜡类蜡是高碳脂肪酸和高碳脂肪醇所组成的酯。在化妆品中主要作为固定剂，增加化妆品的稳定性，调节其黏度，提高液体油的熔点，使用时对皮肤产生柔软的效果。依据来源的不同，蜡类也可分为植物性蜡和动物性蜡。植物性蜡包括巴西棕榈蜡、霍霍巴蜡和小烛树蜡等。动物蜡类包括蜂蜡、羊毛脂蜡、鲸油和虫蜡等。3）高碳烃类用于化妆品原料中的烃类主要包括烷烃和烯烃，它们在化妆品中的主要作用是其溶解作用，净化皮肤表面，还能在皮肤表面形成憎水性油膜，来抑制皮肤表面水分的蒸发，提高化妆品的功效。在化妆品中用的主要包括角鲨烷、凡士林、液体石蜡和固体石蜡等。4）粉类粉类是组成香粉、爽身粉、胭脂、牙粉和牙膏等粉类化妆品的基质原料。一般是不溶于水的固体，经

典型汽车涂装废水处理工艺 摘 要：本文针对汽车涂装废水中含有树脂、表面活性剂、重金属离子，Oil、颜料等污染物，特别是其中的电泳废水、喷漆废水成份复杂，浓度高，可生化性差的实际情况，采用分质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等工艺对涂装废水进行处理，取得了良好效果：CODCr去除率大于80%。实际运行表明，该工艺在技术和经济上均是合理可行的。Treatment technics of representative coating wastewater of automobile manufacturing Abstract：In this article, in allusion to the contamination of coating wastewater of automobile manufacturing which contains resin, surface active agent, heavy metal ion, oil, paint, dyestuff etc, especially the ELPO wastewater and painting wastewater which is complex, and has high concentration. we use separated pre-treatment, coagulating sedimentation, air flotation and sand filtration to treat coating wastewater and obtains good results: the removal rate of CODCr could be higher than 80%. The operate of the set proved that under this condition, it would be practicable both in technology and economy. 关键词：涂装废水；分质处理；混凝沉淀；混凝气浮；砂滤；Fenton试剂 Keywords：coating wastewater；separated pre-treatment；coagulating sedimentation；air flotation；sand filtration；Fenton reagent翻译 汽车及其零部件的涂装是汽车制造过程中产生废水排放最多的环节之一。涂装废水含有树脂、表面活性剂、重金属离子，Oil、PO43-、油漆、颜料、有机溶剂等污染物，CODCr值高，若不妥善处理，会对环境产生严重污染。对此类废水，传统的方法是直接对混合废水进行混凝处理，治理效果不理想，出水水质不稳定，较难达到排放标准。特别是其中的喷漆废水，含大量溶于水的有机溶剂，直接采用混凝法处理效果很差。我们在上海某汽车厂经过实地勘查、大量分析调研和小试，针对涂装废水的特点，采用分质预处理再进行后续处理的二步处理的方法，并选择芬顿氧化—混凝沉淀，气浮物化工艺进行处理，达到了排放标准，CODCr去除率达到80%以上。1废水的来源和主要污染物1.1 涂装废水的来源及有害物质 涂装废水主要来自于预脱脂、脱脂、表调、磷化、钝化等车身前处理工序；阴极电泳工序和中涂、喷面漆工序。 废水中含有的主要有毒、有害物质如下：涂装前处理：亚硝酸盐、磷酸盐、乳化油、表面活性剂、Ni2+、Zn2+。底涂：低溶剂阴极电泳漆膜、无铅阴极电泳漆膜、颜料、粉剂、环氧树脂、丁醇、乙二醇单丁醚、异丙醇、二甲基乙醇胺、聚丁二烯树脂、二甲基乙醇、油漆等。中涂、面涂：二甲苯、香蕉水等有机溶剂、漆膜、颜料、粉剂。1.2 废水水质、水量 本工程设计处理水量60m3/h。 油漆车间排放的废水分为间歇排放的废槽液和连续排放的清洗水。 间歇排放废水主要来源于前处理槽的倒槽废液、喷漆工段排放的废液等，废水浓度高，一次排放量大，水质如表1所示。 表1 间歇排放废水的水质污 染物源来水废 CODCr mg/L Oil mg/L PO43- mg/L Zn2+ mg/L Ni2+ mg/L Cd2+ mg/L 碳黑 mg/L pH 其它 预脱脂槽、脱脂槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液 2500~ 4000 300~ 950 250~400 9.5~11 表调槽废槽液 15~30 8.5~10.5 磷化槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液 400~600 100~150 20~30 6 钝化槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液 50~100 1~3 4~5 电泳废槽液 3000~ 20000 81 7~9 中涂、面漆喷漆室水槽废液 3000 5~6 漆渣 连续排放废水主要来自于前处理工序的后喷淋、浸渍槽的溢流废水等，相对间歇排放废水，其浓度低、总排放水量大，其水质如表2所示。表2 连续排放废水的水质源 来水废污染物 CODCr mg/L Oil mg/L PO43- mg/L Zn2+ mg/L Ni2+ mg/L Cd2+ mg/L 碳黑 mg/L pH 脱脂后冲洗废水 300 25 10~20 7~8 磷化后冲洗废水 20~30 12 8 6 钝化后冲洗废水 10~15 0.1 5~6 DI水喷淋槽喷淋废水 3900 1~3 4 循环去离子清洗废水 400 6 自泳后水洗溢流废水 100~1000 8 7~9 2．涂装废水处理工艺设计 汽车涂装废水处理工艺的关键之一在于合理的清浊分质。对部分难处理或影响后续处理的废水，根据其性质和排放规律，先进行间歇的预处理，再和其它废水集中连续处理，这样不仅可以取得较好的和稳定的处理效果，而且在经济上也合理可行。2.1 涂装废水处理工艺流程 涂装废水处理工艺流程如图1所示。 图1某汽车厂涂装废水处理站处理流程2.2 间歇预处理2.2.1 脱脂废液 对脱脂废液采用酸化法进行破乳预处理，向脱脂废液中投加无机酸将pH调至2～3，使乳化剂中的高级脂肪酸皂析出脂肪酸，这些高级脂肪酸不溶于水而溶于油，从而使脱脂废液破乳析油。 另外，加酸后使脱脂废液中的阴离子表面活性剂在酸性溶液中易分解而失去稳定性，失去了原有的亲油和亲水的平衡，从而达到破乳。经预处理后CODCr从2500～4000mg/L降低到1500～2400mg/L，去除率在40%左右；而含油量从300～950 mg/L降至50～70 mg/L，去除率高达90%～95%。2.2.2 电泳废液 在阴极电泳废水中含有大量高分子有机物，CODCr最高可达20000mg/L，还含大量电泳渣，这些物质在水中呈细小悬浮物或呈负电性的胶体状。处理中加入适当的阳离子型聚丙烯酰胺（PAM）和聚合氯化铝（PAC）作混凝剂，利用絮凝剂的吸附架桥作用来快速去除废水中的污染物。电泳废液在预处理时要求pH值在11～12之间，有较好的沉淀效果。反应后的出水CODCr在2000 mg/L左右。2.2.3 喷漆废水 对喷漆废水先采用Fenton试剂（H2O2+FeSO4）对其进行预处理，使其中的有机物氧化分解，CODCr去除效率约在30%左右，再加入PAC和PAM对其进行混凝沉淀，经过此两步处理，CODCr的总去除率可达到60%～80％，由3000～20000mg/L降至1200～4000mg/L。出水排入混合废水调节池。 Fenton试剂具有很强的氧化能力，当pH值较低时（控制在3左右），H2O2被Fe2+催化分解生成羟基自由基（·OH），并引发更多的其他自由基，从而引发一系列的链反应[1]。通过具有极强的氧化能力的·OH与有机物的反应，使废水中的难降解有机物发生部分氧化、使废水中的有机物C—C键断裂，最终分解成H2O、CO2等，使CODCr降低。或者发生偶合或氧化，改变其电子云密度和结构，形成分子量不太大的中间产物，从而改变它们的溶解性和混凝沉淀性。同时，Fe2+被氧化生成Fe(OH)3在一定酸度下以胶体形态存在，具有凝聚、吸附性能，还可除去水中部分悬浮物和杂质。出水通过后续的混凝沉淀进一步去除污染物，以达到净化的目的[2]。2.3 连续处理 经预处理的各类废水排入均和调节池中，与其它废水混合后进入连续处理流程。混合后的废水CODCr约为700～900mg/L。连续处理分为二级：混凝沉淀和混凝气浮。 在涂装废水中，油、高分子树脂（环氧树脂）、颜料（碳黑）、粉剂、磷酸盐等在表面活性剂、溶剂及各种助剂的作用下，以胶体的形式稳定地分散在水溶液中。可以靠投加化学药剂来破坏胶体的细微悬浮颗粒在水中形成的稳定体系，使其聚集成有明显沉淀性能的絮凝体，然后形成沉淀或浮渣加以除去[3]。 在废水中加入一定量的无机絮凝剂后，它们可中和乳化油或高分子树脂的电位，压缩双电层，胶粒碰撞促进凝集，完成脱稳过程，形成细小密实的絮凝物。这样可使涂装废水中的金属离子和磷酸根离子在碱性条件下生成的固体小颗粒形成沉淀物[4]。所以混凝处理可有效地去除汽车涂装废水中的油、高分子树脂、颜料和粉剂[5]。 重金属离子和磷酸盐中，由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO43-生成Ca3 (PO4) 2沉淀的最佳pH值是10以上；而Zn2+生成氢氧化物沉淀的最佳pH值范围是8.5～9.5，pH过高会形成ZnO22－而溶解。所以要分二级混凝反应以分别去除Ni2+，PO43-和Zn2+ 。同时，混凝反应后的固液分离分别采用的是斜板沉淀池和气浮池，这样既可以用斜板沉淀池来去除比重较大的重金属化合物沉淀，又可以用气浮池来去除比重较轻的有机物等。2.3.1 混凝沉淀 第一级为混凝沉淀调节pH值为10～10.5。 反应槽采用推流式反应槽，分为三格。第一格加碱将pH调高至10～10.5，加入CaCl2，第二格加FeSO4，第三格加混凝剂PAM，反应后进入斜板沉淀池进行固液分离。三格停留时间分别为15min、15min、7.5min。斜板沉淀池表面负荷按2m3/m2·h设计。一级反应CODCr去除率为50%～60%。图2为一级反应槽示意图。图2 一级反应槽示意图2.3.2 混凝气浮 二级反应的反应槽，也采用推流式反应槽，分为三格。第一格加酸将pH回调至8.5～9，第二格加PAC，第三格加PAM，反应后进入气浮池进行固液分离。二级反应槽三格停留时间分别为10min、10min、5min。气浮池的溶气水按处理水量的30%设计。二级反应CODCr去除率为20%～25%，同时气浮也去除了Zn2+和一部分的表面活性剂。2.4 深度处理 深度处理采用砂滤和活性炭过滤。从运行情况看，经砂滤后的出水即能达到排放标准（CODCr≤300mg/L）。砂滤装置的过滤速度控制在10～12m3/（m2·h）。反冲洗水由监测水箱中的水加压后提供，反冲洗强度控制在16～18L/（m2·s）。 砂滤后的出水已能达到排放要求，因此，活性炭过滤只是一个应急保证措施，一般情况下较少使用。2.5 污泥处理 污泥处理的好坏，直接影响废水处理站的运行。由于污泥含油量高，直接进行压滤效果较差，在污泥浓缩槽中加入Ca（OH）2，pH调整至10左右，能达到较好的压滤效果。污泥含水率经板框压滤机后可由99%下降至75%～80%。2.6 连续处理去除率分析 连续处理过程去除率如表3所示。表3 连续处理效率出水位置 CODCr去除率 斜板沉淀池出口 50%～60% 气浮池出口 20%～25% 砂滤出口 15% 3处理效果分析 该工程自2002年运行至今，处理效果稳定，表4为上海市环境监测中心2004年对该厂的监测分析报告数据汇总。监测时间为3天，每天取样12次（1小时取样一次，包括废水处理装置进口和出口）。表4 废水处理设施总排口监测数据监测 项目 废水处理装置进口* 废水处理装置出口 上海市《污水综合排放标准》（DB31/199–1997） 浓度最小值(mg/L) 浓度最大值(mg/L) 浓度平均值(mg/L) 浓度最小值(mg/L) 浓度最大值(mg/L) 浓度平均值(mg/L) pH 6.94 8.96 8.32 7.57 8.85 7.8 6~9 CODCr 434 759 625 73 132 115.6 300 三级标准 SS 93 351 204 21 145 29 350 三级标准 BOD5 36 145 87 4 83 16.9 150 三级标准 Oil 2.6 11.5 5.1 0.1 0.9 0.6 10 二级标准 Zn2+** - - - 0.02 1.6 0.09 4.0 二级标准 Mn2+** - - - 0.05 0.26 0.16 5.0 二级标准 Ni2+** - - - ND 0.18 0.09 1.0 第一类污染物排放标准 苯 ND ND ND ND ND ND 0.2 二级标准 甲苯 ND ND ND ND ND ND 0.2 二级标准 二甲苯 ND ND ND ND ND ND 0.6 二级标准 *废水处理装置进口指连续处理装置进口。** Zn2+、Mn2+、Ni2+本次监测未分析，表中所列为该厂废水处理站日常分析数据。 由上表可以看出，经处理后的废水以上海市《污水综合排放标准》（DB31/199—1997）进行评价，其中CODCr、BOD5、SS按三级标准评价（废水处理后排入安亭水质净化厂），其余采用二级标准及第一类污染物最高允许排放浓度，均能达到工程设计指标。 目前，处理装置运行稳定，出水均能达标。4．技术经济分析 工程造价和运行费用是人们在选用处理方法时所必须考虑和关心的问题。本工程采用分质处理后，与一般的集中物化处理比较，节省了加药量，污泥产量也有所减少，在一定程度上减少了运行费用，更重要的是保证了出水水质的稳定达标。本项目的技术经济指标见表5。表5 本处理工程技术经济指标总投资/万元 单位体积污水投资/万元 年运行费用/万元 单位体积污水处理费/元/m3 800 1.11 30 1.67 *年工作日按250天计，日处理水量为720 m3。5．结论 1、本工程采用分质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等工艺对汽车涂装废水进行处理在技术和经济上是合理可行的。实际运行结果证明，此工艺对重金属、SS、Oil的去除效率超过90%，对CODCr的去除率大于80%。 2、汽车涂装废水水量和水质变化大，要特别的重视废水水量、水质均衡和分质预处理。根据工程实践证明，对脱脂废液，电泳废水、废液和喷漆废水这三股废水分别进行间歇预处理，这不仅有利于后续处理效率的提高，体现出技术和经济的统一，而且对整个系统的稳定运行和出水的稳定达标至关重要。参考文献：熊忠，林衍等 Fenton氧化法在废水处理中的应用[J] 新疆环境保护，2002，24（2）：35～39 张林生，魏峰等 物理化学法处理汽车工业电泳涂装工艺中的超滤液废水[J] 给水排水，1999，25（10）：33～36 刘绍根,汽车涂装废水处理技术[J] 工业用水与废水，2001，32（2）：11～13 刘绍根，黄显怀 物化—生化法处理汽车生产废水[J] 给水排水，2001，27（12）：53～56 廖亮，吴一飞等 磷化-喷漆线的废水处理工艺研究[J] 环境技术，2000，18，（4）：18～21