全辛酸(PFOA),又名十五氟辛酸,是全氟化合物中的一種有機酸,化學式為碳八芳烴HF15O2。它是聚四氟乙烯化工產品的原材料,具有獨特的表面防水活性,耐高溫抗氧化特性。研究證明,PFOA是嚙齒動物的致癌劑,可能通過食物、空氣和水進入人體。
全氟辛酸主要被用于防水和抗污,很難從環境中降解。它自1940年代以來已經實現工業化生產。全氟辛酸的分子量為414.07,熔點為52-56℃,沸點為189℃。在工業應用中,全氟辛酸作為含氟聚合物乳液聚合的表面活性劑,用于制造特氟龍等常見消費品。此外,它還是降解的前體。
分子結構數據
摩爾體積(cm3/mol):237.2
等張比容(90.2K):480.4
表面張力(dyne/cm):16.8
極化率(10cm):17.00
合成方法
用作CTFE、TFE及氟橡膠聚合分散劑。
主要用作表面活性劑、乳化劑、全氟辛酸及其鈉鹽或銨鹽用于四氟乙烯聚合及氟橡膠生產時作分散劑,也用作制備增水、憎油劑的原料和選礦劑。
物化性質
全氟辛酸具有低表面張力,在水中能完全解離與強氧化劑及還原劑不起反應。有較高界面活性,與純堿反應生成鹽;與伯醇、仲醇反應生成。加熱至250°C時分解,并放出有毒氣體。蒸氣對眼睛、粘膜及皮膚有刺激性。閃點:189-192
穩定性:具有很高的穩定性,由于氟具有最大的電負性(-4.0),使得碳氟鍵具有強極性,是自然界中鍵能最大的共價鍵之一(鍵能大約460?kJ?mo1-1 )。
酸性:全氟辛酸是一種有機強酸,濃度為1?g?L-1 時,pH為2.6,pKa值為2.5。
溶解性:與其他鹵代化合物的相分配行為不同,全氟烷基不但疏水而且疏油,因此一些全氟化合物與碳氫化合物和水混合時會出現三相互不相溶的現象;羧基、磺基、基等帶電基團的引入,又賦予其一定親水性和表面活性,使得PFOA比相應的烴類表面活性劑的表面張力要小。PFOA的這些特殊性質,使其在被排放進入到環境中后,主要存在于水體中,部分會吸附在沉積物和有機化合物上。
制備方法
全氟辛酸可由辛氯與碘化鈉氟化氫經電解而得。將原料辛酰氯(純度99.5%)與氟化氫及少量正丁基硫酸投入電解槽,于20-25℃下通電(電壓5-8V),電解產物用堿中和,再用酸酸化,蒸餾之,即得全氟辛酸。原料消耗定額:辛酰氯6000-8000kg/t、天水氟化氫12000kg/t、硫酸1500kg/t、氫氧化鈉1500kg/t。
提純方法
在電解氟化法制備全氟辛酸生產工藝中,對全氟辛酸粗體進行提純的方法,它是以辛酰氯為原料電解氟化得到電解液,經水解、硫酸酸化分離出沉淀物后得到全氟辛酸粗體,再向全氟辛酸粗體中加入適量的過氧化氫將其中含-OH和-Cl基團的雜質氧化成羧酸,靜置后分離出母液,再用去離子水清洗母液,加入硫酸控制母液pH值為4~5,靜置分離出清洗介質水后,將洗凈的母液蒸餾得到全氟辛酸產品。
該方法主要將雜質處理成低碳性直鏈型全氟低碳脂肪酸,形成的是低沸物,因此它們沸點與全氟辛酸相差比較遠,在后續的蒸餾過程中非常容易地有效分離。
用途
用作CTFE、TFE及氟橡膠聚合分散劑?用作四氟乙烯乳液聚合時的乳化劑、金屬表面蝕刻添加劑。其鈉鹽是高效金屬清洗劑。也用于制造表面活性劑。也用作制備疏水、疏油劑的原料和選礦劑。
儲存方式
儲存條件?2-8°C
密封避光保存。
危害性
環境危害
PFOA進入大氣環境有2種途徑:(1)含氟化合物的降解,(2)PFOA直接排放到大氣環境中。
進入大氣環境的PFOA,不易被降解,并可進行遠距離遷移或轉運,隨干濕沉降到達地面,或進入水體或土壤。2006年研究人員利用煙霧室實驗證明了大氣中的PFOS氨化合物[C8F17二氧化硫N(R1)(R2)]可以通過大氣轉運、氧化為全氟羧酸化合物(PFCA)和PFOS,并導致偏遠地區的污染。研究人員認為全氟化物揮發性前體物質可通過大氣轉運擴散到遙遠的地區,然后沉降為不揮發性全氟化合物,這個過程也導致了對生物體的污染。
在南極洲等地已檢測出PFOA的存在,因此它也被認定為新的持久性污染物。
健康危害
PFOA可通過攝取、吸入、皮膚接觸等被人體吸收,導致人體中過氧物酶體繁殖影響能量傳遞、破壞細胞膜等,從而誘發癌癥、肝腫大等疾病。2017年10月27日,世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考將全氟辛酸列入2B類致癌物清單。2023年12月,世界衛生組織下屬機構國際癌癥研究署將其升級列入1類致癌物清單。
生物體一旦攝取PFOS,會分布在血液和肝臟中,由于其穩定性強,它很可能難以通過生物體的新陳代謝而分解。當然,盡管相當緩慢,PFOS可經尿液和糞便排出體外。在不同的物種體內,它的"半排出時間"差異很大,老鼠只需要7.5天,而人體則需要8.7年。
相關新聞
消費品中一般都不會直接含有全氟辛酸。只是一些產品中含有某些化學品如:特氟隆,經過一定時間后會在環境中降解形成全氟辛酸。盡管特氟隆的生產中并未使用全氟辛酸,但是有數據顯示一些特氟隆可能在環境中斷裂或是降解生成全氟辛酸,而且這些特氟隆產品被有機體吸收后,可能會通過新陳代謝而形成全氟辛酸。特氟隆的用途很廣,包括滅火泡沫、個人護理和清潔用品、紡織、皮革、地毯和紙張產品中用來進行拒油、拒污、拒脂和拒水涂層整理。根據美國環保署測試發現,特氟隆的PFOA成份可在人體內存留長達四年,且動物實驗證實此類化合物會造成腫瘤,傷害肝臟。另外,PFOA會經由胎盤傳給子代,及通過哺乳進入人體內。
紡織品后整理過程中使用的防水、防污、防油/脂整理劑中如果使用特氟隆沒藥樹,可能會在特定條件下降解或是裂解為全氟辛酸。
2012年10月??偛吭O在荷蘭阿姆斯特丹的一個國際非政府組織的研究人員對14個戶外服裝品牌的兒童和女士服裝進行了測試,包括德國品牌飛狼、阿迪達斯、VAUDE,以及美國品牌The North?Face等。在隨機抽取的14件雨衣及雨褲中均發現了有害化學物質——全氟化合物。報告指出,全氟化合物中有害的全氟辛酸(PFOA)以及其他物質主要被用來防水和抗污。這些氟化合物很難從環境中降解,有可能通過食物、空氣和水進入人體。
而最近一些研究稱,這些有害化學物質可能導致生育率下降以及其他免疫系統疾病。
專家解釋說戶外服裝中含有的全氟辛酸還不受法律限制。不過,德國正在著手將這一物質列入“極度讓人擔憂物質”名單中。
相關規定
2020年11月,環境部會同工業和信息化部、衛生健康委印發了第二批《優先控制化學品名錄》,收錄了18種/類化學品,包含苯和鄰甲苯胺等確定的人類致癌物、全氟辛酸(PFOA)和二噁英等持久性有機污染物、鉈及鉈化合物等重金屬類物質等。
參考資料 >
Perfluorooctanoic acid.PubChem.2024-11-08
全氟辛酸.www.chemicalbook.com.2010-04-24
環境部:苯、二噁英等納入第二批《優先控制化學品名錄》_綠政公署_澎湃新聞-The Paper.澎湃新聞.2020-11-30