Влияние природы прооксиданта на выделение формальдегида из оксодеструктурируемого полиэтилена
Аннотация
В статье рассматриваются способы оксодеструкции полиэтилена, модифицированного прооксидантами различной природы, с учетом экотоксикологических аспектов. Представлена сравнительная оценка индексов деструкции полиэтилена под воздействием кислорода воздуха при ускоренном термическом старении и в естественных условиях. Выявлено, что индекс деструкции повышается в ряду «железо < медь < кобальт». Определено количество формальдегида в газо-воздушной вытяжке оксоразлагаемого полиэтилена, модифицированного стеаратом железа, кобальта и меди, при ускоренной термоокислительной деградации. Степень выделения формальдегида увеличивается в ряду «медь < железо < кобальт», что указывает на различные периоды индукции процесса деградации, инициирующиеся прооксидатами, а также на наличие побочных процессов, оказывающих влияние на глубину деструктивных процессов. Установлено, что полиэтиленовая пленка, модифицированная стеаратом кобальта, способствует повышению выделений формальдегида, при этом содержание формальдегида в газовой фазе составляет 0,065 мг/м3 (израсчета на 1 г образца), это превышает ПДКм.р в 1,3 раза. Содержание выделений формальдегида в газовой фазе снижается в 3,25 раза, при использовании стерата железа. Спрогнозированы индивидуальные канцерогенные риски ICR для оксоразлагаемых пленок на основе стеаратов железа, меди и кобальта, равные 6,593·10-5, 5,595·10-5 и 2,864·10-4 соответственно. Сравнительный анализ прооксидантов позволяет сделать вывод, что использование стеаратов железа и меди способствует более медленной деструкции полиэтилена и снижает его экотоксикологическую опасность, использование прооксидантов на основе кобальта способствует более быстрой и глубокой деструкции, но сопровождается повышенным выделением формальдегида при оксодеградации модифицированного полиэтилена. Представляет интерес дальнейшее исследование комплексных прооксидантов на основе железа со следовыми количествами кобальта как высокоэффективных и экобезопасных модификаторов полиолефинов, способствующих их ускоренной оксодеградации в окружающей среде, а также разработка технических решений по снижению риска в случае применения стеарата кобальта как эффективного проооксиданта.
Литература
The volume of polymer waste in Russia by 2025 will exceed 7 million tons [Electronic resource]. Access mode: http://rupec.ru/news/25159/ (date of circulation: 11.03.2018) (in Russian)
Syed Ali Ashter. Introduction to bioplastics engineering. Elsevier Inc. 2016. 286 p. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-39396-6.00002-6.
Roy, P. K., Surekha, P., Raman, R. Rajagopal, C. Investigating the role of metal oxidation state on the degradation behavior of LDPE. Polym. Degrad. and Stab. 2009. V 94. N 7. P. 1033-1039. DOI:10.1016/j.polymdegradstab.2009.04.025.
Fontanella S., Bonhomme S., Koutny M., Husarova L., Brusson J.M., Courdavault J.P., Pitteri S., Samuel G., Pichon G., Lemaire J., Delort A. M. Comparison of the biodegradability of various polyethylene films containing pro-oxidant additives. Polym. Degrad. and Stab. 2010. – V. 95. N 6. P. 1011–1021. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2010.03.009
Roy P.K., Titus S.Titus, Surekha P., Tulsi E., Deshmukh C., Rajagopal C. Degradation of abiotically aged LDPE films containing pro-oxidant by bacterial consortium. Polym. Degrad. and Stab. 2008. V. 93, N 10. P. 1917–1922. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2008.07.016
Korchagin V.I., Erofeeva N.V., Protasov A.V., Melnova M.S. Biodegradation of pro-oxidant-modified polyethylene films. Ecol. and indust. of Russia. 2018; V 22. N 1. P. 14–19. DOI:10.18412/1816-0395-2018-1-14-19 (in Russian)
MU 3141-84. "Air control in plastic processing plants (polyolefins, polystyrenes and phenolists. M: Tip. Zdravoochr. 1985. 152 p. (in Russian) http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=ESU&n=9602#01258641882801903
Abrusci C., Pablos J.L., Corrales T., López-Marín J., Marín I., Catalin F. Biodegradation of photo-degraded mulching films based on polyethylenes and stearates of calcium and iron as pro-oxidant additives. Internat. Biodeterioration & Biodegrad. 2011. V 65. N 3. P 451–459. DOI :10.1016/j.ibiod.2010.10.012
Koutny M., Lemaire J., Delort A. M. Biodegradation of polyethylene films with prooxidant additives.
Chemosphere. 2006. V. 64 P. N 8. 1243–1252. DOI:10.1016/j.chemosphere.2005.12.060
Korchagin V.I., Surkova A.M., Protasov A.V., Gapeev A.A., Gubin A.S., Erofeeva N.V. Thermoxidating destruction of polyethylene under the influence of the iron-containing prooxidant. Fund. research. 2018. N 1.P. 12–17. DOI: 10.17513/fr.42041 (in Russian)
Ogorodnikov S.K. Formaldehyde. L.: Khimiya. 1984. 280 p. (in Russian)
Nabiev Sh.Sh., Stavrovsky D.B., Palkina L.A., Zbarsky V.L., Yudin N.V., Golubeva E.N., Vaks V.L., Domracheva E.G., Sobakinskaya E.A., Chernyaeva M.B. Spectrochemical features of some high explosive substances in the vaporous state. Optics of the Atmosph. and the Ocean. 2013. V. 26. N 4. P . 273–285 (in Russian) DOI: 10.7868/S0207401X13050099
Tatarintseva EA, Karpenko A.V., Lemayev V.A., Dolbnya I.V., Olshanskaya L.N. Modification of thermoplastics as a method for obtaining sorption materials for wastewater treatment. Izvest. vuz. Seriya Khim.Technol. 2014. V.57. N 1. P. 88–91 (in Russian) https://elibrary.ru/item.asp?id=21152769
Corti A., Muniyasamy S., Vitali M., Imamc Syed H. Chiellini E. Oxidation and biodegradation of polyethylene films containing pro-oxidant additives: Synergistic effects of sunlight exposure, thermal aging and fungal biodegradation. Polym. Degrad. and Stab. 2010. V. 95. N 6. P. 1106–1114. DOI:10.1016/j.polymdegradstab.2010.02.018
Prech E., Byulmann F., Affolter K. Determination of the structure of organic compounds. M.: Mir.Binom. Labor. znanii. 2012. 438 p. (in Russian)
Abdollahi M., Hosseini A. Encyclopedia of Toxicology. Elsevier Inc. 2014. 352 p. DOI: 10.1016/B978-0-12-386454-3.00388-2
Duong A., Steinmausa C., McHale C. M., Vaughan C. P., Zhang L. Reproductive and developmental toxicity of formaldehyde: A systematic review. Mutat. Res. 2011. V. 728, N 3. P. 118–138. DOI: 10.1016/j.mrrev.2011.07.003
Santana F.O., Campos V.P., Cruz L.P.S., Luz S.R. Formaldehyde and acetaldehyde in the atmosphere of Salvador-Ba, Brazil, using passive sampling. Microch. Jour. 2017. V. 134. P. 78–86. DOI: 10.1016/j.microc.2017.04.032
P 2.1.10.1920-04 Human health risk assessment from environmental chemicals. Moscow: Fed. Center for St. San. Epidem. Superv. of the Rus. Min. of Health. 2004. 143 p. (in Russian) http://www.gostrf.com/normadata/1/4293853/4293853015.pdf
Medvedeva S.A. Ecological risk. General concepts, assessment methods. 21 century. Technosph. bezop. 2016. N 1. P. 67–81. (in Russian) https://elibrary.ru/item.asp?id=27710322
