CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về chất chống cháy TDCPP và TPP Các organophosphat được sử dụng trong công nghệ vì hai lý do: những chất được clo hóa và brom hóa làm chất chống cháy, trong khi những chất không halogen hóa chủ yếu được sử dụng làm chất hóa dẻo. Hầu hết những hợp chất này hiện được sản xuất với khoảng 10. Các chất chống cháy phốt pho như các alkyl-photphat được clo hóa như tris- (2-clo-, 1-metyl- etyl) - photphat (TCPP); tris- (2-chloroethyl) -phosphate (TCEP) hoặc tris- (dichloro-iso-propyl) -phosphate (TDCP) hầu hết được sử dụng làm chất chống cháy trong bọt polyurethane.
Trong một số trường hợp, chúng cũng được sử dụng để giúp kiểm soát kích thước lỗ rỗng trong bọt polyurethane. Các alkylphosphat không dẫn xuất như tri-n-butylphosphat (TnBP), tri-iso-butyl- phosphat (TiBP), triphenylphosphat (TPP) và tris- (butoxyetyl) -phosphat (TBEP) chủ yếu được sử dụng làm chất dẻo, chất bôi trơn và để điều chỉnh kích thước lỗ rỗng trong bọt polyurethane. Sự có mặt của các chất chống cháy phốt pho trong môi trường nước mặt được cho là xảy ra thông qua các nhà máy xử lý nước thải (STPs) (Fries và Puttmann 2001; Bester 2004a). Một số trong số chúng đãđược phát hiện trong những năm trước đó trong các mẫu lắng đọng trong khí quyển từ Sierra Nevada (Aston và cộng sự, 1996).
Một số chất chống cháy phốt pho có thể đãđược sử dụng để chữa cháy trong rừng của khu vực đó. Các hợp chất phốt pho hữu cơ như TCPP và TnBP đãđược phát hiện trong không khí trong nhà cũng như trong bụi trong nhà (Carlsson và cộng sự, 1997; Marklund và cộng sự, 2003). Nguồn gây ô nhiễm này đặc biệt với TPP là từ thiết bị điện tử như máy tính (Carlsson và cộng sự, 2000). Các chất chống cháy đặc biệt là TCPP được sử dụng với khoảng 10.000 tấn hàng năm ở Tây Âu (IAL, 1999; Leisewitz và cộng sự, 2000).
Do đó, chúng là những hóa chất có quy mô sử dụng lớn. Một số hợp chất này (TPP và TnBP) là được cho là chất độc thần kinh 14 (nhiễm độc thần kinh chậm), trong khi những chất khác gây ung thư cho động vật, ví dụ, TCEP và TDCPP ở chuột cống và chuột nhắt (Inchem, EHP 209, 1998). Một số loại chất chống cháy phốt pho, hiện đang được các cơ quan quản lý Châu Âu đánh giá lại về các vấn đề môi trường. Có thể thấy rõ là các ứng dụng trong xây dựng dẫn đến ô nhiễm nước bề mặt, ví dụ, TCPP được sử dụng tới 95% (CEFIC, 2002) trong các tấm bọt polyurethane cứng, được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt trong các bức tường của các tòa nhà.
5% còn lại chủ yếu được tiêu thụ làm chất chống cháy trong phun polyurethane lỏng. Do đó, việc xác định các chất chống cháy phốt pho trong nước mặt rất quan trọng.Tính chất của chất chống cháy TCDPP và TPP - Tris(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate (TDCPP) TDCPP là một hợp chất hóa học có công thức hóa học (Cl2C3H5O)3PO. Tris (1,3-dichloroisopropyl) phosphate (TDCPP) là một organophosphate clo hóa. Hóa chất organophosphate có nhiều ứng dụng khác nhau và được sử dụng làm chất chống cháy, thuốc trừ sâu, chất hóa dẻo và khí gas.
Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của TCDPP được chỉ ra ở hình 1, bảng 1. TDCPP có cấu trúc tương tự như một số chất chống cháy organophosphate khác, chẳng hạn như tris (2-chloroethyl) phosphate (TCEP) và tris (chloropropyl) phosphate (TCPP). Nó là phụ gia hàng đầu cho bọt urethane. Nó được sử dụng như một chất chống cháy hữu ích trong styrene-butadiene và acrylic cho các loại vải dệt và không dệt.Công thức cấu tạo của TDCPP 15 Bảng 1.
Tính chất hóa lý của TDCPP Thành phần Giá trị Công thức phân tử C9H15Cl6O4P Tên gọi Tris(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate, TDCPP Khối lượng phân tử 430,90 g/mol Điểm sôi 2480C ở 760 mmHg Trọng lượng riêng 1,514 g/cm3 CAS number 13674-87-8 Sau khi loại bỏ PentaBDE năm 2005 tại Hoa Kỳ, TDCPP đã trở thành một trong những chất chống cháy chính được sử dụng trong bọt polyurethane linh hoạt được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm tiêu dùng, bao gồm ô tô, đồ nội thất bọc da, vải, dệt may và một số sản phẩm trẻ em. TDCPP cũng có thể được sử dụng trong các tấm xốp polyurethane cứng được sử dụng để cách nhiệt cho tòa nhà. Năm 2011, một số nghiên cứu cho thấy đã tìm thấy TDCPP trong rất nhiều các sản phẩm dành cho trẻ em(Stapleton, Klosterhaus et al. 2009, Stapleton, Klosterhaus et al.
2011, Stapleton, Sharma et al. TDCPP được xếp vào nhóm hóa chất có khối lượng sản xuất cao. TDCPP là chất chống cháy phụ gia, nghĩa là nó không liên kết hóa học với vật liệu được xử lý. Chất làm chậm cháy phụ gia được cho là có khả năng được thải ra môi trường xung quanh trong suốt vòng đời của sản phẩm hơn là các chất chống cháy liên kết hóa học.
TDCPP phân hủy chậm trong môi trường và không dễ bị loại bỏ bởi các quy trình xử lý nước thải. TDCPP đã được phát hiện trong bụi trong nhà, mặc dù nồng độ rất khác nhau. Một nghiên cứu về bụi nhà ở Hoa Kỳ cho thấy hơn 96% mẫu được thu thập từ năm 2002 đến 2007 có TDCPP ở nồng độ trung bình trên 1,8 ppm, trong khi cao nhất là hơn 56 ppm(Stapleton, Klosterhaus et al. TDCPP cũng được phát hiện trong 99% mẫu bụi được thu thập trong năm 2009 tại khu vực Boston từ văn phòng, nhà ở và xe cộ.
Nghiên cứu cho thấy nồng độ trung bình 16 tương tự như nghiên cứu trước nhưng phạm vi nồng độ lớn hơn, với nồng độ cao nhất lên đến trên 300 ppm(Carignan, McClean et al. Nồng độ tương tự cũng đã được báo cáo cho các mẫu bụi được thu thập ở châu Âu và Nhật Bản(Marklund, Andersson et al. 2003, Kanazawa, Saito et al. 2010, Bergh, Torgrip et al.
TDCPP cũng đã được đo trong các mẫu không khí trong nhà. Tuy nhiên, sự phát hiện của nó trong các mẫu không khí ít thường xuyên hơn và thường ở nồng độ thấp hơn các chất làm chậm cháy organophosphate khác như TCEP và TCPP, có thể là do áp suất hơi thấp hơn(Marklund, Andersson et al. 2005, Staaf and Ostman 2005, Veen and Boer 2012). Mặc dù TDCPP thường được tìm thấy ở nồng độ cao nhất trong các môi trường kín, như nhà cửa và xe cộ, nhưng nó phổ biến rộng rãi trong môi trường.
Các mẫu môi trường đa dạng, từ nước mặt đến mô động vật hoang dã, đã được tìm thấy có chứa TDCPP(Veen and Boer 2012). Mức độ ô nhiễm cao nhất thường là các khu vực đô thị hóa (Andresen, Grundmann et al. 2004, Regnery and Püttmann 2010). - Trisphenyl phosphate (TPP) TPP là hợp chất hóa học có công thức hóa học (C6H5O)3PO.
Nó là chất rắn không màu và là este (triester) của axit photphoric và phenol. TPP được sử dụng rộng rãi làm chấtchống cháy và chất hóa dẻo trong nhiều sản phẩm. Nó được sử dụng làm chất chống cháy cho nhiều loại vật liệu, bao gồm các thiết bị điện, điện tử, PVC, chất lỏng thủy lực, keo dán, sơn móng tay và nhựa đúc. Nó là một trong những chất chống cháy hiệu quả nhất đối với một số polyme nhất định(Veen and Boer 2012).
Việc loại bỏ PBDEs có thể đã làm tăng việc sử dụng TPhP trong những năm gần đây(Stapleton, Klosterhaus et al. Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của TPP 17 Hình 1. Công thức hóa học của TPP Bảng 1. Tính chất hóa lý của TPP Thành phần Giá trị Công thức phân tử C18H15O4P Tên gọi Triphenyl phosphate, TPP Khối lượng phân tử 326,28 g/mol Điểm chảy 48 – 500C Điểm sôi 2440C ở 760 mmHg Trọng lượng riêng 1,184 g/cm3 CAS number 115-86-6 Sản lượng triphenyl phosphate trên toàn thế giới (không bao gồm Đông Âu) được ước tính khoảng 20.
Các lĩnh vực ứng dụng chính cho triphenyl phosphate là sử dụng làm chất chống cháy trongPVC (50%) trong đó nó cũng có tính chất làm dẻo, làm chất chống cháy trong các polyme khác (22%), trong bảng mạch (11%) và trong lĩnh vực phim ảnh (7%). Các lĩnh vực khác (10%) bao gồm việc sử dụng triphenyl phosphate trong chất lỏng thủy lực, chất kết dính, mực và lớp phủ. Triphenyl phosphate có khả năng phân tán rộng trong môi trường. Nó có thể xâm nhập và phân tán vào môi trường trong quá trình sản xuất, trong quá trình sử dụng làm chất chống cháy trong polymer và các ứng dụng khác (như sơn, các thiết bị điện tử, đồ nội thất…) cũng như trong suốt thời gian sử dụng và thải bỏ các sản phẩm có chứa chất này.
Ngoài ra, sự cố tràn và rò rỉ chất lỏng thủy lực trong các lĩnh vực ứng dụng khác cũng có thể là một nguồn gây ô nhiễm môi trường. 18 Cũng như nhiều chất chống cháy có chứa phốt pho khác, TPP đã được tìm thấy rộng rãi trong trầm tích, đất, bụi trong nhà và không khí(Veen and Boer 2012, Abdallah and Covaci 2014, Salamova, Hermanson et al. 2014, He, Li et al. Khi ở trong nước, TPP phân hủy sinh học tương đối nhanh trong cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí.
Tuy nhiên, mặc dù là hợp chất phân hủy sinh học dễ dàng và không tích lũy sinh học nhưng nó vẫn được phát hiện dễ dàng do khối lượng sử dụng tương đối lớn (Du, Zhang et al. Năm 2014, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đã bổ sung TPP vào danh sách Kế hoạch hoạt động của Đạo luật kiểm soát chấtđộc hại đối với hóa chất trên cơ sở hợp chất này đã thể hiện "độc tính cấp tính và mãn tính", "tiềm năng tích lũy sinh học vừa phải" và "tồn tại ở môi trường"(EPA 2015). Triphenyl phosphate thể hiện độc tính cấp tính thấp khi tiếp xúc qua da hoặc miệng. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều nghiên cứu liên quan đến sự phơi nhiễm TPP với độc tính sinh sản và phát triển, nhiễm độc thần kinh, rối loạn chuyển hóa, ảnh hưởng nội tiết và nhiễm độc gen(Du, Zhang et al.
2016, Mendelsohn, Hagopian et al. 2016, Zhang, Ji et al. TPP cũng đã được cho thấy có ảnh hưởng đến hoạt động estrogen đáng kể(Zhang, Lu et al. Cơ quan Hóa chất châu Âu coi TPP là "rất độc hại" đối với đời sống thủy sinh, với các tác động tiềm tàng lâu dài.
Chất chống cháy TCDPP và TPP trong môi trường nước mặt a) Tình hình nghiên cứu trên thế giới *) TDCPP đã được phân tích ở một số con sông và các đầu ra nước thải của các nhà máy xử lý nước thải (STP). Ba con sông (Danube, Schwechat và Liesing) cũng như các trầm tích tương ứng đã được lấy mẫu vào năm 2005 tại Áo. Nồng độ TDCPP trong mẫu nước từ sông Danube tại Nussdorf là 7 ng/L và tại Haslau <3. Trong sông Schwechat và sông Liesing, nồng độ của TDCPP đã được tìm thấy tương ứng là 15 và 19 ng/L (Martínez-Carballo (Martínez-Carballo, González-Barreiro et al.
Bacaloni và cộng sự(Bacaloni, Cavaliere et al. 2007) phân tích nước sông Tiber (Ý) vào tháng 6 19 và tháng 11 năm 2006.