PFAS (Per- and Polyfluoroalkyl Substances),全氟 (Per-) / 多氟 (Poly-) 烷基物質(zhì)族群的化學(xué)品種類(lèi)繁多,其中研究最多的 PFAS 有全氟辛烷磺酸 (PFOS)、全氟辛酸 (PFOA) 和全氟己烷磺酸 (PFHxS) 等。
《斯德哥爾摩公約》中列出的 PFAS:
> 2009 全氟辛烷磺酸 (PFOS)、其鹽類(lèi)和全氟辛基磺酰氟 (PFOSF) 列入附件B
> 2019 將PFOA、其鹽類(lèi)以及PFOA相關(guān)化合物列入附件A
> 2022 將全氟己烷磺酸 (PFHxS)、其鹽類(lèi)和全氟己烷磺酸相關(guān)化合物列入附件 A
Legacy PFOS AFFF ( ~ 2000)
2000 年 3M 由於 PFOS 的環(huán)保問(wèn)題,全面停止生產(chǎn) Legacy PFOS AFFF 泡沫液 ,而其他泡沫液廠商繼而成功以 Telomerization 技術(shù)取代 3M 公司的ElectroChemical Fluorination (ECF),生產(chǎn)以 telomer-based 不含有 PFOS 或是可能衍生出 PFOS 的泡沫液。
Legacy Fluorotelomer AFFF, C8 foams (2000 ~ 2015)
由 telomer-based PFOS-free 的 AFFF 為 Legacy Fluorotelomer AFFF, C8 foams
Modern Fluorotelomer AFFF, C6 foams (2015 – 2024)
美國(guó)環(huán)境保護(hù)局指出有些 telomer-based 的氟化物可能在環(huán)境中,產(chǎn)生 PFOA 或是 PFCAs 而造成汙染,尤其是八碳 (C8) 以上的含氟 telomer,而有 EPA Stewardship Program,旨在消除八碳 (C8) 以上的含氟 telomer 的使用,泡沫的配方必須完全使用六碳 (C6) 氟化表面活性劑,而不可再使用八碳 (C8) 以上的氟化表面活性劑,因此稱(chēng)之為 C6 foams (Modern Fluorotelomer AFFF)。
Fluorine Free Foam, F3 (2024 ~ )
目前 Modern Flurorotelomer AFFF (C6 foam) 並不含 PFHxS,也較少證據(jù)會(huì)大量降解成 PFHxS,受影響程度較小。不過(guò)後續(xù)有關(guān)從PFHxA 到 PFAS 全面禁用的方向已大致確定,C6 泡沫將漸漸走入歷史,而進(jìn)入全新的無(wú)氟泡沫時(shí)代 (Fluorine Free Foam, F3)。
參考資料
PFASs listed under the Stockholm Convention_Overview
ITRC_PFAS
3M legacy PFOS AFFF
PFAS (Per- and Polyfluoroalkyl Substances),全氟 (Per-) / 多氟 (Poly-) 烷基物質(zhì),自 1940s 以來(lái),相關(guān)的化學(xué)品種類(lèi)累積已超過(guò) 11,000 種,且常用於工業(yè)或一般消費(fèi)用品上。
PFAS 因?yàn)榫邆浔砻婊钚詣⒎浪栌偷刃再|(zhì),被廣泛應(yīng)用於防水衣料、食品包材 、鍋具塗層、消防泡沫等領(lǐng)域。由於 PFAS 的高強(qiáng)度碳-氟 (C-F) 鍵結(jié),化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且難被分解,具有生物蓄積性,是近十幾年來(lái)歐美非常關(guān)注的環(huán)境持久性物染物質(zhì) (POPs, Persistent Organic Pollutants)。
PFAS 族群中常見(jiàn)的有 Perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) 全氟辛烷磺酸、Perfluorooctanoic acid (PFOA) 全氟辛酸等 。
實(shí)際上消防泡沫液中具有成膜作用如 AFFF 泡沫液等,都需添加含氟表面活性劑 (Fluorosurfactant)。由於成膜的特性,能有效隔絕可燃性液體的揮發(fā)蒸氣與空氣接觸,進(jìn)而大大提升泡沫液的滅火性能。
PFOS-free
1960年初,3M 公司正式推出 AFFF 輕水泡沫,而深受消費(fèi)者的喜愛(ài),長(zhǎng)年以來(lái)佔(zhàn)據(jù)廣大的泡沫市場(chǎng)。2002年,3M 公司因 PFOS 的環(huán)保問(wèn)題,全面停止生產(chǎn)泡沫液。之後,各家泡沫液廠商繼而成功以 Telomerization 技術(shù)取代 3M 公司的 ElectroChemical Fluorination (ECF) ,提供 telomer-based PFOS-free 的泡沫液。
隨後美國(guó)環(huán)境保護(hù)局又指出有些 telomer-based 的氟化物可能在環(huán)境中,產(chǎn)生 PFOA 或是 PFCAs 而造成汙染,尤其是八碳 (C8) 以上的含氟 telomer。
C6 泡沫
為了降低 PFOA 對(duì)環(huán)境與人體健康的衝擊,8 家主要的氟化物製造商,承諾在 2010 年底減少 95%,並在 2015 年底完全達(dá)到工廠 PFOA 零排放,並停止生產(chǎn)任何包含 PFOA、PFOA 前驅(qū)物等產(chǎn)品。由於 EPA Stewardship Program 旨在消除八碳 (C8) 以上的含氟 telomer 的使用,泡沫的配方必須完全使用六碳 (C6) 氟化表面活性劑,而不可再使用八碳 (C8) 以上的氟化表面活性劑,因此稱(chēng)之為 C6 泡沫。
PFAS-free 泡沫
由於 PFAS 對(duì)環(huán)境的汙染以及對(duì)人體的危害陸續(xù)被證實(shí),因此多個(gè)國(guó)家及司法管轄機(jī)關(guān)針對(duì) PFAS 產(chǎn)品的使用實(shí)施了更多限制和法規(guī)。泡沫液製造商如 Angus Fire、 Ansul 等已在 2024 年全面停止任何含氟泡沫液的生產(chǎn),只提供無(wú)氟泡沫 (Fluorine Free Foam)。
面對(duì)全新泡沫液的轉(zhuǎn)換,在設(shè)計(jì)應(yīng)用上,面臨著諸多挑戰(zhàn),滅火特性的改變、應(yīng)用率的檢討、在泡沫混合比例上黏度的差異等,都有待我們仔細(xì)去評(píng)估並完成工作。