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【未来馆】纸尿布不能从下水道直接冲走

2019年07月23日 能源环境

大家好!我是“日本科学未来馆”的科学交流员伊达雄亮。来日本科学未来馆工作之前,我一直在企业研发纸尿布。接下来我将以纸尿布达人的身份为大家撰写这篇文章。

前不久,我在网上看到一段话,说即使不小心用洗衣机洗了纸尿布,只要加点盐,吸水聚合物(以下简称“聚合物”)就会溶解,因此可以通过下水道冲走。

家里有孩子或者看护过病人的人可能都有过洗衣机中粘满聚合物的经历吧。

一点一点除去附着在洗涤槽上的细碎聚合物的确是一件让人很郁闷的事。如果加点盐进去就能冲走的话,那就太方便了。

但是很遗憾,这种方法有堵塞排水管道的危险,不建议大家这样做。如果住在公寓楼等多住户建筑里的化,洗衣机的排水管道堵塞后,水会倒流到地板上,还有可能殃及楼下的住户。

虽然很麻烦,但纸尿布企业推荐的方法是,一点一点人工物理性清除聚合物。

日本纸尿布企业花王公司推荐的处理方法如下。万一不小心用洗衣机洗了纸尿布,可以参考一下。(参考:花王公司官网 )

●不小心用洗衣机误洗了纸尿布时的处理方法

请清除过滤网中积存的碎屑,并用纸巾等认真擦拭洗涤槽内部,清除聚合物。如果无法一次清除干净,请再次放水冲洗。

不小心用洗衣机洗了纸尿布后,洗涤槽中会附着纸状碎屑和胶状物。胶状物是纸尿布吸收尿液的部分所含的聚合物。这两种成分直接接触皮肤也没有关系。

如果加点盐进去就能解决的话,当然处理起来就非常容易。不过,下面我就通过简单的实验为大家介绍加盐这种方法为什么危险。

●实验用品

· 1片纸尿布(这次使用的是儿童用拉拉裤,L码)

· 500ml烧杯(也可以用其他能盛放500ml左右液体的容器代替)

· 有色水:在自来水中加入了蓝色色素

· 盐

●实验顺序和结果

① 将纸尿布撕碎放入空烧杯中。

※ 为便于观察聚合物的情况,仅放入了包括聚合物在内的吸水部分

纸尿布不能从下水道直接冲走

② 加入400ml有色水,搅拌1分钟。(设想为不小心洗了纸尿布)

纸尿布不能从下水道直接冲走

⇒聚合物吸收有色水膨胀 (上图a)。变成胶状,即使倒置,有色水也不会流出来(上图b)。

③-1 在②的烧杯中加入20g盐并搅拌(设想是在洗涤槽中加入盐的状态)。

纸尿布不能从下水道直接冲走

⇒搅拌一段时间后,有色水溢出。

※后面会介绍详细的原理,由于盐的浓度升高,聚合物的吸收量减少,体积减小。

②-2 检查聚合物是否溶解,以及过滤烧杯中的物质。

纸尿布不能从下水道直接冲走

⇒加入的有色水溢出一半,约为200ml。右侧烧杯中是过滤出来的包括聚合物在内的吸水部分。聚合物并没有溶解。只是变小了。

③ 取出③的烧杯中的残留物,加入溢出的200ml有色水(设想是通过排水口排放到管内的状态)。

纸尿布不能从下水道直接冲走

⇒聚合物再次膨胀至与①相同的体积。这个现象如果出现在排水管内,不难想象肯定会造成堵塞。

※经由排水口排放时,自来水会稀释掉盐的浓度,所以会发生上述同样的现象。

顺便比较一下②-④的聚合物的体积。

纸尿布不能从下水道直接冲走

⇒可以看出,加入盐之后的聚合物(③)与加入盐之前(②)相比体积缩小。再加入有色水后,聚合物(④)再次膨胀。

●实验结果考察

通过以上实验可以认为:

・ 纸尿布被洗涤后加盐的话,聚合物的体积的确会缩小。所以,(如果此时的聚合物体积比洗涤槽的网眼小的话),就可以通过排水口排放出去。

・ 但是聚合物可能会在排水管道中再次膨胀,从而堵塞排水口和管道。

那么,为何在聚合物中加入盐后,吸水量会发生变化呢?

接下来结合聚合物的吸水原理,为大家解释这个问题。

纸尿布使用的大多数吸水性聚合物的主要成分为聚丙烯酸钠。吸水前为很多小分枝的长线状分子缠绕在一起的状态(下图①),大小约为米粒的十分之一左右(约0.5mm)。吸水后,缠绕的线会散开,水分(H2O)被保留在小分枝的羧基(-COOH-)中(下图②)。在此次的实验中,吸水后尺寸膨胀至干燥时的约4-6倍(2-3mm)。直径增加4倍的话,体积就会增大64倍。有些聚合物最多能吸收自重约1000倍的纯净水。

不过,加入盐(NaCl)后,聚合物中存留的水的一部分会被置换为钠离子(Na+)。无法继续存留的水被从聚合物中释放出来(下图③)。这种机制会导致聚合物的吸收量发生变化,从而使体积发生变化。

纸尿布不能从下水道直接冲走

最后再来看一下,是否有能冲进下水道的纸尿布?

目前尚无这种商品在市面上销售。不过,同为吸收型物品的女性用卫生护垫销售过可以直接放进马桶里冲走的类型(现在好像已经停售了)。

那就是苏菲Kiyora“可冲款”。

卫生护垫不同于纸尿布,吸收对象不是尿液,而是粘性较高的分泌物,而且吸收量也只有数cc,所以可以不含聚合物。这种技术无法直接应用于纸尿布,另外还需要解决下水道负担加重的问题等。不过,随着技术的进步,将来或许能实现。

所以,在可以直接冲走的纸尿布面世之前,如果不小心用洗衣机洗了纸尿布,大家还是一点一点地手工清除吧。

供稿:日本科学未来馆 科学交流员 伊达 雄亮
2018年05月21日执笔
JST客观日本编辑部翻译整理

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