如果沒有電，一個城鎮會是什么樣子？夜晚一片漆黑，但仍有人煙。但是，如果沒有水，城鎮將變成一個荒涼、渺無人煙的地方。批以狩獵采集為生的人先要確保他們的居住地附近有河。他們很快就學會了如何長距離輸送水——初是在地上，然后是在地下，然后是在建筑物里。這里的問題是：修補漏水的地方意味著要大規模暴露隱藏的管道才可以找到并修復損壞的部分。CIPP（現場固化管道）修復技術是一種實用的方案。它指的是從內部開始用塑料，或更確切地說，用環氧樹脂對管道的所有部分進行涂覆。這個工藝很有效，但并非沒有批評的聲音存在。他們的理由充分嗎？下面讓我們了解一下詳細情況。

 

　　一個地方生活的人越多，城市化水平越高，合理的供水系統就越重要。這里所指的不只是一般可用性，即提供足量不存在健康風險的高質量水。它還意味著要安裝一個完整的存儲和管道系統，以便能夠將淡水輸送到需要的地方而不會產生不良污染物和氣味，并能帶走廢水而不會造成任何泄漏損失。

　　在古羅馬帝國，渡槽系統（圖1）在鄉村和城鎮都很常見。這些令人印象深刻的結構至今仍存在部分，證明了其建造年代的建筑技能。如今，大多數水管都安裝在地下，而房屋中的水管則隱藏在水泥下面。當水管由于磨損而被腐蝕或泄漏時（運輸液體的系統在使用一段時間后經常會發生這種情況）必須進行維修，只有這樣才能控制液體損失和附帶損害的程度。地面管道系統的維護工作相對簡單，但如果涉及埋在街道下或室內墻壁里的水管，則必須開始艱難的挖掘工作。

　　

　　但是，如果對整個管道進行維修而不是挖幾個洞，那么借助不需要復雜施工工作的襯里技術即可減少所需的工作量和費用。在該過程中，將浸漬了環氧樹脂（由毛氈等制成）的襯里拉進腐蝕的管道。專家認為，考慮到環氧樹脂完全固化之后的不滲透性和承重能力，該CIPP技術就和全新的水管一樣可靠。管道也可以直接涂覆環氧樹脂，但僅建議用于房屋內部，因為它缺少襯里帶來的額外穩定性。

　　不只是實用的維修材料

　　讓我們用不太化學的眼光看一下環氧樹脂：環氧樹脂是一種合成樹脂，主要用作涂料。合成樹脂通常由兩種自由流動或粘稠的組分組成，它們以不同的方式相互作用，在一段時間后，或在一定條件下變得越來越粘稠，后固化成熱固性聚合物。從化學角度來說，大多數商用環氧樹脂是通過含醇羥基（R-OH）（醇和酚的官能團）的化合物和環氧氯丙烷（聞起來像氯仿的無色液體）產生反應制造的。環氧樹脂由德國化學家和發明家保羅·史拉克（PaulSchlack）發明并于1939年獲得德國。環氧樹脂的特點是：一旦固化，熱固性聚合物便具有良好的機械性能以及耐高溫和耐化學性。因此，它們被認作是高質量的塑料。它們可用于反應清漆、抗熱搪瓷、粘合劑、層壓板、冶金學中的封固劑以及電氣和電子工程部件的模塑料等。

　　聚焦熱固性聚合物

　　回到熱固性聚合物，它們是通過固化而硬化的塑料，這一過程不能通過加熱或任何其他方式逆轉。順便說一下，由合成樹脂制成的熱固性聚合物是早實現工業化生產的塑料之一。早于1909年發現的酚醛樹脂是古老的合成樹脂。初，它們只能用原材料（例如：由酚醛樹脂制成的酚醛塑料）模制而成，因此，相對于被稱為注塑成型化合物的熱塑性塑料，它們也被稱為模塑料（圖2）。直到二十世紀六十年代中期有工藝被開發出來之后，通過注塑成型工藝制造熱固性聚合物才成為了可能。如今，熱固性聚合物可以通過多種不同的方式進行加工。與金屬相比，它們的優勢主要在于高熱機械強度和低重量。

　　 

　　環氧樹脂涂料

　　不用說具體的數字我們也知道，環氧樹脂涂料的價格相對較低，而且維修項目的人力和費用可以控制在合理的范圍內。2015年7月做出的估算表明，自1990年以來，歐洲地區約80,000噸環氧樹脂被用于水管內襯，60,000噸用于地下管道，20,000噸用于室內。

　　這些數據表明這是一個成功的材料。但是，用于水管的環氧樹脂也提出了一個關鍵的問題，它與材料本身或其原料有關。據國內和國際環氧樹脂制造商聯盟——環氧樹脂委員會（ERC）解釋，這是因為實際上所有用于水管的環氧樹脂都是雙酚A（BPA）和環氧氯丙烷（ECH）兩階段反應的產物（圖3）。加成縮合反應的產物是熱固性聚合物，即不受熱影響的不可逆硬化的塑料，其具有良好的機械性能以及優異的耐高溫和耐化學性。環氧樹脂不僅可用于涂覆水管，還可用于食品和飲料罐的內襯。

　　

　　現在讓我們再看一下反應物及相關警告：BPA被認為是具有激素樣生殖毒性（CMR）的“高度關注物質”（SVHC）。ECH具有類似的特性，并且動物試驗也證明了其具有致癌性。

　　容許范圍

　　考慮到對健康和環境的潛在危害，環保協會要求立即停止用環氧樹脂對水管進行涂覆。而環氧樹脂制造商則聲稱他們的產品對此應用非常有效并且不會危害健康。他們認為由于不正確的安裝或維護導致環氧樹脂涂料在使用壽命期間釋放DBP的可能性較低。據稱，該材料不是人類可能接觸的主要來源，因此它不會對健康構成威脅。相應地，涂覆過程中和使用壽命期間釋放的反應物的濃度也不嚴重。據估算，地面管道和地下管道中明顯存在約200千克和600千克潛在游離的BDA，這一含量相對于所用環氧樹脂總量而言微不足道。因此，毫無疑問超出了健康風險的極限。

　　但是，如果水通過涂有環氧樹脂的管道系統進行輸送，并且該管道系統已提前用二氧化氯（ClO2）——一種可用于飲用水消毒的化學品處理，情況又會如何呢？Noyon等人對該工藝進行了分析。促使他們這樣做的是一些報告的言論，它們表示用這種方法消毒過的水經過用環氧樹脂修理過的管道運輸之后從水龍頭中出來時呈粉紅色并散發著霉味。科學家解釋說，變色表明涂料里的環氧樹脂已被大幅度降解和解聚。在這種情況下，Noyon等人指出，ClO2也可導致聚乙烯（PE）水管加速降解。初的GC/MS分析終確定了變色水中存在BPA，而參考文獻也進一步證實了降解已經發生的假設。

　　更進一步的研究

　　在深入研究此事的過程中，Noyon等人對測試的配置進行了深思，以便能夠可靠地檢測或排除BPA從環氧樹脂涂料向儲水系統和水管遷移的可能（圖4）。順便說一下，德國聯邦環境署（UBA）在2018年將與飲用水接觸的材料中的BPA向飲用水遷移的大遷移量降低到了2.5?g/l。到目前為止，尚無相關法律法規對雙酚F、雙酚S和其他雙酚做出了規定。Noyon等人終開發了一種遷移測試，他們將中性水以及添加了氯和二氧化氯（0.25mg/l和0.5mg/l）的水與多種允許在水中使用的環氧樹脂接觸，并持續數月，然后通過無溶劑的“綠色”分析程序確定富集的分析物。

　　

　　深入了解實驗細節

　　Noyon等人對一系列環氧樹脂進行了不同的測試，它們分別用于經過氯和二氧化氯處理過的水中以及未經消毒或處理的水中。每周更換數次。與環氧樹脂接觸了24小時的樣品分別經過了測試?？茖W家報告稱，在整六個月的監測過程中，未經處理的水樣品的BPA濃度相對較低，接近10ng/l的檢測極限。但是，在六個月的監測期開始和結束之時，其中一種環氧樹脂釋放了高達20ng/l的BPA。在監測期即將結束之時，另一種環氧樹脂達到了大遷移量180ng/l，然后降到了40ng/l。

　　在環氧樹脂與氯和/或二氧化氯持續接觸四個月的測試配置里，他們對水樣的分析產生了不同的結果（圖5）。Noyon等人寫道，BPA和BPF均未檢測到，反倒是2,4,6-三氯苯酚（TCP）被檢測出來，其濃度在氯化停止后逐漸下降。該物質與飲用水中產生的藥味有關。從微生物學角度來看，2,4,6-TCP可以轉化為2,4,6-三氯茴香醚（TCA），與之相關的霉味和臭味反過來會引起感官問題。

　　

　　結語

　　Noyon等人報告指出，他們的測試表明，目前對用于水中的環氧樹脂的數天或數周的評估期太短，因此無法為BPA的遷移以及感官相關化合物的開發等提供有意義的數據?？蒲腥藛T強調，只有延長期限才能取得客觀結果。關于他們的方法在實際樣品中的應用，Noyon等人得出的結論是，2,4,6-TCP有時會檢測到，但BPA和BPF未檢出。

　　除此之外，在儲水系統中檢測到的BPA比維修管道中的少。它與多種因素有關，包括儲水系統的表面體積比、水與環氧樹脂的接觸時間（部分供水管網的接觸時間可能較長）以及所用環氧樹脂的質量。為了增加確定性，解決方案之一是增加實驗性評估這些材料的時間。科學家表示，現有的分析技術非常適合檢測BPA和氯酚，因此也適用于評估材料在水應用中的適用性。

　　*本文翻譯自K展官網