Qabyuyan sabun və səthi aktiv maddələr

1.Giriş

Kimya sənayesinin inkişafı ilə insanların həyat səviyyəsi davamlı olaraq yaxşılaşmışdır. Həyat əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşsa da, bu, ciddi ekoloji problemlərə səbəb olmuş, hətta insan sağlamlığı və təhlükəsizliyi üçün təhlükə yaratmışdır. İnsanların sağlamlıq tələbləri artdıqca, gündəlik həyatda geniş yayılmış kimyəvi məhsulların təhlükəsizliyi geniş ictimaiyyətin diqqətini cəlb etmişdir. Gündəlik həyatda və sənaye istehsalında geniş istifadə olunan kimyəvi maddələr kimi yuyucu vasitələr, onların təhlükəsizliyi ilə bağlı ictimaiyyətin xüsusilə yüksək narahatlığına səbəb olmuşdur.

Kimyəvi məhsulların təhlükəsizliyi bir vaxtlar etibarlılıq böhranına düşmüşdü. Bu vəziyyət bir tərəfdən yuyucu vasitələr istehsalının ənənəvi xammaldan çox asılılığından, digər tərəfdən isə ictimaiyyətin kimyəvi istehsal prosesləri haqqında peşəkar biliklərinin olmamasından irəli gəlir.

Bu fonda, yaşıl kimyanın əsas konsepsiyasına - "ətraf mühitin çirklənməsinin azaldılması və mənbədə aradan qaldırılmasına" əsaslanaraq, bu tədqiqat yeni layihələr hazırlayır və inkişaf etdirir.yuyucu vasitəformulalar. Ətraf mühitə uyğunsəthi aktiv maddələrvə bu yuyucu vasitə formulasiyasında suda mikroorqanizmləri inhibə edə bilən kimyəvi reagentlər qəbul edilmişdir.

2.Hazırkı İnkişaf VəziyyətiYuyucu vasitələr

Bəşəriyyət sivil cəmiyyətə qədəm qoyduğundan bəri, yuma fəaliyyəti həmişə insan həyatının ayrılmaz hissəsi olub. Təxminən 5000 il əvvəl insanlar yuma məqsədilə Çin bal çəyirtkələri meyvələri və bitki külündəki qələvi komponentlər kimi təbii yuma üçün əlverişli maddələr toplamağa başladılar. Üç yüz il sonra insanlar tərəfindən səthi aktiv maddələr süni şəkildə istehsal edildi. Bir əsrdən çox əvvəl sabun icad edildi. O vaxtdan bəri yağ, qələvi, duz, ədviyyat və piqmentlərdən hazırlanmış sabun ənənəvi yuyucu vasitəyə çevrilib. İlk süni sintetik yuyucu vasitə olan alkil naftalin sulfonat Birinci Dünya Müharibəsi zamanı ortaya çıxdı. O, 1917-ci ildə Almaniyanın BASF şirkəti tərəfindən hazırlanmış və 1925-ci ildə rəsmi olaraq istehsala buraxılmışdır. Sintetik yuyucu vasitələrin populyarlaşması natrium alkil benzol sulfonat və tetrapropilen alkil benzolun kəşf edilməsindən və 1935-1939-cu illər arasında rəsmi olaraq istehsala buraxılmasından sonra baş verdi.

3.Təsirli tərkib hissələri və təsir mexanizmiYuyucu vasitələr

3.1YumaPrinsip

Ümumi mənada yuma, daşıyıcının səthindən çirkin təmizlənməsi prosesinə aiddir. Yuma zamanı yuyucu vasitənin təsiri çirk və daşıyıcı arasındakı qarşılıqlı təsiri zəiflədir və ya aradan qaldırır, çirk və daşıyıcının bağlanma vəziyyətini çirk və yuyucu vasitənin bağlanma vəziyyətinə çevirir. Nəticədə çirk yaxalama və digər üsullarla daşıyıcıdan ayrılır. Yuma prosesinin əsas prosesi aşağıdakı sadə əlaqə ilə ifadə edilə bilər:

Daşıyıcı·Çirk + Yuyucu vasitə → Daşıyıcı + Çirk·Yuyucu vasitə

Torpağın cisimlərə yapışması fiziki və kimyəvi yapışmaya bölünür. Fiziki yapışmaya mexaniki və elektrostatik yapışma da daxildir.

Kimyəvi yapışma əsasən kimyəvi rabitələr vasitəsilə əldə edilən yapışmanı ifadə edir. Məsələn, lif məmulatlarına yapışan zülal ləkələri və pas kimyəvi yapışmaya aiddir. Bu tip yapışmanın kimyəvi qarşılıqlı təsir qüvvəsi ümumiyyətlə güclü olduğundan, çirk substratla möhkəm birləşir və təmizlənməsi olduqca çətindir, bu da xüsusi emal üsulları tələb edir.

Fiziki yapışma ilə birləşdirilmiş çirk və substrat arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvəsi nisbətən zəifdir və kimyəvi yapışma ilə müqayisədə onun təmizlənməsini asanlaşdırır. Mexaniki yapışmaya malik çirki təmizləmək asandır; onu yalnız çirk hissəcikləri kiçik olduqda (<0,1 μm) təmizləmək çətindir. Elektrostatik yapışma yüklü çirk hissəcikləri ilə əks yüklər arasında qarşılıqlı təsir kimi özünü göstərir. Bu qüvvə mexaniki qüvvədən daha güclüdür və çirkin təmizlənməsini nisbətən çətinləşdirir.

Kirlərin təmizlənməsi prosesinin ümumiyyətlə aşağıdakı mərhələləri əhatə etdiyi düşünülür:

A. Adsorbsiya: Yuyucu vasitələrdəki səthi aktiv maddələr çirk və daşıyıcı arasındakı sərhəddə istiqamətli adsorbsiyaya məruz qalır.

B. İslatma və Nüfuz: Səthi aktiv maddələrin səthlərarası istiqamətli adsorbsiyası səbəbindən yuyucu vasitə çirk və daşıyıcı arasında nüfuz edə, daşıyıcını islada və çirk və daşıyıcı arasındakı yapışma qüvvəsini azalda bilər.

C. Çirklərin Dispersiyası və Stabilləşdirilməsi: Daşıyıcı səthdən ayrılan çirk yuyucu məhlulunda dağılır, emulsiyaya uğrayır və ya həll olunur və bu da ayrılan çirklərin təmizlənmiş səthə yenidən yapışmamasını təmin edir.

3.1.1 Torpaq növləri

Torpaq, daşıyıcılara yapışan yağlı maddələrə, eləcə də bu cür yağlı maddələrin yapışdırıcılarına aiddir və olduqca mürəkkəb tərkibə malikdir. Müxtəlif formalara əsasən, onu təxminən bərk torpaq, maye torpaq və xüsusi torpaq kimi təsnif etmək olar.

Adi bərk torpaqlara pas, toz, karbon qara hissəcikləri və digərləri daxildir. Bu maddələrin səthləri adətən mənfi yük daşıyır və bu da onları substratlara yapışmağa meylli edir. Əksər hissəcikli bərk torpaqlar suda həll olunmur, lakin onlar yuyucu vasitələr olan sulu məhlullarda asanlıqla dağıla bilər; daha böyük bərk hissəcikləri təmizləmək daha asandır. Ən çox yayılmış maye torpaqlar yağda həll olur və qələvi məhlullarla sabunlaşmaya məruz qala bilər ki, bu da əksər yuyucu vasitələrin qələvi olmasının səbəbini izah edir. Xüsusi torpaqlar əsasən qan ləkələri, bitki şirəsi və insan ifrazatları kimi inadkar ləkələrə aiddir. Bu tip torpaqlar əsasən ağardıcılar tərəfindən təmizlənir, çünki ağardıcıların güclü oksidləşdirici xüsusiyyəti onların xromofor qruplarını məhv edə bilər.

3.2 Yuyucu vasitələrin tərkibindəki aktiv maddələr

Səthi aktiv maddələr kimi də tanınan səthi aktiv maddələr yuyucu vasitələrin əsas funksional komponentləridir. Onlar suda tez həll olur və dekontaminasiya, köpüklənmə, həll olma, emulsiya, islanma və dispersiya da daxil olmaqla əla xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər.

3.2.1 Səthi aktiv maddələr: Mənşəyi və inkişafı

Təcrübələr göstərib ki, suya müəyyən maddələrin əlavə edilməsi onun səthi gərginliyini dəyişdirə bilər və müxtəlif maddələr suyun səthi gərginliyinə müxtəlif təsir göstərir.

Səthi gərginliyi azaltma xüsusiyyəti baxımından, həlledicinin səthi gərginliyini azaltmaq qabiliyyəti səth aktivliyi kimi müəyyən edilir və səthi aktivliyə malik maddələr səthi aktiv maddələr adlanır. Az miqdarda əlavə edildikdə məhlul sisteminin səthi vəziyyətini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilən maddələr səthi aktiv maddələr adlanır.

Səthi aktiv maddə, həllediciyə az miqdarda əlavə edildikdə, həlledicinin səthi gərginliyini əhəmiyyətli dərəcədə azalda və sistemin səthi vəziyyətini dəyişdirə bilən bir maddədir. Bu, praktik tətbiq tələblərini ödəmək üçün islatma və ya nəmləndirmə, emulsiya və ya demulsiya, dispersiya və ya flokulyasiya, köpüklənmə və ya köpüksüzləşdirmə, həll olma, nəmləndirmə, sterilizasiya, yumşalma, su itələmə, antistatik xüsusiyyət və korroziyaya davamlılıq kimi bir sıra funksiyalara səbəb olur.

Sabun əsaslı səthi aktiv maddələr ilk dəfə eramızdan əvvəl 2500-cü ildə qədim Misirdə ortaya çıxdı, burada qədim misirlilər qoyun yağı və bitki külü qarışığından təmizləyici məhsullar hazırlayırdılar. Eramızın 70-ci illərində Roma İmperiyasının Plini ilk qoyun yağı sabunu parçasını yaratdı. Sabun, 1791-ci ildə fransız kimyaçısı Nikolas Leblank natrium xlorid elektrolizi yolu ilə kaustik soda istehsal üsulunu kəşf edənə qədər geniş populyarlıq qazanmadı. Səthi aktiv maddələrin inkişafının ikinci mərhələsinin məhsulu, həmçinin Sulfonlaşdırılmış Kastor Yağı kimi də tanınan Türkiyə Qırmızı Yağıdır. O, aşağı temperaturda kastor yağını konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu ilə reaksiyaya salmaqla, ardından natrium hidroksidlə neytrallaşdırmaqla sintez edilir. Türkiyə Qırmızı Yağı üstün emulsiya gücünə, keçiriciliyinə, islanma qabiliyyətinə və yayılma qabiliyyətinə malikdir və sərt suya, turşuya və metal duzlarına qarşı müqavimət baxımından sabundan daha üstündür.

3.2.2 Səth Aktivliyinin Quruluşu

Səthi aktiv maddələrin unikal xüsusiyyətləri onların xüsusi molekulyar quruluşundan irəli gəlir. Səthi aktiv maddələr ümumiyyətlə həm hidrofilik polyar qrupları, həm də lipofilik qeyri-polyar hidrofob qrupları ehtiva edən xətti molekullardır.

Hidrofob qruplar düz zəncirlər, şaxələnmiş zəncirlər və tsiklik strukturlar kimi müxtəlif strukturlara malikdir. Ən çox yayılmışları alkanlar, alkenlər, sikloalkanlar və aromatik karbohidrogenlər daxil olmaqla karbohidrogen zəncirləridir və əksər karbon atomlarının sayı 8-dən 20-yə qədər dəyişir. Digər hidrofob qruplara yağ spirtləri, alkilfenollar və flüor, silikon və digər elementləri ehtiva edən atom qrupları daxildir. Hidrofilik qruplar anion, kation, amfoter ion və qeyri-ion tiplərinə bölünür. İon səthi aktiv maddələr elektrik yüklərini daşımaq üçün suda ionlaşa bilər, qeyri-ion səthi aktiv maddələr isə suda ionlaşa bilməz, lakin polyarlığa və suda həllolma qabiliyyətinə malikdir.

3.2.3 Ümumi Zərərli Səthi Aktiv Maddələr

Sürfaktantlar insan həyatında geniş istifadə olunur, lakin onlar şübhəsiz ki, kimyəvi maddələrdir. Sürfaktantlar üçün bir çox xammal müəyyən toksiklik və çirklənmə xüsusiyyətlərinə malikdir. Qaçılmaz olaraq, onlar ətraf mühitə zərər verir; insanla təmasda olduqda, onlar dərini qıcıqlandıra bilər və bəziləri hətta güclü toksiklik və korroziyaya malikdir və insan bədəninə ciddi ziyan vurur. Aşağıda bir neçə ümumi zərərli sürfaktant təqdim olunur:

A. APEO

APEO, alkil hissəsindən və etoksi hissəsindən ibarət olan ümumi bir qeyri-ion səthi aktiv maddə növüdür. Alkil hissəsinin karbon zənciri uzunluqlarının müxtəlifliyi və etoksi hissəsinin müxtəlif əlavə miqdarları, müxtəlif formalar arasında əhəmiyyətli performans fərqləri ilə çoxsaylı mövcud APEO formalarının yaranmasına səbəb olur. APEO-nun sintez prosesində əsas məhsul kanserogen deyil, lakin onun yan məhsulları dəri və gözlər üçün korroziyaya uğrayır və bəziləri hətta ağır hallarda xərçəngə səbəb ola bilər. Orqanizmlərə birbaşa zərər verməsə də, APEO ətraf mühit hormonu riski yaradır. Bu cür kimyəvi maddələr insan bədəninə müxtəlif yollarla daxil olur, estrogenə bənzər təsir göstərir, normal insan hormonlarının ifrazını pozur və kişi sperma sayını daha da azaldır. Bu, yalnız insanlar üçün zərərli deyil; hesabatlar göstərir ki, onun sintetik xammalı NPEO həmçinin balıqlara da ciddi ziyan vurur.

B. PFOS

Tam adı Perflüoroktan Sulfonat olan PFOS, perflüorlu səthi aktiv maddələr sinfi üçün ümumi bir termindir. Ətraf mühitə təsirini gücləndirir. Xüsusi fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə PFOS-un parçalanması olduqca çətindir və ən itaətsiz maddələrdən biri hesab olunur. Qida zənciri vasitəsilə heyvanlara və insan bədəninə daxil olduqdan sonra çox miqdarda toplanır və bioloji sağlamlığı ciddi şəkildə təhdid edir.

C. LAS

LAS ətraf mühitə böyük zərər verən əsas üzvi çirkləndiricidir. Torpağın pH dəyərini və suyun tərkibini dəyişdirmək kimi torpağın fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərini dəyişdirə bilər və bununla da bitkilərin böyüməsini maneə törədə bilər. Bundan əlavə, su hövzələrinə daxil olduqda, LAS digər çirkləndiricilərlə birləşərək dağılmış kolloid hissəciklər əmələ gətirə bilər və gənc ali orqanizmlər və aşağı orqanizmlər üçün toksiklik nümayiş etdirir.

D. Flüorokarbon Səthi Aktiv Maddələr

PFOA və PFOS iki əsas ənənəvi flüorkarbon səthi aktiv maddələrdir. Müvafiq tədqiqatlar göstərir ki, bu cür birləşmələr yüksək toksikliyə malikdir, davamlı ətraf mühit çirklənməsinə səbəb olur və orqanizmlərdə kütləvi şəkildə toplanır. Nəticə etibarilə, onlar 2009-cu ildə Birləşmiş Millətlər Təşkilatı tərəfindən Davamlı Üzvi Çirkləndiricilər (ÇÇÇ) siyahısına daxil edilmişdir.

4 Yaşıl və Yeni Tipli Sürfaktanlar

A. Amin turşusu əsaslı səthi aktiv maddələr

Amin turşusu əsaslı səthi aktiv maddələr əsasən bol mənbələrə malik biokütlə xammalından hazırlanır. Onlar aşağı zəhərli və yan təsirlərə, mülayim xüsusiyyətlərə, orqanizmlər üçün aşağı qıcıqlanmaya və əla bioloji parçalanmaya malikdirlər. Suda ionlaşmadan sonra hidrofilik qrupların yük xüsusiyyətlərinə görə, onlar həmçinin dörd kateqoriyaya bölünə bilər: kationik, anionik, qeyri-ionik və amfoterik. Ümumi növlərə N-alkil amin turşusu növü, amin turşusu ester növü və N-asil amin turşusu növü daxildir.

B. Ananas Ferment Səthi Aktiv Maddələr

Ananas ferment səthi aktiv maddələri, yağ ekstraksiyasından sonra qalan kameliya toxumu ununu və yağ tortunu, ananas qabığını maya tozu, pektinaza və digər mikroorqanizmlərlə birlikdə fermentləşdirməklə istehsal olunur. Onların aktiv maddələrinin molekulyar quruluşu hələ də aydın olmasa da, təcrübi məlumatlar onların əlverişli yuma performansına malik olduğunu sübut edir.

C. SAA

SAA palma yağı törəməsidir. Bərpa olunan bitki xammalından hazırlanan məhsul kimi geniş diqqət çəkib. İstehsal prosesi ekoloji cəhətdən təmizdir. Bundan əlavə, yüksək kalsium və maqnezium ion tərkibli sərt suda, LAS və AS kimi geniş istifadə olunan səthi aktiv maddələrə nisbətən kalsium duzlarını daha yavaş çökdürür, bu da praktik tətbiqlərdə əla yuyucu təsir göstərir.

5 Yuyucu vasitələrin inkişaf perspektivləri

Qlobal yuyucu vasitələr bazarında ölkələr inkişaf prioritetləri və tendensiyaları baxımından fərqlidirlər, lakin yuyucu vasitələr üçün ümumi tədqiqat istiqaməti sabit olaraq qalır. Yuyucu vasitələrin konsentrasiyası və mayeləşdirilməsi əsas tendensiyalara çevrilib, suyun qorunması, təhlükəsizlik, enerjiyə qənaət, peşəkarlıq, ətraf mühitə uyğunluq və çoxfunksiyalılıq isə populyar inkişaf istiqamətləri kimi ortaya çıxıb. Yuyucu vasitələrin əsas xammalı olan səthi aktiv maddələr yumşaqlığa, birləşmə formulasiyasına və ətraf mühitə uyğunluğa doğru inkişaf edir. Yüksək səmərəlilik, spesifiklik və ekoloji cəhətdən təmizliyə malik ferment preparatları yuyucu vasitələrin inkişafında tədqiqat mərkəzinə çevrilib. Ümumilikdə, yuyucu vasitələr sənayesinin inkişaf tendensiyaları aşağıdakı kimi ümumiləşdirilir:

Yuyucu vasitələrin diversifikasiyası, ixtisaslaşması və seqmentləşdirilməsi. Yuyucu vasitələr formasına görə bərk, toz, maye və gel növlərinə; aktiv tərkib hissəsinin tərkibinə görə qatılaşdırılmış və adi növlərə; qablaşdırma, rəng və ətir baxımından isə müxtəlif kateqoriyalara bölünə bilər.

Maye yuyucu vasitələr ən perspektivli məhsul kateqoriyasına çevriləcək. Bərk yuyucu vasitələrlə müqayisədə maye yuyucu vasitələr aşağı temperaturda yumada daha yaxşı nəticə göstərir, daha çevik formula dizaynına və daha sadə istehsal proseslərinə malikdir. Onlar həmçinin daha az avadanlıq investisiyası tələb edir və istehsal zamanı daha az enerji sərf edirlər.

Yuyucu vasitələrin mütərəqqi konsentrasiyası. 2009-cu ildən bəri qatılaşdırılmış yuyucu vasitələr üç əsas kateqoriyaya bölünmüşdür: qatılaşdırılmış yuyucu toz, qatılaşdırılmış paltar yuyucu vasitələr və qatılaşdırılmış maye yuyucu vasitələr. Konsentratlaşdırılmış yuyucu vasitələrin ənənəvi məhsullara nisbətən yüksək aktiv maddə tərkibi, güclü yuyucu vasitələr və enerjiyə qənaət kimi əlamətdar üstünlükləri var. Bundan əlavə, onlar qatılaşdırılmış formulalarına görə qablaşdırma materiallarına qənaət edir, nəqliyyat xərclərini azaldır və daha az anbar yeri tutur.

İnsan təhlükəsizliyinə yönəlmiş yanaşma. Həyat səviyyəsinin yaxşılaşması ilə insanlar artıq yuyucu vasitələri yalnız ləkə təmizləmə performansına görə qiymətləndirməkdən imtina edirlər. İnsan təhlükəsizliyi, toksiklik olmaması və yüngül qıcıqlanmaması yuyucu vasitələrin seçilməsi üçün vacib meyarlara çevrilib.

Ekoloji cəhətdən təmiz məhsulların inkişafı. Fosfor tərkibli yuyucu vasitələrin yaratdığı evtrofikasiya və ağardıcı maddələrin ətraf mühitə mənfi təsirləri geniş ictimaiyyətin narahatlığına səbəb olmuşdur. Yaşıl kimya tələblərinə cavab olaraq, yuyucu vasitələr üçün xammal seçimi tədricən ekoloji cəhətdən təmiz və yumşaq seçimlərə doğru dəyişir.

Çoxfunksiyalılıq. Çoxfunksiyalılıq müxtəlif sosial məhsullar üçün üstünlük təşkil edən inkişaf tendensiyasıdır və çoxməqsədli gündəlik tələbat məhsulları həyatda geniş yayılmışdır. Gələcəkdə yuyucu vasitələr ləkələrin təmizlənməsini sterilizasiya, dezinfeksiya və ağartma kimi funksiyalarla birləşdirəcək.