ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট প্রধানত নাইট্রোজেনযুক্ত জৈব অ্যামিন ডেরিভেটিভ। যেহেতু এদের অণুতে থাকা নাইট্রোজেন পরমাণুতে একজোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন থাকে, তাই এটি হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে অ্যাসিড অণুর হাইড্রোজেনের সাথে যুক্ত হতে পারে, যার ফলে অ্যামিনো গ্রুপটি একটি ধনাত্মক চার্জ বহন করে। তাই, এরা কেবল অ্যাসিডিক মাধ্যমেই ভালো পৃষ্ঠ সক্রিয়তা দেখায়; ক্ষারীয় মাধ্যমে এরা অধঃক্ষিপ্ত হয় এবং তাদের পৃষ্ঠ সক্রিয়তা হারায়। নাইট্রোজেনযুক্ত ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট ছাড়াও, সালফার, ফসফরাস এবং আর্সেনিকের মতো মৌলযুক্ত ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টেরও একটি ক্ষুদ্র অংশ রয়েছে।
১. উন্নয়ন অবস্থা
দীর্ঘদিন ধরে শিল্পক্ষেত্রে ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের ব্যাপক ব্যবহার না থাকলেও, বছর বছর এর চাহিদা দ্রুত বাড়ছে। তবে, ছত্রাকনাশক, ফাইবার নরমকারক এবং অ্যান্টিস্ট্যাটিক এজেন্টের মতো বিশেষ ক্ষেত্রে এদের প্রধান প্রয়োগ থাকায়, অ্যানায়নিক এবং নন-আয়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের তুলনায় এদের ব্যবহার তুলনামূলকভাবে কম।
ক্যাটিওনিক সারফ্যাক্ট্যান্টের সাধারণত ইমালসিফিকেশন, ওয়েটিং, ওয়াশিং, স্টেরিলাইজেশন, সফটনিং, অ্যান্টিস্ট্যাটিক এবং অ্যান্টি-করোশনের মতো ভালো বৈশিষ্ট্য থাকে। তাদের বিশেষ বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগের কারণে, এদের বিকাশের ভালো সম্ভাবনা রয়েছে। শিল্প ও বেসামরিক ক্ষেত্রে এর প্রয়োগের পরিধি ক্রমাগত প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে, এর প্রকারভেদ এবং চাহিদাও বাড়তে থাকবে।
২. শ্রেণিবিন্যাস
বাণিজ্যিকভাবে সমাদৃত অধিকাংশ ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট হলো জৈব নাইট্রোজেন যৌগের ডেরিভেটিভ, যেখানে ধনাত্মক চার্জ নাইট্রোজেন পরমাণু দ্বারা বাহিত হয়। এছাড়াও কিছু নতুন ধরনের ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট রয়েছে, যেখানে ধনাত্মক চার্জ ফসফরাস, সালফার, আয়োডিন এবং আর্সেনিকের মতো পরমাণু দ্বারা বাহিত হয়। ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের রাসায়নিক গঠন অনুসারে, এদেরকে প্রধানত চারটি শ্রেণীতে ভাগ করা যায়: অ্যামিন সল্ট টাইপ, কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্ট টাইপ এবং হেটেরোসাইক্লিক টাইপ।
অ্যামিন সল্ট-টাইপ ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট বলতে প্রাইমারি অ্যামিন সল্ট, সেকেন্ডারি অ্যামিন সল্ট এবং টারশিয়ারি অ্যামিন সল্ট সারফ্যাক্ট্যান্টকে বোঝায়। এদের বৈশিষ্ট্য অত্যন্ত সাদৃশ্যপূর্ণ এবং অনেক উৎপাদিত পণ্যই প্রাইমারি অ্যামিন ও সেকেন্ডারি অ্যামিনের মিশ্রণ। এই ধরনের সারফ্যাক্ট্যান্ট প্রধানত ফ্যাটি অ্যামিন এবং অজৈব অ্যাসিড থেকে গঠিত লবণ এবং এটি কেবল অম্লীয় দ্রবণে দ্রবণীয়। ক্ষারীয় অবস্থায়, অ্যামিন সল্টগুলো সহজেই ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া করে মুক্ত অ্যামিন তৈরি করে, যা এদের দ্রবণীয়তা কমিয়ে দেয় এবং এর ফলে এদের প্রয়োগের ক্ষেত্র কিছুটা সীমিত হয়ে পড়ে।
কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম লবণ প্রকার
কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্ট-টাইপ ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট হলো সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রকারের ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট, যার বৈশিষ্ট্য এবং প্রস্তুতি পদ্ধতি অ্যামিন সল্ট-টাইপ সারফ্যাক্ট্যান্ট থেকে ভিন্ন। এই ধরনের সারফ্যাক্ট্যান্ট অম্লীয় এবং ক্ষারীয় উভয় দ্রবণে দ্রবীভূত হতে পারে, একাধিক চমৎকার বৈশিষ্ট্য ধারণ করে এবং অন্যান্য ধরনের সারফ্যাক্ট্যান্টের সাথে এদের ভালো সামঞ্জস্য রয়েছে। তাই, এদের প্রয়োগের ক্ষেত্র তুলনামূলকভাবে বিস্তৃত।
Hএটেরোসাইক্লিক টাইপ
ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট অণুতে থাকা হেটেরোসাইক্লিক রিংগুলো প্রধানত নাইট্রোজেন-যুক্ত, যেমন—মরফোলিন রিং, পাইরিডিন রিং, ইমিডাজল রিং, পাইপেরাজিন রিং এবং কুইনোলিন রিং।
৩. সংশ্লেষণ
ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট সংশ্লেষণের প্রধান বিক্রিয়া হলো এন-অ্যালকাইলেশন বিক্রিয়া। এদের মধ্যে, যে বিক্রিয়ায় টারশিয়ারি অ্যামিন অ্যালকাইলেটিং এজেন্টের সাথে বিক্রিয়া করে কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম লবণ গঠন করে, তাকে কোয়াটারনাইজেশন বিক্রিয়াও বলা হয়।
অ্যালকাইল কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম লবণ
অ্যালকাইল কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্ট হলো কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্ট-জাতীয় ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রকারভেদ, এবং এটি ছত্রাকনাশক, ফাইবার সফটনার, খনিজ ফ্লোটেশন এজেন্ট, ইমালসিফায়ার ইত্যাদি হিসেবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। এদের গাঠনিক বৈশিষ্ট্য হলো, নাইট্রোজেন পরমাণুটি চারটি অ্যালকাইল গ্রুপের সাথে যুক্ত থাকে, অর্থাৎ অ্যামোনিয়াম আয়নের চারটি হাইড্রোজেন পরমাণুই অ্যালকাইল গ্রুপ দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। সাধারণত, এই অ্যালকাইল গ্রুপগুলোর মধ্যে মাত্র এক বা দুটি দীর্ঘ-শৃঙ্খল হাইড্রোকার্বন অ্যালকাইল গ্রুপ হয় এবং বাকি অ্যালকাইল গ্রুপগুলোতে এক বা দুটি কার্বন পরমাণু থাকে। এদের গাঠনিক বৈশিষ্ট্য অনুসারে, অ্যালকাইল কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্ট সংশ্লেষণের প্রধানত তিনটি পদ্ধতি রয়েছে: উচ্চতর অ্যালকাইল হ্যালাইডের সাথে নিম্নতর টারশিয়ারি অ্যামিনের বিক্রিয়ার মাধ্যমে প্রস্তুত, উচ্চতর অ্যালকাইল অ্যামিনের সাথে নিম্নতর অ্যালকাইল হ্যালাইডের বিক্রিয়ার মাধ্যমে প্রস্তুত, এবং ফর্মালডিহাইড-ফর্মিক অ্যাসিড পদ্ধতির মাধ্যমে প্রস্তুত।
হেটেরোঅ্যাটমযুক্ত কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম লবণ
এখানে তথাকথিত হেটেরোঅ্যাটমযুক্ত কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্ট বলতে সাধারণত সেইসব কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্টকে বোঝানো হয়, যাদের হাইড্রোফোবিক হাইড্রোকার্বন চেইনে O, N, এবং S-এর মতো হেটেরোঅ্যাটম থাকে; অর্থাৎ, সেইসব সারফ্যাক্ট্যান্ট যাদের লাইপোফিলিক গ্রুপে অ্যামাইড বন্ড, ইথার বন্ড, এস্টার বন্ড, বা থায়োইথার বন্ড থাকে। যেহেতু হাইড্রোফিলিক কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম ক্যাটায়ন গ্রুপ এবং অ্যালকাইল হাইড্রোফোবিক গ্রুপ সরাসরি সংযুক্ত না হয়ে অ্যামাইড, এস্টার, ইথার, বা থায়োইথারের মতো গ্রুপের মাধ্যমে যুক্ত থাকে, তাই কেউ কেউ এই ধরনের কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্টকে পরোক্ষভাবে সংযুক্ত ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট হিসেবেও উল্লেখ করেন।
বেনজিন বলয়যুক্ত কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম লবণ
এই ধরণের সারফ্যাক্ট্যান্ট প্রধানত জীবাণুনাশক, ফেনা সৃষ্টিকারী উপাদান, আর্দ্রতা সৃষ্টিকারী উপাদান এবং রঞ্জক পদার্থকে স্থিরকারী উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এর সংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায়, অ্যারোমেটিক বলয় যুক্ত করার প্রধান পদ্ধতি হলো অ্যালকাইলেটিং বিকারক হিসেবে বেনজাইল ক্লোরাইড ব্যবহার করে টারশিয়ারি অ্যামিনের সাথে বিক্রিয়া ঘটানো। টলুইনের পার্শ্ব-শৃঙ্খল ক্লোরিনেশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে বেনজাইল ক্লোরাইড প্রস্তুত করা হয়। বেনজিন বলয়ে ক্লোরিনেশন এড়ানোর জন্য, এই বিক্রিয়াটি একটি এনামেল কেটল বা গ্লাস-লাইন্ড টাওয়ার রিঅ্যাক্টরে সম্পন্ন করা প্রয়োজন।
হেটেরোসাইকেল ধারণকারী কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম লবণ
কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম সল্ট অণুতে থাকা হেটেরোসাইক্লিক রিংগুলো প্রধানত মরফোলিন রিং, পাইপেরাজিন রিং, পাইরিডিন রিং, কুইনোলিন রিং এবং ইমিডাজল রিং ইত্যাদি।
Aখনি লবণ প্রকার
অ্যামিন সল্ট-টাইপ ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্ট প্রধানত তিনটি শ্রেণীতে বিভক্ত: দীর্ঘ-শৃঙ্খল অ্যালকাইল প্রাইমারি অ্যামিন সল্ট, সেকেন্ডারি অ্যামিন সল্ট এবং টারশিয়ারি অ্যামিন সল্ট।
৪. আবেদন
ক্যাটায়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের জীবাণুমুক্তকরণ, নরম করার মতো ভালো কার্যকারিতা রয়েছে,অ্যান্টিস্ট্যাটিকএবং ক্ষয়রোধী বৈশিষ্ট্য, সেইসাথে নির্দিষ্ট ইমালসিফাইং এবং ওয়েটিং বৈশিষ্ট্য। এগুলো প্রায়শই ফেজ ট্রান্সফার ক্যাটালিস্ট হিসেবেও ব্যবহৃত হয়। তবে, এই ধরনের সারফ্যাক্ট্যান্ট ডিটারজেন্ট হিসেবে একা খুব কমই ব্যবহৃত হয়। কারণ জলীয় দ্রবণে, বিশেষ করে ক্ষারীয় জলীয় দ্রবণে, অনেক সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠ সাধারণত একটি ঋণাত্মক চার্জ বহন করে। প্রয়োগের সময়, ধনাত্মক চার্জযুক্ত সারফ্যাক্ট্যান্ট সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে হাইড্রোফিলিক গ্রুপগুলিকে ভিতরের দিকে এবং হাইড্রোফোবিক গ্রুপগুলিকে বাইরের দিকে রেখে সজ্জিত হয়, যা সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠকে হাইড্রোফোবিক করে তোলে, যা ধোয়ার জন্য সহায়ক নয় এবং এমনকি নেতিবাচক প্রভাবও ফেলতে পারে। এছাড়াও, এই ধরনের সারফ্যাক্ট্যান্টের প্রধান প্রয়োগ ক্ষেত্রগুলি অন্যান্য সারফ্যাক্ট্যান্ট থেকে ভিন্ন, যা পৃষ্ঠটান কমাতে ব্যবহৃত হয়। পরিবর্তে, তারা তাদের কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলিকে অন্যান্য বিশেষ প্রয়োগের জন্য ব্যবহার করে।
পোস্ট করার সময়: ১৯ মার্চ, ২০২৬