Sebon Dysgl a Syrfactyddion

1.Cyflwyniad

Gyda datblygiad y diwydiant cemegol, mae safonau byw pobl wedi gwella'n barhaus. Er bod bywyd wedi gwella'n fawr, mae hefyd wedi achosi problemau amgylcheddol difrifol, hyd yn oed gan beryglu iechyd a diogelwch pobl. Wrth i ofynion pobl am iechyd barhau i gynyddu, mae diogelwch cynhyrchion cemegol sy'n gyffredin ym mywyd beunyddiol wedi denu sylw cyhoeddus eang. Mae glanedyddion, fel sylweddau cemegol a ddefnyddir yn helaeth ym mywyd beunyddiol a chynhyrchu diwydiannol, wedi denu pryder cyhoeddus arbennig o uchel ynghylch eu diogelwch.

Mae diogelwch cynhyrchion cemegol wedi syrthio i argyfwng hygrededd ar un adeg. Mae'r sefyllfa hon yn codi ar y naill law o ddibyniaeth fawr cynhyrchu glanedyddion ar ddeunyddiau crai traddodiadol, ac ar y llaw arall o ddiffyg gwybodaeth broffesiynol y cyhoedd am brosesau cynhyrchu cemegol.

Yn erbyn y cefndir hwn, wedi'i arwain gan y cysyniad craidd o gemeg werdd — “lleihau a dileu llygredd amgylcheddol wrth y ffynhonnell” — mae'r astudiaeth hon yn dylunio ac yn datblygu newyddglanedyddfformwleiddiadau. Cyfeillgar i'r amgylcheddsyrffactyddiona defnyddir adweithyddion cemegol sy'n gallu atal micro-organebau mewn dŵr yn y fformiwleiddiad glanedydd hwn.

2.Statws Datblygu CyfredolGlanedyddion

Ers i ddynoliaeth ymuno â chymdeithas waraidd, mae gweithgareddau golchi wedi bod yn rhan anhepgor o fywyd dynol erioed. Tua 5,000 o flynyddoedd yn ôl, dechreuodd bodau dynol gasglu sylweddau naturiol sy'n gyfeillgar i olchi fel ffrwythau mêl-locust Tsieineaidd a chydrannau alcalïaidd mewn lludw planhigion at ddibenion golchi. Dri chan mlynedd yn ddiweddarach, cynhyrchwyd syrffactyddion yn artiffisial gan fodau dynol. Mwy na chanrif yn ôl, dyfeisiwyd sebon. Ers hynny, mae sebon wedi'i wneud o saim, alcali, halen, sbeisys a phigmentau wedi dod yn lanedydd traddodiadol. Daeth y glanedydd synthetig artiffisial cyntaf, sef sylffonad alcyl naffthalen, i'r amlwg yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf. Fe'i datblygwyd gan BASF yr Almaen ym 1917 a'i roi ar waith yn swyddogol ym 1925. Digwyddodd poblogeiddio glanedyddion synthetig ar ôl i sylffonad sodiwm alcyl bensen a tetrapropylen alcyl bensen gael eu darganfod a'u lansio'n swyddogol i gynhyrchu rhwng 1935 a 1939.

3.Cynhwysion Effeithiol a Mecanwaith GweithreduGlanedyddion

3.1GolchiEgwyddor

Yn gyffredinol, mae golchi yn cyfeirio at y broses o gael gwared â baw oddi ar wyneb cludwr. Yn ystod golchi, mae gweithred glanedydd yn gwanhau neu'n dileu'r rhyngweithio rhwng baw a'r cludwr, gan drosi cyflwr bondio baw a chludwr yn gyflwr bondio baw a glanedydd. Yn y pen draw, caiff y baw ei wahanu oddi wrth y cludwr trwy rinsio a dulliau eraill. Gellir mynegi'r broses sylfaenol o weithrediad golchi gan y berthynas syml ganlynol:

Cludwr·Baw + Glanedydd → Cludwr + Baw·Glanedydd

Mae adlyniad baw i wrthrychau wedi'i rannu'n adlyniad ffisegol ac adlyniad cemegol. Mae adlyniad ffisegol hefyd yn cynnwys adlyniad mecanyddol ac adlyniad electrostatig.

Mae adlyniad cemegol yn cyfeirio'n bennaf at yr adlyniad a gyflawnir trwy fondiau cemegol. Er enghraifft, mae staeniau protein a rhwd sy'n glynu wrth erthyglau ffibr yn perthyn i adlyniad cemegol. Gan fod grym rhyngweithio cemegol y math hwn o adlyniad yn gyffredinol yn gryf, mae'r baw wedi'i gyfuno'n gadarn â'r swbstrad ac yn anodd iawn ei dynnu, gan olygu bod angen dulliau triniaeth arbennig.

Mae'r grym rhyngweithio rhwng baw sydd ynghlwm wrth adlyniad ffisegol a'r swbstrad yn gymharol wan, gan ei gwneud hi'n haws ei dynnu o'i gymharu ag adlyniad cemegol. Mae baw sydd ag adlyniad mecanyddol yn hawdd ei dynnu; dim ond pan fydd y gronynnau baw yn fach (<0.1 μm) y mae'n anodd ei ddileu. Mae adlyniad electrostatig yn amlygu fel y rhyngweithio rhwng gronynnau baw â gwefr a gwefrau cyferbyniol. Mae'r grym hwn yn gryfach na grym mecanyddol, gan arwain at dynnu baw yn gymharol anodd.

Yn gyffredinol, ystyrir bod y broses golchi o gael gwared â baw yn cynnwys y camau canlynol:

A. Amsugno: Mae syrffactyddion mewn glanedyddion yn cael eu hamsugno'n gyfeiriadol ar y rhyngwyneb rhwng baw a'r cludwr.

B. Gwlychu a Threiddiad: Oherwydd amsugno cyfeiriadol rhyngwynebol syrffactyddion, gall y glanedydd dreiddio rhwng baw a'r cludwr, gwlychu'r cludwr, a lleihau'r grym adlyniad rhwng baw a'r cludwr.

C. Gwasgaru a Sefydlogi Baw: Caiff baw sydd wedi dod i ffwrdd o arwyneb y cludwr ei wasgaru, ei emwlsio neu ei hydoddi yn yr hydoddiant glanedydd, gan sicrhau na fydd y baw sydd wedi dod i ffwrdd yn ailgysylltu â'r arwyneb wedi'i lanhau.

3.1.1 Mathau o Bridd

Mae pridd yn cyfeirio at sylweddau seimllyd sy'n glynu wrth gludyddion yn ogystal â gludyddion sylweddau seimllyd o'r fath, sydd â chyfansoddiad hynod gymhleth. Yn seiliedig ar wahanol ffurfiau, gellir ei ddosbarthu'n fras yn bridd solet, pridd hylifol a phridd arbennig.

Mae priddoedd solet cyffredin yn cynnwys rhwd, llwch, gronynnau carbon du a'r cyffelyb. Mae arwynebau'r sylweddau hyn fel arfer yn cario gwefrau negatif, gan eu gwneud yn dueddol o lynu wrth swbstradau. Mae'r rhan fwyaf o briddoedd solet gronynnol yn anhydawdd mewn dŵr, ond gellir eu gwasgaru'n hawdd mewn toddiannau dyfrllyd sy'n cynnwys glanedyddion; mae gronynnau solet mwy yn haws i'w tynnu. Mae'r rhan fwyaf o briddoedd hylif cyffredin yn hydawdd mewn olew a gallant gael eu seboneiddio â thoddiannau alcalïaidd, sy'n egluro pam mae'r rhan fwyaf o lanedyddion yn alcalïaidd. Mae priddoedd arbennig yn cyfeirio'n bennaf at staeniau ystyfnig fel staeniau gwaed, sudd planhigion a secretiadau dynol. Mae'r math hwn o bridd yn cael ei dynnu'n bennaf gan gannyddion, gan y gall priodwedd ocsideiddio cryf cannyddion ddinistrio eu grwpiau cromofforig.

3.2 Cynhwysion Actif mewn Glanedyddion

Syrfactyddion, a elwir hefyd yn sylweddau arwyneb-actif, yw'r prif gydrannau swyddogaethol mewn glanedyddion. Maent yn hydoddi'n gyflym mewn dŵr ac yn arddangos priodweddau rhagorol gan gynnwys dadhalogi, ewynnu, hydoddi, emwlsio, gwlychu a gwasgaru.

3.2.1 Syrfactyddion: Tarddiad a Datblygiad

Mae arbrofion wedi dangos y gall ychwanegu sylweddau penodol at ddŵr newid ei densiwn arwyneb, ac mae gwahanol sylweddau'n cael effeithiau amrywiol ar densiwn arwyneb dŵr.

O ran y priodwedd o leihau tensiwn arwyneb, diffinnir y gallu i ostwng tensiwn arwyneb toddydd fel gweithgaredd arwyneb, a gelwir sylweddau â gweithgaredd arwyneb yn sylweddau arwyneb-weithredol. Cyfeirir at sylweddau a all newid cyflwr rhyngwynebol system hydoddiant yn sylweddol pan gânt eu hychwanegu mewn symiau bach fel syrffactyddion.

Mae syrffactydd yn sylwedd, pan gaiff ei ychwanegu at doddydd mewn dos bach iawn, yn gallu lleihau tensiwn arwyneb y toddydd yn sylweddol a newid cyflwr rhyngwynebol y system. Mae hyn yn arwain at gyfres o swyddogaethau megis gwlychu neu ddad-wlychu, emwlsio neu ddad-emwlsio, gwasgaru neu floccwleiddio, ewynnu neu ddad-ewynnu, hydoddi, lleithio, sterileiddio, meddalu, gwrthyrru dŵr, priodwedd gwrthstatig a gwrthsefyll cyrydiad, i fodloni gofynion cymwysiadau ymarferol.

Ymddangosodd syrffactyddion seiliedig ar sebon gyntaf yn yr hen Aifft tua 2500 CC, lle gwnaeth yr hen Eifftiaid gynhyrchion glanhau o gymysgedd o fraster cig dafad a lludw planhigion. Tua 70 OC, creodd Pliny o'r Ymerodraeth Rufeinig y bar cyntaf o sebon braster cig dafad. Ni enillodd sebon boblogrwydd eang tan 1791, pan ddarganfu'r cemegydd Ffrengig Nicolas Leblanc y dull o gynhyrchu soda costig trwy electrolysis sodiwm clorid. Cynnyrch o'r ail gam o ddatblygu syrffactydd yw Olew Coch Twrci, a elwir hefyd yn Olew Castor Sylffonedig. Caiff ei syntheseiddio trwy adweithio olew castor ag asid sylffwrig crynodedig ar dymheredd isel, ac yna niwtraleiddio â sodiwm hydrocsid. Mae gan Olew Coch Twrci bŵer emwlsio, athreiddedd, gwlybaniaeth a thrylediad rhagorol, ac mae'n perfformio'n well na sebon o ran ymwrthedd i ddŵr caled, asid a halwynau metel.

3.2.2 Strwythur Gweithgaredd Arwyneb

Mae priodweddau unigryw syrffactyddion yn deillio o'u strwythur moleciwlaidd arbennig. Yn gyffredinol, moleciwlau llinol yw syrffactyddion sy'n cynnwys grwpiau pegynol hydroffilig a grwpiau hydroffobig anbegynol lipoffilig.

Mae gan grwpiau hydroffobig strwythurau amrywiol fel cadwyni syth, cadwyni cangenog a strwythurau cylchol. Y rhai mwyaf cyffredin yw cadwyni hydrocarbon gan gynnwys alcanau, alcenau, cycloalcanau a hydrocarbonau aromatig, gyda'r rhan fwyaf o niferoedd atomau carbon yn amrywio o 8 i 20. Mae grwpiau hydroffobig eraill yn cynnwys alcoholau brasterog, alcylffenolau, a grwpiau atomig sy'n cynnwys fflworin, silicon ac elfennau eraill. Mae grwpiau hydroffilig wedi'u categoreiddio'n fathau anionig, cationig, ïonig amffoterig ac an-ïonig. Gall syrffactyddion ïonig ïoneiddio mewn dŵr i gario gwefrau trydanol, tra na all syrffactyddion an-ïonig ïoneiddio mewn dŵr ond mae ganddynt bolaredd a hydoddedd dŵr.

3.2.3 Syrfactyddion Niweidiol Cyffredin

Defnyddir syrffactyddion yn helaeth ym mywyd beunyddiol dynol, ond maent yn sylweddau cemegol yn ddiamheuol. Mae gan lawer o ddeunyddiau crai ar gyfer syrffactyddion rai priodweddau gwenwyndra a llygredd. Yn anochel, maent yn achosi niwed i'r amgylchedd; ar gyswllt â phobl, gallant lidio'r croen, ac mae rhai hyd yn oed yn cynnwys gwenwyndra a chyrydiad cryf, gan achosi niwed difrifol i'r corff dynol. Mae'r canlynol yn cyflwyno sawl syrffactydd niweidiol cyffredin:

A. APEO

Mae APEO yn fath cyffredin o syrffactydd an-ïonig, sy'n cynnwys rhan alcyl a rhan ethocsi. Mae hydau cadwyn carbon amrywiol y rhan alcyl a meintiau ychwanegol gwahanol o'r rhan ethocsi yn arwain at nifer o ffurfiau presennol o APEO gyda gwahaniaethau perfformiad sylweddol ymhlith gwahanol ffurfiau. Yn y broses synthesis o APEO, nid yw'r prif gynnyrch yn garsinogenig, ond mae ei sgil-gynhyrchion yn cyrydol i'r croen a'r llygaid, a gall rhai hyd yn oed achosi canser mewn achosion difrifol. Er nad yw'n niweidio organebau'n uniongyrchol, mae APEO yn peri risg hormonau amgylcheddol. Mae sylweddau cemegol o'r fath yn mynd i mewn i'r corff dynol trwy amrywiol lwybrau, yn rhoi effeithiau tebyg i estrogen, yn tarfu ar secretiad hormonau dynol arferol, ac yn lleihau cyfrif sberm gwrywaidd ymhellach. Nid yn unig y mae'n niweidiol i fodau dynol; mae adroddiadau'n dangos bod ei ddeunydd crai synthetig NPEO hefyd yn achosi niwed sylweddol i bysgod.

B. PFOS

Mae PFOS, a elwir yn llawn yn Sylffonad Perfflworooctan, yn derm cyffredinol am ddosbarth o syrffactyddion perfflworinedig. Mae ganddo effaith ymhelaethu amgylcheddol. Oherwydd ei briodweddau ffisegol a chemegol arbennig, mae PFOS yn anodd iawn i'w ddiraddio ac fe'i hystyrir yn un o'r sylweddau mwyaf anhyblyg. Ar ôl mynd i mewn i anifeiliaid a'r corff dynol trwy'r gadwyn fwyd, mae'n cronni mewn symiau mawr ac yn bygwth iechyd biolegol yn ddifrifol.

C. LAS

Mae LAS yn llygrydd organig mawr sy'n achosi niwed mawr i'r amgylchedd. Gall newid priodweddau ffisegol a chemegol pridd, megis newid gwerth pH y pridd a chynnwys dŵr, a thrwy hynny atal twf planhigion. Yn ogystal, wrth fynd i mewn i gyrff dŵr, gall LAS gyfuno â llygryddion eraill i ffurfio gronynnau coloidaidd gwasgaredig ac mae'n arddangos gwenwyndra i organebau uwch ifanc ac organebau is.

D. Syrfactyddion Fflworocarbon

PFOA a PFOS yw'r ddau brif syrffactydd fflworocarbon traddodiadol. Mae astudiaethau perthnasol wedi dangos bod gan gyfansoddion o'r fath wenwyndra uchel, eu bod yn achosi llygredd amgylcheddol parhaus, ac yn cronni'n enfawr mewn organebau. O ganlyniad, fe'u rhestrwyd fel Llygryddion Organig Parhaus (POPs) gan y Cenhedloedd Unedig yn 2009.

4 Syrfactyddion Gwyrdd a Math Newydd

A. Syrfactyddion sy'n Seiliedig ar Asidau Amino

Mae syrffactyddion sy'n seiliedig ar asid amino yn cael eu gwneud yn bennaf o ddeunyddiau crai biomas gyda ffynonellau toreithiog. Maent yn cynnwys gwenwyndra ac sgîl-effeithiau isel, priodweddau ysgafn, llid isel i organebau, a bioddiraddadwyedd rhagorol. Yn ôl priodweddau gwefr grwpiau hydroffilig ar ôl ïoneiddio mewn dŵr, gellir eu dosbarthu hefyd i bedwar categori: cationig, anionig, an-ïonig ac amffoterig. Mae mathau cyffredin yn cynnwys math asid amino N-alcyl, math ester asid amino a math asid amino N-asyl.

B. Syrfactyddion Ensym Pîn-afal

Cynhyrchir syrffactyddion ensymau pîn-afal trwy eplesu blawd hadau camellia a chacen olew sy'n weddill ar ôl echdynnu olew, croen pîn-afal, ynghyd â phowdr burum, pectinase a micro-organebau eraill. Er bod strwythur moleciwlaidd eu cynhwysion actif yn parhau i fod yn aneglur, mae data arbrofol yn profi bod ganddynt berfformiad golchi ffafriol.

C. SAA

Mae SAA yn ddeilliad olew palmwydd. Fel cynnyrch wedi'i wneud o ddeunyddiau crai planhigion adnewyddadwy, mae wedi denu sylw eang. Mae ei broses gynhyrchu yn ecogyfeillgar. Ar ben hynny, mewn dŵr caled gyda chynnwys ïonau calsiwm a magnesiwm uchel, mae'n gwaddodi halwynau calsiwm yn llawer arafach na syrffactyddion a ddefnyddir yn gyffredin fel LAS ac AS, sy'n golygu ei fod yn darparu glanedydd rhagorol mewn cymwysiadau ymarferol.

5 Rhagolygon Datblygu Glanedyddion

Ar draws y farchnad glanedyddion fyd-eang, mae gwledydd yn amrywio o ran blaenoriaethau a thueddiadau datblygu, ond mae cyfeiriad ymchwil cyffredinol ar gyfer cynhyrchion glanedyddion yn parhau'n gyson. Mae crynodiad a hylifedd glanedyddion wedi dod yn dueddiadau prif ffrwd, tra bod cadwraeth dŵr, diogelwch, arbed ynni, proffesiynoldeb, cyfeillgarwch amgylcheddol ac amlswyddogaetholdeb wedi dod i'r amlwg fel cyfeiriadau datblygu poblogaidd. Mae syrffactyddion, prif ddeunyddiau crai glanedyddion, yn esblygu tuag at ysgafnder, fformiwleiddio cyfansoddion a chydnawsedd amgylcheddol. Mae paratoadau ensymau, sy'n cynnwys effeithlonrwydd uchel, penodolrwydd ac eco-gyfeillgarwch, wedi dod yn fan ymchwil poblogaidd wrth ddatblygu glanedyddion. At ei gilydd, crynhoir tueddiadau datblygu'r diwydiant glanedyddion fel a ganlyn:

Amrywio, arbenigo a segmentu cynhyrchion glanedydd. Gellir rhannu glanedyddion yn fathau solet, powdr, hylif a gel yn ôl ffurf; math crynodedig a math rheolaidd yn ôl cynnwys cynhwysyn gweithredol; ac amrywiol gategorïau yn ôl pecynnu, lliw ac arogl.

Glanedyddion hylif fydd y categori cynnyrch mwyaf addawol. O'i gymharu â glanedyddion solet, mae glanedyddion hylif yn perfformio'n well mewn golchi tymheredd isel, yn cynnwys dyluniad fformiwla mwy hyblyg a phrosesau cynhyrchu symlach. Maent hefyd angen llai o fuddsoddiad mewn offer ac yn defnyddio llai o ynni yn ystod y cynhyrchiad.

Crynodiad cynyddol o gynhyrchion glanedydd. Ers 2009, mae glanedyddion crynodedig wedi esblygu i dair prif gategori: powdr golchi crynodedig, codennau golchi dillad crynodedig a glanedydd hylif crynodedig. Mae gan lanedyddion crynodedig fanteision nodedig dros gynhyrchion traddodiadol, gan gynnwys cynnwys sylweddau gweithredol uchel, glanedydd cryf a chadwraeth ynni. Yn ogystal, maent yn arbed deunyddiau pecynnu, yn lleihau costau cludo ac yn meddiannu llai o le warws oherwydd eu fformiwla grynodedig.

Cyfeiriadedd diogelwch dynol. Gyda gwelliant mewn safonau byw, nid yw pobl bellach yn gwerthuso glanedyddion yn ôl perfformiad tynnu staeniau yn unig. Mae diogelwch dynol, diwenwyndra a diffyg llid ysgafn wedi dod yn feini prawf hanfodol ar gyfer dewis glanedyddion.

Datblygu cynhyrchion ecogyfeillgar. Mae ewtroffigedd a achosir gan lanedyddion sy'n cynnwys ffosfforws ac effeithiau amgylcheddol andwyol asiantau cannu wedi denu pryder cyhoeddus eang. Mewn ymateb i ofynion cemeg werdd, mae dewis deunyddiau crai ar gyfer glanedyddion yn symud yn raddol tuag at opsiynau sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd ac yn ysgafn.

Aml-swyddogaetholdeb. Mae aml-swyddogaeth yn duedd datblygu gyffredin ar gyfer amrywiol gynhyrchion cymdeithasol, ac mae anghenion dyddiol amlbwrpas wedi dod yn gyffredin mewn bywyd. Yn y dyfodol, bydd glanedyddion yn integreiddio tynnu staeniau â swyddogaethau fel sterileiddio, diheintio a channu.