Pladsapo kaj surfaktantoj

1.Enkonduko

Kun la disvolviĝo de la kemia industrio, la vivnivelo de homoj konstante pliboniĝis. Dum la vivo multe pliboniĝis, ĝi ankaŭ kaŭzis severajn mediajn problemojn, eĉ endanĝerigante homan sanon kaj sekurecon. Ĉar la bezonoj de homoj pri sano daŭre kreskas, la sekureco de kemiaj produktoj ĉieaj en la ĉiutaga vivo altiris vastan publikan atenton. Lavpulvoroj, kiel kemiaj substancoj vaste uzataj en ĉiutaga vivo kaj industria produktado, altiris aparte grandan publikan zorgon pri sia sekureco.

La sekureco de kemiaj produktoj iam falis en kredindecan krizon. Ĉi tiu situacio devenas unuflanke de la forta dependeco de la produktado de lesivoj de tradiciaj krudmaterialoj, kaj aliflanke de la manko de profesia scio de la publiko pri kemiaj produktadprocezoj.

Kontraŭ ĉi tiu fono, gvidate de la kerna koncepto de verda kemio — "redukti kaj elimini median poluadon ĉe la fonto" — ĉi tiu studo desegnas kaj disvolvas novajnlesivoformuloj. Ekologie amikasurfaktantojkaj kemiaj reakciiloj kapablaj inhibicii mikroorganismojn en akvo estas adoptitaj en ĉi tiu lesivformulo.

2.Aktuala Evolua Stato deLesivoj

De kiam la homaro eniris la civilizitan socion, lavagadoj ĉiam estis nemalhavebla parto de la homa vivo. Antaŭ ĉirkaŭ 5000 jaroj, homoj komencis kolekti naturajn lav-amikajn substancojn kiel ĉinajn mielakridojn kaj alkalajn komponantojn en plantcindro por lavado. Tricent jarojn poste, surfaktantoj estis artefarite produktitaj de homoj. Antaŭ pli ol jarcento, sapo estis inventita. De tiam, sapo farita el graso, alkalo, salo, spicoj kaj pigmentoj fariĝis tradicia lavpulvoro. La unua artefarite sinteza lavpulvoro, alkilnaftalena sulfonato, aperis dum la Unua Mondmilito. Ĝi estis evoluigita de la germana BASF en 1917 kaj oficiale lanĉita en produktado en 1925. La popularigo de sintezaj lavpulvoroj okazis post kiam natria alkilbenzena sulfonato kaj tetrapropilena alkilbenzeno estis malkovritaj kaj oficiale lanĉitaj en produktado inter 1935 kaj 1939.

3.Efikaj Ingrediencoj kaj Agomekanismo deLesivoj

3.1LavadoPrincipo

Lavado en ĝenerala senco rilatas al la procezo de forigo de malpuraĵo de la surfaco de portanto. Dum lavado, la ago de lesivo malfortigas aŭ eliminas la interagadon inter malpuraĵo kaj la portanto, transformante la ligstaton de malpuraĵo kaj portanto en la ligstaton de malpuraĵo kaj lesivo. Fine, la malpuraĵo estas apartigita de la portanto per ellavado kaj aliaj metodoj. La baza procezo de lavago povas esti esprimita per la jena simpla rilato:

Fluigilo·Malpuraĵo + Lesivo → Fluigilo + Malpuraĵo·Lesivo

La adhero de malpuraĵo al objektoj estas dividita en fizikan adheron kaj kemian adheron. Fizika adhero plue inkluzivas mekanikan adheron kaj elektrostatikan adheron.

Kemia adhero ĉefe rilatas al la adhero atingita per kemiaj ligoj. Ekzemple, proteinaj makuloj kaj rusto algluiĝintaj al fibraj artikoloj apartenas al kemia adhero. Ĉar la kemia interaga forto de ĉi tiu tipo de adhero estas ĝenerale forta, la malpuraĵo estas firme ligita kun la substrato kaj ekstreme malfacile forigebla, postulante specialajn traktadmetodojn.

La interaga forto inter malpuraĵo alkroĉita per fizika adhero kaj la substrato estas relative malforta, kio faciligas ĝian forigon kompare kun kemia adhero. Malpuraĵo kun mekanika adhero estas facile forigebla; estas malfacile elimini nur kiam la malpuraĵeroj estas malgrandaj (<0.1 μm). Elektrostatika adhero manifestiĝas kiel la interago inter ŝargitaj malpuraĵeroj kaj kontraŭaj ŝargoj. Ĉi tiu forto estas pli forta ol mekanika forto, rezultante en relative malfacila forigo de malpuraĵo.

La lava procezo de forigo de malpuraĵo estas ĝenerale konsiderata inkluzivi la jenajn etapojn:

A. Adsorbado: Surfaktantoj en lesivoj spertas direktan adsorbadon ĉe la interfaco inter malpuraĵo kaj la portanto.

B. Malsekigo kaj Penetrado: Pro la interfaca direkta adsorbado de surfaktantoj, la lesivo povas penetri inter malpuraĵon kaj la portanton, malsekigi la portanton kaj redukti la adheron inter malpuraĵo kaj la portanto.

C. Disperso kaj Stabiligo de Malpuraĵo: Malpuraĵo dekroĉita de la portanta surfaco estas disigita, emulsiigita aŭ solvigebla en la lesiva solvaĵo, certigante, ke la dekroĉita malpuraĵo ne realkroĉiĝos al la purigita surfaco.

3.1.1 Tipoj de grundo

Grundo rilatas al grasaj substancoj algluiĝantaj al subteniloj kaj ankaŭ al gluaĵoj de tiaj grasaj substancoj, havantaj ekstreme kompleksan konsiston. Surbaze de malsamaj formoj, ĝi povas esti malglate klasifikita en solidan grundon, likvan grundon kaj specialan grundon.

Oftaj solidaj malpuraĵoj inkluzivas ruston, polvon, karbonnigrajn partiklojn kaj similajn. La surfacoj de ĉi tiuj substancoj kutime portas negativajn ŝargojn, kio igas ilin emaj al adherado al substratoj. Plej multaj partiklaj solidaj malpuraĵoj estas akvonesolveblaj, tamen ili povas esti facile disigitaj en akvaj solvaĵoj enhavantaj lesivojn; pli grandaj solidaj partikloj estas pli facile forigeblaj. Plej multaj oftaj likvaj malpuraĵoj estas oleosolveblaj kaj povas sperti sapiĝon kun alkalaj solvaĵoj, kio klarigas kial plej multaj lesivoj estas alkalaj. Specialaj malpuraĵoj ĉefe rilatas al obstinaj makuloj kiel sangmakuloj, plantsuko kaj homaj sekrecioj. Ĉi tiu tipo de malpuraĵo estas ĉefe forigita per blankigiloj, ĉar la forta oksidiga eco de blankigiloj povas detrui iliajn kromoforajn grupojn.

3.2 Aktivaj Ingrediencoj en Lesivoj

Surfaktantoj, ankaŭ konataj kiel surfac-aktivaj substancoj, estas la ĉefaj funkciaj komponantoj en lesivoj. Ili rapide dissolviĝas en akvo kaj montras bonegajn ecojn, inkluzive de senpoluigo, ŝaŭmado, solubiligo, emulsiigo, malsekigo kaj disperso.

3.2.1 Surfaktantoj: Origino kaj Evoluo

Eksperimentoj montris, ke aldono de certaj substancoj al akvo povas ŝanĝi ĝian surfacan tension, kaj malsamaj substancoj penas diversajn efikojn sur akvosurfacan tension.

Rilate al la eco redukti surfacan tension, la kapablo malaltigi la surfacan tension de solvilo estas difinita kiel surfaca aktiveco, kaj substancoj kun surfaca aktiveco estas nomataj surfac-aktivaj substancoj. Substancoj, kiuj povas signife ŝanĝi la interfacan staton de solvaĵsistemo kiam aldonitaj en malgrandaj kvantoj, estas nomataj surfaktantoj.

Surfaktanto estas substanco, kiu, aldonita al solvilo en eta dozo, povas rimarkeble redukti la surfacan tension de la solvilo kaj ŝanĝi la interfacan staton de la sistemo. Tio kaŭzas serion da funkcioj, kiel malsekigo aŭ malsekigo, emulsiigo aŭ senmulsiigo, disperso aŭ flokiĝo, ŝaŭmigo aŭ senŝaŭmigo, solubiligo, humidigo, steriligo, moligo, akvorezisto, antistatika eco kaj korodrezisto, por plenumi praktikajn aplikajn postulojn.

Sapbazitaj surfaktantoj unue aperis en antikva Egiptio ĉirkaŭ 2500 a.K., kie antikvaj egiptoj faris purigajn produktojn el miksaĵo de ŝafgraso kaj plantcindro. Ĉirkaŭ 70 p.K., Plinio de la Romia Imperio kreis la unuan pecon de ŝafgrasa sapo. Sapo ne akiris vastan popularecon ĝis 1791, kiam la franca kemiisto Nicolas Leblanc malkovris la metodon por produkti mordan sodon per elektrolizo de natria klorido. Produkto de la dua stadio de la disvolviĝo de surfaktantoj estas la Ruĝa Meleagro-Oleo, ankaŭ konata kiel Sulfonigita Ricina Oleo. Ĝi estas sintezita per reakcio de ricina oleo kun koncentrita sulfata acido je malalta temperaturo, sekvata de neŭtraligo per natria hidroksido. La Ruĝa Meleagro-Oleo fanfaronas pri elstara emulsiiga povo, permeablo, malsekebleco kaj difuzebleco, kaj superas sapon en rezisto al malmola akvo, acido kaj metalaj saloj.

3.2.2 Strukturo de Surfaca Aktiveco

La unikaj ecoj de surfaktantoj devenas de ilia speciala molekula strukturo. Surfaktantoj estas ĝenerale liniaj molekuloj, kiuj enhavas kaj hidrofilajn polusajn grupojn kaj lipofilajn nepolusajn hidrofobajn grupojn.

Hidrofobaj grupoj havas diversajn strukturojn kiel rektajn ĉenojn, branĉitajn ĉenojn kaj ciklajn strukturojn. La plej oftaj estas hidrokarbonaj ĉenoj, inkluzive de alkanoj, alkenoj, cikloalkanoj kaj aromaj hidrokarbonoj, kun plej multaj karbonatomnombroj intervalantaj de 8 ĝis 20. Aliaj hidrofobaj grupoj inkluzivas grasajn alkoholojn, alkilfenolojn, kaj atomgrupojn enhavantajn fluoron, silicion kaj aliajn elementojn. Hidrofilaj grupoj estas kategoriigitaj en anjonajn, katjonajn, amfoterajn jonajn kaj nejonajn tipojn. Jonaj surfaktantoj povas joni en akvo por porti elektrajn ŝargojn, dum nejonaj surfaktantoj ne povas joni en akvo sed posedas polusecon kaj akvosolveblecon.

3.2.3 Oftaj Malutilaj Surfaktantoj

Surfaktantoj estas vaste uzataj en la ĉiutaga vivo de homoj, tamen ili estas nedisputeble kemiaj substancoj. Multaj krudmaterialoj por surfaktantoj posedas certajn toksajn kaj poluajn ecojn. Neeviteble, ili kaŭzas damaĝon al la medio; ĉe homa kontakto, ili povas iriti la haŭton, kaj kelkaj eĉ havas fortan toksecon kaj korodecon, kaŭzante severan damaĝon al la homa korpo. La sekvanta prezentas plurajn komunajn damaĝajn surfaktantojn:

A. APEO

APEO estas ofta tipo de ne-jona surfaktanto, konsistanta el alkila parto kaj etoksia parto. Variantaj karbonĉenlongoj de la alkila parto kaj malsamaj aldonaj kvantoj de la etoksia parto rezultas en multaj ekzistantaj formoj de APEO kun signifaj diferencoj en efikeco inter malsamaj formoj. En la sinteza procezo de APEO, la ĉefa produkto estas ne-kancera, sed ĝiaj kromproduktoj estas korodaj por la haŭto kaj okuloj, kaj kelkaj eĉ povas kaŭzi kanceron en severaj kazoj. Kvankam ĝi ne rekte damaĝas organismojn, APEO prezentas median hormonan riskon. Tiaj kemiaj substancoj eniras la homan korpon tra diversaj vojoj, havas estrogen-similajn efikojn, interrompas normalan homan hormonan sekrecion, kaj plue reduktas la nombron de spermatozooj en la vira korpo. Ĝi ne nur estas damaĝa por homoj; raportoj indikas, ke ĝia sinteza krudmaterialo NPEO ankaŭ kaŭzas konsiderindan damaĝon al fiŝoj.

B. PFOS

PFOS, plene nomata Perfluorooktana Sulfonato, estas ĝenerala termino por klaso de perfluoritaj surfaktantoj. Ĝi havas median plifortigan efikon. Pro siaj specialaj fizikaj kaj kemiaj ecoj, PFOS estas ekstreme malfacile degradebla kaj estas konsiderata unu el la plej rezistemaj substancoj. Post eniro en bestojn kaj la homan korpon per la nutroĉeno, ĝi akumuliĝas en grandaj kvantoj kaj grave minacas biologian sanon.

C. LAS

LAS estas grava organika poluaĵo, kiu kaŭzas grandan damaĝon al la medio. Ĝi povas ŝanĝi la fizikajn kaj kemiajn ecojn de grundo, ekzemple ŝanĝante la pH-valoron de la grundo kaj la akvoenhavon, tiel malhelpante plantkreskon. Krome, enirante akvokorpojn, LAS povas kombiniĝi kun aliaj poluaĵoj por formi disigitajn koloidajn partiklojn kaj montras toksecon al junaj pli altaj kaj pli malaltaj organismoj.

D. Fluorokarbonaj surfaktantoj

PFOA kaj PFOS estas la du ĉefaj tradiciaj fluorokarbonaj surfaktantoj. Rilataj studoj montris, ke tiaj kombinaĵoj havas altan toksecon, kaŭzas persistan median poluadon kaj amasiĝas en organismoj. Sekve, ili estis listigitaj kiel Persistaj Organikaj Poluantoj (POP-oj) fare de Unuiĝintaj Nacioj en 2009.

4 Verdaj kaj Novtipaj Surfaktantoj

A. Aminoacido-bazitaj surfaktantoj

Aminoacid-bazitaj surfaktantoj estas ĉefe faritaj el biomasaj krudmaterialoj kun abundaj fontoj. Ili havas malaltajn toksajn kaj kromefikojn, mildajn ecojn, malaltan iritiĝon al organismoj, kaj bonegan biodegradeblecon. Laŭ la ŝargaj ecoj de hidrofilaj grupoj post jonigo en akvo, ili ankaŭ povas esti klasifikitaj en kvar kategoriojn: katjonaj, anjonaj, nejonaj kaj amfoteraj. Oftaj tipoj inkluzivas N-alkilajn aminoacidajn tipojn, aminoacidajn esterajn tipojn kaj N-acilajn aminoacidajn tipojn.

B. Ananasaj Enzimaj Surfaktantoj

Ananasaj enzimaj surfaktantoj estas produktitaj per fermentado de kameliosemofaruno kaj olekuko restanta post oleekstraktado, ananasŝelo, kune kun gistopulvoro, pektinazo kaj aliaj mikroorganismoj. Kvankam la molekula strukturo de iliaj aktivaj ingrediencoj restas neklara, eksperimentaj datumoj pruvas, ke ili havas favoran lavadan efikecon.

C. SAA

SAA estas derivaĵo de palmoleo. Kiel produkto farita el renovigeblaj plantkrudmaterialoj, ĝi altiris vastan atenton. Ĝia produktadprocezo estas ekologie amika. Krome, en malmola akvo kun alta enhavo de kalciaj kaj magneziaj jonoj, ĝi precipitigas kalciajn salojn multe pli malrapide ol ofte uzataj surfaktantoj kiel LAS kaj AS, kio signifas, ke ĝi liveras elstaran purigpovon en praktikaj aplikoj.

5 Perspektivo de Disvolviĝo de Lesivoj

Tra la tutmonda merkato de lesivoj, landoj malsamas laŭ evoluigaj prioritatoj kaj tendencoj, tamen la ĝenerala esplordirekto por lesivaj produktoj restas kohera. La koncentriĝo kaj likvigo de lesivoj fariĝis ĉefaj tendencoj, dum akvoŝparado, sekureco, energiŝparo, profesieco, media amikeco kaj multfunkcieco aperis kiel popularaj evoluigaj direktoj. Surfaktantoj, la kernaj krudmaterialoj de lesivoj, evoluas al mildeco, komponaĵa formulo kaj media kongruo. Enzimaj preparoj, fanfaronantaj pri alta efikeco, specifeco kaj media amikeco, fariĝis esplora punkto en la evoluigo de lesivoj. Ĝenerale, la evoluigaj tendencoj de la lesiva industrio estas resumitaj jene:

Diversigo, specialiĝo kaj segmentado de lesivaj produktoj. Lesivoj povas esti dividitaj en solidajn, pulvorajn, likvajn kaj ĝelajn tipojn laŭ formo; koncentritajn tipojn kaj ordinarajn tipojn laŭ enhavo de aktiva ingredienco; kaj diversajn kategoriojn laŭ pakado, koloro kaj parfumo.

Likvaj lesivoj fariĝos la plej esperiga produkta kategorio. Kompare kun solidaj lesivoj, likvaj lesivoj funkcias pli bone en malalttemperatura lavado, havas pli flekseblan formuldezajnon kaj pli simplajn produktadprocezojn. Ili ankaŭ postulas malpli da ekipaĵinvesto kaj konsumas malpli da energio dum produktado.

Progresema koncentriĝo de lesivaj produktoj. Ekde 2009, koncentritaj lesivoj evoluis en tri ĉefajn kategoriojn: koncentrita lavpulvoro, koncentritaj lavkapsuloj kaj koncentrita likva lesivo. Koncentritaj lesivoj havas rimarkindajn avantaĝojn super tradiciaj produktoj, inkluzive de alta enhavo de aktiva substanco, forta lesiveco kaj energiŝparo. Krome, ili ŝparas pakmaterialojn, reduktas transportkostojn kaj okupas malpli da stokspaco pro sia koncentrita formulo.

Orientiĝo al homa sekureco. Kun plibonigo de vivniveloj, homoj jam ne plu nur taksas lesivojn laŭ makuloforiga efikeco. Homa sekureco, netokseco kaj milda ne-irito fariĝis decidaj kriterioj por la elekto de lesivo.

Ekologie amika produkta disvolviĝo. Eŭtrofiĝo kaŭzita de fosfor-entenantaj lesivoj kaj negativaj mediaj efikoj de blankigiloj altiris vastan publikan zorgon. Responde al la postuloj de verda kemio, la elekto de krudmaterialoj por lesivoj iom post iom ŝanĝiĝas al ekologie amikaj kaj mildaj opcioj.

Multfunkciigo. Multfunkciigo estas domina evoluiga tendenco por diversaj sociaj produktoj, kaj multcelaj ĉiutagaj necesaĵoj fariĝis oftaj en la vivo. En la estonteco, lesivoj integros makuloforigon kun funkcioj kiel steriligo, desinfektado kaj blankigado.