Ofwaskmiddel en surfactants

1.Ynlieding

Mei de ûntwikkeling fan 'e gemyske yndustry binne de libbensstanderts fan minsken kontinu ferbettere. Wylst it libben sterk ferbettere is, hat it ek slimme miljeuproblemen feroarsake, sels de sûnens en feiligens fan minsken yn gefaar brocht. Om't de easken fan minsken oan sûnens bliuwe tanimme, hat de feiligens fan gemyske produkten dy't oeral yn it deistich libben oanwêzich binne, in soad omtinken fan it publyk lutsen. Detergenten, as gemyske stoffen dy't in soad brûkt wurde yn it deistich libben en yndustriële produksje, hawwe benammen grutte soargen by it publyk oproppen oer har feiligens.

De feiligens fan gemyske produkten is eartiids yn in leauwensweardigenskrisis rekke. Dizze situaasje ûntstiet oan 'e iene kant troch de swiere ôfhinklikens fan wasmiddelproduksje fan tradisjonele grûnstoffen, en oan 'e oare kant troch it gebrek oan profesjonele kennis fan it publyk oer gemyske produksjeprosessen.

Tsjin dizze eftergrûn, laat troch it kearnkonsept fan griene skiekunde - "it ferminderjen en eliminearjen fan miljeufersmoarging by de boarne" - ûntwerpt en ûntwikkelt dizze stúdzje nijewasmiddelformulearringen. Miljeufreonliksurfactantsen gemyske reagentia dy't mikroorganismen yn wetter kinne remme, wurde brûkt yn dizze formulearring fan it reinigingsmiddel.

2.Hjoeddeiske ûntwikkelingsstatus fanWasmiddelen

Sûnt de minskheid de beskaafde maatskippij yngien is, binne waskaktiviteiten altyd in ûnmisber ûnderdiel west fan it minsklik libben. Sawat 5.000 jier lyn begûnen minsken natuerlike waskfreonlike stoffen te sammeljen lykas Sineeske huningkruidfruchten en alkaline komponinten yn plantaske foar waskdoelen. Trijehûndert jier letter waarden surfactants keunstmjittich produsearre troch minsken. Mear as in ieu lyn waard sjippe útfûn. Sûnt dy tiid is sjippe makke fan fet, alkali, sâlt, krûden en pigmenten in tradisjoneel waskmiddel wurden. It earste keunstmjittich syntetyske waskmiddel, alkylnaftaleensulfonaat, ûntstie tidens de Earste Wrâldoarloch. It waard ûntwikkele troch it Dútske BASF yn 1917 en offisjeel yn produksje brocht yn 1925. De popularisaasje fan syntetyske waskmiddels fûn plak nei't natriumalkylbenzeensulfonaat en tetrapropyleenalkylbenzeen ûntdutsen en offisjeel yn produksje brocht waarden tusken 1935 en 1939.

3.Effektive yngrediïnten en aksjemeganisme fanWasmiddelen

3.1WaskjenPrinsipe

Wassen yn 'e algemiene sin ferwiist nei it proses fan it fuortheljen fan smoargens fan it oerflak fan in drager. Tidens it waskjen ferswakket of elimineert de aksje fan reinigingsmiddel de ynteraksje tusken smoargens en de drager, wêrtroch't de ferbiningssteat fan smoargens en drager omset wurdt yn 'e ferbiningssteat fan smoargens en reinigingsmiddel. Uteinlik wurdt it smoargens skieden fan 'e drager troch spieljen en oare metoaden. It basisproses fan waskaksje kin útdrukt wurde troch de folgjende ienfâldige relaasje:

Drager·Smoarch + Wasmiddel → Drager + Smoarch·Wasmiddel

De oanhing fan smoargens oan objekten wurdt ferdield yn fysike oanhing en gemyske oanhing. Fysyske oanhing omfettet fierder meganyske oanhing en elektrostatyske oanhing.

Gemyske adhesion ferwiist benammen nei de adhesion dy't berikt wurdt troch gemyske biningen. Bygelyks, proteïneflekken en roest dy't oan fezelsprodukten fêstsitte, hearre ta gemyske adhesion. Omdat de gemyske ynteraksjekrêft fan dit type adhesion oer it algemien sterk is, is it smoargens stevich ferbûn mei it substraat en ekstreem lestich te ferwiderjen, wêrtroch spesjale behannelingsmetoaden nedich binne.

De ynteraksjekrêft tusken smoargens dat troch fysike adhesion oan it substraat fêstmakke is, is relatyf swak, wêrtroch it makliker te ferwiderjen is yn ferliking mei gemyske adhesion. Smoargens mei meganyske adhesion is maklik te ferwiderjen; it is allinich lestich te eliminearjen as de smoargensdieltsjes lyts binne (<0.1 μm). Elektrostatyske adhesion manifestearret him as de ynteraksje tusken laden smoargensdieltsjes en tsjinoerstelde ladingen. Dizze krêft is sterker as meganyske krêft, wat resulteart yn relatyf lestige smoargensferwidering.

It waskproses fan smoargensferwidering wurdt oer it algemien beskôge as de folgjende stadia:

A. Adsorpsje: Surfaktanten yn detergenten ûndergeane rjochtingadsorpsje op it tuskenflak tusken smoargens en de drager.

B. Bevochtiging en penetraasje: Troch de ynterfaciale rjochtingadsorpsje fan surfactants kin it reinigingsmiddel tusken smoargens en de drager penetrearje, de drager wiet meitsje en de adhesionkrêft tusken smoargens en de drager ferminderje.

C. Fersprieding en stabilisaasje fan smoargens: Smoargens dat loskomt fan it drageroerflak wurdt ferspraat, emulgearre of oplost yn 'e detergentoplossing, wêrtroch derfoar soarget dat it losmakke smoargens net wer oan it skjinmakke oerflak hechtet.

3.1.1 Soarten boaiem

Grûn ferwiist nei fettige stoffen dy't oan dragers fêsthâlde, lykas ek kleefstoffen fan sokke fettige stoffen, mei in ekstreem komplekse gearstalling. Op basis fan ferskate foarmen kin it rûchwei wurde yndield yn fêste grûn, floeibere grûn en spesjale grûn.

Gewoane fêste grûnstoffen omfetsje roest, stof, koalstofswarte dieltsjes en soksoarte. De oerflakken fan dizze stoffen drage meastentiids negative ladingen, wêrtroch't se gefoelich binne foar it hechten oan substraten. De measte dieltsjes fêste grûnstoffen binne wetterûnoplosber, mar se kinne maklik ferspraat wurde yn wetterige oplossingen mei detergenten; gruttere fêste dieltsjes binne makliker te ferwiderjen. De measte gewoane floeibere grûnstoffen binne oaljeoplosber en kinne ferseping ûndergean mei alkaline oplossingen, wat ferklearret wêrom't de measte detergenten alkaline binne. Spesjale grûnstoffen ferwize benammen nei koppige flekken lykas bloedflekken, plantesap en minsklike sekreten. Dit type grûnstoffen wurdt benammen fuorthelle troch bleekmiddels, om't de sterke oksidearjende eigenskip fan bleekmiddels har chromofore groepen ferneatigje kin.

3.2 Aktive yngrediïnten yn wasmiddels

Surfactanten, ek wol bekend as oerflakte-aktive stoffen, binne de primêre funksjonele komponinten yn wasmiddels. Se lossen fluch op yn wetter en fertoane poerbêste eigenskippen, ynklusyf dekontaminaasje, skomjen, oplosberens, emulgaasje, bevochtiging en fersprieding.

3.2.1 Surfactanten: Oarsprong en ûntwikkeling

Eksperiminten hawwe oantoand dat it tafoegjen fan bepaalde stoffen oan wetter de oerflakspanning kin feroarje, en ferskate stoffen hawwe ferskillende effekten op wetteroerflakspanning.

Yn termen fan 'e eigenskip fan it ferminderjen fan oerflakspanning, wurdt it fermogen om de oerflakspanning fan in oplosmiddel te ferleegjen definiearre as oerflakaktiviteit, en stoffen mei oerflakaktiviteit wurde oerflakaktive stoffen neamd. Stoffen dy't de tuskenflakstatus fan in oplossingsysteem signifikant kinne feroarje as se yn lytse hoemannichten tafoege wurde, wurde surfactants neamd.

In surfactant is in stof dy't, as it yn in lytse doasis oan in oplosmiddel tafoege wurdt, de oerflakspanning fan it oplosmiddel flink ferminderje kin en de tuskenflakstatus fan it systeem feroarje kin. Dit jout oanlieding ta in rige funksjes lykas bevochtigjen of ûntbetten, emulgearjen of demulgearjen, fersprieding of flokkulearjen, skomjen of ûntskomjen, oplosber meitsjen, hydrateren, sterilisearjen, sêfter meitsjen, wetterôfstjitten, antistatyske eigenskippen en korrosjebestriding, om te foldwaan oan praktyske tapassingseasken.

Surfactanten op basis fan sjippe ferskynden foar it earst yn it âlde Egypte om 2500 f.Kr. hinne, dêr't âlde Egyptenaren skjinmaakprodukten makken fan in mingsel fan skieppefet en plante-aske. Om 70 nei Kristus hinne makke Plinius fan it Romeinske Ryk de earste stik skieppefetsjippe. Sjippe krige pas yn 1791 wiidferspraat populariteit, doe't de Frânske skiekundige Nicolas Leblanc de metoade ûntduts om bytende soda te produsearjen fia elektrolyse fan natriumchloride. In produkt fan 'e twadde faze fan surfactantûntwikkeling is Turkije Reade Oalje, ek wol bekend as Sulfonearre Castoroalje. It wurdt synthetisearre troch ricinusoalje te reagearjen mei konsintrearre swevelsoer by in lege temperatuer, folge troch neutralisaasje mei natriumhydrokside. Turkije Reade Oalje hat in útsûnderlike emulgatorkrêft, permeabiliteit, wietberens en diffúsjeberens, en prestearret better as sjippe yn wjerstân tsjin hurd wetter, soer en metaalsâlt.

3.2.2 Struktuer fan oerflakaktiviteit

De unike eigenskippen fan surfactants komme fuort út harren spesjale molekulêre struktuer. Surfactants binne oer it algemien lineêre molekulen dy't sawol hydrofile poalgroepen as lipofile net-poal hydrofobe groepen befetsje.

Hydrofobe groepen hawwe ferskate struktueren lykas rjochte keatlingen, fertakke keatlingen en sykliske struktueren. De meast foarkommende binne koalwetterstofkeatlingen, ynklusyf alkanen, alkenen, cycloalkanen en aromatyske koalwetterstoffen, mei de measte koalstofatomnûmers fariearjend fan 8 oant 20. Oare hydrofobe groepen omfetsje fetalkoholen, alkylfenolen en atoomgroepen dy't fluor, silisium en oare eleminten befetsje. Hydrofile groepen wurde yndield yn anionyske, kationyske, amfotere ionyske en net-ionyske typen. Ionyske surfactants kinne ionisearje yn wetter om elektryske ladingen te dragen, wylst net-ionyske surfactants net ionisearje kinne yn wetter, mar polariteit en wetteroplosberens hawwe.

3.2.3 Faak foarkommende skealike surfactants

Surfactants wurde in soad brûkt yn it deistich libben fan minsken, mar it binne ûnbestriden gemyske stoffen. In protte grûnstoffen foar surfactants hawwe bepaalde toksisiteits- en fersmoargingseigenskippen. Unûntkomber feroarsaakje se skea oan it miljeu; by minsklik kontakt kinne se de hûd yrritearje, en guon hawwe sels sterke toksisiteit en korrosje, wêrtroch't it minsklik lichem slimme skea feroarsaket. Hjirûnder wurde ferskate gewoane skealike surfactants yntrodusearre:

A. APEO

APEO is in gewoan type net-ionogene surfactant, gearstald út in alkylgroep en in etoxygroep. Ferskillende koalstofketenlingten fan it alkyldiel en ferskillende tafoegingshoeveelheden fan it etoxydiel resultearje yn ferskate besteande foarmen fan APEO mei wichtige prestaasjesferskillen tusken ferskate foarmen. Yn it syntezeproses fan APEO is it haadprodukt net-karsinogeen, mar de byprodukten binne korrosyf foar de hûd en eagen, en guon kinne yn slimme gefallen sels kanker feroarsaakje. Hoewol it net direkt skea docht oan organismen, foarmet APEO in miljeuhormoanrisiko. Sokke gemyske stoffen komme it minsklik lichem yn fia ferskate rûtes, oefenje oestrogeen-achtige effekten út, fersteure de normale minsklike hormoansekresje en ferminderje fierder it oantal manlike sperma. It is net allinich skealik foar minsken; rapporten jouwe oan dat de syntetyske grûnstof NPEO ek substansjele skea feroarsaket oan fisken.

B. PFOS

PFOS, folslein Perfluoroktaansulfonaat neamd, is in algemiene term foar in klasse perfluorearre surfactants. It hat in miljeufersterkend effekt. Fanwegen syn spesjale fysike en gemyske eigenskippen is PFOS ekstreem lestich ôf te brekken en wurdt beskôge as ien fan 'e meast recalcitrante stoffen. Nei't it fia de fiedselketen yn bisten en it minsklik lichem kaam, sammelet it him yn grutte hoemannichten op en bedriget de biologyske sûnens slim.

C. LAS

LAS is in wichtige organyske fersmoarging dy't grutte skea oan it miljeu feroarsaket. It kin de fysike en gemyske eigenskippen fan 'e boaiem feroarje, lykas it feroarjen fan 'e pH-wearde fan 'e boaiem en it wettergehalte, wêrtroch't de groei fan planten remt. Derneist kin LAS, as it yn wetterlichems komt, kombinearje mei oare fersmoargjende stoffen om fersprate kolloïdale dieltsjes te foarmjen en fertoant giftichheid foar jonge hegere organismen en legere organismen.

D. Fluorokoalstof-surfaktanten

PFOA en PFOS binne de twa wichtichste tradisjonele fluorkoalstof-surfactants. Relevante stúdzjes hawwe oantoand dat sokke ferbiningen hege toksisiteit hawwe, oanhâldende miljeufersmoarging feroarsaakje en massaal opbouwe yn organismen. Dêrtroch waarden se yn 2009 troch de Feriene Naasjes neamd as oanhâldende organyske fersmoargjende stoffen (POP's).

4 Griene en nije-type surfactants

A. Surfactanten op basis fan aminosoeren

Aminosoer-basearre surfactants wurde benammen makke fan biomassa-grûnstoffen mei oerfloedige boarnen. Se hawwe in lege giftigens en side-effekten, milde eigenskippen, lege yrritaasje foar organismen, en poerbêste biodegradabiliteit. Neffens de ladingseigenskippen fan hydrofile groepen nei ionisaasje yn wetter kinne se ek wurde yndield yn fjouwer kategoryen: kationysk, anionysk, net-ionysk en amfoterysk. Faak foarkommende typen omfetsje N-alkyl-aminosoertype, aminosoerestertype en N-acyl-aminosoertype.

B. Ananas-enzym-surfaktanten

Ananas-enzymensurfaktanten wurde produsearre troch it fermentearjen fan kamelia-siedmiel en oaljekoek dy't oerbliuwt nei oalje-ekstraksje, ananasskil, tegearre mei gistpoeier, pektinase en oare mikroorganismen. Hoewol de molekulêre struktuer fan har aktive yngrediïnten ûndúdlik bliuwt, bewize eksperimintele gegevens dat se geunstige waskprestaasjes hawwe.

C. SAA

SAA is in palmoalje-derivaat. As produkt makke fan duorsume plantaardige grûnstoffen hat it in soad omtinken krigen. It produksjeproses is miljeufreonlik. Boppedat, yn hurd wetter mei in hege kalsium- en magnesiumionynhâld, delslach it kalsiumsâlt folle stadiger as gewoan brûkte surfactants lykas LAS en AS, wat betsjut dat it in treflike reinigingseigenskip leveret yn praktyske tapassingen.

5 Perspektyf foar ûntwikkeling fan detergenten

Oer de wrâldwide merk foar detergenten ferskille lannen yn ûntwikkelingsprioriteiten en trends, mar de algemiene ûndersyksrjochting foar detergentprodukten bliuwt konsekwint. De konsintraasje en floeiber meitsjen fan detergenten binne mainstream trends wurden, wylst wetterbesparring, feiligens, enerzjybesparring, profesjonaliteit, miljeufreonlikens en multifunksjonaliteit populêre ûntwikkelingsrjochtingen binne wurden. Surfactants, de kearngrûnstoffen fan detergenten, ûntwikkelje har nei myldens, gearstalling fan ferbiningen en miljeukompatibiliteit. Enzympreparaten, mei hege effisjinsje, spesifisiteit en miljeufreonlikens, binne in ûndersykshotspot wurden yn 'e ûntwikkeling fan detergenten. Oer it algemien wurde de ûntwikkelingstrends fan 'e detergentyndustry as folget gearfette:

Diversifikaasje, spesjalisaasje en segmintaasje fan waskmiddelen. Wasmiddelen kinne wurde ferdield yn fêste, poeier-, floeibere en geltypen op foarm; konsintrearre type en gewoan type op basis fan ynhâld fan aktive yngrediïnten; en ferskate kategoryen op basis fan ferpakking, kleur en geur.

Floeibere waskmiddels sille de meast beloftefolle produktkategory wurde. Yn ferliking mei fêste waskmiddels prestearje floeibere waskmiddels better by waskjen op lege temperatueren, hawwe se in fleksibeler formuleûntwerp en ienfâldiger produksjeprosessen. Se fereaskje ek minder ynvestearring yn apparatuer en ferbrûke minder enerzjy tidens de produksje.

Progressive konsintraasje fan waskmiddelprodukten. Sûnt 2009 binne konsintrearre waskmiddelen evoluearre yn trije haadkategoryen: konsintrearre waspoeder, konsintrearre waskpods en konsintrearre floeibere waskmiddel. Konsintrearre waskmiddelen hawwe opmerklike foardielen boppe tradisjonele produkten, ynklusyf in hege ynhâld fan aktive stoffen, sterke waskkracht en enerzjybesparring. Derneist besparje se ferpakkingsmaterialen, ferminderje se transportkosten en nimme se minder opslachromte yn fanwegen har konsintrearre formule.

Oriïntaasje op minsklike feiligens. Mei de ferbettering fan 'e libbensstandert evaluearje minsken waskmiddels net langer allinich op basis fan flekferwideringsprestaasjes. Minskefeiligens, net-toksisiteit en milde net-irritaasje binne krúsjale kritearia wurden foar it selektearjen fan waskmiddels.

Miljeufreonlike produktûntwikkeling. Eutrofiëring feroarsake troch fosforhâldende detergenten en negative miljeu-ynfloeden fan bleekmiddels hawwe in soad soargen oproppen by it publyk. Yn reaksje op 'e easken fan griene skiekunde ferskowt de seleksje fan grûnstoffen foar detergenten stadichoan nei miljeufreonlike en milde opsjes.

Multifunksjonaliteit. Multifunksjonaliteit is in oerhearskjende ûntwikkelingstrend foar ferskate sosjale produkten, en multifunksjonele deistige needsaaklikheden binne gewoan wurden yn it libben. Yn 'e takomst sille wasmiddelen flekferwidering yntegrearje mei funksjes lykas sterilisaasje, desinfeksje en bleken.