Sabulun Taliya da Masu Surfactants

1.Gabatarwa

Tare da ci gaban masana'antar sinadarai, an ci gaba da inganta yanayin rayuwar mutane. Duk da cewa rayuwa ta inganta sosai, hakan ya kuma haifar da matsaloli masu tsanani na muhalli, har ma da barazana ga lafiyar ɗan adam da amincinsa. Yayin da buƙatun mutane game da lafiya ke ƙaruwa, amincin kayayyakin sinadarai da ke ko'ina a rayuwar yau da kullun ya jawo hankalin jama'a. Sabulun wanke-wanke, a matsayin sinadarai da ake amfani da su sosai a rayuwar yau da kullun da kuma samar da masana'antu, sun jawo hankalin jama'a musamman game da amincinsu.

Tsaron kayayyakin sinadarai ya taɓa faɗawa cikin mawuyacin hali. Wannan yanayi ya taso ne daga dogaro da aka yi da sabulun wanke-wanke kan kayan gargajiya, a gefe guda kuma daga rashin ilimin ƙwararru game da hanyoyin samar da sinadarai.

A kan wannan yanayin, wanda aka jagoranta ta hanyar babban manufar ilmin sunadarai masu kore - "ragewa da kawar da gurɓataccen muhalli daga tushe" - wannan binciken ya tsara kuma ya haɓaka sabbin abubuwasabulun wanke-wankeTsarin halitta. Mai kyau ga muhallimasu surfactantskuma an yi amfani da sinadaran da ke iya hana ƙwayoyin cuta a cikin ruwa a cikin wannan tsari na sabulun wanki.

2.Matsayin Ci Gaba na YanzuSabulun wanki

Tun lokacin da ɗan adam ya shiga cikin al'umma mai wayewa, ayyukan wanke-wanke koyaushe wani ɓangare ne mai mahimmanci a rayuwar ɗan adam. Kimanin shekaru 5,000 da suka gabata, mutane sun fara tattara abubuwa masu dacewa da wanke-wanke na halitta kamar 'ya'yan itacen honeylocust na China da abubuwan alkaline a cikin tokar shuka don wanke-wanke. Shekaru ɗari uku bayan haka, mutane sun samar da surfactants ta hanyar wucin gadi. Fiye da ƙarni ɗaya da suka wuce, an ƙirƙiro sabulu. Tun daga lokacin, sabulun da aka yi da mai, alkali, gishiri, kayan ƙanshi da launuka ya zama sabulun wanka na gargajiya. Sabulun wanke-wanke na farko da aka yi da wucin gadi, alkyl naphthalene sulfonate, ya bayyana a lokacin Yaƙin Duniya na Ɗaya. BASF na Jamus ne ya ƙirƙiro shi a shekarar 1917 kuma aka fara samarwa a hukumance a shekarar 1925. Yaɗuwar sabulun wanke-wanke na roba ya faru ne bayan da aka gano sodium alkyl benzene sulfonate da tetrapropylene alkyl benzene kuma aka ƙaddamar da shi a hukumance tsakanin 1935 da 1939.

3.Sinadaran Masu Inganci da Tsarin Aiki naSabulun wanki

3.1WankewaƘa'ida

Wankewa a ma'anar gabaɗaya yana nufin tsarin cire datti daga saman mai ɗaukar kaya. A lokacin wankewa, aikin sabulun yana raunana ko kawar da hulɗar da ke tsakanin datti da mai ɗaukar kaya, yana canza yanayin haɗin datti da mai ɗaukar kaya zuwa yanayin haɗin datti da sabulun wanki. Daga ƙarshe, ana raba datti daga mai ɗaukar kaya ta hanyar kurkurawa da sauran hanyoyi. Tsarin aikin wankewa na asali za a iya bayyana shi ta hanyar alaƙa mai sauƙi mai zuwa:

Mai ɗaukar kaya · Ƙura + Sabulun wanki → Mai ɗaukar kaya + Sabulun wanki ·

An raba mannewar datti zuwa manne na zahiri da manne na sinadarai. Mannewar jiki ta haɗa da manne na inji da mannewar lantarki.

Mannewar sinadarai galibi tana nufin mannewar da ake samu ta hanyar haɗin sinadarai. Misali, tabon furotin da tsatsa da ke manne da kayan zare suna cikin mannewar sinadarai. Tunda ƙarfin hulɗar sinadarai na wannan nau'in mannewa gabaɗaya yana da ƙarfi, datti yana haɗuwa sosai da substrate kuma yana da matuƙar wahalar cirewa, yana buƙatar hanyoyin magani na musamman.

Ƙarfin hulɗa tsakanin datti da mannewa na zahiri da substrate ke haɗe yana da rauni kaɗan, wanda hakan ke sa ya fi sauƙi a cire shi idan aka kwatanta da mannewa na sinadarai. Datti mai mannewa na injiniya yana da sauƙin cirewa; yana da wuya a kawar da shi kawai lokacin da ƙwayoyin datti suka yi ƙanƙanta (<0.1 μm). Mannewa na lantarki yana bayyana a matsayin hulɗar tsakanin ƙwayoyin datti da aka caji da kuma caji na akasin haka. Wannan ƙarfin ya fi ƙarfin injiniya ƙarfi, wanda ke haifar da wahalar cire datti.

Tsarin wanke datti na cire datti gabaɗaya ana ɗaukarsa a matsayin matakai masu zuwa:

A. Shafawa: Masu surfactants a cikin sabulu suna shawagi a alkibla a tsakanin datti da mai ɗaukar kaya.

B. Jika da Shiga Jiki: Saboda shaƙar da ke tsakanin fuskoki da abubuwan da ke haifar da surfactants, sabulun zai iya shiga tsakanin datti da mai ɗaukar kaya, ya jika mai ɗaukar kaya, sannan ya rage ƙarfin mannewa tsakanin datti da mai ɗaukar kaya.

C. Watsawa da Daidaita Datti: Dattin da aka cire daga saman mai ɗaukar kaya yana warwatse, yana narkewa ko kuma yana narkewa a cikin ruwan sabulun wanki, yana tabbatar da cewa dattin da aka cire ba zai sake haɗuwa da saman da aka tsaftace ba.

3.1.1 Nau'ikan Ƙasa

Ƙasa tana nufin abubuwa masu mai da ke manne wa masu ɗaukar kaya da kuma manne na irin waɗannan abubuwa masu mai, waɗanda ke da tsari mai rikitarwa. Dangane da siffofi daban-daban, ana iya rarraba shi zuwa ƙasa mai tauri, ƙasa mai ruwa da ƙasa ta musamman.

Ƙasa mai ƙarfi da aka saba amfani da ita sun haɗa da tsatsa, ƙura, ƙwayoyin carbon baƙi da makamantansu. Saman waɗannan abubuwa galibi suna ɗauke da ƙwaya mara kyau, wanda ke sa su zama masu sauƙin mannewa ga substrates. Yawancin ƙasa mai ƙarfi ba sa narkewa cikin ruwa, duk da haka ana iya warwatse su cikin sauƙi a cikin ruwan da ke ɗauke da sabulun wanke-wanke; manyan ƙwayoyin da suka yi ƙarfi suna da sauƙin cirewa. Yawancin ƙasa mai ruwa da aka saba amfani da ita tana narkewa cikin mai kuma tana iya fuskantar saponification tare da maganin alkaline, wanda ke bayyana dalilin da yasa yawancin sabulun wanke-wanke suke da alkaline. Ƙasa ta musamman galibi tana nufin tabo masu tauri kamar tabo na jini, ruwan shuka da kuma fitar da ɗan adam. Wannan nau'in ƙasa galibi ana cire shi ta hanyar bleaches, saboda ƙarfin oxidizing na bleaches na iya lalata rukunin chromophoric ɗinsu.

3.2 Sinadaran Aiki a cikin Sabulun Wanka

Sinadaran Surfactants, waɗanda aka fi sani da sinadarai masu aiki a saman ruwa, sune manyan abubuwan da ke aiki a cikin sabulun wanki. Suna narkewa cikin sauri a cikin ruwa kuma suna da kyawawan halaye waɗanda suka haɗa da tsarkakewa, kumfa, narkewa, emulsification, jika da warwatsewa.

3.2.1 Surfactants: Asali da Ci Gaba

Gwaje-gwaje sun nuna cewa ƙara wasu abubuwa a cikin ruwa na iya canza yanayin tashin hankalin samansa, kuma abubuwa daban-daban suna yin tasiri daban-daban akan tashin hankalin saman ruwa.

Dangane da halayen rage tashin hankali a saman, ikon rage tashin hankali a saman wani abu mai narkewa ana bayyana shi a matsayin aikin saman, kuma ana kiran abubuwan da ke da aikin saman abubuwa masu aiki. Ana kiran abubuwan da za su iya canza yanayin kusanci na tsarin mafita sosai idan aka ƙara su kaɗan a matsayin surfactants.

Surfactant wani sinadari ne wanda, idan aka ƙara shi a cikin wani sinadari a cikin ƙaramin adadin, zai iya rage tashin hankalin saman sinadari sosai kuma ya canza yanayin haɗin fuska na tsarin. Wannan yana haifar da jerin ayyuka kamar jika ko cirewa, emulsification ko demulsification, warwatsewa ko flocculation, kumfa ko cirewa, narkewa, danshi, tsaftacewa, laushi, hana ruwa, hana lalatawa, da kuma juriya ga tsatsa, don biyan buƙatun aikace-aikacen da ake amfani da su.

Masu samar da sinadarai masu amfani da sabulu sun fara bayyana a tsohuwar Masar a kusan shekara ta 2500 kafin haihuwar Annabi Isa (AS), inda tsoffin Masarawa suka yi kayayyakin tsaftacewa daga cakuda kitsen naman rago da tokar shuka. A kusan shekara ta 70 bayan haihuwar Annabi Isa (AS), Pliny na Daular Roma ya ƙirƙiri sabulun kitse na naman rago na farko. Sabulu bai samu karbuwa sosai ba sai a shekara ta 1791, lokacin da masanin kimiyyar sinadarai na Faransa Nicolas Leblanc ya gano hanyar samar da soda mai kauri ta hanyar electrolysis na sodium chloride. Samfurin mataki na biyu na ci gaban surfactant shine Man Fetur na Turkiyya, wanda aka fi sani da Man Fetur na Sulfonated. Ana haɗa shi ta hanyar mayar da man Castor mai kauri tare da sinadarin sulfuric acid a ƙarancin zafin jiki, sannan a rage shi da sodium hydroxide. Man Fetur na Turkiyya yana da ƙarfin emulsifying, permeability, wettableness da warwatsewa, kuma yana yin tasiri sosai ga sabulu wajen jure wa ruwa mai tauri, acid da gishirin ƙarfe.

3.2.2 Tsarin Ayyukan Fuskar Sama

Sifofin musamman na surfactants sun samo asali ne daga tsarin kwayoyin halittarsu na musamman. Surfactants gabaɗaya ƙwayoyin layi ne waɗanda ke ɗauke da ƙungiyoyin polar hydrophilic da ƙungiyoyin lipophilic non-polar hydrophobic.

Ƙungiyoyin Hydrophobic suna da tsari daban-daban kamar sarƙoƙi madaidaiciya, sarƙoƙi masu reshe da kuma tsarin cyclic. Mafi yawan su ne sarƙoƙin hydrocarbon ciki har da alkanes, alkenes, cycloalkanes da aromatic hydrocarbons, tare da yawancin lambobin atom na carbon sun kama daga 8 zuwa 20. Sauran ƙungiyoyin hydrophobic sun haɗa da fatty alcohols, alkylphenols, da ƙungiyoyin atomic waɗanda ke ɗauke da fluorine, silicon da sauran abubuwa. An rarraba ƙungiyoyin Hydrophilic zuwa nau'ikan anionic, cationic, amphoteric ionic da non-ionic. Ionic surfactants na iya ɗaukar ion a cikin ruwa don ɗaukar cajin lantarki, yayin da non-ionic surfactants ba za su iya yin ion a cikin ruwa ba amma suna da polarity da narkewar ruwa.

3.2.3 Abubuwan da ke lalata ruwa mai haɗari

Ana amfani da sinadaran surfactants sosai a rayuwar yau da kullum ta ɗan adam, duk da haka su sinadarai ne da ba za a iya musantawa ba. Yawancin kayan da ake amfani da surfactants suna da wasu sinadarai masu guba da gurɓatawa. Babu makawa, suna cutar da muhalli; idan mutum ya taɓa su, suna iya fusata fata, wasu ma suna da guba mai ƙarfi da lalata, suna haifar da mummunar illa ga jikin ɗan adam. Ga wasu daga cikinsu:

A. APEO

APEO wani nau'in surfactant ne da ba na ionic ba, wanda ya ƙunshi alkyl moiety da ethoxy moiety. Bambancin tsawon sarkar carbon na ɓangaren alkyl da kuma adadin ƙari daban-daban na ɓangaren ethoxy yana haifar da nau'ikan APEO da yawa da ke akwai tare da bambance-bambancen aiki mai mahimmanci tsakanin siffofi daban-daban. A cikin tsarin haɗa APEO, babban samfurin ba shi da cutar kansa, amma samfuran da ke cikinsa suna lalata fata da idanu, kuma wasu ma na iya haifar da ciwon daji a cikin mawuyacin hali. Kodayake ba ya cutar da kwayoyin halitta kai tsaye, APEO yana da haɗarin hormone na muhalli. Irin waɗannan sinadarai suna shiga jikin ɗan adam ta hanyoyi daban-daban, suna haifar da tasirin estrogen, suna lalata fitar da hormones na ɗan adam na yau da kullun, da kuma ƙara rage yawan maniyyi na maza. Ba wai kawai yana da illa ga mutane ba; rahotanni sun nuna cewa kayan aikinsa na roba NPEO kuma yana haifar da mummunar illa ga kifi.

B. PFOS

PFOS, wanda aka sanya masa suna Perfluorooctane Sulfonate, kalma ce ta gabaɗaya ga nau'in surfactants masu perfluorinated. Yana da tasirin haɓaka muhalli. Saboda takamaiman halayensa na zahiri da na sinadarai, PFOS yana da matuƙar wahalar lalacewa kuma ana ɗaukarsa a matsayin ɗaya daga cikin abubuwan da suka fi ƙin yarda da su. Bayan shiga dabbobi da jikin ɗan adam ta hanyar sarkar abinci, yana taruwa da yawa kuma yana barazana ga lafiyar halittu.

C. LAS

LAS babban gurɓataccen abu ne na halitta wanda ke haifar da mummunar illa ga muhalli. Yana iya canza halayen zahiri da na sinadarai na ƙasa, kamar canza ƙimar pH na ƙasa da abubuwan da ke cikin ruwa, ta haka yana hana ci gaban tsirrai. Bugu da ƙari, lokacin shiga cikin ruwa, LAS na iya haɗuwa da wasu gurɓatattun abubuwa don samar da ƙwayoyin colloidal da aka watsar kuma yana nuna guba ga ƙananan halittu masu girma da ƙananan halittu.

D. Masu Rarraba Fluorocarbon

PFOA da PFOS su ne manyan sinadarai guda biyu na gargajiya da ke ɗauke da sinadarin fluorocarbon. Nazarin da suka dace ya nuna cewa irin waɗannan sinadarai suna da guba mai yawa, suna haifar da gurɓataccen muhalli mai ɗorewa, kuma suna taruwa sosai a cikin halittu. Saboda haka, Majalisar Ɗinkin Duniya ta lissafa su a matsayin Masu Gurɓataccen Halittu Masu Zaman Kansu (POPs) a shekarar 2009.

4 Kore da Sabbin nau'ikan Surfactants

A. Masu Surfactants masu tushen Amino Acid

Ana yin surfactants masu tushen amino acid galibi daga albarkatun biomass masu wadataccen tushe. Suna da ƙarancin guba da illa, ƙananan halaye, ƙarancin ƙaiƙayi ga halittu, da kuma kyakkyawan lalacewar halittu. Dangane da halayen caji na ƙungiyoyin hydrophilic bayan ionization a cikin ruwa, ana iya rarraba su zuwa rukuni huɗu: cationic, anionic, non-ionic da amphoteric. Nau'ikan da aka fi sani sun haɗa da nau'in amino acid na N-alkyl, nau'in amino acid ester da nau'in N-acyl amino acid.

B. Abubuwan da ke Rarraba Enzyme na Abarba

Ana samar da sinadaran da ke cikin abarba ta hanyar yin amfani da garin iri na camellia da kuma kek ɗin mai da aka bari bayan an cire mai, bawon abarba, tare da garin yisti, pectinase da sauran ƙananan halittu. Duk da cewa tsarin ƙwayoyin halittar sinadaran da ke cikinsu bai bayyana ba, bayanai na gwaji sun tabbatar da cewa suna da kyakkyawan aikin wankewa.

C. SAA

SAA wani abu ne da aka samo daga man dabino. A matsayinsa na samfurin da aka yi daga kayan shuka masu sabuntawa, ya jawo hankalin jama'a. Tsarin samar da shi yana da kyau ga muhalli. Bugu da ƙari, a cikin ruwa mai tauri tare da yawan sinadarin calcium da magnesium ion, yana fitar da gishirin calcium a hankali fiye da waɗanda ake amfani da surfactants kamar LAS da AS, ma'ana yana samar da sabulun wanki mai kyau a aikace.

5 Hasashen Ci Gaban Sabulun Wanka

A duk faɗin kasuwar sabulun wanke-wanke ta duniya, ƙasashe sun bambanta a cikin fifikon ci gaba da yanayin da ake ciki, duk da haka alkiblar bincike gabaɗaya don samfuran sabulun wanke-wanke ta kasance iri ɗaya. Yawan amfani da sharar gida da sharar gida sun zama manyan halaye, yayin da kiyaye ruwa, aminci, tanadin makamashi, ƙwarewa, abokantakar muhalli da ayyuka da yawa suka bayyana a matsayin shahararrun hanyoyin haɓakawa. Surfactants, manyan kayan sabulun wanke-wanke, suna haɓaka zuwa ga laushi, ƙirƙirar hadaddun abubuwa da dacewa da muhalli. Shirye-shiryen enzyme, waɗanda ke da inganci mai yawa, takamaiman aiki da kuma aminci ga muhalli, sun zama babban abin bincike a cikin haɓaka sabulun wanke-wanke. Gabaɗaya, an taƙaita yanayin ci gaban masana'antar sabulun wanke-wanke kamar haka:

Bambanci, ƙwarewa da kuma rarraba kayayyakin sabulu. Ana iya raba sabulun wanke-wanke zuwa nau'ikan daskararru, foda, ruwa da gel ta hanyar tsari; nau'in da aka tattara da nau'in da aka saba amfani da shi ta hanyar abubuwan da ke cikin sinadaran aiki; da kuma nau'ikan daban-daban ta hanyar marufi, launi da ƙamshi.

Sabulun wanke-wanke na ruwa zai zama nau'in samfura mafi kyau. Idan aka kwatanta da sabulun wanke-wanke masu ƙarfi, sabulun wanke-wanke na ruwa yana aiki mafi kyau a lokacin wanke-wanke mai ƙarancin zafi, yana da ƙirar dabara mai sassauƙa da kuma hanyoyin samarwa masu sauƙi. Hakanan suna buƙatar ƙarancin saka hannun jari na kayan aiki kuma suna cinye ƙarancin kuzari yayin samarwa.

Yawan kayayyakin sabulun wanke-wanke ya karu. Tun daga shekarar 2009, sabulun wanke-wanke mai ƙarfi ya rikide zuwa manyan rukuni uku: foda mai ƙarfi, kwalayen wanki mai ƙarfi da kuma sabulun wanke-wanke mai ƙarfi. Sabulun wanke-wanke mai ƙarfi yana da fa'idodi masu ban mamaki fiye da kayayyakin gargajiya, gami da yawan abubuwan da ke aiki, kayan wanke-wanke masu ƙarfi da kuma adana makamashi. Bugu da ƙari, suna adana kayan marufi, suna rage farashin sufuri kuma suna ɗaukar ƙarancin sararin ajiya saboda tsarin da aka tattara.

Tsarin tsaron ɗan adam. Tare da inganta yanayin rayuwa, mutane ba sa kawai tantance sabulun wanke-wanke ta hanyar cire tabo. Tsaron ɗan adam, rashin guba da rashin jin haushi sun zama muhimman sharuɗɗa don zaɓar sabulun wanke-wanke.

Haɓaka samfuran da ba su da illa ga muhalli. Eutrophication da sabulun da ke ɗauke da phosphorus da kuma mummunan tasirin sinadarai masu bleaching ke yi a muhalli ya jawo hankalin jama'a sosai. Dangane da buƙatun sinadarai masu kore, zaɓin kayan sabulun yana canzawa a hankali zuwa zaɓuɓɓuka masu kyau ga muhalli da sauƙi.

Sauya ayyuka da yawa. Sauya ayyuka da yawa wani yanayi ne da ake samu a fannin ci gaban kayayyakin zamantakewa daban-daban, kuma abubuwan yau da kullun masu amfani da yawa sun zama ruwan dare a rayuwa. A nan gaba, sabulun wanke-wanke zai haɗa da cire tabo tare da ayyuka kamar su tsaftace jiki, tsaftace jiki da kuma yin bleaching.