Течност за миење садови и сурфактанти

1.Вовед

Со развојот на хемиската индустрија, животниот стандард на луѓето постојано се подобрува. Иако животот е значително подобрен, тоа исто така предизвика сериозни еколошки проблеми, дури и го загрозува човековото здравје и безбедност. Со оглед на тоа што барањата на луѓето за здравје продолжуваат да растат, безбедноста на хемиските производи кои се сеприсутни во секојдневниот живот привлече широко внимание на јавноста. Детергентите, како хемиски супстанции кои се широко користени во секојдневниот живот и индустриското производство, предизвикаа особено голема јавна загриженост во врска со нивната безбедност.

Безбедноста на хемиските производи некогаш западна во криза на кредибилитетот. Оваа ситуација произлегува од една страна од големата зависност на производството на детергенти од традиционални суровини, а од друга страна од недостатокот на професионално знаење кај јавноста за процесите на хемиско производство.

Наспроти ова, водена од основниот концепт на зелената хемија - „намалување и елиминирање на загадувањето на животната средина на самиот извор“ - оваа студија дизајнира и развива новидетергентформулации. Еколошкисурфактантии во оваа формулација на детергент се употребени хемиски реагенси способни да ги инхибираат микроорганизмите во водата.

2.Тековна состојба на развој наДетергенти

Откако човештвото влезе во цивилизираното општество, активностите за миење отсекогаш биле неопходен дел од човечкиот живот. Пред околу 5000 години, луѓето почнале да собираат природни супстанции погодни за перење, како што се плодовите од кинески меден багрем и алкалните компоненти во растителната пепел, за потребите на перење. Триста години подоцна, површински активните супстанции биле вештачки произведени од луѓето. Пред повеќе од еден век, бил измислен сапунот. Оттогаш, сапунот направен од маснотии, алкали, сол, зачини и пигменти станал традиционален детергент. Првиот вештачки синтетички детергент, алкил нафталин сулфонат, се појавил за време на Првата светска војна. Тој бил развиен од германскиот BASF во 1917 година и официјално пуштен во производство во 1925 година. Популаризацијата на синтетичките детергенти се случила откако натриум алкил бензен сулфонат и тетрапропилен алкил бензен биле откриени и официјално пуштени во производство помеѓу 1935 и 1939 година.

3.Ефективни состојки и механизам на дејство наДетергенти

3.1ПерењеПринцип

Перењето во општа смисла се однесува на процесот на отстранување на нечистотијата од површината на носачот. За време на перењето, дејството на детергентот ја ослабува или елиминира интеракцијата помеѓу нечистотијата и носачот, претворајќи ја врзувачката состојба на нечистотијата и носачот во врзувачка состојба на нечистотија и детергент. На крајот, нечистотијата се одвојува од носачот преку плакнење и други методи. Основниот процес на дејство на перење може да се изрази со следниов едноставен однос:

Носач · Нечистотија + Детергент → Носач + Нечистотија · Детергент

Адхезијата на нечистотијата на предметите е поделена на физичка адхезија и хемиска адхезија. Физичката адхезија понатаму вклучува механичка адхезија и електростатска адхезија.

Хемиската адхезија главно се однесува на адхезијата постигната преку хемиски врски. На пример, протеинските дамки и 'рѓата залепени на влакнести производи припаѓаат на хемиската адхезија. Бидејќи силата на хемиска интеракција на овој тип на адхезија е генерално силна, нечистотијата е цврсто споена со подлогата и е исклучително тешка за отстранување, што бара посебни методи на третман.

Силата на интеракција помеѓу нечистотијата прикачена со физичка адхезија и подлогата е релативно слаба, што го олеснува нејзиното отстранување во споредба со хемиската адхезија. Нечистотијата со механичка адхезија е лесна за отстранување; тешко е да се отстрани само кога честичките нечистотија се мали (<0,1 μm). Електростатската адхезија се манифестира како интеракција помеѓу наелектризирани честички нечистотија и спротивни полнежи. Оваа сила е посилна од механичката сила, што резултира со релативно тешко отстранување на нечистотијата.

Процесот на перење за отстранување на нечистотијата генерално се смета дека ги вклучува следните фази:

A. Адсорпција: Сурфактантите во детергентите се подложуваат на насочена адсорпција на интерфејсот помеѓу нечистотијата и носачот.

Б. Навлажнување и пенетрација: Поради меѓуфазната насочена адсорпција на површински активни супстанции, детергентот може да навлезе помеѓу нечистотијата и носачот, да го навлажни носачот и да ја намали силата на адхезија помеѓу нечистотијата и носачот.

C. Дисперзија и стабилизација на нечистотијата: Нечистотијата одвоена од површината на носачот се дисперзира, емулгира или раствора во растворот на детергент, со што се осигурува дека одвоената нечистотија нема повторно да се залепи за исчистената површина.

3.1.1 Видови почва

Почва се однесува на масни супстанции што се лепат на носачи, како и на лепила од такви масни супстанции, со исклучително сложен состав. Врз основа на различни форми, може грубо да се класифицира како цврста почва, течна почва и специјална почва.

Вообичаените цврсти нечистотии вклучуваат 'рѓа, прашина, честички од јаглерод и слично. Површините на овие супстанции обично носат негативни полнежи, што ги прави склони кон лепење на подлогите. Повеќето честички цврсти нечистотии се нерастворливи во вода, но сепак лесно можат да се дисперзираат во водни раствори што содржат детергенти; поголемите цврсти честички полесно се отстрануваат. Повеќето вообичаени течни нечистотии се растворливи во масло и можат да се сапонификуваат со алкални раствори, што објаснува зошто повеќето детергенти се алкални. Специјалните нечистотии главно се однесуваат на тврдокорни дамки како што се дамки од крв, растителни сокови и човечки секрети. Овој тип на нечистотија првенствено се отстранува со белила, бидејќи силното оксидирачко својство на белилата може да ги уништи нивните хромофорни групи.

3.2 Активни состојки во детергентите

Сурфактантите, исто така познати како површински активни супстанции, се примарни функционални компоненти во детергентите. Тие брзо се раствораат во вода и покажуваат одлични својства, вклучувајќи деконтаминација, пенење, растворање, емулгирање, навлажнување и дисперзија.

3.2.1 Сурфактанти: Потекло и развој

Експериментите покажаа дека додавањето на одредени супстанции во водата може да ја промени нејзината површинска напнатост, а различните супстанции имаат различни ефекти врз површинската напнатост на водата.

Во однос на својството за намалување на површинскиот напон, способноста за намалување на површинскиот напон на растворувачот се дефинира како површинска активност, а супстанциите со површинска активност се нарекуваат површински активни супстанции. Супстанциите што можат значително да ја променат меѓуфазната состојба на растворен систем кога се додаваат во мали количини се нарекуваат сурфактанти.

Сурфактант е супстанца која, кога се додава во растворувач во мала доза, може значително да го намали површинскиот напон на растворувачот и да ја промени меѓуфазната состојба на системот. Ова доведува до низа функции како што се навлажнување или одвлажнување, емулгирање или демулгирање, дисперзија или флокулација, пенење или отстранување на пена, растворање, навлажнување, стерилизација, омекнување, водоотпорност, антистатички својства и отпорност на корозија, за да се задоволат барањата за практична примена.

Сурфактантите на база на сапун првпат се појавиле во антички Египет околу 2500 година п.н.е., каде што античките Египќани правеле производи за чистење од мешавина од овчо маст и растителен пепел. Околу 70 година од н.е., Плиниј од Римското Царство го создал првото парче сапун од овчо маст. Сапунот не добил широка популарност сè до 1791 година, кога францускиот хемичар Николас Лебланк го открил методот за производство на каустична сода преку електролиза на натриум хлорид. Производ од втората фаза на развој на сурфактанти е црвеното масло од мисирка, познато и како сулфонирано рицинусово масло. Се синтетизира со реакција на рицинусово масло со концентрирана сулфурна киселина на ниска температура, проследено со неутрализација со натриум хидроксид. Црвеното масло од мисирка се одликува со извонредна емулгирачка моќ, пропустливост, навлажнливост и дифузибилност, и е подобар од сапунот во отпорноста на тврда вода, киселини и метални соли.

3.2.2 Структура на површинска активност

Уникатните својства на сурфактантите произлегуваат од нивната посебна молекуларна структура. Сурфактантите се генерално линеарни молекули кои содржат и хидрофилни поларни групи и липофилни неполарни хидрофобни групи.

Хидрофобните групи имаат разновидни структури како што се прави ланци, разгранети ланци и циклични структури. Најчести се јаглеводородните ланци, вклучувајќи алкани, алкени, циклоалкани и ароматични јаглеводороди, при што повеќето атомски броеви на јаглерод се движат од 8 до 20. Други хидрофобни групи вклучуваат масни алкохоли, алкилфеноли и атомски групи што содржат флуор, силициум и други елементи. Хидрофилните групи се категоризираат во анјонски, катјонски, амфотерни, јонски и нејонски типови. Јонските сурфактанти можат да јонизираат во вода за да носат електрични полнежи, додека нејонските сурфактанти не можат да јонизираат во вода, но поседуваат поларитет и растворливост во вода.

3.2.3 Вообичаени штетни сурфактанти

Сурфактантите се широко користени во секојдневниот живот на човекот, но сепак тие се несомнено хемиски супстанции. Многу суровини за сурфактанти поседуваат одредени токсичности и својства на загадување. Неизбежно, тие предизвикуваат штета на животната средина; при контакт со луѓето, можат да ја иритираат кожата, а некои дури имаат и силна токсичност и корозија, нанесувајќи сериозна штета на човечкото тело. Следново претставува неколку вообичаени штетни сурфактанти:

А. АПЕО

APEO е вообичаен вид на нејонски сурфактант, составен од алкил и етокси дел. Различните должини на јаглеродните ланци на алкил делот и различните количини на додаток на етокси делот резултираат со бројни постоечки форми на APEO со значителни разлики во перформансите меѓу различните форми. Во процесот на синтеза на APEO, главниот производ е неканцероген, но неговите нуспроизводи се корозивни за кожата и очите, а некои дури можат да предизвикаат рак во тешки случаи. Иако не им штети директно на организмите, APEO претставува ризик за хормоните во животната средина. Ваквите хемиски супстанции влегуваат во човечкото тело преку различни патишта, имаат ефекти слични на естроген, го нарушуваат нормалното лачење на човечки хормони и дополнително го намалуваат бројот на машки сперматозоиди. Не е штетен само за луѓето; извештаите покажуваат дека неговата синтетичка суровина NPEO, исто така, предизвикува значителна штета на рибите.

Б. PFOS

PFOS, со целосно име Перфлуорооктан Сулфонат, е општ термин за класа на перфлуорирани сурфактанти. Има ефект на засилување на животната средина. Поради своите посебни физички и хемиски својства, PFOS е исклучително тежок за разградување и се смета за една од најотпорните супстанции. По влегувањето во животните и човечкото тело преку синџирот на исхрана, се акумулира во големи количини и сериозно го загрозува биолошкото здравје.

Ц. ЛАС

LAS е главен органски загадувач кој предизвикува голема штета на животната средина. Може да ги промени физичките и хемиските својства на почвата, како што се промена на pH вредноста на почвата и содржината на вода, со што се спречува растот на растенијата. Покрај тоа, кога ќе навлезе во водни тела, LAS може да се комбинира со други загадувачи за да формира дисперзирани колоидни честички и покажува токсичност за младите повисоки организми и пониски организми.

D. Флуоројаглеродни сурфактанти

PFOA и PFOS се двата главни традиционални флуоројаглеродни сурфактанти. Релевантните студии покажаа дека ваквите соединенија имаат висока токсичност, предизвикуваат трајно загадување на животната средина и масовно се акумулираат во организмите. Следствено, тие беа наведени како перзистентни органски загадувачи (POPs) од страна на Обединетите нации во 2009 година.

4 зелени и сурфактанти од нов тип

A. Сурфактанти на база на аминокиселини

Површински активните супстанции базирани на аминокиселини се прават главно од суровини од биомаса со изобилство извори. Тие се одликуваат со ниски токсичности и несакани ефекти, благи својства, мала иритација за организмите и одлична биоразградливост. Според својствата на полнежот на хидрофилните групи по јонизацијата во вода, тие можат да се класифицираат и во четири категории: катјонски, анјонски, нејонски и амфотерни. Вообичаените типови вклучуваат тип на N-алкил аминокиселина, тип на аминокиселински естер и тип на N-ацил аминокиселина.

Б. Ензимски сурфактанти од ананас

Ензимските сурфактанти од ананас се добиваат со ферментација на брашно од семки од камелија и маслена погача што останува по екстракцијата на маслото, кора од ананас, заедно со прав од квасец, пектиназа и други микроорганизми. Иако молекуларната структура на нивните активни состојки останува нејасна, експерименталните податоци докажуваат дека имаат поволни перформанси на перење.

C. SAA

SAA е дериват на палмино масло. Како производ направен од обновливи растителни суровини, привлече широко внимание. Неговиот процес на производство е еколошки. Покрај тоа, во тврда вода со висока содржина на јони на калциум и магнезиум, калциумовите соли ги таложи многу побавно од вообичаено користените сурфактанти како што се LAS и AS, што значи дека обезбедува извонредна детергентност во практични апликации.

5 Перспективи за развој на детергенти

Низ целиот светски пазар на детергенти, земјите се разликуваат во приоритетите и трендовите за развој, но општата насока на истражување за детергентските производи останува конзистентна. Концентрацијата и втечнувањето на детергентите станаа главни трендови, додека заштедата на вода, безбедноста, заштедата на енергија, професионализмот, еколошката прифатливост и мултифункционалноста се појавија како популарни насоки на развој. Сурфактантите, основните суровини на детергентите, еволуираат кон благост, формулација на соединенија и еколошка компатибилност. Ензимските препарати, кои се одликуваат со висока ефикасност, специфичност и еколошка прифатливост, станаа истражувачка жариште во развојот на детергенти. Генерално, трендовите на развој на индустријата за детергенти се сумирани на следниов начин:

Диверзификација, специјализација и сегментација на детергентски производи. Детергентите можат да се поделат на цврсти, прашкасти, течни и гел типови според формата; концентриран тип и обичен тип според содржината на активни состојки; и различни категории според пакувањето, бојата и мирисот.

Течните детергенти ќе станат најперспективна категорија на производи. Во споредба со цврстите детергенти, течните детергенти се подобри при перење на ниски температури, имаат пофлексибилен дизајн на формулата и поедноставни производствени процеси. Тие исто така бараат помала инвестиција во опрема и трошат помалку енергија за време на производството.

Прогресивна концентрација на детергентски производи. Од 2009 година, концентрираните детергенти еволуираа во три главни категории: концентриран прашок за перење, концентрирани капсули за перење и концентриран течен детергент. Концентрираните детергенти имаат извонредни предности во однос на традиционалните производи, вклучувајќи висока содржина на активни супстанции, силна детергентска способност и заштеда на енергија. Дополнително, тие заштедуваат материјали за пакување, ги намалуваат трошоците за транспорт и зафаќаат помалку простор за складирање поради нивната концентрирана формула.

Ориентација кон безбедноста на луѓето. Со подобрувањето на животниот стандард, луѓето повеќе не ги оценуваат детергентите само според перформансите за отстранување дамки. Безбедноста на луѓето, нетоксичноста и благата неиритација станаа клучни критериуми за избор на детергент.

Развој на еколошки производи. Еутрофикацијата предизвикана од детергенти што содржат фосфор и негативните влијанија врз животната средина од средствата за белење предизвикаа широка јавна загриженост. Како одговор на барањата на зелената хемија, изборот на суровини за детергенти постепено се поместува кон еколошки и благи опции.

Мултифункционализација. Мултифункционалноста е преовладувачки тренд во развојот на разни општествени производи, а повеќенаменските секојдневни потреби станаа вообичаени во животот. Во иднина, детергентите ќе го интегрираат отстранувањето на дамки со функции како што се стерилизација, дезинфекција и белење.