Sapun tal-platti u surfactants

1.Introduzzjoni

Bl-iżvilupp tal-industrija kimika, il-livelli tal-għajxien tan-nies tjiebu kontinwament. Filwaqt li l-ħajja tjiebet ħafna, din ikkawżat ukoll problemi ambjentali severi, li saħansitra pperikolaw is-saħħa u s-sigurtà tal-bniedem. Hekk kif id-domandi tan-nies għas-saħħa qed ikomplu jiżdiedu, is-sigurtà tal-prodotti kimiċi mifruxa fil-ħajja ta’ kuljum ġibdet attenzjoni pubblika mifruxa. Id-deterġenti, bħala sustanzi kimiċi użati ħafna fil-ħajja ta’ kuljum u l-produzzjoni industrijali, ġibdu tħassib pubbliku partikolarment kbir dwar is-sigurtà tagħhom.

Is-sikurezza tal-prodotti kimiċi darba waqgħet fi kriżi ta’ kredibilità. Din is-sitwazzjoni tqum minn naħa waħda mid-dipendenza qawwija tal-produzzjoni tad-deterġenti fuq materja prima tradizzjonali, u min-naħa l-oħra min-nuqqas ta’ għarfien professjonali tal-pubbliku dwar il-proċessi tal-produzzjoni kimika.

F’dan l-isfond, iggwidat mill-kunċett ewlieni tal-kimika ekoloġika — “it-tnaqqis u l-eliminazzjoni tat-tniġġis ambjentali mis-sors” — dan l-istudju jiddisinja u jiżviluppa approċċi ġoddadeterġentformulazzjonijiet. Ma jagħmlux ħsara lill-ambjentsurfactantsu reaġenti kimiċi kapaċi li jinibixxu mikro-organiżmi fl-ilma huma adottati f'din il-formulazzjoni tad-deterġent.

2.Status ta' Żvilupp Attwali ta'Deterġenti

Minn mindu l-umanità daħlet fis-soċjetà ċivilizzata, l-attivitajiet tal-ħasil dejjem kienu parti indispensabbli mill-ħajja tal-bniedem. Madwar 5,000 sena ilu, il-bnedmin bdew jiġbru sustanzi naturali li ma jagħmlux ħsara lill-ħasil bħal frott tal-ħarrub Ċiniż u komponenti alkalini fl-irmied tal-pjanti għal skopijiet ta' ħasil. Tliet mitt sena wara, is-surfactants ġew prodotti artifiċjalment mill-bnedmin. Aktar minn seklu ilu, ġie ivvintat is-sapun. Minn dakinhar 'l hawn, is-sapun magħmul minn xaħam, alkali, melħ, ħwawar u pigmenti sar deterġent tradizzjonali. L-ewwel deterġent sintetiku artifiċjalment, alkyl naphthalene sulfonate, ħareġ matul l-Ewwel Gwerra Dinjija. Ġie żviluppat mill-BASF tal-Ġermanja fl-1917 u tpoġġa uffiċjalment fil-produzzjoni fl-1925. Il-popolarizzazzjoni tad-deterġenti sintetiċi seħħet wara li s-sodium alkyl benzene sulfonate u t-tetrapropylene alkyl benzene ġew skoperti u mnedija uffiċjalment fil-produzzjoni bejn l-1935 u l-1939.

3.Ingredjenti Effettivi u Mekkaniżmu ta' Azzjoni ta'Deterġenti

3.1ĦasilPrinċipju

Il-ħasil fis-sens ġenerali jirreferi għall-proċess tat-tneħħija tal-ħmieġ mill-wiċċ ta' trasportatur. Waqt il-ħasil, l-azzjoni tad-deterġent iddgħajjef jew telimina l-interazzjoni bejn il-ħmieġ u t-trasportatur, u tikkonverti l-istat ta' twaħħil tal-ħmieġ u t-trasportatur fi stat ta' twaħħil tal-ħmieġ u d-deterġent. Eventwalment, il-ħmieġ jiġi separat mit-trasportatur permezz tat-tlaħliħ u metodi oħra. Il-proċess bażiku tal-azzjoni tal-ħasil jista' jiġi espress bir-relazzjoni sempliċi li ġejja:

Trasportatur·Ħmieġ + Deterġent → Trasportatur + Ħmieġ·Deterġent

L-adeżjoni tal-ħmieġ mal-oġġetti hija maqsuma f'adeżjoni fiżika u adeżjoni kimika. L-adeżjoni fiżika tinkludi wkoll adeżjoni mekkanika u adeżjoni elettrostatika.

L-adeżjoni kimika tirreferi prinċipalment għall-adeżjoni miksuba permezz ta' rabtiet kimiċi. Pereżempju, tbajja' ta' proteini u sadid imwaħħlin ma' oġġetti tal-fibra jappartjenu għall-adeżjoni kimika. Peress li l-forza ta' interazzjoni kimika ta' dan it-tip ta' adeżjoni ġeneralment hija qawwija, il-ħmieġ ikun magħqud sew mas-sottostrat u jkun estremament diffiċli biex jitneħħa, u jeħtieġ metodi ta' trattament speċjali.

Il-forza ta' interazzjoni bejn il-ħmieġ imwaħħal permezz ta' adeżjoni fiżika u s-sottostrat hija relattivament dgħajfa, u dan jagħmilha aktar faċli biex titneħħa meta mqabbla mal-adeżjoni kimika. Il-ħmieġ b'adeżjoni mekkanika huwa faċli biex jitneħħa; huwa diffiċli biss biex jiġi eliminat meta l-partiċelli tal-ħmieġ ikunu żgħar (<0.1 μm). L-adeżjoni elettrostatika timmanifesta ruħha bħala l-interazzjoni bejn il-partiċelli tal-ħmieġ iċċarġjati u l-kargi opposti. Din il-forza hija aktar b'saħħitha mill-forza mekkanika, u dan jirriżulta fi tneħħija relattivament diffiċli tal-ħmieġ.

Il-proċess tal-ħasil għat-tneħħija tal-ħmieġ ġeneralment huwa kkunsidrat li jinkludi l-istadji li ġejjin:

A. Adsorbiment: Is-surfactants fid-deterġenti jgħaddu minn adsorbiment direzzjonali fl-interfaċċja bejn il-ħmieġ u t-trasportatur.

B. Tixrib u Penetrazzjoni: Minħabba l-assorbiment direzzjonali interfaċċjali tas-surfactants, id-deterġent jista' jippenetra bejn il-ħmieġ u t-trasportatur, jixxarrab it-trasportatur, u jnaqqas il-forza ta' adeżjoni bejn il-ħmieġ u t-trasportatur.

C. Tixrid u Stabbilizzazzjoni tal-Ħmieġ: Il-ħmieġ li jinqala’ mill-wiċċ tat-trasportatur jiġi mxerred, emulsifikat jew solubilizzat fis-soluzzjoni tad-deterġent, u b’hekk jiġi żgurat li l-ħmieġ li jinqala’ ma jerġax jintrabat mal-wiċċ imnaddaf.

3.1.1 Tipi ta' Ħamrija

Il-ħamrija tirreferi għal sustanzi żejtnija li jeħlu ma' trasportaturi kif ukoll adeżivi ta' dawn is-sustanzi żejtnija, li għandhom kompożizzjoni estremament kumplessa. Abbażi ta' forom differenti, tista' tiġi kklassifikata bejn wieħed u ieħor f'ħamrija solida, ħamrija likwida u ħamrija speċjali.

Ħamrija solida komuni tinkludi sadid, trab, partiċelli tal-karbonju iswed u affarijiet simili. L-uċuħ ta’ dawn is-sustanzi ġeneralment iġorru ċċarġijiet negattivi, u dan jagħmilhom suxxettibbli li jeħlu mas-sottostrati. Il-biċċa l-kbira tal-ħamrija solida partikulata ma tinħallx fl-ilma, iżda tista’ tiġi mxerrda faċilment f’soluzzjonijiet akweji li fihom deterġenti; partiċelli solidi akbar huma aktar faċli biex jitneħħew. Il-biċċa l-kbira tal-ħamrija likwida komuni tinħall fiż-żejt u tista’ tgħaddi minn saponifikazzjoni b’soluzzjonijiet alkalini, u dan jispjega għaliex il-biċċa l-kbira tad-deterġenti huma alkalini. Ħamrija speċjali tirreferi prinċipalment għal tbajja’ iebsa bħal tbajja’ tad-demm, jdgħajjef tal-pjanti u sekrezzjonijiet umani. Dan it-tip ta’ ħamrija jitneħħa primarjament mill-bliċ, peress li l-proprjetà ossidanti qawwija tal-bliċ tista’ teqred il-gruppi kromoforiċi tagħhom.

3.2 Ingredjenti Attivi fid-Deterġenti

Is-surfactants, magħrufa wkoll bħala sustanzi surfattivi, huma l-komponenti funzjonali primarji fid-deterġenti. Jinħallu malajr fl-ilma u juru proprjetajiet eċċellenti inklużi dekontaminazzjoni, ragħwa, solubilizzazzjoni, emulsifikazzjoni, tixrib u dispersjoni.

3.2.1 Surfactants: Oriġini u Żvilupp

Esperimenti wrew li ż-żieda ta' ċerti sustanzi mal-ilma tista' tbiddel it-tensjoni tal-wiċċ tiegħu, u sustanzi differenti jeżerċitaw effetti varji fuq it-tensjoni tal-wiċċ tal-ilma.

F'termini tal-proprjetà li tnaqqas it-tensjoni tal-wiċċ, il-kapaċità li titbaxxa t-tensjoni tal-wiċċ ta' solvent hija definita bħala attività tal-wiċċ, u sustanzi b'attività tal-wiċċ jissejħu sustanzi attivi fil-wiċċ. Sustanzi li jistgħu jibdlu b'mod sinifikanti l-istat interfaċjali ta' sistema ta' soluzzjoni meta jiżdiedu f'ammonti żgħar jissejħu surfactants.

Surfactant huwa sustanza li, meta tiżdied ma' solvent f'doża żgħira, tista' tnaqqas b'mod notevoli t-tensjoni tal-wiċċ tas-solvent u tbiddel l-istat interfaċjali tas-sistema. Dan jagħti lok għal serje ta' funzjonijiet bħal tixrib jew tneħħija tat-tixrib, emulsifikazzjoni jew demulsifikazzjoni, dispersjoni jew flokkulazzjoni, ragħwa jew tneħħija tar-ragħwa, solubilizzazzjoni, moisturizing, sterilizzazzjoni, trattib, repellenza għall-ilma, proprjetà antistatika u reżistenza għall-korrużjoni, biex tissodisfa d-domandi prattiċi tal-applikazzjoni.

Surfactants ibbażati fuq is-sapun dehru għall-ewwel darba fl-Eġittu tal-qedem madwar is-sena 2500 QK, fejn l-Eġizzjani tal-qedem għamlu prodotti tat-tindif minn taħlita ta’ xaħam tan-nagħaġ u rmied tal-pjanti. Madwar is-sena 70 WK, Plinju tal-Imperu Ruman ħoloq l-ewwel biċċa sapun bix-xaħam tan-nagħaġ. Is-sapun ma kisibx popolarità mifruxa qabel l-1791, meta l-ispiżjar Franċiż Nicolas Leblanc skopra l-metodu tal-produzzjoni tas-soda kawstika permezz tal-elettroliżi tal-klorur tas-sodju. Prodott tat-tieni stadju tal-iżvilupp tas-surfactants huwa ż-Żejt Aħmar tat-Turkija, magħruf ukoll bħala Żejt tar-riġnu Sulfonat. Jiġi sintetizzat billi ż-żejt tar-riġnu jirreaġixxi ma’ aċidu sulfuriku kkonċentrat f’temperatura baxxa, segwit minn newtralizzazzjoni bl-idrossidu tas-sodju. Iż-Żejt Aħmar tat-Turkija jiftaħar b’qawwa emulsifikanti, permeabilità, tixxarrab u diffużibilità eċċellenti, u jegħleb is-sapun fir-reżistenza għall-ilma iebes, l-aċidu u l-imluħa tal-metall.

3.2.2 Struttura tal-Attività tal-Wiċċ

Il-proprjetajiet uniċi tas-surfactants jirriżultaw mill-istruttura molekulari speċjali tagħhom. Is-surfactants ġeneralment huma molekuli lineari li fihom kemm gruppi polari idrofiliċi kif ukoll gruppi idrofobiċi lipofiliċi mhux polari.

Il-gruppi idrofobiċi għandhom strutturi diversi bħal ktajjen dritti, ktajjen ramifikati u strutturi ċikliċi. L-aktar komuni huma ktajjen ta' idrokarburi inklużi alkani, alkeni, ċikloalkani u idrokarburi aromatiċi, bil-biċċa l-kbira tan-numri ta' atomi tal-karbonju jvarjaw minn 8 sa 20. Gruppi idrofobiċi oħra jinkludu alkoħol xaħmi, alkilfenoli, u gruppi atomiċi li fihom fluworin, silikon u elementi oħra. Il-gruppi idrofiliċi huma kkategorizzati f'tipi anjoniċi, katjoniċi, joniċi anfoteriċi u mhux joniċi. Surfactants joniċi jistgħu jonizzaw fl-ilma biex iġorru ċċarġijiet elettriċi, filwaqt li surfactants mhux joniċi ma jistgħux jonizzaw fl-ilma iżda għandhom polarità u solubilità fl-ilma.

3.2.3 Surfactants Komuni li Jagħmlu l-Ħsara

Is-surfactants jintużaw ħafna fil-ħajja ta' kuljum tal-bniedem, iżda huma bla dubju sustanzi kimiċi. Ħafna materja prima għas-surfactants għandha ċerti proprjetajiet ta' tossiċità u tniġġis. Inevitabbilment, jikkawżaw ħsara lill-ambjent; mal-kuntatt mal-bniedem, jistgħu jirritaw il-ġilda, u xi wħud saħansitra għandhom tossiċità u korrużività qawwija, u jikkawżaw ħsara serja lill-ġisem tal-bniedem. Dan li ġej jintroduċi diversi surfactants komuni ta' ħsara:

A. APEO

L-APEO huwa tip komuni ta' surfactant mhux joniku, magħmul minn parti alkil u parti etossika. Tulijiet varji tal-katina tal-karbonju tal-parti alkil u kwantitajiet differenti miżjuda tal-parti etossika jirriżultaw f'bosta forom eżistenti ta' APEO b'differenzi sinifikanti fil-prestazzjoni fost forom differenti. Fil-proċess ta' sinteżi tal-APEO, il-prodott ewlieni mhuwiex karċinoġeniku, iżda l-prodotti sekondarji tiegħu huma korrużivi għall-ġilda u l-għajnejn, u xi wħud jistgħu saħansitra jikkawżaw kanċer f'każijiet severi. Għalkemm ma jagħmilx ħsara diretta lill-organiżmi, l-APEO jippreżenta riskju ormonali ambjentali. Sustanzi kimiċi bħal dawn jidħlu fil-ġisem tal-bniedem permezz ta' diversi rotot, jeżerċitaw effetti simili għall-estroġenu, ifixklu s-sekrezzjoni normali tal-ormoni umani, u jnaqqsu aktar l-għadd tal-isperma maskili. Mhuwiex biss ta' ħsara għall-bnedmin; rapporti jindikaw li l-materja prima sintetika tiegħu, l-NPEO, tikkawża wkoll ħsara sostanzjali lill-ħut.

B. PFOS

Il-PFOS, bl-isem sħiħ Perfluorooctane Sulfonate, huwa terminu ġenerali għal klassi ta' surfactants perfluworinati. Għandu effett ta' amplifikazzjoni ambjentali. Minħabba l-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi speċjali tiegħu, il-PFOS huwa estremament diffiċli biex jiddegrada u huwa meqjus bħala wieħed mis-sustanzi l-aktar reżistenti. Wara li jidħol fl-annimali u fil-ġisem tal-bniedem permezz tal-katina alimentari, jakkumula fi kwantitajiet kbar u jhedded serjament is-saħħa bijoloġika.

Ċ. LAS

L-LAS huwa sustanza niġġiesa organika ewlenija li tikkawża ħsara kbira lill-ambjent. Jista' jbiddel il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-ħamrija, bħal pereżempju t-tibdil fil-valur tal-pH tal-ħamrija u l-kontenut tal-ilma, u b'hekk jinibixxi t-tkabbir tal-pjanti. Barra minn hekk, meta jidħol f'korpi tal-ilma, l-LAS jista' jingħaqad ma' sustanzi niġġiesa oħra biex jifforma partiċelli kollojdali mxerrda u juri tossiċità għal organiżmi ogħla żgħażagħ u organiżmi aktar baxxi.

D. Surfactants tal-Fluworokarbonju

Il-PFOA u l-PFOS huma ż-żewġ surfactants fluworokarboniċi tradizzjonali ewlenin. Studji rilevanti wrew li komposti bħal dawn għandhom tossiċità għolja, jikkawżaw tniġġis ambjentali persistenti, u jakkumulaw b'mod massiv fl-organiżmi. Konsegwentement, ġew elenkati bħala Sustanzi Niġġiesa Organiċi Persistenti (POPs) min-Nazzjonijiet Uniti fl-2009.

4 Surfactants Ekoloġiċi u tat-Tip Ġdid

A. Surfactants ibbażati fuq l-Aċidi Amino

Is-surfactants ibbażati fuq l-aċidi amminiċi huma prinċipalment magħmula minn materja prima tal-bijomassa b'sorsi abbundanti. Huma għandhom tossiċità u effetti sekondarji baxxi, proprjetajiet ħfief, irritazzjoni baxxa għall-organiżmi, u bijodegradabilità eċċellenti. Skont il-proprjetajiet tal-iċċarġjar tal-gruppi idrofiliċi wara l-jonizzazzjoni fl-ilma, jistgħu wkoll jiġu kklassifikati f'erba' kategoriji: katjoniċi, anjoniċi, mhux joniċi u anfoteriċi. It-tipi komuni jinkludu t-tip ta' aċidu amminiku N-alkil, it-tip ta' ester tal-aċidu amminiku u t-tip ta' aċidu amminiku N-acyl.

B. Surfactants tal-Enżimi tal-Ananas

Is-surfactants tal-enzimi tal-ananas huma prodotti billi jiffermentaw id-dqiq taż-żerriegħa tal-kamelja u l-kejk taż-żejt li jibqa' wara l-estrazzjoni taż-żejt, il-qoxra tal-ananas, flimkien mat-trab tal-ħmira, il-pektinażi u mikro-organiżmi oħra. Għalkemm l-istruttura molekulari tal-ingredjenti attivi tagħhom tibqa' mhux ċara, id-dejta sperimentali turi li għandhom prestazzjoni favorevoli tal-ħasil.

Ċ. SAA

SAA huwa derivattiv taż-żejt tal-palm. Bħala prodott magħmul minn materja prima tal-pjanti rinnovabbli, ġibed attenzjoni mifruxa. Il-proċess ta' produzzjoni tiegħu huwa favur l-ambjent. Barra minn hekk, f'ilma iebes b'kontenut għoli ta' joni tal-kalċju u tal-manjeżju, jippreċipita l-melħ tal-kalċju ħafna aktar bil-mod minn surfactants użati b'mod komuni bħal LAS u AS, li jfisser li jipprovdi deterġenza eċċellenti f'applikazzjonijiet prattiċi.

5 Prospett ta' Żvilupp ta' Deterġenti

Fis-suq globali tad-deterġenti, il-pajjiżi jvarjaw fil-prijoritajiet u x-xejriet tal-iżvilupp, iżda d-direzzjoni ġenerali tar-riċerka għall-prodotti tad-deterġenti tibqa' konsistenti. Il-konċentrazzjoni u l-likwefazzjoni tad-deterġenti saru xejriet ewlenin, filwaqt li l-konservazzjoni tal-ilma, is-sikurezza, l-iffrankar tal-enerġija, il-professjonaliżmu, il-kompatibbiltà ambjentali u l-multifunzjonalità ħarġu bħala direzzjonijiet ta' żvilupp popolari. Is-surfactants, il-materja prima ewlenija tad-deterġenti, qed jevolvu lejn ħfief, formulazzjoni ta' komposti u kompatibilità ambjentali. Il-preparazzjonijiet tal-enzimi, li jiftaħru b'effiċjenza għolja, speċifiċità u rispett għall-ambjent, saru suġġett ta' riċerka importanti fl-iżvilupp tad-deterġenti. B'mod ġenerali, ix-xejriet tal-iżvilupp tal-industrija tad-deterġenti huma mqassra kif ġej:

Diversifikazzjoni, speċjalizzazzjoni u segmentazzjoni tal-prodotti tad-deterġenti. Id-deterġenti jistgħu jinqasmu f'tipi solidi, trab, likwidi u ġel skont il-forma; tip ikkonċentrat u tip regolari skont il-kontenut tal-ingredjent attiv; u diversi kategoriji skont l-imballaġġ, il-kulur u l-fwieħa.

Id-deterġenti likwidi se jsiru l-aktar kategorija ta' prodotti promettenti. Meta mqabbla mad-deterġenti solidi, id-deterġenti likwidi jaħdmu aħjar fil-ħasil b'temperatura baxxa, għandhom disinn ta' formula aktar flessibbli u proċessi ta' produzzjoni aktar sempliċi. Jeħtieġu wkoll inqas investiment fit-tagħmir u jikkunsmaw inqas enerġija waqt il-produzzjoni.

Konċentrazzjoni progressiva ta' prodotti tad-deterġenti. Mill-2009, id-deterġenti kkonċentrati evolvew fi tliet kategoriji ewlenin: trab tal-ħasil ikkonċentrat, kapsuli tal-ħasil ikkonċentrati u deterġent likwidu kkonċentrat. Id-deterġenti kkonċentrati għandhom vantaġġi notevoli fuq il-prodotti tradizzjonali, inkluż kontenut għoli ta' sustanza attiva, deterġenza qawwija u konservazzjoni tal-enerġija. Barra minn hekk, jiffrankaw il-materjali tal-ippakkjar, inaqqsu l-ispejjeż tat-trasport u jokkupaw inqas spazju għall-magażżinaġġ minħabba l-formula kkonċentrata tagħhom.

Orjentazzjoni lejn is-sikurezza tal-bniedem. Bit-titjib tal-istandards tal-għajxien, in-nies m'għadhomx sempliċement jevalwaw id-deterġenti mill-prestazzjoni tat-tneħħija tat-tbajja'. Is-sikurezza tal-bniedem, in-nuqqas ta' tossiċità u n-nuqqas ta' irritazzjoni ħafifa saru kriterji kruċjali għall-għażla tad-deterġenti.

Żvilupp ta' prodotti ekoloġiċi. L-ewtrofikazzjoni kkawżata minn deterġenti li fihom il-fosfru u l-impatti ambjentali negattivi tal-aġenti tal-ibbliċjar ġibdu tħassib pubbliku mifrux. Bi tweġiba għar-rekwiżiti tal-kimika ekoloġika, l-għażla tal-materja prima għad-deterġenti qed tinbidel gradwalment lejn għażliet li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent u ħfief.

Multifunzjonalizzazzjoni. Il-multifunzjonalità hija xejra ta' żvilupp prevalenti għal diversi prodotti soċjali, u l-ħtiġijiet ta' kuljum b'ħafna skopijiet saru komuni fil-ħajja. Fil-futur, id-deterġenti se jintegraw it-tneħħija tat-tbajja' ma' funzjonijiet bħall-isterilizzazzjoni, id-diżinfezzjoni u l-ibbliċjar.