Sabuni ya Kuoshea na Visafishaji

1.Utangulizi

Pamoja na maendeleo ya tasnia ya kemikali, viwango vya maisha ya watu vimeimarika kila mara. Ingawa maisha yameimarika sana, pia yamesababisha matatizo makubwa ya mazingira, hata kuhatarisha afya na usalama wa binadamu. Kadri mahitaji ya watu ya afya yanavyozidi kuongezeka, usalama wa bidhaa za kemikali unaoenea katika maisha ya kila siku umevutia umakini mkubwa wa umma. Visafishaji, kama vitu vya kemikali vinavyotumika sana katika maisha ya kila siku na uzalishaji wa viwanda, vimevutia wasiwasi mkubwa wa umma kuhusu usalama wake.

Usalama wa bidhaa za kemikali umewahi kuwa katika mgogoro wa uaminifu. Hali hii inatokana na utegemezi mkubwa wa uzalishaji wa sabuni kwenye malighafi za kitamaduni, na kwa upande mwingine kutokana na ukosefu wa ujuzi wa kitaalamu wa umma kuhusu michakato ya uzalishaji wa kemikali.

Kinyume na msingi huu, unaoongozwa na dhana ya msingi ya kemia ya kijani — "kupunguza na kuondoa uchafuzi wa mazingira kwenye chanzo" — utafiti huu unabuni na kuendeleza mpyasabuni ya kusafishaMichanganyiko. Rafiki kwa mazingiravisafishajina vitendanishi vya kemikali vinavyoweza kuzuia vijidudu kwenye maji hutumika katika muundo huu wa sabuni.

2.Hali ya Maendeleo ya Sasa yaSabuni za kusafisha

Tangu ubinadamu uingie katika jamii iliyostaarabika, shughuli za kuosha zimekuwa sehemu muhimu ya maisha ya binadamu. Karibu miaka 5,000 iliyopita, wanadamu walianza kukusanya vitu asilia vinavyofaa kuosha kama vile matunda ya nzige wa asali wa Kichina na vipengele vya alkali katika majivu ya mimea kwa madhumuni ya kuosha. Miaka mia tatu baadaye, visafishaji vilitengenezwa bandia na wanadamu. Zaidi ya karne moja iliyopita, sabuni ilivumbuliwa. Tangu wakati huo, sabuni iliyotengenezwa kwa grisi, alkali, chumvi, viungo na rangi imekuwa sabuni ya kitamaduni. Sabuni ya kwanza ya bandia, alkali naphthalene sulfonate, iliibuka wakati wa Vita vya Kwanza vya Dunia. Ilitengenezwa na BASF ya Ujerumani mnamo 1917 na kuanza uzalishaji rasmi mnamo 1925. Kuenea kwa sabuni za bandia kulifanyika baada ya sodiamu alkyl benzene sulfonate na tetrapropylene alkyl benzene kugunduliwa na kuzinduliwa rasmi katika uzalishaji kati ya 1935 na 1939.

3.Viungo Vinavyofaa na Utaratibu wa Utendaji waSabuni za kusafisha

3.1KuoshaKanuni

Kuosha kwa maana ya jumla kunamaanisha mchakato wa kuondoa uchafu kutoka kwenye uso wa kibebaji. Wakati wa kuosha, kitendo cha sabuni hudhoofisha au kuondoa mwingiliano kati ya uchafu na kibebaji, na kubadilisha hali ya kuunganisha uchafu na kibebaji kuwa hali ya kuunganisha uchafu na sabuni. Hatimaye, uchafu hutenganishwa na kibebaji kupitia kusuuza na njia zingine. Mchakato wa msingi wa kitendo cha kuosha unaweza kuonyeshwa kwa uhusiano rahisi ufuatao:

Kibebea·Uchafu + Sabuni ya Kusafisha → Kibebea + Uchafu·Sabuni ya Kusafisha

Kushikamana kwa uchafu na vitu kumegawanywa katika kushikamana kimwili na kushikamana kwa kemikali. Kushikamana kimwili pia kunajumuisha kushikamana kwa mitambo na kushikamana kwa umeme.

Ushikamano wa kemikali hurejelea zaidi ushikamano unaopatikana kupitia vifungo vya kemikali. Kwa mfano, madoa ya protini na kutu iliyoshikamana na vitu vya nyuzi ni mali ya ushikamano wa kemikali. Kwa kuwa nguvu ya mwingiliano wa kemikali ya aina hii ya ushikamano kwa ujumla ni kali, uchafu huunganishwa vizuri na sehemu ya chini ya ardhi na ni vigumu sana kuondoa, ikihitaji mbinu maalum za matibabu.

Nguvu ya mwingiliano kati ya uchafu uliounganishwa na mshikamano wa kimwili na substrate ni dhaifu kiasi, na hivyo kurahisisha kuondoa ikilinganishwa na mshikamano wa kemikali. Uchafu wenye mshikamano wa kiufundi ni rahisi kuondoa; ni vigumu tu kuondoa wakati chembe za uchafu ni ndogo (<0.1 μm). Mshikamano wa kielektroniki hujitokeza kama mwingiliano kati ya chembe za uchafu zilizochajiwa na chaji zinazopingana. Nguvu hii ina nguvu zaidi kuliko nguvu ya kiufundi, na kusababisha kuondolewa kwa uchafu kuwa mgumu kiasi.

Mchakato wa kuosha uchafu kwa ujumla huzingatiwa kujumuisha hatua zifuatazo:

A. Ufyonzaji: Vifyonzaji katika sabuni hupitia ufyonzaji wa mwelekeo kwenye kiunganishi kati ya uchafu na kibebaji.

B. Kulowesha na Kupenya: Kutokana na ufyonzaji wa visafishaji vya uso kuelekea upande wa ndani, sabuni inaweza kupenya kati ya uchafu na kibebaji, kulowesha kibebaji, na kupunguza nguvu ya kushikamana kati ya uchafu na kibebaji.

C. Utawanyiko na Uimarishaji wa Uchafu: Uchafu uliotengwa kutoka kwenye uso wa kubeba hutawanywa, huchanganywa au kuyeyushwa katika mchanganyiko wa sabuni, kuhakikisha kwamba uchafu uliotengwa hautaunganishwa tena kwenye uso uliosafishwa.

3.1.1 Aina za Udongo

Udongo hurejelea vitu vyenye mafuta vinavyoshikamana na vibebaji pamoja na gundi za vitu hivyo vyenye mafuta, vyenye muundo tata sana. Kulingana na aina tofauti, unaweza kugawanywa katika udongo mgumu, udongo wa kioevu na udongo maalum.

Udongo mgumu wa kawaida hujumuisha kutu, vumbi, chembe nyeusi za kaboni na kadhalika. Nyuso za vitu hivi kwa kawaida hubeba chaji hasi, na kuzifanya ziwe rahisi kushikamana na substrates. Chembe nyingi ngumu za udongo haziyeyuki kwa maji, lakini zinaweza kutawanywa kwa urahisi katika myeyusho wa maji yenye sabuni; chembe kubwa ngumu ni rahisi kuondoa. Udongo mwingi wa kioevu huyeyuka kwa mafuta na unaweza kupitia saponification na myeyusho wa alkali, ambayo inaelezea kwa nini sabuni nyingi ni za alkali. Udongo maalum hurejelea hasa madoa magumu kama vile madoa ya damu, utomvu wa mimea na ute wa binadamu. Aina hii ya udongo huondolewa kimsingi na bleach, kwani sifa kubwa ya oksidi ya bleach inaweza kuharibu vikundi vyao vya kromoforiki.

3.2 Viungo Vinavyofanya Kazi katika Sabuni za Kusafisha

Visafishaji, pia hujulikana kama vitu vinavyofanya kazi juu ya uso, ni vipengele vikuu vya utendaji kazi katika sabuni. Huyeyuka haraka katika maji na huonyesha sifa bora ikiwa ni pamoja na kuondoa uchafu, kutoa povu, kuyeyuka, kufyonza, kulowesha na kutawanya.

3.2.1 Visafishaji: Asili na Maendeleo

Majaribio yameonyesha kwamba kuongeza vitu fulani kwenye maji kunaweza kubadilisha mvutano wake wa uso, na vitu tofauti vina athari tofauti kwenye mvutano wa uso wa maji.

Kwa upande wa sifa ya kupunguza mvutano wa uso, uwezo wa kupunguza mvutano wa uso wa kiyeyusho hufafanuliwa kama shughuli za uso, na vitu vyenye shughuli za uso huitwa vitu vinavyofanya kazi juu ya uso. Vitu vinavyoweza kubadilisha kwa kiasi kikubwa hali ya mfumo wa myeyusho vinapoongezwa kwa kiasi kidogo hujulikana kama visafishaji.

Kinyufakti ni dutu ambayo, ikiongezwa kwenye kiyeyusho katika kipimo kidogo, inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa mvutano wa uso wa kiyeyusho na kubadilisha hali ya mfumo wa usoni. Hii husababisha mfululizo wa kazi kama vile kulowesha au kuondoa maji, kuinyunyiza au kuiondoa, kutawanya au kufyonza, kutoa povu au kuondoa madoa, kuyeyusha, kulainisha, kuua vijidudu, kulainisha, kuzuia maji, sifa ya kuzuia tuli na upinzani wa kutu, ili kukidhi mahitaji ya matumizi ya vitendo.

Visafishaji vinavyotokana na sabuni vilionekana kwa mara ya kwanza katika Misri ya kale karibu 2500 KK, ambapo Wamisri wa kale walitengeneza bidhaa za kusafisha kutoka kwa mchanganyiko wa mafuta ya kondoo na majivu ya mimea. Karibu 70 BK, Pliny wa Milki ya Kirumi aliunda kipande cha kwanza cha sabuni ya mafuta ya kondoo. Sabuni haikupata umaarufu mkubwa hadi 1791, wakati mwanakemia Mfaransa Nicolas Leblanc alipogundua njia ya kutengeneza soda ya caustic kupitia elektrolisisi ya kloridi ya sodiamu. Bidhaa ya hatua ya pili ya maendeleo ya visafishaji ni Mafuta ya Uturuki Nyekundu, ambayo pia hujulikana kama Mafuta ya Sulfonated Castor. Hutengenezwa kwa kutumia mafuta ya castor yenye asidi ya sulfuriki iliyokolea kwenye joto la chini, ikifuatiwa na kupunguzwa kwa hidroksidi ya sodiamu. Mafuta ya Uturuki Nyekundu yanajivunia nguvu bora ya kuyeyusha, upenyezaji, unyevu na uenezaji, na hushinda sabuni katika upinzani dhidi ya maji magumu, asidi na chumvi za metali.

3.2.2 Muundo wa Shughuli za Uso

Sifa za kipekee za vinufaksi hutokana na muundo wao maalum wa molekuli. Vinufaksi kwa ujumla ni molekuli za mstari ambazo zina vikundi vya polar vya hidrofiliki na vikundi vya lipofiliki visivyo na hidrofiliki.

Vikundi vya haidrofobi vina miundo mbalimbali kama vile minyororo iliyonyooka, minyororo yenye matawi na miundo ya mzunguko. Ya kawaida zaidi ni minyororo ya hidrofobi ikiwa ni pamoja na alkani, alkeni, saikloalkani na hidrofobi za aromatiki, huku idadi kubwa ya atomi za kaboni ikianzia 8 hadi 20. Vikundi vingine vya haidrofobi ni pamoja na alkoholi zenye mafuta, alkilifenoli, na vikundi vya atomi vyenye florini, silikoni na elementi zingine. Vikundi vya haidrofobi vimegawanywa katika aina za anioniki, cationic, amphoteric ioni na zisizo za ioni. Visafishaji vya ioni vinaweza ioni kwenye maji ili kubeba chaji za umeme, huku visafishaji visivyo vya ioni haviwezi ioni kwenye maji lakini vina polarity na umumunyifu wa maji.

3.2.3 Visafishaji Vinavyodhuru Kawaida

Visafishaji hutumika sana katika maisha ya kila siku ya binadamu, lakini bila shaka ni kemikali. Malighafi nyingi za visafishaji zina sifa fulani za sumu na uchafuzi. Bila shaka, husababisha madhara kwa mazingira; vinapogusana na binadamu, vinaweza kuwasha ngozi, na baadhi hata vina sumu kali na ulikaji, na kusababisha uharibifu mkubwa kwa mwili wa binadamu. Yafuatayo yanaanzisha visafishaji kadhaa vya kawaida vyenye madhara:

A. CHOMBO

APEO ni aina ya kawaida ya kisafishaji kisicho cha ioni, kilichoundwa na sehemu ya alkyl na sehemu ya ethoxy. Urefu tofauti wa mnyororo wa kaboni wa sehemu ya alkyl na kiasi tofauti cha nyongeza cha sehemu ya ethoxy husababisha aina nyingi zilizopo za APEO zenye tofauti kubwa za utendaji kati ya aina tofauti. Katika mchakato wa usanisi wa APEO, bidhaa kuu haina kusababisha saratani, lakini bidhaa zake za ziada husababisha ulikaji kwenye ngozi na macho, na baadhi zinaweza hata kusababisha saratani katika hali mbaya. Ingawa haidhuru viumbe hai moja kwa moja, APEO ina hatari ya homoni za kimazingira. Dutu kama hizo za kemikali huingia mwilini mwa binadamu kupitia njia mbalimbali, hutoa athari kama za estrojeni, huvuruga usiri wa kawaida wa homoni za binadamu, na hupunguza zaidi idadi ya manii ya kiume. Sio tu kwamba ni hatari kwa wanadamu; ripoti zinaonyesha kuwa malighafi yake ya sintetiki NPEO pia husababisha uharibifu mkubwa kwa samaki.

B. PFOS

PFOS, inayoitwa kikamilifu Perfluorooctane Sulfonate, ni neno la jumla la kundi la visafishaji vilivyotiwa fluorini. Ina athari ya kuongeza mazingira. Kwa sababu ya sifa zake maalum za kimwili na kemikali, PFOS ni ngumu sana kuharibika na inachukuliwa kama moja ya vitu vinavyokasirika zaidi. Baada ya kuingia kwenye wanyama na mwili wa binadamu kupitia mnyororo wa chakula, hujikusanya kwa wingi na kutishia vibaya afya ya kibiolojia.

C. LAS

LAS ni uchafuzi mkubwa wa kikaboni unaosababisha madhara makubwa kwa mazingira. Inaweza kubadilisha sifa za kimwili na kemikali za udongo, kama vile kubadilisha thamani ya pH ya udongo na kiwango cha maji, na hivyo kuzuia ukuaji wa mimea. Zaidi ya hayo, inapoingia kwenye miili ya maji, LAS inaweza kuchanganywa na vichafuzi vingine na kuunda chembe za kolloidal zilizotawanyika na kuonyesha sumu kwa viumbe vidogo vya juu na viumbe vya chini.

D. Visafishaji vya Fluorokaboni

PFOA na PFOS ndizo visafishaji viwili vikuu vya jadi vya fluorokaboni. Uchunguzi unaofaa umeonyesha kuwa misombo kama hiyo ina sumu kali, husababisha uchafuzi wa mazingira unaoendelea, na hujilimbikiza kwa wingi katika viumbe hai. Kwa hivyo, iliorodheshwa kama Vichafuzi vya Kikaboni Vinavyoendelea (POPs) na Umoja wa Mataifa mnamo 2009.

4 Visafishaji vya Kijani na Aina Mpya

A. Visafishaji Vinavyotokana na Asidi ya Amino

Visafishaji vyenye msingi wa amino asidi hutengenezwa hasa kwa malighafi za majani zenye vyanzo vingi. Vina sumu kidogo na madhara yake ni madogo, sifa ndogo, muwasho mdogo kwa viumbe hai, na uwezo bora wa kuoza kwa viumbe hai. Kulingana na sifa za chaji za vikundi vya hidrofili baada ya ioni katika maji, vinaweza pia kugawanywa katika makundi manne: cationic, anionic, non-ionic na amphoteric. Aina za kawaida ni pamoja na aina ya amino asidi ya N-alkili, aina ya esta ya amino asidi na aina ya amino asidi ya N-acyl.

B. Visafishaji vya Enzyme ya Nanasi

Viungio vya kimeng'enya cha nanasi huzalishwa kwa kuchachusha unga wa mbegu za camellia na keki ya mafuta iliyobaki baada ya uchimbaji wa mafuta, maganda ya nanasi, pamoja na unga wa chachu, pectinase na vijidudu vingine. Ingawa muundo wa molekuli wa viambato vyao hai bado haujabainika, data ya majaribio inathibitisha kuwa vina utendaji mzuri wa kuosha.

C. SAA

SAA ni bidhaa inayotokana na mafuta ya mawese. Kama bidhaa iliyotengenezwa kwa malighafi za mimea inayoweza kutumika tena, imevutia umakini mkubwa. Mchakato wake wa uzalishaji ni rafiki kwa mazingira. Zaidi ya hayo, katika maji magumu yenye kiwango cha juu cha kalsiamu na ioni za magnesiamu, huchochea chumvi za kalsiamu polepole zaidi kuliko visafishaji vinavyotumika kawaida kama vile LAS na AS, ikimaanisha hutoa usafi bora katika matumizi ya vitendo.

5 Matarajio ya Uundaji wa Sabuni

Katika soko la sabuni duniani, nchi hutofautiana katika vipaumbele na mitindo ya maendeleo, lakini mwelekeo wa jumla wa utafiti wa bidhaa za sabuni unabaki kuwa thabiti. Mkusanyiko na umiminikaji wa sabuni umekuwa mitindo mikuu, huku uhifadhi wa maji, usalama, kuokoa nishati, taaluma, urafiki wa mazingira na utendaji kazi mbalimbali ukiibuka kama mwelekeo maarufu wa maendeleo. Visafishaji, malighafi kuu za sabuni, vinabadilika kuelekea upole, uundaji wa misombo na utangamano wa mazingira. Maandalizi ya vimeng'enya, yenye ufanisi wa hali ya juu, umaalum na urafiki wa mazingira, yamekuwa sehemu muhimu ya utafiti katika maendeleo ya sabuni. Kwa ujumla, mitindo ya maendeleo ya tasnia ya sabuni imefupishwa kama ifuatavyo:

Utofautishaji, utaalamu na mgawanyiko wa bidhaa za sabuni. Sabuni zinaweza kugawanywa katika aina ngumu, poda, kioevu na jeli kwa umbo; aina iliyokolea na aina ya kawaida kwa kiwango cha viambato vinavyofanya kazi; na kategoria mbalimbali kwa ufungashaji, rangi na harufu.

Sabuni za kioevu zitakuwa kundi la bidhaa zenye matumaini zaidi. Ikilinganishwa na sabuni ngumu, sabuni za kioevu hufanya kazi vizuri zaidi katika kuosha kwa joto la chini, zina muundo rahisi zaidi wa fomula na michakato rahisi ya uzalishaji. Pia zinahitaji uwekezaji mdogo wa vifaa na hutumia nishati kidogo wakati wa uzalishaji.

Mkusanyiko unaoendelea wa bidhaa za sabuni. Tangu 2009, sabuni zilizokolea zimebadilika katika makundi matatu makuu: poda ya kufulia iliyokolea, maganda ya kufulia yaliyokolea na sabuni ya kioevu iliyokolea. Sabuni zilizokolea zina faida kubwa ikilinganishwa na bidhaa za kitamaduni, ikiwa ni pamoja na kiwango kikubwa cha dutu inayofanya kazi, sabuni kali na uhifadhi wa nishati. Zaidi ya hayo, huokoa vifaa vya ufungashaji, hupunguza gharama za usafirishaji na huchukua nafasi ndogo ya ghala kutokana na fomula yao iliyokolea.

Mwelekeo wa usalama wa binadamu. Kwa uboreshaji wa viwango vya maisha, watu hawatathmini tena sabuni kwa utendaji wa kuondoa madoa. Usalama wa binadamu, kutokuwa na sumu na kutokuwa na muwasho mdogo vimekuwa vigezo muhimu vya uteuzi wa sabuni.

Ukuzaji wa bidhaa rafiki kwa mazingira. Uchafuzi wa mazingira unaosababishwa na sabuni zenye fosforasi na athari mbaya kwa mazingira za mawakala wa upaukaji wa rangi umevutia wasiwasi mkubwa wa umma. Kwa kukabiliana na mahitaji ya kemia ya kijani, uteuzi wa malighafi kwa sabuni unabadilika polepole kuelekea chaguzi rafiki kwa mazingira na zisizo na madhara.

Utendaji kazi mbalimbali. Utendaji kazi mbalimbali ni mwenendo unaoenea wa maendeleo kwa bidhaa mbalimbali za kijamii, na mahitaji ya kila siku yenye matumizi mengi yamekuwa ya kawaida maishani. Katika siku zijazo, sabuni zitajumuisha kuondoa madoa na kazi kama vile kusafisha vijidudu, kuua vijidudu na kutakasa.