Собуни зарфшӯйӣ ва сурфактантҳо

1.Муқаддима

Бо рушди саноати кимиё, сатҳи зиндагии мардум пайваста беҳтар шудааст. Дар ҳоле ки зиндагӣ ба таври назаррас беҳтар шудааст, он инчунин мушкилоти ҷиддии экологӣ ба бор овардааст, ки ҳатто саломатӣ ва бехатарии инсонро зери хатар мегузорад. Бо афзоиши талаботи мардум ба саломатӣ, бехатарии маҳсулоти кимиёвӣ, ки дар ҳаёти ҳаррӯза ҳамаҷост, таваҷҷӯҳи васеи ҷомеаро ба худ ҷалб кардааст. Шустушӯйҳо, ҳамчун моддаҳои кимиёвӣ, ки дар ҳаёти ҳаррӯза ва истеҳсолоти саноатӣ ба таври васеъ истифода мешаванд, нигаронии хоси ҷомеаро дар бораи бехатарии онҳо ба бор овардаанд.

Бехатарии маҳсулоти кимиёвӣ замоне ба бӯҳрони эътимоднокӣ дучор шуда буд. Ин вазъият аз як тараф аз вобастагии шадиди истеҳсоли воситаҳои шустушӯй ба ашёи хоми анъанавӣ ва аз тарафи дигар аз надоштани дониши касбии мардум дар бораи равандҳои истеҳсоли кимиёвӣ ба вуҷуд меояд.

Дар ин замина, бо роҳнамоии консепсияи асосии химияи сабз - "кам кардан ва бартараф кардани ифлосшавии муҳити зист дар манбаъ" - ин таҳқиқот тарҳрезӣ ва таҳияи навро дар бар мегирад.шустушӯйформулаҳо. Экологӣ тозасурфактантҳова реагентҳои кимиёвӣ, ки қодиранд микроорганизмҳоро дар об боздоранд, дар ин формулаи шустушӯй истифода шудаанд.

2.Вазъи кунунии рушдиШустушӯйҳо

Аз замони ворид шудани инсоният ба ҷомеаи мутамаддин, шустани либосҳо ҳамеша қисми ҷудонашавандаи ҳаёти инсон буд. Тақрибан 5000 сол пеш, одамон барои мақсадҳои шустан ба ҷамъоварии моддаҳои табиии барои шустан мувофиқ, аз қабили меваҳои малахи чинӣ ва ҷузъҳои ишқорӣ дар хокистари растанӣ шурӯъ карданд. Сесад сол пас, моддаҳои сурфактант аз ҷониби одамон ба таври сунъӣ истеҳсол карда шуданд. Зиёда аз як аср пеш, собун ихтироъ карда шуд. Аз он вақт инҷониб, собуне, ки аз равған, ишқор, намак, ҳанут ва пигментҳо сохта шудааст, ба як шустушӯи анъанавӣ табдил ёфтааст. Аввалин шустушӯи сунъии синтетикӣ, алкил нафталин сулфонат, дар давраи Ҷанги Якуми Ҷаҳонӣ пайдо шуд. Он аз ҷониби BASF-и Олмон соли 1917 таҳия ва расман соли 1925 ба истеҳсолот ворид карда шуд. Маъмулияти шустушӯйҳои синтетикӣ пас аз кашф ва расман ба истеҳсолот ворид кардани алкил бензоли натрий ва тетрапропилен алкил бензол байни солҳои 1935 ва 1939 ба амал омад.

3.Компонентҳои муассир ва механизми амали онШустушӯйҳо

3.1ШустанПринсип

Шустан дар маънои умумӣ ба раванди тоза кардани ифлосӣ аз сатҳи интиқолдиҳанда ишора мекунад. Ҳангоми шустан, таъсири шустушӯй таъсири мутақобилаи байни ифлосӣ ва интиқолдиҳандаро суст ё аз байн мебарад ва ҳолати пайвастшавии ифлосӣ ва интиқолдиҳандаро ба ҳолати пайвастшавии ифлосӣ ва шустушӯй табдил медиҳад. Дар ниҳоят, ифлосӣ аз интиқолдиҳанда тавассути шустан ва дигар усулҳо ҷудо мешавад. Раванди асосии амали шустанро метавон бо робитаи оддии зерин ифода кард:

Интиқолдиҳанда·Лой + Шустушӯй → Интиқолдиҳанда +Лой·Шустушӯй

Часпиши хок ба ашё ба часпиши физикӣ ва часпиши кимиёвӣ тақсим мешавад. Часпиши физикӣ инчунин часпиши механикӣ ва часпиши электростатикиро дар бар мегирад.

Часпиши кимиёвӣ асосан ба часпидан, ки тавассути пайвандҳои кимиёвӣ ба даст меояд, дахл дорад. Масалан, доғҳои сафеда ва занг, ки ба маҳсулоти нахӣ часпида шудаанд, ба часпиши кимиёвӣ тааллуқ доранд. Азбаски қувваи таъсири мутақобилаи кимиёвии ин намуди часпиш одатан қавӣ аст, ифлосӣ бо субстрат сахт омехта мешавад ва тоза кардани он хеле душвор аст, ки усулҳои махсуси коркардро талаб мекунад.

Қувваи таъсири мутақобила байни чирке, ки бо часпиши физикӣ пайваст шудааст ва субстрат нисбатан заиф аст, ки тоза кардани онро дар муқоиса бо часпиши кимиёвӣ осонтар мекунад. Чике, ки часпиши механикӣ дорад, тоза карданаш осон аст; тоза кардани он танҳо вақте душвор аст, ки зарраҳои чирке хурд бошанд (<0.1 мкм). Часпиши электростатикӣ ҳамчун таъсири мутақобила байни зарраҳои чиркеи заряднок ва зарядҳои муқобил зоҳир мешавад. Ин қувва нисбат ба қувваи механикӣ қавитар аст, ки боиси тоза кардани чирке нисбатан душвор мегардад.

Раванди тозакунии ифлосӣ одатан марҳилаҳои зеринро дар бар мегирад:

A. Адсорбсия: Сурфактантҳо дар шустушӯйҳо дар сатҳи байни ифлосӣ ва интиқолдиҳанда адсорбсияи самтӣ мегузаранд.

B. Тар ва воридшавӣ: Аз сабаби адсорбсияи самтии байнисатҳӣ аз сурфактантҳо, шустушӯй метавонад байни лой ва интиқолдиҳанда ворид шавад, интиқолдиҳандаро тар кунад ва қувваи часпиданро байни лой ва интиқолдиҳанда кам кунад.

C. Парокандагӣ ва устувории ифлосӣ: Ифлоси аз сатҳи интиқолдиҳанда ҷудошуда дар маҳлули шустушӯй пароканда, эмульсия карда ё ҳал мешавад, ки кафолат медиҳад, ки ифлоси ҷудошуда дубора ба сатҳи тозашуда часпида намешавад.

3.1.1 Намудҳои хок

Хок ба моддаҳои равғанӣ, ки ба интиқолдиҳандаҳо часпидаанд, инчунин ба часпакҳои чунин моддаҳои равғанӣ, ки таркиби хеле мураккаб доранд, ишора мекунад. Вобаста ба шаклҳои гуногун, онро тақрибан ба хокҳои сахт, хокҳои моеъ ва хокҳои махсус тақсим кардан мумкин аст.

Хокҳои сахти маъмулӣ занг, чанг, зарраҳои сиёҳи карбон ва ғайраро дар бар мегиранд. Сатҳи ин моддаҳо одатан зарядҳои манфӣ доранд, ки онҳоро ба часпидан ба субстратҳо моил мегардонад. Аксари хокҳои сахти зарраҳо дар об ҳал намешаванд, аммо онҳоро ба осонӣ дар маҳлулҳои обӣ, ки дорои шустушӯй мебошанд, пароканда кардан мумкин аст; зарраҳои сахти калонтарро тоза кардан осонтар аст. Аксари хокҳои моеъи маъмулӣ дар равған ҳал мешаванд ва метавонанд бо маҳлулҳои ишқорӣ собунизатсия шаванд, ки сабаби он аст, ки аксари шустушӯйҳо ишқорӣ мебошанд. Хокҳои махсус асосан ба доғҳои якрав, ба монанди доғҳои хун, шарбати растанӣ ва ихроҷи инсон ишора мекунанд. Ин намуди хок асосан бо истифода аз сафедкунандаҳо тоза карда мешавад, зеро хосияти қавии оксидкунандаи сафедкунандаҳо метавонад гурӯҳҳои хромофории онҳоро нобуд кунад.

3.2 Компонентҳои фаъол дар шустушӯйҳо

Сурфактантҳо, ки бо номи моддаҳои фаъоли сатҳӣ низ маълуманд, ҷузъҳои асосии функсионалии шустушӯйҳо мебошанд. Онҳо дар об зуд ҳал мешаванд ва хосиятҳои аъло, аз ҷумла безараргардонӣ, кафккунӣ, ҳалшавӣ, эмульсиякунӣ, таркунӣ ва парокандагӣ, нишон медиҳанд.

3.2.1 Сурфактантҳо: Пайдоиш ва рушд

Таҷрибаҳо нишон доданд, ки илова кардани моддаҳои муайян ба об метавонад шиддати сатҳии онро тағйир диҳад ва моддаҳои гуногун ба шиддати сатҳии об таъсири гуногун мерасонанд.

Аз нигоҳи хосияти кам кардани шиддати сатҳӣ, қобилияти паст кардани шиддати сатҳӣ дар ҳалкунанда ҳамчун фаъолияти сатҳӣ муайян карда мешавад ва моддаҳое, ки фаъолияти сатҳӣ доранд, моддаҳои фаъоли сатҳӣ номида мешаванд. Моддаҳое, ки ҳангоми илова кардани миқдори кам метавонанд ҳолати байнисатҳии системаи маҳлулро ба таври назаррас тағйир диҳанд, сурфактантҳо номида мешаванд.

Сурфактант моддаест, ки ҳангоми илова кардан ба миқдори ками ҳалкунанда метавонад шиддати сатҳии ҳалкунандаро ба таври назаррас коҳиш диҳад ва ҳолати байнисатҳии системаро тағйир диҳад. Ин боиси иҷрои як қатор вазифаҳо, ба монанди тар кардан ё хушк кардан, эмульсия кардан ё деэмульсия кардан, пароканда кардан ё флокуляция кардан, кафк кардан ё декафк кардан, ҳал кардан, намнок кардан, стерилизатсия кардан, нарм кардан, дафъкунандаи об, хосияти антистатикӣ ва муқовимат ба зангзанӣ мегардад, то ба талаботи амалии татбиқ ҷавобгӯ бошад.

Моддаҳои сурфактант дар асоси собун бори аввал дар Мисри Қадим тақрибан соли 2500 пеш аз милод пайдо шуданд, ки дар он ҷо мисриёни қадим аз омехтаи равғани гӯсфанд ва хокистари растанӣ маҳсулоти тозакунанда месохтанд. Тақрибан соли 70-уми мелодӣ, Плинии Империяи Рум аввалин собуни равғани гӯсфандро офарид. Собун то соли 1791, вақте ки кимиёшиноси фаронсавӣ Николас Леблан усули истеҳсоли содаи каустикиро тавассути электролизи хлориди натрий кашф кард, маъруфияти васеъ пайдо накард. Маҳсулоти марҳилаи дуюми таҳияи модаҳои сурфактант равғани сурхи Туркия аст, ки бо номи равғани кастори сулфонӣ низ маъруф аст. Он бо роҳи реаксияи равғани кастор бо кислотаи консентратсияшудаи сулфат дар ҳарорати паст ва сипас безараргардонӣ бо гидроксиди натрий синтез карда мешавад. Равғани сурхи Туркия дорои қудрати аълои эмульгатсионӣ, гузаронандагӣ, таршавӣ ва паҳншавӣ мебошад ва аз собун дар муқовимат ба оби сахт, кислота ва намакҳои металлӣ бартарӣ дорад.

3.2.2 Сохтори фаъолияти сатҳӣ

Хусусиятҳои беназири сурфактантҳо аз сохтори махсуси молекулавии онҳо бармеоянд. Сурфактантҳо одатан молекулаҳои хаттӣ мебошанд, ки ҳам гурӯҳҳои қутбии гидрофилӣ ва ҳам гурӯҳҳои гидрофобии ғайриқутбии липофилиро дар бар мегиранд.

Гурӯҳҳои гидрофобӣ сохторҳои гуногун доранд, ба монанди занҷирҳои рост, занҷирҳои шохадор ва сохторҳои даврӣ. Маъмултаринашон занҷирҳои карбогидридӣ мебошанд, аз ҷумла алканҳо, алкенҳо, сиклоалканҳо ва карбогидридҳои ароматикӣ, ки аксари шумораи атомҳои карбон аз 8 то 20 мебошанд. Дигар гурӯҳҳои гидрофобӣ спиртҳои равғанӣ, алкилфенолҳо ва гурӯҳҳои атомии дорои фтор, кремний ва дигар унсурҳоро дар бар мегиранд. Гурӯҳҳои гидрофилӣ ба намудҳои анионӣ, катионӣ, амфотерикӣ ионӣ ва ғайриионӣ тақсим карда мешаванд. Сурфактантҳои ионӣ метавонанд дар об ионӣ шаванд, то зарядҳои электрикиро интиқол диҳанд, дар ҳоле ки сурфактантҳои ғайриионӣ наметавонанд дар об ионӣ шаванд, аммо қутбӣ ва ҳалшавандагии об доранд.

3.2.3 Сурфактантҳои зараровари маъмул

Сурфактантҳо дар ҳаёти ҳаррӯзаи инсон ба таври васеъ истифода мешаванд, аммо онҳо бешубҳа моддаҳои кимиёвӣ мебошанд. Бисёре аз ашёи хоми сурфактантҳо дорои хосиятҳои муайяни заҳролудшавӣ ва ифлосшавӣ мебошанд. Ногузир, онҳо ба муҳити зист зарар мерасонанд; ҳангоми тамос бо одамон, онҳо метавонанд пӯстро озурда кунанд ва баъзеи онҳо ҳатто заҳролудшавӣ ва зангзании қавӣ дошта, ба бадани инсон зарари ҷиддӣ мерасонанд. Дар зер якчанд сурфактантҳои зараровари маъмулӣ оварда шудаанд:

А. АПЕО

APEO як навъи маъмули сурфактанти ғайриионӣ аст, ки аз як қисми алкил ва як қисми этокси иборат аст. Дарозии гуногуни занҷири карбонии қисми алкил ва миқдори гуногуни иловаҳои қисми этокси боиси пайдоиши шаклҳои сершумори мавҷудаи APEO бо фарқиятҳои назарраси фаъолият дар байни шаклҳои гуногун мегардад. Дар раванди синтези APEO, маҳсулоти асосӣ канцерогенӣ нест, аммо маҳсулоти иловагии он барои пӯст ва чашм зангзанандаанд ва баъзеи онҳо ҳатто дар ҳолатҳои вазнин метавонанд боиси саратон шаванд. Гарчанде ки он ба организмҳо мустақиман зарар намерасонад, APEO хатари гормонҳои экологӣ дорад. Чунин моддаҳои кимиёвӣ тавассути роҳҳои гуногун ба бадани инсон ворид мешаванд, таъсири монанд ба эстрогенро ба вуҷуд меоранд, ихроҷи муқаррарии гормонҳои инсонро халалдор мекунанд ва шумораи нутфаҳои мардонаро боз ҳам кам мекунанд. Он на танҳо барои одамон зараровар аст; гузоришҳо нишон медиҳанд, ки маводи хоми синтетикии он NPEO инчунин ба моҳӣ зарари ҷиддӣ мерасонад.

Б. ПФОС

PFOS, ки пурра перфтороктан сулфонат ном дорад, истилоҳи умумӣ барои синфи сурфактантҳои перфтордор мебошад. Он таъсири тақвияти муҳити зист дорад. Аз сабаби хосиятҳои махсуси физикӣ ва химиявии худ, PFOS-ро таҷзия кардан хеле душвор аст ва яке аз моддаҳои аз ҳама бетартиб ҳисобида мешавад. Пас аз ворид шудан ба ҳайвонот ва бадани инсон тавассути занҷири ғизо, он ба миқдори зиёд ҷамъ мешавад ва ба саломатии биологӣ таҳдиди ҷиддӣ мекунад.

C. LAS

LAS як ифлоскунандаи асосии органикӣ аст, ки ба муҳити зист зарари калон мерасонад. Он метавонад хосиятҳои физикӣ ва химиявии хокро, аз қабили тағир додани арзиши рН-и хок ва миқдори обро, тағйир диҳад ва бо ин васила афзоиши растаниҳоро боздорад. Илова бар ин, ҳангоми ворид шудан ба обанборҳо, LAS метавонад бо дигар ифлоскунандаҳо якҷоя шуда, зарраҳои коллоидии парокандаро ташкил диҳад ва барои организмҳои ҷавони болоӣ ва поёнӣ заҳролудӣ нишон диҳад.

D. Сурфактантҳои фторкарбон

PFOA ва PFOS ду сурфактантҳои асосии анъанавии фторкарбон мебошанд. Тадқиқотҳои дахлдор нишон доданд, ки чунин пайвастагиҳо заҳролудии баланд доранд, боиси ифлосшавии доимии муҳити зист мешаванд ва дар организмҳо ба таври назаррас ҷамъ мешаванд. Дар натиҷа, онҳо соли 2009 аз ҷониби Созмони Милали Муттаҳид ҳамчун Ифлоскунандаҳои Органикии Доимӣ (ИОМ) номбар карда шуданд.

4 Сурфактантҳои навъи сабз ва нав

A. Сурфактантҳои дар асоси аминокислотаҳо

Сурфактантҳои дар асоси аминокислотаҳо асосёфта асосан аз ашёи хоми биомасса бо манбаъҳои фаровон сохта мешаванд. Онҳо дорои таъсири заҳролуд ва паҳлӯии кам, хосиятҳои сабук, ангезиши кам барои организмҳо ва таҷзияи аълои биологӣ мебошанд. Мувофиқи хосиятҳои зарядии гурӯҳҳои гидрофилӣ пас аз ионизатсия дар об, онҳоро инчунин ба чор категория тақсим кардан мумкин аст: катионӣ, анионӣ, ғайриионӣ ва амфотерикӣ. Намудҳои маъмул иборатанд аз навъи аминокислотаи N-алкил, навъи эфирии аминокислотаҳо ва навъи аминокислотаи N-асил.

B. Сурфактантҳои ферментии ананас

Сурфактантҳои ферментии ананас бо роҳи ферментатсияи орди тухми камелия ва кулчаи равғанӣ, ки пас аз истихроҷи равған, пӯсти ананас боқӣ мондааст, дар якҷоягӣ бо хокаи хамиртуруш, пектиназа ва дигар микроорганизмҳо истеҳсол карда мешаванд. Гарчанде ки сохтори молекулавии компонентҳои фаъоли онҳо норавшан боқӣ мемонад, маълумоти таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки онҳо самаранокии хуби шустан доранд.

C. SAA

SAA як ҳосилаи равғани нахл аст. Ҳамчун маҳсулоте, ки аз ашёи хоми растании барқароршаванда тайёр карда мешавад, он таваҷҷӯҳи васеъро ба худ ҷалб кардааст. Раванди истеҳсоли он аз ҷиҳати экологӣ тоза аст. Ғайр аз ин, дар оби сахт бо миқдори зиёди ионҳои калсий ва магний, он намакҳои калсийро нисбат ба сурфактантҳои маъмулан истифодашаванда ба монанди LAS ва AS хеле сусттар таҳшин мекунад, ки ин маънои онро дорад, ки он дар татбиқи амалӣ шустушӯи аълоро таъмин мекунад.

5 Дурнамои рушди воситаҳои шустушӯй

Дар бозори ҷаҳонии шустушӯй, кишварҳо аз рӯи афзалиятҳо ва тамоюлҳои рушд фарқ мекунанд, аммо самти умумии таҳқиқоти маҳсулоти шустушӯй яксон боқӣ мемонад. Консентратсия ва моеъ кардани шустушӯйҳо ба тамоюлҳои асосӣ табдил ёфтаанд, дар ҳоле ки сарфаи об, бехатарӣ, сарфаи энергия, касбият, дӯстона ба муҳити зист ва бисёрфунксионалӣ ҳамчун самтҳои маъмули рушд пайдо шудаанд. Сурфактантҳо, ашёи хоми асосии шустушӯйҳо, ба самти нармӣ, формулаи пайваста ва мутобиқати экологӣ таҳаввул меёбанд. Доруҳои ферментӣ, ки дорои самаранокии баланд, хосият ва дӯстона ба муҳити зист мебошанд, ба як нуқтаи таҳқиқот дар рушди шустушӯй табдил ёфтаанд. Умуман, тамоюлҳои рушди саноати шустушӯй чунин ҷамъбаст карда мешаванд:

Гуногунрангӣ, тахассус ва сегментатсияи маҳсулоти шустушӯй. Шустушӯйҳоро аз рӯи шакл ба намудҳои сахт, хока, моеъ ва гелӣ; аз рӯи миқдори компонентҳои фаъол ба намуди консентратсияшуда ва намуди муқаррарӣ; ва аз рӯи бастабандӣ, ранг ва бӯй ба категорияҳои гуногун тақсим кардан мумкин аст.

Шустушӯйҳои моеъ ба категорияи маҳсулоте табдил хоҳанд ёфт, ки умедбахштаринанд. Дар муқоиса бо шустушӯйҳои сахт, шустушӯйҳои моеъ дар шустани ҳарорати паст беҳтар кор мекунанд, дорои тарҳи формулаи чандиртар ва равандҳои соддатари истеҳсолӣ мебошанд. Онҳо инчунин сармоягузории камтари таҷҳизотро талаб мекунанд ва ҳангоми истеҳсол энергияи камтар истеъмол мекунанд.

Консентратсияи пешрафтаи маҳсулоти шустушӯй. Аз соли 2009 инҷониб, шустушӯйҳои консентратсияшуда ба се категорияи асосӣ табдил ёфтанд: хокаи ҷомашӯии консентратсияшуда, қуттиҳои ҷомашӯии консентратсияшуда ва шустушӯйи моеъи консентратсияшуда. Шустушӯйҳои консентратсияшуда нисбат ба маҳсулоти анъанавӣ бартариҳои назаррас доранд, аз ҷумла миқдори зиёди моддаҳои фаъол, шустушӯи қавӣ ва сарфаи энергия. Илова бар ин, онҳо маводҳои бастабандиро сарфа мекунанд, хароҷоти нақлиётро кам мекунанд ва фазои анборро камтар ишғол мекунанд, зеро формулаи консентратсияшудаи онҳо мавҷуд аст.

Самти бехатарии инсонӣ. Бо беҳтар шудани сатҳи зиндагӣ, одамон дигар воситаҳои шустушӯйро танҳо аз рӯи самаранокии тозакунии доғҳо арзёбӣ намекунанд. Бехатарии инсонӣ, заҳролуд набудан ва нороҳатии сабук ба меъёрҳои муҳим барои интихоби воситаҳои шустушӯй табдил ёфтаанд.

Таҳияи маҳсулоти экологӣ. Эвтрофикатсия, ки дар натиҷаи шустушӯйҳои дорои фосфор ба вуҷуд омадааст ва таъсири манфии агентҳои сафедкунанда ба муҳити зист нигаронии васеъи ҷомеаро ба бор овардааст. Дар посух ба талаботи химияи сабз, интихоби ашёи хом барои шустушӯйҳо тадриҷан ба самти вариантҳои экологӣ ва нарм тағйир меёбад.

Бисёрфунксионалӣ. Бисёрфунксионалӣ як тамоюли асосии рушди маҳсулоти гуногуни иҷтимоӣ аст ва ниёзҳои ҳаррӯзаи бисёрфунксионалӣ дар зиндагӣ маъмул гаштаанд. Дар оянда, шустушӯйҳо тозакунии доғҳоро бо вазифаҳо ба монанди стерилизатсия, безараргардонӣ ва сафедкунӣ муттаҳид хоҳанд кард.