การจำแนกประเภทและคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

สารลดแรงตึงผิวก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อร่างกายมนุษย์และระบบนิเวศในระหว่างกระบวนการผลิตและการใช้งาน การเติมสารลดแรงตึงผิวในปริมาณที่เหมาะสม-การใช้ตัวทำละลายที่มีส่วนประกอบของฟอสเฟตในผงซักฟอกสามารถช่วยเพิ่มการละลายและประสิทธิภาพในการซักได้ อย่างไรก็ตาม ตัวทำละลายเหล่านี้มีพิษในระดับหนึ่งและอาจทำให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังได้ การใช้สารลดแรงตึงผิวมากเกินไปยังก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อระบบนิเวศอีกด้วย ตัวอย่างเช่น โซเดียมอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (ABS) ย่อยสลายได้ยาก การใช้ในปริมาณมากในผงซักฟอกทำให้เกิดฟองจำนวนมาก ส่งผลให้มีฟองมากเกินไปในท่อระบายน้ำในเมืองและแม่น้ำ สารลดแรงตึงผิวที่มีฟอสเฟตทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชันในแม่น้ำและทะเลสาบเมื่อใช้งาน นอกจากนี้ยังมีการผลิตซัลเฟอร์ไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ในระหว่างการผลิตลิเนียร์อัลคิลเบนซีนซัลโฟเนต (LAS) รวมถึงไดออกซินด้วย-เช่น สารในแอลกอฮอล์อีทอกซิเลตซัลเฟต (AES)-ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ ทนต่อการย่อยสลายทางชีวภาพ และก่อให้เกิดความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อม

เพื่อพบปะผู้คน'สุขภาพที่กำลังเติบโต-การดูแลเอาใจใส่เป็นสิ่งจำเป็นและรับประกันการพัฒนาอย่างยั่งยืนของสภาพแวดล้อมการอยู่อาศัยของมนุษย์ ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพัฒนาสารลดแรงตึงผิวที่มีคุณสมบัติไม่รุนแรง-มีความเป็นพิษและเป็นอันตรายต่อมนุษย์น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม

การจำแนกประเภทและคุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

สารลดแรงตึงผิวสีเขียว หมายถึง สารลดแรงตึงผิวที่ผลิตจากทรัพยากรธรรมชาติหรือทรัพยากรหมุนเวียน มีความรุนแรงต่อการระคายเคืองต่อมนุษย์ต่ำ และย่อยสลายได้ง่ายทางชีวภาพ โดยสามารถแบ่งสารลดแรงตึงผิวสีเขียวตามการแตกตัวในน้ำได้เป็นสองประเภท คือ ไม่แตกตัวในน้ำ-สารลดแรงตึงผิวสีเขียวแบบไอออนิกและสารลดแรงตึงผิวสีเขียวแบบไอออนิก สารลดแรงตึงผิวสีเขียวแบบไอออนิกยังแบ่งออกเป็นประเภทประจุบวก ประจุลบ และแอมโฟเทอริกอีกด้วย-แบ่งประเภทไอออนตามส่วนประกอบสำคัญหลังจากละลายแล้ว

สารลดแรงตึงผิวสีเขียวผลิตจากทรัพยากรธรรมชาติหรือทรัพยากรหมุนเวียน จึงมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติ อ่อนโยน และระคายเคืองต่ำ เช่นเดียวกับสารลดแรงตึงผิวทั่วไป สารลดแรงตึงผิวสีเขียวประกอบด้วยหมู่ไฮโดรฟิลิกและหมู่ไฮโดรโฟบิก เมื่อเปรียบเทียบกับสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิม สารลดแรงตึงผิวสีเขียวให้ประสิทธิภาพสูงกว่า-มีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูง เข้ากันได้ดีกับสารต่างๆ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อีกทั้งยังมีคุณสมบัติในการทำให้เกิดอิมัลชัน การซัก การละลาย การทำให้เปียก การละลาย และการทำให้คงตัวที่ดี

นอกจากนี้ สารลดแรงตึงผิวสีเขียวแต่ละชนิดยังมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ตัวอย่างเช่นα‑เกลือเอสเทอร์กรดไขมันซัลโฟ (MEC) แสดงคุณสมบัติการทำงานบนพื้นผิวที่ความเข้มข้นต่ำและความแข็งต่ำ-ความต้านทานต่อน้ำ; โมโนอัลคิลฟอสเฟตมีประสิทธิภาพในการสร้างฟองและอิมัลชันที่โดดเด่น คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิต และความเข้ากันได้ดีกับผิวหนัง สารลดแรงตึงผิวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่พบได้ทั่วไป ได้แก่α‑ซัลโฟแฟตตี้แอซิดเมทิลเอสเทอร์ (MEC), อัลคิลโพลีไกลโคไซด์ (APG), กลูโคสอะไมด์ (APA), แอลกอฮอล์อีเทอร์คาร์บอกซิเลต (AEC), โมโนอัลคิลฟอสเฟต (MAP) และอัลคิลกลูโคสอะไมด์ (MECA)

คุณสมบัติ การใช้งาน และสถานะปัจจุบันของสารลดแรงตึงผิวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมหลายประเภท

สารลดแรงตึงผิวสีเขียวมีลักษณะเด่นคือมาจากธรรมชาติ อ่อนโยน และระคายเคืองต่ำ เช่นเดียวกับสารลดแรงตึงผิวทั่วไป สารลดแรงตึงผิวสีเขียวมีทั้งหมู่ไฮโดรฟิลิกและหมู่ไฮโดรโฟบิก เมื่อเปรียบเทียบกับสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิม สารลดแรงตึงผิวสีเขียวมีคุณสมบัติที่ดีกว่า-มีคุณสมบัติในการทำความสะอาดอย่างมีประสิทธิภาพ เข้ากันได้ดีกับสารต่างๆ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ตลอดจนมีคุณสมบัติในการทำให้เกิดอิมัลชัน การซัก การละลาย การทำให้เปียก การละลาย และการทำให้คงตัวที่พึงประสงค์

●อัลคิลโพลีกลูโคไซด์(เอพีจี)

อัลคิลโพลีกลูโคไซด์ (APG) เป็นสารประกอบใหม่-รุ่นใหม่ Eco-สารลดแรงตึงผิวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เป็นสารที่ไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาใดๆ-สารลดแรงตึงผิวไอออนิกที่สังเคราะห์ขึ้นโดยการทำปฏิกิริยาระหว่างกลูโคสจากวัตถุดิบธรรมชาติหรือวัตถุดิบหมุนเวียน เช่น แป้ง กับแอลกอฮอล์ไขมัน เป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดใหม่ที่ไม่ใช่สารประกอบอินทรีย์-สารลดแรงตึงผิวไอออนิก APG มีคุณสมบัติในการสร้างฟองได้ดีเยี่ยม ระคายเคืองต่อร่างกายมนุษย์ต่ำ และย่อยสลายได้ทางชีวภาพง่าย มีแรงตึงผิวต่ำ มีคุณสมบัติในการทำความสะอาดที่ดี สร้างฟองได้มากและละเอียด เข้ากันได้ดีกับสารลดแรงตึงผิวทุกชนิด และมีผลเสริมฤทธิ์กันอย่างชัดเจน นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติที่หลากหลาย-มีฤทธิ์ต้านแบคทีเรียในวงกว้าง เจือจางง่าย ไม่เกิดจุดขุ่นหรือการจับตัวเป็นเจล และใช้งานได้สะดวกกับด่างเข้มข้น-ความต้านทานและเกลือ-ความอดทน.

วัตถุดิบสำหรับการผลิต APG คือ ยาเม็ดรับประทาน-กลูโคสเกรดและแอลกอฮอล์ไขมัน เนื่องจากไม่ใช่-เป็นพิษและไม่เป็นพิษ-แม้จะมีคุณสมบัติที่ก่อให้เกิดการระคายเคือง แต่ APG ก็สามารถใช้เป็นสารทดแทนสารลดแรงตึงผิวแบบดั้งเดิมได้ และมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวาง มีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น สารตัวกลางในยาฆ่าแมลง ผงซักฟอก เครื่องสำอาง อาหาร ยา และผลิตภัณฑ์ดับเพลิง-การสู้รบ สิ่งทอ การพิมพ์และการย้อมสี และปิโตรเลียม

●แอลกอฮอล์อีเทอร์ซัลเฟต (AES)

แอลกอฮอล์อีเทอร์ซัลเฟต (AES) ได้มาจากการทำซัลเฟตของเอทอกซิเลตของแอลกอฮอล์ไขมัน ซึ่งผลิตขึ้นผ่านปฏิกิริยาการเติมระหว่างแอลกอฮอล์ไขมันที่มีโมเลกุลใหญ่กว่ากับเอทิลีนออกไซด์ AES เป็นสารลดแรงตึงผิวประจุลบที่สำคัญชนิดหนึ่ง มีคุณสมบัติในการดูดซับแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม-ความต้านทานต่อน้ำ ประสิทธิภาพในการเกิดฟอง และค่าต่ำ-มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิ ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังเพียงเล็กน้อย และเข้ากันได้ดีกับเอนไซม์ สารละลายมีความใสและเสถียร และสามารถปรับความหนืดได้ง่ายด้วยอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้น AES จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในผงซักฟอกเหลวและผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่มีแอลกอฮอล์ต่ำ-ฟอสฟอรัสและฟอสฟอรัส-ผงซักฟอกและผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคลที่ปราศจากสารเคมี นอกจากนี้ยังเป็นสารลดแรงตึงผิวสีเขียวประจุลบหลักในประเทศจีนอีกด้วย-ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ ได้แก่ เกอร์เบทแอลกอฮอล์ซัลเฟต (GAS), เกอร์เบทแอลกอฮอล์ฟอสเฟต (GAP), เกอร์เบทแอลกอฮอล์อีทอกซิเลตซัลเฟต (GAES) และเกอร์เบทแอลกอฮอล์อีทอกซิเลตฟอสเฟต (GAEP)

●เมทิลเอสเตอร์ซัลโฟเนต (MES)

MES เป็นระบบใหม่-สารลดแรงตึงผิวสีเขียวรุ่นใหม่ การวิจัยและพัฒนาใช้เวลานานกว่าครึ่งศตวรรษ เป็นเวลาหลายทศวรรษที่เกือบทุกบริษัท...-บริษัทผู้ผลิตผงซักฟอกชั้นนำต่างทุ่มเทความพยายามอย่างมากให้กับ MES และยอมรับในประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของมัน MES ผลิตจากวัตถุดิบธรรมชาติและหมุนเวียนได้ จึงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม-ผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ MES มีความอ่อนโยน ก่อให้เกิดการระคายเคืองและเป็นพิษต่อมนุษย์น้อยกว่าสารอัลคิลเบนซีนซัลโฟเนตเชิงเส้น (LAS) และเทียบเท่ากับ AS และ AES ไม่มีพิษเมื่อรับประทาน และแทบไม่มีอันตรายใดๆ-เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ ให้ประสิทธิภาพการซักที่ดีทั้งในน้ำเย็นและน้ำกระด้าง และมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดสูงกว่า LAS และ AS โดยเฉพาะอย่างยิ่งในน้ำกระด้าง มีข้อดีที่เด่นชัดกว่า—จุดอ่อนสำคัญของ LAS คือ มีฟอสฟอรัสที่ดีกว่า-MES มีคุณสมบัติที่ปราศจากสารอัลคาไลมากกว่า LAS LAS มีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดลดลงอย่างมากหากขาดสารอัลคาไลและโซเดียมไตรโพลีฟอสเฟต ในขณะที่ MES มีประสิทธิภาพลดลงเพียงเล็กน้อย ดังนั้น MES จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตฟอสฟอรัส-ฟรี / ต่ำ-ฟอสฟอรัสอีโค-ผงซักฟอกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แม้จะมีข้อดีมากมาย แต่ผลผลิตจริงต่อปีก็ยังคงอยู่ที่ประมาณ 20 มาโดยตลอด 000 ตัน การส่งเสริมการตลาดเชิงพาณิชย์ถูกจำกัดเป็นหลักด้วยปัญหาด้านการผลิตและสูตร: สีเข้ม การไฮโดรไลซิสได้ง่าย และคุณภาพต่ำ-เกลือไดโซเดียมของผงซักฟอกในระหว่างการฟอกขาว ความไม่เสถียรทางความร้อนภายใต้สภาวะน้ำที่เป็นด่าง และความยากลำบากในการกำหนดสูตร

●สารลดแรงตึงผิวเจมินีที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

สารลดแรงตึงผิวแบบเจมินีมีโครงสร้างโมเลกุลพิเศษ โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวแบบโมโนเมอร์โดยทั่วไปประกอบด้วยโซ่ไฮโดรโฟบิกหนึ่งโซ่และหมู่ไฮโดรฟิลิกหนึ่งหมู่ ในทางตรงกันข้าม โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวแบบเจมินีมักประกอบด้วยโซ่ไฮโดรโฟบิกสอง (หรือสาม) โซ่ หมู่ไฮโดรฟิลิกสองหมู่ และหมู่ตัวเชื่อมหนึ่งหมู่ใกล้กับหมู่ไฮโดรฟิลิก หมู่ตัวเชื่อมนี้อาจเป็นได้ทั้งไฮโดรฟิลิกหรือไฮโดรโฟบิก เมื่อเปรียบเทียบกับสารลดแรงตึงผิวแบบโมโนเมอร์ สารลดแรงตึงผิวแบบเจมินีมีคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายประการ ได้แก่ กิจกรรมพื้นผิวสูง จุดคราฟต์ต่ำ ละลายน้ำได้ดี ประสิทธิภาพในการลดแรงตึงผิวของน้ำสูงขึ้น มีผลเสริมฤทธิ์ที่แข็งแกร่งกว่าเมื่อผสมกับสารลดแรงตึงผิวแบบโมโนเมอร์ และมีคุณสมบัติในการขจัดคราบตะกรันได้ดี-ความสามารถในการกระจายตัวของสบู่ และความสามารถในการลดน้ำมันที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น-สารลดแรงตึงผิวแบบเจมินีมีคุณสมบัติเด่นหลายประการ เช่น แรงตึงผิวระหว่างน้ำกับพื้นผิว ความสามารถในการละลายน้ำมันที่ดีขึ้น และการระคายเคืองต่อผิวหนังน้อยลง สารลดแรงตึงผิวแบบเจมินีจึงเป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดใหม่ที่โดดเด่น-ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนการผลิตที่สูงเป็นข้อจำกัดในการพัฒนาอุตสาหกรรม และปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ Gemini ที่ผลิตในเชิงอุตสาหกรรมเพียงสองรุ่นเท่านั้น

●กรดโพลีอีพอกซีซัคซินิก (PESA), กรดโพลีแอสปาร์ติก (PASP)

กรดโพลีอีพอกซีซัคซินิก (PESA) เป็นสารประกอบฟอสฟอรัส-อิสระและไนโตรเจน-PESA เป็นสารยับยั้งการกัดกร่อนและการเกิดตะกรันที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ พัฒนาขึ้นครั้งแรกโดย Betz Laboratories ในสหรัฐอเมริกาในช่วงต้นทศวรรษ 1990 PESA มีคุณสมบัติในการป้องกันการเกิดตะกรันได้อย่างดีเยี่ยม-ยับยั้งประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็คือฟอสฟอรัส-ปราศจากไนโตรเจน-ฟรีและย่อยสลายได้ง่าย เหมาะสำหรับใช้งานกับวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง-ความเป็นด่างและสูง-ทั้งหมด-ละลายแล้ว-ระบบบำบัดน้ำแบบของแข็ง สามารถนำไปใช้ในการบำบัดน้ำหม้อไอน้ำ การบำบัดน้ำหล่อเย็น การบำบัดน้ำเสีย การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล การแยกด้วยเยื่อ และสถานการณ์อื่นๆ

ขนาดของมัน-การยับยั้งและการกัดกร่อน-ประสิทธิภาพในการยับยั้งของ PESA นั้นเหนือกว่าโซเดียมโพลีอะคริเลต โพลีมาเลอิกแอซิด และกรดทาร์ทาริกอย่างเห็นได้ชัด ด้วยกระบวนการผลิตที่สะอาด PESA สามารถย่อยสลายได้อย่างมีประสิทธิภาพและเสถียรโดยจุลินทรีย์หรือเชื้อรา กลายเป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม-ผลิตภัณฑ์หลังการใช้งาน จึงถือว่าเป็น“สิ่งแวดล้อม-เป็นกันเอง”สารเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ได้กลายเป็นประเด็นสำคัญในการวิจัยและพัฒนาสารบำบัดน้ำทั้งในและต่างประเทศ และการพัฒนาในต่างประเทศในด้านนี้ก็ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

กรดโพลีแอสปาร์ติกเกิดจากการพอลิเมอไรเซชันของกรดแอสปาร์ติกหรือกรดมาเลอิกภายใต้การทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำ เช่น น้ำหล่อเย็น น้ำหม้อไอน้ำ การแยกเกลือออกจากน้ำ การกู้คืนน้ำตาล การรีเวอร์สออสโมซิส และกระบวนการอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมน้ำมัน-ในกระบวนการผลิตปิโตรเลียม กรดโพลีแอสปาร์ติกทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งการตกตะกอนของแคลเซียมคาร์บอเนต แบเรียมซัลเฟต และแคลเซียมซัลเฟต นักวิจัยต่างประเทศได้ศึกษาการสังเคราะห์ โครงสร้าง และคุณสมบัติของกรดโพลีแอสปาร์ติก และได้นำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมแล้ว นอกจากนี้ยังมีการวิจัยอย่างกว้างขวางในประเทศจีนด้วย เนื่องจากมีคุณสมบัติย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยมและสามารถผลิตได้ในปริมาณมาก-ยับยั้งประสิทธิภาพ โพลีแอสปาร์ติก-กรด-สารบำบัดน้ำเสียที่มีส่วนประกอบของสารเหล่านี้ถือเป็นสารยับยั้งการเกิดตะกรันที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง