洗涤剂及其有关磷的讨论

1、洗涤剂及其有关磷的讨论小组成员：张敏艳 詹壹舒 曾志平 徐笑 熊锋强一、洗涤剂概论1 主要成分：（1）表面活性剂重要成分，下图为阴离子型表面活性剂的结构：洗涤剂活性物的分子结构 疏水基或亲油基 亲水基由一个较长的炭氢链组成, 较短的极性基团溶油不溶水。 溶水不溶油 （2）助剂（三聚磷酸钠、沸石）等（3）漂白剂、酶、萤光增白剂2污垢的附着与脱落（1）机械附着：主要指固体污垢随空气流动而散落在织物纤维的表面或纤维之间，机械附着可以通过搅动、震荡或搓擦除去。（2）分子间相互引力：分子间相互引力是造成污垢附着织物的主要原因。污垢微粒带电荷时，特别是与织物表面带相反电荷时，二者强烈地吸附在一起。（3）化

2、学结合与化学吸附：污垢与织物起作用生成稳定的“色斑”，需用特殊的化学方法才能除去。但较多的情况下是化学吸附。二、三聚磷酸钠三聚磷酸钠有软化硬水，防止污垢再沉积，起缓冲、增大表面活性物功效的作用。它的结构分子式：Na5P3O10，分子量：367.86。英文缩写：STPP。三聚磷酸钠属于线性聚磷酸盐（线性聚磷酸盐是指由两个或两个以上的PO4四面体通过共用氧原子而形成的直链结构磷酸盐。P-O-P键角与O-P-O键角接近相同，如下图所示：三聚磷酸钠有无水物和六水合物两种，其中无水物有两种不同构型：STPP-型（高温型）和STPP-型（低温型）。当温度加热到417°C以上STPP-很容易转化成

3、STPP-型，然而STPP-型转化成STPP-型是很困难和极其缓慢的。因此，在室温时，两种三聚磷酸钠无水化合物形式可以认为是稳定共存的。工业STPP产品往往是STPP-和STPP-的混合物。两种构型结构的主要区别在于Na的配位不同。STPP-中一些Na仅与四个氧形成四面体配位，而STPP-中所有的Na均被六个氧进行八面体配位。三聚磷酸钠的性质：三聚磷酸钠为白色粉末，堆积密度为0.350.90g/cm3,熔点622ºC，易溶于水。三聚磷酸钠在水中或湿空气,都会发生水合作用生成六水合物,而六水合物是亚稳态,会进一步生成正磷酸盐和焦磷酸。溶液pH减小，水解速率增大；温度升高，水解加快。然而

4、，室温下STPP具有很高的稳定性。例如在pH=910，溶度为10gSTPP/100ml时，每天水解度仅为0.010.02%。三聚磷酸钠是一种很好的络合剂，能与钙、镁、铁等金属离子形成稳定可溶的环状内合物（螯合物）。例如：NaNa4P3O10+M2+=NaNa2MP3O10+2Na+这里的M2+为Ca2+、Mg2+、Fe2+等值得注意的是，凡是聚磷酸盐络合剂其与金属离子的实际络合量与理论值大不相同，而与金属离子的种类有关，并非等摩尔反应。这一性质与氨羧型络合剂EDTA大不相同。一般而言，聚磷酸盐对Ca2+络合能力远大于理论量，对Mg2+络合能力近似理论量，而对Fe3+的络合能力远小于理论量。其机

5、理尚不明了，可能与金属离子的半径、电子层结构、电价有关。表1：室温下100克STP的络合能力Ca2+/gMg2+/gFe3+/g理论10.96.615.2实际13.46.40.184这些可溶性络合物具有较高的稳定性，如表2：由此可以看出，三聚磷酸钠是很好的硬水软化剂。三聚磷酸钠对微细的粉尘粒子具有分散、乳化和胶溶的特性，还可以增强污垢在溶液中的悬浮能力，起到抗再沉淀的作用。三聚磷酸钠能提供一定的碱性，1Na5P3O10水溶液pH=9.7；它还具有较强的缓冲能力。表3:助洗剂去污能力对比概括的说，三聚磷酸钠其主要作用：1. 软化水，防止金属离子破坏表面活性剂.2. 对污渍有分散、乳化、胶溶作用。

6、 3. 避免污渍再沉淀，保持被洗物的鲜艳色彩.4. 提供一定的碱性，维持洗涤液在适宜的pH，减少对皮肤的刺激。 5. 吸收水分防止洗衣粉结块，保持干爽粒状。三、实验部分1自制含磷洗涤剂、无磷洗涤剂各一份配方1配方2含磷洗涤剂无磷洗涤剂014gEDTA-2Na0.785g三聚磷酸钠0.410g碳酸钠少量STTP0.374g十二烷基苯磺酸钠0.50g硫酸钠062gEDTA-2Na374g十二烷基苯磺酸钠179gNaOH679g固体硫代硫酸钠0.821g沸石分子筛2电导率法测定洗涤剂的去污速率将液体石蜡作为有机污垢，滤纸（同等规格）作为污垢黏附媒介。磁力搅拌器作为稳定机械力（同等转速）以同比例时间内

7、电导率变化作为去污力测定参数。3直观法测定（1）用四份同等规格滴有同样一滴（0.25mL）红墨水的白手帕分别浸入四种洗涤剂）的硬水溶液中（30min） ，目测去污效果。（2）用溶有各种油脂的污垢混合液（方便面油料包的水溶液）代替红墨水重复上述过程。品名 效果含磷无磷阿庆嫂牌雕牌实验a一般较好一般一般实验b较好一般差一般四、含磷洗涤剂对环境的影响及处理方法磷是一种活泼的亲生物元素，它和氮一样是通过分解和光合作用而循环的，一般合成洗涤剂中都含有以各类磷酸盐为主的硬水软化剂，最常见的是三聚磷酸钠（另外还有焦磷酸钠，焦磷酸钾，三偏磷酸钠，六偏磷酸钠，磷酸三钠等）。含磷洗衣粉废液排放导环境种，带来严重的

8、富营养化作用。使水体生态系统被打破，水质恶化。1化学处理法水污染（富营养化、赤潮等）：对城市污水通常的pH范围（接近中性），聚合磷酸盐会逐渐水解成正盐的形式（以HPO42-的形式存在），提高温度，降低pH或存在细菌酶将加速化学还原速度。由于正磷酸盐是最容易化学沉淀的磷的存在状态，故以上过程对磷污水处理非常有利。有关反应平衡常数的级数Fe3+-+PO43-=FePO4233Fe2+ +2PO43-+Fe3PO4 230Al+PO43- =AlPO421Ca2+2H2PO4- =CaH2PO421Ca2+HPO42-=CaHPO4610Ca2+6PO43-+2OH=Ca10OH2PO4690一般来

9、说，磷的沉淀剂用成本相对较低且有实用价值的铝、钙、铁。化学除磷程度与以下四项因素有关：（1）开始磷浓度；（2）沉淀用的阳离子浓度；（3）与磷争夺阳离子产生沉淀的其他阴离子浓度；（4）废水的pH值。Al2SO43 . 14H2O+PO43-=3AlPO4+SO42-+14H2O磷的加铁沉淀与磷的加钙沉淀基本方法同“铝沉淀法”。其中铁沉淀剂常用硫酸铁，氯化铁和废酸洗液，而钙沉淀剂常用石灰，在用石灰处理沉淀磷工艺中，由于碱度的变化，通常首先要在实验室里进行处理能力的研究，以获得装置工程设计必须的资料。2 生物处理法 废水的生物除磷工艺：利用厌氧好氧菌除去废水中的磷，工艺简单，不须投加化学药剂投资运行成本低，但除磷效率不是很理想。3使用无磷洗衣粉（1）早期：碳酸钠、硅酸钠， 低分子羧酸盐； 极少数使用的：NTA； 考虑使用过的：EDTA-4Na，TSIS等； （2）第二代：4A分子筛，偏硅酸钠，聚丙烯酸钠；（3）新一代：改性聚丙烯酸钠，沸石P，层状结晶二硅酸钠。参考文献三聚磷酸钠的性能和应用 榕嘉（四川丝绸 96年第4期）磷化工概论 熊家林等 （化学工业出版社1994年）无磷助洗剂 马政生等 （ 现代化工第20卷