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表面活性剂在合成洗涤中的应用

废水处理是一个复杂的过程,这是一个理论上无法解释的现象。配制高密度洗涤剂的技术特点是将作为洗涤剂主要成分的表面活性剂、助剂(碱剂、硬水软化剂)按洗涤一次所需的量进行等量配制,去除影响去污力的粉末剂芒硝。同时利用表面活性剂的黏附性,在高密度化的同时使粒子表面覆盖沸石助剂,形成松散的洗涤剂粒子。同时配入各种酶以提高去污力。酶是生物催化剂的一种,少量使用便可使污垢分解、易溶,很容易从纤维中脱落下来。衬衫等吸汗性优良的棉纤维,使污垢很难侵入到纤维内部。对此类污垢起作用的碱性纤维素酶,在世界上首次应用到高密度洗涤剂中。(一)洗后织物的性能要求有以下几种基配方对洗涤剂成品的质量和成本有着重要的影响,洗涤剂配方应具备以下几个标准。(1)洗净力强。洗后织物具有柔软的手感和鲜艳的色泽;(2)洗衣粉的外观要求颜色洁白、颗粒均匀、不飞扬、易溶解、自由流动性好,此外,无不良气味,特别要求洗后织物上不留不良的气味;(3)对皮肤无刺激作用,不损害织物也不褪色,对洗涤用具及设备无腐蚀作用;(4)要求最终产品成本低,价格便宜;(5)下列一些条件也会影响配方。活性物的种类不同,它们的性能以及最终产物中含的无机盐种类和数量也不同,即使是同一种活性物,由于制造原料、生产方法以及工艺条件和设备的不同,它们的性能和无机盐含量差别也很大,因此,必须以不同的配方来补偿。商品形式不同或是成型方法不同,也要求配方不同。洗涤对象不同,需要有不同的配方,以适应特定目的。洗涤条件(如水的硬度、洗涤温度、洗涤方式等)不同,配方要求也不相同。1.活性物的选用表面活性剂是洗涤剂产生去污作用的主要成分。在洗涤剂的生产中又常把表面活性剂称之为洗涤剂的活性物。洗涤剂选用的主要活性物种类,一般是在建造洗涤剂厂时就决定了的,当然仅仅配制洗涤剂的工厂例外。在合成洗涤剂中,配用两种或两种以上的活性物可使活性物组分不显著的特点相得益彰,以适应复杂污垢的需要。实践证明,用两种或两种以上活性物配制的洗涤剂,在活性物总含量相同的条件下,它的有关性能,特别是去污能力要比单一活性物为好。这种作用可从表1中看出(实验时,活性物浓度为2.5g/L,用硬水洗涤,以烷基苯磺酸钠的去污力作为100%)。到了20世纪80年代以后,国外洗涤剂配方中,几乎都采用两种或两种以上的洗涤剂活性物。所用活性物的种类一般都以烷基苯磺酸钠作为合成洗衣粉的主活性物,再配用其它种类的活性物(如脂肪醇类活性物)作为辅助活性物。当时,我国生产活性物的种类还不多,除烷基苯磺酸钠外,其它活性物的产量还不大。仅“上海牌”和“天津牌”洗衣粉是以烷基苯磺酸钠和烷基磺酸钠两种活性物配制而成的。洗涤剂中活性物的含量一般都在10%~30%,很少超过30%。我国生产的合成洗衣粉分三种型号即30型、25型、20型,其活性物的含量分别为30%、25%和20%。在拟订配方时,可根据洗涤对象和洗涤条件而选用不同的活性物含量。2.根据洗涤剂的ph值筛选(1)根据助剂作用的大小选用。各种助剂的作用不同,其中以聚合磷酸盐和硅酸钠的作用比较全面。硅酸钠因其水溶液的pH较大,它的用量一般不超过10%。三聚磷酸钠主要受到环境污染的限制,用量一般都比较大。一般地说。活性物,特别是烷基苯磺酸钠的抗污垢再沉淀能力比较差,因此,抗污垢再沉淀剂——CMC(1)等常常是不可缺少的配料。特殊助剂是否加入以及加入量的多少主要取决于对洗涤剂的要求和成本。(2)根据对洗涤剂p㈠值的要求而选用。不同的洗涤对象要求有不同的pH值的洗涤剂来洗涤。国外家用合成洗涤剂可分为轻垢型(柔效型)和重垢型(强效型)两大类。轻垢型洗涤剂的水溶液呈中性(pH=6.0~8.0),它和我国的洗涤丝毛类型织物的洗衣粉(pH=6.5~8.5)的pH值相当,适于洗涤丝、毛和铜氨、醋酸酯纤维之类的纤维制品;重垢型洗涤剂的水溶液呈弱碱性(pH=9.o~10.6),它与我国通用类洗衣粉的pH值(pH<10.2~10.5)相当,适于洗涤棉、麻、强力黏胶、醋酯以及一般尼龙、丙烯腈等纤维的纤维制品。在各种无机助剂中,碳酸钠的碱性最强,其次是硅酸钠和复合磷酸盐,硫酸钠为中性。因此可以根据洗涤剂的pH值来选配无机盐的种类和用量。例如,国内生产的丝毛类洗衣粉中就不宜配用碳酸钠,而在20型洗衣粉中,碳酸钠的含量可达10%~12%。(3)根据助剂的相互切、调来选用。一个好的配方要善于利用助剂之间的相互增进作用,以较少的配量获得较好的效果。与此同时,还必须注意助剂之间的抑制作用,防止某些助剂因其它助剂的加入而失去应有的作用。选择助剂还必须考虑各种助剂对环境的污染(如磷酸盐的富营养问题)以及对皮肤的刺激作用。3.实验一切配方经拟订出后都必须经过多次反复实验、对比修改,直至取得较好的效果才能应用于工业生产。(二)组合示例1.荧光增白剂与洗涤剂在20世纪90年代以前,棉麻类织物是国内使用量最大的一类织物,黏附污垢(特别是油污)较多,因此洗涤时,洗涤剂用量较大,要求洗涤剂呈弱碱性,去油污性能要好,价格要低。这类合成洗衣粉,均由三聚磷酸钠、纯碱、硅酸钠、羧甲基纤维素钠盐等几种助剂组成。活性物含量20%~25%,硅酸钠和硫酸钠用量较大,而荧光增白剂配量很少或不配用。表2为此类洗衣粉配方示例。2.丝绸之路织物表面腐蚀的整理工艺丝织物,属蛋白质纤维,对碱不稳定。人造纤维遇碱后强度显著下降,所以也需用中性洗涤剂洗涤。由于丝毛类织物属精细类织物,黏附污垢量较少,洗涤时,洗涤剂用量也较少,即洗涤液浓度较低。在20世纪80年代,被认为可用国产30型通用类洗衣粉洗涤丝毛织物。丝毛类洗涤剂中,不宜配用碱性强的碳酸钠,硅酸钠用量也要适当降低。为提高去污力,降低洗涤剂用量,配方中活性物和:聚磷酸钠用量需增加。此外,可配用荧光增白剂、香精。大量的实验已证实,烷基苯磺酸钠表面活性剂在水体系中对蛋白类纤维有较大的损伤。因此,在设计丝毛类织物的洗涤剂的配方时要注意不选用烷基苯磺酸钠等阴离子表面活性剂。应选择非离子表面活性剂作为表面活性剂。丝绸织物上污垢一般多为粉尘、泥、油脂等。这些污垢多以物理连接方式黏附在丝绸织物表面,也有部分污垢和丝绸纤维以化学方式结合在一起。丝绸织物洗涤剂溶解于水中配成洗涤液,洗涤液将丝绸织物表面润湿,丝绸织物表面吸附有表面活性剂,一方面使污垢被乳化,分散于水中,另一方面也阻止污垢重新返回沉积在丝绸织物表面。(1)液体污垢。丝绸织物表面液体污垢的除去是通过卷离作用来实现的。丝绸织物表面油污被表面活性剂润湿,从原来的平铺表面卷缩成油珠,油珠被表面活性剂分散于洗涤液中,即被乳化成稳定乳液。由于丝绸表面吸附有表面活性剂,就阻止了油污重新返回黏着在丝绸织物表面的过程。这样,油污也就随洗涤液排放掉。(2)固体污垢。丝绸织物上固体污垢的除去主要是通过表面活性剂吸附在固体污垢与丝绸织物表面之间,然后再通过一定机械力作用,使固体污垢从丝绸织物表面脱离,进入水中。而非离子表面活性剂在丝绸织物表面形成空间障碍,可以防止固体污垢重新沉积在丝绸织物表面。(3)设计依据和思路。根据丝绸织物专用洗涤剂的洗涤原理,要设计一个性能优良的丝绸织物专用洗涤剂,应具备如下条件:(1)丝绸织物专用洗涤剂需由阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂组成。经过一定比例的复配,能形成协同效应,大大提高表面活性剂的表面活性,提高去污力;(2)丝绸织物专用洗涤剂应为弱酸性或中性。因为在弱酸性或中性条件下洗涤,丝绸织物纤维不会受到损伤,洗涤后的丝绸织物仍能保持良好光泽;(3)丝绸织物专用洗涤剂所选择的表面活性剂应具有较高的表面活性,去污力强。由于丝绸织物纤维在较强的机械力作用下,易受损伤,发生形变,导致丝绸织物收缩、变形:所以,对织物表面污垢的去除主要是通过表面活性剂优良的润湿、乳化、扩散性能来实现。作为丝绸织物专用洗涤剂应选择性能温和而又有一定去污能力的表面活性剂。聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠:去油污力强,水溶性好,低温下仍保持透明。(4)制备过程。往反应釜中依次加入组分A、B、C,随后加入热水,搅拌,溶解。温度降至室温,待泡沫消失后,加入组分D,搅拌均匀,再加入pH调节剂,调节溶液pH值为5.5~7.0,最后加入水溶性香精,搅拌均匀,静置一段时间,取样检测,检验合格,即可成品灌装。3.香波基础配方将AES、BS—12、6501、OB/ZA、PEG400等按一定配比加入到盛有适量蒸馏水的250mL。烧杯中,搅拌溶解,加热升温至60~70℃,待乳化剂等全部溶解后,自然冷却至45~50℃。然后慢慢加入添加剂(富脂剂、调理剂、增稠剂等)和适量香精,最后用柠檬酸调至液体pH为5~7。如香波不出现分层现象,透明澄清,则该香波配方中主要成分及用量确定为透明洗发香波的基础配方。一种洗发香波的配方见表3。4.las和aes复配体系的应用稳定性餐具洗涤剂是一种较少加入无机助剂的表面活性剂溶液。主要成分是阴离子和非离子表面活性剂、两性表面活性剂、泡沫促进剂、增溶剂、溶剂、香料和防腐剂等。(1)阴离子表面活性剂:AS价格比较便宜,对许多污物都有优良的清洁功效,还有良好的稳定性。LAS(十二烷基苯磺酸钠)和AES(聚氧乙烯醚硫酸盐)的复配体系是20世纪90年代前常被选用的对象。但是高浓度使用时会使皮肤变粗糙。2000年以来,设计者多选用相对柔和的AES进行复配,AES不但具有较高的起泡力和强的乳化油脂的能力,而且对水的硬度敏感低,有良好的皮肤相容性。以降低表面活性剂LAS的浓度,增强洗涤剂的温和性。(2)非离子表面活性剂。选择APG(烷基多糖苷)作为餐具洗涤剂中的主表面活性剂。APG是一种典型的非离子型表面活性剂。具有良好的物化性能。APG原料来自天然的可再生资源,生物降解迅速,对环境无污染。无毒无刺激,适用于配制温和的无毒产品。5.与其他溶剂的复配茶皂素作为一种非离子表面活性剂单独使用,去污能力不如其它的表面活性剂强,但若和其它表面活性剂复配,去污能力会显著提高。因此,茶皂素开发使用的关键,是与其它表面活性剂复配。过硼酸钠是一种含氧漂白剂,和茶

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