教育第五章 工業(yè)與民用洗滌劑

第五章

工業(yè)與民用洗滌劑1一、概述洗滌作用歷史悠久，源源流長，以前還沒有發(fā)明肥皂

時(shí)，人們往往用草木灰、樹上的皂角作洗滌劑除去油

污，洗發(fā)（含K2CO3

,Na2CO3,）時(shí)至今日，皂角等天然洗滌用品仍被用作洗滌劑的原料，但是，洗滌過程是

一個(gè)很復(fù)雜的過程，與前面所講的表面活性劑的潤濕、滲透、增溶、乳化等作用有關(guān)。最早用作洗滌劑的是肥皂，它是用油脂和堿皂化而制得。肥皂是一種良好的洗滌劑，但在酸性溶液中形成不溶性的脂肪酸，在硬水中與Ca2+、Mg2+形成不溶性的脂肪酸鹽，不但降低了去污性能還污染織物。近幾十年來，合成洗滌劑工業(yè)發(fā)展迅速，用各種表面活性劑作原料，克服了肥皂的缺點(diǎn)，可制成片劑，粉劑或洗滌液，便于用機(jī)械攪拌去污的洗滌過程。21、洗滌過程可逆過程?？杀硎緸椋罕幌次锲方诮橘|(zhì)如水中→加入洗滌劑，減低污垢與物品粘附作用→機(jī)械攪拌下，污垢脫離物品→污垢與洗滌劑結(jié)合分散在介質(zhì)中→漂洗與水一起除去→干凈物品。可逆過程：一方面通過上述作用，可使污垢分散在介

質(zhì)中另一方面，污垢粒子又沉積在物體表面上。衣物

洗滌時(shí)浸泡時(shí)間過長，達(dá)不到較好洗滌效果的原因。32、洗滌劑的洗滌機(jī)理污垢由油脂、液體污垢和固體污垢組成，油脂、液體污垢通常指油垢，固體污垢通常指塵埃、煙灰，每種污垢1與)與)液固體污表垢面的作去用除不同，去除機(jī)理也不同。(1)洗滌過程中，洗滌液潤濕固體表面，洗滌液表面張力很低，即使固體表面已粘接上污垢，完全被污垢覆蓋，也能被洗滌液潤濕。4(2)液體污垢從已潤濕的固體表面被洗滌劑取代下來，液體污垢是通過“卷離”來實(shí)現(xiàn)的。液體油污鋪展于固體表面上在洗滌液潤濕下卷縮成油珠，最后被沖離固體表面。過程表示如下：5在固體表面上，油污與固體接觸角θ，油-水，固體-水和固體-油界面張力用γW-O，γW-S，γS-O

，根據(jù)楊氏6方程：γW-S

=γS-O+γW-OCOSθ①加入洗滌劑后，由于其易吸附于固-水，水-油界面，降低了表面張力，γW-O，γW-S降低，為維持上式，

COSθ負(fù)值變大，即θ角變大，當(dāng)θ角接近180o時(shí)洗滌劑水溶液完全浸潤固體表面，油污變成油珠離開固體表面。θ=180o時(shí)，油污可自動(dòng)離開固體表面90o<θ<180o時(shí)，油污不能自動(dòng)離開固體表面，但在水流沖擊下，可完全被帶走。7θ<90o時(shí)油污不能自動(dòng)離開固體表面，即使在水流沖擊下，也不能完全被帶走，仍有一部分油污留在固體表面，需增大洗滌劑濃度才能除去。②降低了表面張力增溶作用：當(dāng)表面活性劑濃度大于

CMC(臨界膠束濃度)時(shí)，油污整團(tuán)溶解于表面活性劑水溶液，這就是表面活性劑的增溶作用，是去除油污的重要因素，側(cè)重于溶解。洗滌劑中離子型表面活性劑由于濃度往往達(dá)不到

CMC，增溶作用不是除油污的主要因素，往往依靠乳化作用。8非離子型表面活性劑大都靠增溶作用去除油污。乳化作用：利用表面活性劑把分散相如油污液滴比較穩(wěn)定地保持在連續(xù)介質(zhì)中形成乳化分散體系的作用。乳液：指一種或多種液體分散在與它不相溶的液體中形成的體系。分散的油珠直徑一般>10-7m（0.1μm）把以油珠形式存在的相稱為分散相(或內(nèi)相、不連續(xù)相)，另一相稱為分散介質(zhì)（或外相、連續(xù)相）。9如：O/W乳液O：分散相，不連續(xù)相

W：分散介質(zhì)，連續(xù)相油相油相水相10表面活性劑親水基、親油基分別伸入油水界面的兩

側(cè)，親水基伸入水中，親油基伸入油中，整齊定向排列，使油水界面固定，利于乳液穩(wěn)定。洗滌劑通常是表面活性劑水溶液，通過表面活性劑作用，使油污形成水為連續(xù)相、油污為分散相的穩(wěn)定的

O/W乳液，洗滌時(shí)隨水而除去油污。表面活性劑選擇：HLB：3~6形成W/O乳液

HLB：7~18形成O/W乳液112)

固體污垢的去除固體污垢的去除主要依靠表面活性劑在固體污垢微粒和固體表面的吸附，首先使污垢和固體表面被表面活性劑潤濕，降低固體污垢與固體表面粘附功Wa,從而使固體污垢脫落而去除。Wa=γD-W+γS-W-γS-DγD-W：污垢與水的表面張力（自由能）；γS-W：固體與水的表面張力（自由能）γS-D：固體與污垢的表面張力（自由能）Wa越小，污垢與固體結(jié)合越弱，越易去除。12加入洗滌劑后，洗滌劑憎水基吸附在污垢和固體表面，降低了γD-W和γS-W，使Wa減小，通過機(jī)械攪拌等方法使固體污垢從固體表面脫落，洗滌劑分子在污垢周圍形成吸附膜懸浮在水溶液中，形成水包油的乳液，漂洗后隨水一起除去。133、抗再沉積作用洗滌過程是一個(gè)可逆過程，一方面污垢洗滌下來，另一方面可再沉積，加入洗滌劑后，它吸附在固體和污垢的表面，可以形成雙電層，從而形成穩(wěn)定的乳液，一方面使分散下來的污垢不易聚積再沉積，另一方面又使污垢與固體之間產(chǎn)生靜電排斥，使污垢Wa降低，而更易去除。144、合成洗滌劑考慮的因素洗滌劑必須具備良好的潤濕性能，使它與被洗滌表面充分接觸。能有效降低被清洗固體與水及污垢與水的表面張力，使污垢與固體的粘附功減小，而使污物脫落。有一定的起泡和增溶作用，及時(shí)把除下的污物分散。能在潔凈固體表面形成保護(hù)膜，防止再沉積。15二、洗滌劑的原料與組成表面活性劑：去除污垢，抗再沉積作用，占20%。洗滌助劑：無機(jī)洗滌助劑16有機(jī)洗滌助劑其它洗滌助劑1、無機(jī)洗滌助劑：占80%磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽：三聚磷酸鈉，焦磷酸鈉、磷酸鈉具有以下作用：螯合作用，如螯合Mg2+、Ca2+，形成絡(luò)離子如鍋爐中用聚磷酸鈉：Ca2++(Na3PO4)n→(Na5CaP6O18)n+去污作用，對(duì)脂肪具有乳化作用，呈堿性，有利于酸性污垢的去除。緩沖作用硅酸鹽：硅酸鈉17具有以下作用：①軟化水形成沉淀，易漂洗②具有良好的潤濕和乳化性能，抗污垢再沉積作用結(jié)構(gòu)：具有親油、親水結(jié)構(gòu)：缺點(diǎn)：HCl

+Na2SiO3→H2SiO3因此一般用量很少。生成的硅酸難以除去，18碳酸鹽：碳酸鈉軟化水形成沉淀，需與其它助劑和抗再沉積劑配合使用呈較強(qiáng)堿性，能除去一定的酸性污垢，具有皂化作用具有一定的緩沖作用

2、有機(jī)洗滌助劑螯合劑和抗再沉積劑，EDTA(乙二胺四乙酸及其二鈉鹽,)螯合

Mg2+，羧甲基纖維素CMC作抗再沉積劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇等：高分子表面活性劑193、其它洗滌助劑漂白劑：含氧：過硼酸鈉、過碳酸鈉（分解產(chǎn)生活性氧）含氯：次氯酸鈉熒光增白劑：主要利用化學(xué)上的補(bǔ)色作用來增白，10多個(gè)品種，主要：二氨基芪二(四)磺酸鹽助溶劑：如乙醇，異丙醇，二甲基苯磺酸鈉等改善洗滌液表面張力，提高溶解度20緩釋劑如三乙醇胺，六次甲基四胺等主要提高金屬制品洗滌后防銹能力柔軟劑主要是一些兩性表面活性劑其他一些功能添加劑，如防凍劑、香精、色素等。21三、洗滌劑的配方設(shè)計(jì)主要根據(jù)不同的洗滌要求尤其是一些特殊要求如增白、防銹和殺菌等，可調(diào)整表面活性劑和洗滌助劑用量。1、粉狀洗滌劑：分為重垢和輕垢我國90％以上的洗衣粉均屬重垢范圍常用洗滌劑配方：2223機(jī)器洗滌劑要求泡沫少、去污力強(qiáng)易沖凈，一般洗滌助劑含量較高。常用的洗滌助劑：24三聚磷酸鈉、硅酸鈉、碳酸鈉金屬洗滌劑，由于金屬表面容易附著防銹油、潤滑油等，要求表面活性劑含量較多。252、液體洗滌劑

包括：重垢、輕垢組成：表面活性劑占20％、助洗劑、助溶劑、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、無機(jī)鹽、防腐劑、熒光增白劑等26(1)人工洗滌劑組成：表面活性劑：直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鹽(AES)等助溶劑：乙醇、異丙醇、甲苯磺酸鹽、尿素等增泡劑：烷醇酰胺非離子表面活性劑增稠劑：偏苯乙基纖維素、甲基纖維素、氯化鈉其它助劑：次氯酸鹽、酶制劑2728(2)

汽車污垢洗滌清洗劑，一般選用O/W型乳液。(3)

印刷油墨去除，含非離子表面活性劑的O/W型乳液。293、漿狀洗滌劑(1)織物用漿狀洗滌劑配方：(2)地板、墻壁、硬表面清洗用漿狀洗滌劑配方：30四、洗滌劑的評(píng)定洗滌劑的配方及根據(jù)配方配好洗滌劑后，其質(zhì)量好壞，洗滌能力通過測定去污力來確定。采用人工污布進(jìn)行去污試驗(yàn)，把特制的污垢均勻地涂在布樣上，制成人工污布，通過洗滌求出各種洗滌劑的去污力。污液組成：高度酸化牛脂

1/1000，液體石蠟3/1000，碳黑0.8/1000，

CCl4

995.2/100031民用洗滌劑發(fā)展32

液體洗滌劑具有易溶解、使用方便、生產(chǎn)能耗低、設(shè)備投資少，成本低、節(jié)省能源等特點(diǎn)，于20世紀(jì)

60年代出現(xiàn)在歐美，70年代得到了發(fā)展，80～90年代則更為普及，在美國其銷量占總洗滌劑銷量的50％以上，中國近年來液體洗滌劑也有一定的發(fā)展，約占33％左右。洗滌劑朝著節(jié)能，節(jié)水、功能化、

綠色化與清潔生產(chǎn)發(fā)展。綠色洗滌劑33合成洗滌劑我國目前的生產(chǎn)能力超過了300萬噸/年。

合成洗滌劑的主要成分是表面活性劑:如十二烷基苯磺酸鈉；助洗劑：如三聚磷酸鈉，4A沸石，“碳酸鈉”硅酸鹽“水玻璃等；漂白劑：如過硼酸鈉；輔助劑:包括酶；抗再沉積劑；泡沫穩(wěn)定與調(diào)節(jié)劑；熒光增白劑；填充料；賦香劑等。作為基本組分的助劑用量可達(dá)50%以上。環(huán)保問題34"三聚磷酸鈉(STPP)由于與其它洗滌劑成分具有良好的配伍性“被公認(rèn)為優(yōu)良的洗滌劑助劑，但

STPP中含有磷”使河流湖泊的水質(zhì)產(chǎn)生”富營養(yǎng)化

“致使藻類植物迅速繁殖”水中缺氧“魚類死亡”成為環(huán)保和漁業(yè)領(lǐng)域