21.2: Синтетичні миючі засоби

Цілі навчання

• Опишіть різні види миючих засобів.
• Перерахуйте ключові компоненти миючих засобів і їх функції.

Миючий засіб являє собою поверхнево-активну речовину або суміш поверхнево-активних речовин, що володіють очищувальними властивостями в розведених розчинах ((рис.\(\PageIndex{1}\))). Ці речовини, як правило, алкілбензолсульфонати, сімейство сполук, схожих на мило, але більш розчинні у жорсткій воді, оскільки полярний сульфонат (миючих засобів) рідше, ніж полярний карбоксилат (мила) зв'язується з кальцієм та іншими іонами, що містяться в твердих вода.

У побутових умовах термін миючий засіб сам по собі відноситься саме до прального порошку або миючого засобу для посуду, на відміну від мила для рук або інших видів миючих засобів. Миючі засоби зазвичай доступні у вигляді порошків або концентрованих розчинів. Миючі засоби, як і мило, працюють тому, що вони амфіфільні: частково гідрофільні (полярні) і частково гідрофобні (неполярні). Їх подвійна природа полегшує суміш гідрофобних сполук (як масло і жир) з водою. Оскільки повітря не є гідрофільним, миючі засоби також є піноутворювачами в різному ступені.

Малюнок\(\PageIndex{1}\) Миючі засоби. Джерело: Вікіпедія

Миючі засоби класифікуються на три широкі групи в залежності від електричного заряду ПАР.

Аніонні миючі засоби

Типовими аніонними миючими засобами є алкілбензолсульфонати (АБС). Алкілбензольна частина цих аніонів ліпофільна, а сульфонат - гідрофільний. За оцінками, для внутрішніх ринків щорічно виробляється 6 мільярдів кілограмів аніонних миючих засобів. Були популяризовані два різні сорти: з розгалуженими алкільними групами та лінійні алкільні групи (див. Рис.\(\PageIndex{2}\)).

Розгалужені алкілбензолсульфонати: не біологічно розкладаються

Розгалужені алкілбензолсульфонати (BAS) були вперше введені на початку 1930-х років і спостерігали значне зростання з кінця 1940-х років і далі, ^[3] в ранній літературі ці синтетичні миючі засоби часто скорочуються як синдети.

У порівнянні з традиційними милами BAS пропонує чудову толерантність до жорсткої води та краще піноутворення. ^[5] Однак сильно розгалужений хвіст ускладнював біодеградацію. ^[6] BAS широко звинувачували в утворенні великих просторів стійкої піни в районах скидання стічних вод, таких як озера, річки та прибережні райони (морські піни), а також проблеми піноутворення, що виникають при очищенні стічних вод ^[7] та забруднення питної води. ^[8] Як такий BAS був припинений з більшості миючих засобів протягом 1960-х років, замінюючись лінійними алкілбензолсульфонатами (LAS). Це все ще важливо в певних агрохімічних та промислових застосуваннях, де швидка біорозкладність має знижене значення.

Лінійні алкілбензолсульфонати: біологічно розкладані

Лінійні алкілбензолсульфонати (ЛАС) отримують промисловим шляхом сульфонації лінійних алкілбензолів (LAB), які самі можуть бути отримані декількома способами. ^[2] Термін «лінійний» відноситься до початкових алкенів, а не кінцевого продукту. З'єднання біологічно розкладається набагато швидше, ніж BAS, що робить його більш безпечним вибором з часом. Це біологічно розкладається швидко в аеробних умовах з періодом напіврозпаду приблизно 1-3 тижнів. В анаеробних умовах він деградує дуже повільно або зовсім не відбувається, внаслідок чого він існує у високих концентраціях в осаду стічних вод, але це не вважається причиною для занепокоєння, оскільки він швидко деградує після повернення в кисневе середовище.

Малюнок\(\PageIndex{2}\) Три види аніонних миючих засобів: розгалужений додецилбензолсульфонат натрію, лінійний додецилбензолсульфонат натрію та мило. Джерело: Вікіпедія

Катіонні миючі засоби

Катіонні миючі засоби схожі на аніонні, з гідрофільним компонентом, але замість аніонної сульфонатної групи катіонні ПАР мають в якості полярного кінця четвертинний амоній. Центр сульфату амонію заряджений позитивно. ^[3]

Неіонні та твіттер-іонні миючі засоби

Неіонні миючі засоби характеризуються своїми незарядженими, гідрофільними головними групами. Типові неіонні миючі засоби засновані на поліоксиетилене або глікозиді. Поширені приклади перших включають Твін, Тритон і серія Brij. Ці матеріали також відомі як етоксилати або пегілати та їх метаболіти, нонілфенол. Глікозиди мають цукор як свою незаряджену гідрофільну головну групу. Приклади включають октилтіоглюкозид і мальтозиди. Миючі засоби серії HEGA і MEGA схожі, що володіють цукровим спиртом в якості головної групи.

Цвіттеріонні миючі засоби мають чистий нульовий заряд, що виникає при наявності рівних чисел +1 і −1 заряджених хімічних груп. Приклади включають CHAPS. CHAPS - це абревіатура від 3- [(3- ч оламідопропіл) диметил а аммоніо] -1- р пропан з сульфонатом.

Пральний порошок

Пральний порошок, або пральний порошок, - це тип миючого засобу (миючого засобу), що використовується для чищення білизни. Пральний порошок випускається в порошкоподібному і рідкому вигляді.

У той час як порошкові та рідкі миючі засоби займають приблизно рівну частку світового ринку пральних порошків за вартістю, порошкоподібні миючі засоби продаються вдвічі більше, ніж рідин за обсягом. ^[1]

\(\PageIndex{3}\)Малюнок Дві форми прального порошку: порошок і рідкий. Джерело Вікіпедія

Компоненти

Пральні порошки можуть містити будівельників (приблизно 50% за вагою), поверхнево-активні речовини (15%), відбілювач (7%), ферменти (2%), засоби для осадження ґрунту, регулятори піни, інгібітори корозії, оптичні відбілювачі, інгібітори перенесення барвників, ароматизатори, барвники, наповнювачі та допоміжні засоби для рецептури. ^[4]

Будівельники

Будівельники (також звані хелатирующими або секвестрирующими агентами) - це пом'якшувачі води. Жорстка вода містить кальцій, магній та металеві катіони (насамперед, залізо, мідь та марганець). Ці катіони реагують з аніонами ПАР, утворюючи нерозчинні сполуки (металеве або вапняне мило), які осідають на тканини та пральні машини і які важко видалити. Будівельники видалити іони жорсткої води через осадження, хелатування, або іонний обмін. Крім того, вони допомагають видаляти грунт шляхом розсіювання. У більшості європейських регіонів вода жорстка. У Північній Америці, Бразилії та Японії вода порівняно м'яка.

Найбільш ранніми будівельниками були карбонат натрію (промивна сода) і силікат натрію (рідке скло). З 1930-х років вводили фосфати (фосфати натрію) і поліфосфати (гексаметафосфат натрію), продовжуючи введення фосфонатів (ЕДП, АТМП, ЕДТМП). Зараз відомо, що ці агенти мають серйозні екологічні наслідки, що призводять до прагнення до більш екологічно безпечних безфосфорних агентів, таких як полікарбоксилати (ЕДТА, НТА), цитрати (тринатрійцитрат), силікати (силікат натрію), глюконова кислота та поліакрилова кислота; або іонообмінні агенти, такі як цеоліти.

Поверхнево-активні речовини

Поверхнево-активні речовини відповідають за більшу частину продуктивності очищення в пральному порошку. Вони забезпечують це шляхом поглинання та емульгування ґрунту у воду, а також за рахунок зменшення поверхневого натягу води для поліпшення змочування.

Пральні порошки містять в основному аніонні і неіонні ПАР. Катіонні поверхнево-активні речовини, як правило, несумісні з аніонними миючими засобами та мають низьку ефективність очищення; вони використовуються лише для певних спеціальних ефектів, як пом'якшувачі тканин, антистатики та біоциди. Цвіттеріонні поверхнево-активні речовини рідко використовуються в пральних порошках переважно з міркувань витрат. Більшість миючих засобів використовують комбінацію різних поверхнево-активних речовин, щоб збалансувати їх продуктивність.

Відбілювачі

Незважаючи на назву, сучасні відбілювачі для білизни не включають в себе побутовий відбілювач (гіпохлорит натрію). Відбілювачі для прання, як правило, стабільні аддукти перекису водню, такі як перборат натрію та перкарбонат натрію, вони неактивні як тверді речовини, але виділяють перекис водню під впливом води. Основними мішенями відбілювачів є окислювані органічні плями, які зазвичай мають рослинне походження (наприклад, хлорофіл, антоціанові барвники, дубильні речовини, гумінові кислоти та каротиноїдні пігменти). Перекис водню недостатньо активний як відбілювач при температурі нижче 60°С, що традиційно робило гарячі змивки нормою. Розробка активаторів відбілювача в 1970-х і 80-х роках дозволила більш прохолодним температурам прання бути ефективними. Ці сполуки, такі як тетраацетилтилендіамін (АТЭД), реагують з перекисом водню з отриманням надуксової кислоти, яка є ще більш ефективним відбілювачем, особливо при більш низьких температурах.

Ферменти

Використання ферментів для білизни було введено в 1913 році Отто Ромом. Першим препаратом був екстракт підшлункової залози, отриманий від забитих тварин, який був нестійким до лугу і відбілювача. Лише в останній частині століття з наявністю термічно міцних бактеріальних ферментів ця технологія стала мейнстрімом.

Ферменти необхідні для руйнування стійких плям, що складаються з білків (молоко, какао, кров, яєчний жовток, трава), жирів (шоколад, жири, олії), крохмалю (плями борошна та картоплі) та целюлози (пошкоджені бавовняні волокна, рослинні та фруктові плями). Кожен тип плям вимагає різного типу ферментів: протеази (савінази) для білків, ліпази для мастил, α-амілази для вуглеводів і целюлази для целюлози.

Інші інгредієнти

Багато інших інгредієнтів додаються залежно від очікуваних обставин використання. Такі добавки модифікують пенообразующие властивості продукту шляхом стабілізації або протидії піні. Інші інгредієнти збільшують або зменшують в'язкість розчину, або солюбілізують інші інгредієнти. Інгібітори корозії протидіють пошкодженню мийного обладнання. «Інгібітори перенесення барвників» запобігають фарбуванню барвників з одного виробу інших предметів. «Антиредепозиціонние агенти», такі як карбоксиметилцелюлоза, використовуються для запобігання повторному приєднанню дрібних частинок ґрунту до очищається продукту.

Ряд інгредієнтів впливає на естетичні властивості виробу, що підлягає очищенню, або самого миючого засобу до або під час використання. Ці агенти включають оптичні відбілювачі, пом'якшувачі тканин та барвники. Різноманітні парфуми також є складовими сучасних миючих засобів, за умови, що вони сумісні з іншими компонентами і не впливають на колір очищеного предмета. Парфуми, як правило, є сумішшю багатьох сполук, загальні класи включають терпенові спирти (цитронеллол, гераніол, ліналоол, нерол) та їх ефіри (ліналілацетат), ароматичні альдегіди (геліональний, гексілкоричний альдегід, ліліал) та синтетичні мускуси (галаксолід).

Засоби для миття посуду

Рідина для миття посуду (або миюча рідина британською англійською мовою), також відома як мило для миття посуду, миючий засіб для посуду та мило для посуду, - це миючий засіб, який використовується для допомоги у митті посуду. Зазвичай це високо піноутворююча суміш поверхнево-активних речовин з низьким подразненням шкіри, і в основному використовується для ручного миття склянок, тарілок, столових приборів та кухонного посуду в раковині або мисці. Окрім основного використання, рідина для миття посуду також має різні неформальні застосування, такі як створення бульбашок, прання одягу та очищення птахів, уражених олією.

Ручне миття посуду, як правило, виконується за відсутності посудомийної машини, коли присутні великі «важко чисті» предмети, або через перевагу. Деякі рідини для миття посуду можуть завдати шкоди побутовому сріблу, тонкому скляному посуду, всьому із сусальним золотом, одноразовими пластиками та будь-якими предметами з латуні, бронзи, чавуну, олова, олова або дерева, особливо в поєднанні з гарячою водою та дією посудомийної машини. Коли на таких предметах використовується рідина для миття посуду, передбачається, що їх мити вручну.

Миючі засоби для миття посуду для рук використовують поверхнево-активні речовини, щоб відігравати основну роль у очищенні. Зниження поверхневого натягу води для миття посуду та підвищення розчинності сучасних сумішей ПАР дозволяє воді дуже швидко стікати з посуду в стійці для посуду. Однак більшість людей також промивають посуд чистою водою, щоб переконатися, що позбутися від залишків мила, які можуть вплинути на смак їжі.

Рідина для миття посуду може бути подразником шкіри і викликати екзему рук. Тим, у кого «чутлива шкіра» рекомендується, серед іншого, переконати когось іншого зробити миття.

Миючий засіб для посудомийної машини - миючий засіб, призначений для миття посуду в посудомийній машині. Миючий засіб для посудомийної машини відрізняється від рідини для миття посуду, призначеної для миття посуду вручну.

При використанні посудомийної машини користувач повинен вибрати спеціальний миючий засіб для її використання. Всі миючі засоби призначені для використання після того, як користувач зішкребти залишки їжі з посуду перед миттям. Для функціонування користувач поміщає посуд в посудомийну машину таким чином, щоб поверхня всього посуду була відкрита для потоку води.

Більшість миючих засобів для посудомийних машин несумісні для використання зі сріблом, латунню, чавуном, бронзою, алюмінієм, оловом, золотом. Вони також можуть завдати шкоди одноразовому пластику, будь-якому дереву, ножам з порожнистими ручками і тонкому скляному посуду.

Засоби для миття посуду для посудомийних машин виробляються та продаються по-різному у вигляді картриджів, гелів, рідин, пачок, порошку та таблеток. Будь-яка рідина для миття посуду може містити відбілювач, ферменти або засоби для полоскання. Деякі миючі засоби для миття посуду можуть бути домашніми, серед яких використовуються такі інгредієнти, як бура, ефірна олія, евкаліптова олія та терте кускове мило.

Засоби для миття посуду можуть бути розроблені для роботи за різних обставин. У деяких випадках відповідним чином сформульовані їх можна використовувати з холодною водою або морською водою, хоча вони, як правило, не працюватимуть так добре, як ті, що призначені для гарячої води та використовуються з нею.

Різні види засобів для миття посуду містять різні комбінації інгредієнтів. Загальні інгредієнти включають:

• Фосфати: Зв'яжіть іони кальцію та магнію, щоб запобігти відкладенню вапняного нальоту типу «жорсткої води». Вони можуть завдати екологічної шкоди, і були частково заборонені або поетапно припинені.
• Відбілюючі засоби на основі кисню (порошки та рідини старшого типу містять відбілюючі речовини на основі хлору): Розбийте та відбілюйте органічні відкладення.
• Неіонні поверхнево-активні речовини: знижують поверхневий натяг води, емульгує нафту, ліпідні та жирові харчові відкладення, запобігає плямистість крапель при висиханні.
• Лужні солі: Це основний компонент в старих і оригінальних стильних посудомийних порошків ^{[потрібне цитування]}. Високолужні солі атакують і розчиняють жир, але при ковтанні є надзвичайно корозійними (смертельними). Використовувані солі можуть включати метасилікати, гідроксиди лужних металів, карбонат натрію тощо.
• Ферменти: Розщеплюють харчові відкладення на основі білків, а можливо нафтові, ліпідні і жирові відкладення. Використовувані ферменти схожі на ті, що використовуються в білизні.
• Антикорозійний агент (и): Часто силікат натрію, це запобігає корозії компонентів посудомийної машини. ^{[потрібне цитування]}

Засіб для миття посуду також може містити: ^{[потрібне цитування]}

• Антипінисті агенти: ^{[потрібне цитування]} Піна перешкоджає дії прання. Піна може вплинути на роботу датчиків рівня води машини і буде протікати повз дверних ущільнювачів.
• Добавки для уповільнення видалення глазурі і візерунків з глазурованої кераміки
• Парфуми
• Агенти проти злежування (в гранульованому миючому засобі
• Крохмалі (в миючих засобах на основі таблеток)
• Желюючі речовини (в миючих засобах на рідкі/гелевій основі)
• Пісок (недорогі порошкові миючі засоби)

Миючі засоби для посудомийних машин, як правило, сильно лужні (основні).

Недорогі порошки можуть містити пісок. Такі миючі засоби можуть завдати шкоди посуду і посудомийній машині. Порошкові миючі засоби частіше спричиняють вицвітання фарфорових візерунків.

Окрім миючих засобів старого стилю для посудомийних машин, для посудомийних машин існують також біологічно розкладаються миючі засоби. Ці миючі засоби можуть бути більш екологічними, ніж звичайні миючі засоби.

Неформальне використання

Reader's Digest зазначає, що його використання в якості вбивці мурах, вбивці бур'янів, щоб допомогти поширювати добрива на водній основі та мити людське волосся. Добре домогосподарство каже, що його можна використовувати в суміші з оцтом для залучення та потоплення дрозофіл. Засіб для миття посуду використовувався для чищення дзеркал, а також вікон.

• Pling, очищувач загального призначення з відкритим вихідним кодом для глазурованих, пластикових, хромованих та іноксних поверхонь для ванної та кухні, опублікований Twibright Labs, використовує рідину для миття посуду як одну з активних інгредієнтів.
• Рідина для миття посуду можна змішувати з водою та додатковими інгредієнтами, такими як гліцерин і цукор, щоб отримати розчин, що продуває бульбашки.
• Рідина для миття посуду може використовуватися для чищення делікатних тканин одягу, таких як панчішно-шкарпеткові вироби та нижня білизна.
• Рідина для миття посуду часто рекомендується в розведеному розчині, щоб полегшити розташування наклейок та вінілової графіки при нанесенні.
• У промисловості рідина для миття посуду також використовується для перевірки обладнання під тиском на предмет витоків, таких як пропанові фітинги. Застосовується для огляду пневматичних шин для квартир, а також для забезпечення якості в процесі монтажу, а також в якості мастила для монтажних бортів.
• Рідина для миття посуду використовує як інгредієнт у виготовленні домашніх засобів для відлякування шкідників саду. Служба співробітництва Університету штату Орегон відзначає використання рідини для миття посуду для позбавлення від павутинних кліщів. Мило для посуду також використовувалося для відлякування попелиці. У деяких випадках мило для посуду може бути токсичним для листя рослин і викликати їх «опік». Використання мила або миючого засобу для посуду, щоб допомогти поширювати пестициди на рослині, відзначається службою розширення Університету Грузії, але не рекомендується.
• Розчин рідини для миття посуду і води може використовуватися для видалення плям кави, чаю, оливкової олії, соди і фруктового соку з тканин. Одна марка рідини для миття посуду була використана для видалення плям з білих або світло-забарвлених тканинних серветок.
• Рідина для миття посуду використовувалася для лікування птахів, уражених розливами олії. Після розливу нафти Exxon Valdez в 1989 році Міжнародний дослідницький центр порятунку птахів отримав сотні випадків рідини для миття посуду, які використовувалися для цієї мети. Більше рідини для миття посуду було передано під час розливу нафти Deepwater Horizon Міжнародному дослідницькому центру порятунку птахів та Центру морських ссавців.

\(\PageIndex{4}\)Малюнок Промаслений Ганнет миється. Джерело Вікіпедія

Екологічні проблеми

Фосфати в миючих засобах стали екологічною проблемою в 1950-х роках і предметом заборон в наступні роки. ^[8] Фосфати роблять білизну очищувачем, але також викликають евтрофікацію, особливо при поганому очищенні стічних вод. ^[9]

Недавнє академічне дослідження ароматизованих продуктів для прання виявило, що «більше 25 ЛОС, що виділяються з вентиляційних отворів сушарки, з найвищими концентраціями ацетальдегіду, ацетону та етанолу. Сім з цих ЛОС класифікуються як небезпечні забруднювачі повітря (HAPs), а два - як канцерогенні HAPs (ацетальдегід і бензол)». ^[10]

Директива ЄЕС 73/404/ЄЕС передбачає середню біологічне розкладання щонайменше 90% для всіх типів поверхнево-активних речовин, що використовуються в миючих засобах. Вміст фосфатів у миючих засобах регулюється в багатьох країнах, наприклад, Австрії, Німеччині, Італії, Нідерландах, Норвегії, Швеції, Швейцарії, США, Канаді та Японії.

Резюме

• Миючі засоби класифікуються на аніонні, катіонні та неіонні миючі засоби та цвіттеріонні миючі засоби на основі електричного заряду поверхнево-активних речовин.
• Варіації рецептур миючих засобів засновані на його кінцевому використанні (тобто прання або для посуду).
• Фосфати роблять білизну чистіше, але також викликають евтрофікацію, особливо при поганому очищенні стічних вод. ^[9]

Атрибутори та віднесення

• Wikipedia
• Template:ContribAgnewM