КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Производство моющих средств
Моющие средства
Первое мыло, самое простое моющее средство, было получено
на Ближнем Востоке более 5 000 лет назад. Поначалу оно использовалось главным
образом для стирки и обработки язв и ран. И только с I века н. э. человек стал
мыться с мылом.
Моющими средствами называются натуральные и синтетические
вещества с очищающим действием, в особенности мыло и стиральные порошки,
применяемые в быту, промышленности и сфере обслуживания.
Мыло получают в результате химического взаимодействия жира
и щелочи. Скорее всего, оно было открыто по чистой случайности, когда над
костром жарили мясо, и жир стек на золу, обладающую щелочными свойствами. Взяв
в руки горсть этого простейшего мыла, древний человек обнаружил, что оно легко
растворяется в воде и смывается вместе с грязью.
Производство мыла имеет давнюю историю, а вот первое
синтетическое моющее средство появилось только в 1916 году Изобретение
немецкого химика Фрица Понтера предназначалось для промышленного использования,
бытовые синтетические моющие средства, более менее безвредные для рук, стали
выпускать в 1935 году. С тех пор был разработан целый ряд синтетических моющих
средств (CMC) узкого назначения, а их производство стало важной отраслью
химической промышленности.
Молекулы жидкости - например, воды, -удерживаются вместе
силами притяжения. Эти силы тянут верхние молекулы внутрь, и поверхность
жидкости изгибается. Этот эффект называемый поверхностным натяжением, хорошо
виден на примере почти сферической капли воды, выскальзывающей из крана
Именно из-за поверхностного натяжения вода сама по себе не
обладает достаточным чистящим действием. Вступая в контакт с пятном, молекулы
воды притягиваются друг к другу вместо того, чтобы захватывать частицы грязи.
Другими словами, они не смачивают грязь.
Активные вещества
Мыло и синтетические моющие средства содержат вещества,
повышающие смачивающие свойства воды за счет уменьшения силы поверхностного
натяжения. Эти вещества называются поверхностно активными (ПАВ), поскольку
действуют на поверхности жидкости (имеются в виду все границы, не только
верхняя).
Молекулы ПАВ можно представить в виде головастиков Головами
они "цепляются" за воду, а хвостиками - за жир. Когда ПАВ смешивают с
водой, его молекулы на поверхности обращены "головами" вниз, а их
"хвостики" торчат из воды. "Раздробив" таким образом
поверхность воды, эти молекулы значительно уменьшают эффект поверхностного
натяжения, тем самым помогая воде проникать в ткань. Этими же хвостиками
молекулы ПАВ захватывают попадающиеся им частицы жира.
Если жир крепко пристал к ткани, для его удаления
понадобится не только действие ПАВ, но и крепкая встряска. Крошечные капельки
жира покрытого ПАВ, рассеиваются в воде, образуя эмульсию.
ПАВ делятся на катионные, анионные и неионогенные. Молекулы
катионных ПАВ в растворе образуют положительно заряженные ионы, анионных -
отрицательно заряженные, а молекулы неионогенных ПАВ ионов не образуют.
Во всех видах мыла ПАВ - анионные, в то время как
синтетические моющие средства содержат анионные, катионные или неиногенные ПАВ
(или комбинацию двух или трех типов).
Мыло
Мыло получают при реакции жиров (например, кокосового или
пальмового масла) со щелочью - каустической содой (гидроксидом натрия) или
каустическим поташем (гидроксидом калия). Данный химический процесс называется
омылением.
На современном мыловаренном заводе непрерывного действия
исходные материалы смешиваются и под давлением нагреваются до 130'С. В
результате реакции образуются мыло и глицерин. После отделения глицерина
расплавленное мыло проходит дальнейшую обработку.
Твердые сорта получают, высушивая ленту расплавленного
мыла, добавляя красители и отдушки и прессуя готовую массу в куски. Туалетное
мыло делается из более высококачественных жиров; после сушки его нагревают для
уменьшения содержания влаги.
Мыльные хлопья производят следующим образом: мылу дают
затвердеть на внешней стороне барабана и соскребают его. Чтобы получить мыльный
порошок, расплавленное мыло смешивают с добавками, улучшающими его очищающее
действие, внешний вид и текстуру обрабатываемой смачиваемой ткани. Смесь затем
высушивают горячим воздухом. Такие же добавки используются в синтетических
моющих средствах.
Многие синтетические моющие средства производятся сегодня
как в жидком виде, так и в порошке. Порошки, содержащие 20-25% ПАВ, также
получают высушиванием полужидкой смеси. Некоторые стиральные порошки содержат
расщепляющие белок ферменты, помогающие отстирывать пятна веществ с белковой основой
- например, пятна крови или яйца.
CMC
Жидкие синтетические моющие средства получают, добавляя к
растворенной смеси гидротроп - вещество, которое предотвращает расслоение из-за
разной плотности компонентов.
Синтетические моющие средства входят также в состав
необходимых в домашнем хозяйстве чистящих порошков и паст. Обычно чистящие
порошки содержат анионное ПАВ, тонкоизмельченный минерал (например, полевой
шпат) и хлорный отбеливатель.
Для промышленных целей производятся различные специальные
средства. К примеру, смеси из неионогенных и катионных ПАВ применяются в
пищевой промышленности для мытья и чистки оборудования в соответствии с самыми
жесткими санитарно-гигиеническими требованиями.
Моющее средство получается смешиванием всех компонентов,
кроме отдушки и отбеливателя, в полужидкую массу, которую высушивают до
состояния порошка. После этого добавляются отдушка и отбеливатель.
Функции
моющие системы
Хорошая моющая система должна выполнять двойную
функцию: удалять загрязнение с очищаемой поверхности и переводить его в водный
раствор.
Значит, моющее средство также должно обладать двойной
функцией: способностью взаимодействовать с загрязняющим веществом и переводить
его в воду или водный раствор. Следовательно, молекула моющего вещества должна
иметь гидрофобную и гидрофильную части. Фобос по-гречески означает страх,
боязнь. Значит, гидрофобность означает боящийся, избегающий воду. Филео —
по-гречески — люблю, а гидрофильность — любящий, удерживающий воду.
Гидрофобная часть молекулы моющего вещества обладает
способностью взаимодействовать с поверхностью гидрофобного загрязняющего
вещества.
Гидрофильная часть моющего вещества взаимодействует с
водой, проникает в воду и увлекает с собой частицу загрязняющего вещества,
присоединенную к гидрофобному концу.
В производстве мыла давно используют канифоль, которую
получают при переработке живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси
смоляных кислот, содержащих в цепи около 20 углеродных атомов. В рецептуру
хозяйственного мыла обычно вводят 12—15 % канифоли от массы жирных кислот, а в
рецептуру туалетных мыл — не более 10 %. Введение канифоли в больших
количествах делает мыло мягким и липким.
Процесс производства мыла состоит из химической и
механической стадий.
На первой стадии (варка мыла) получают водный раствор
солей натрия (реже калия) жирных кислот или их заменителей (нафтеновых,
смоляных). На второй стадии проводят механическую обработку этих солей —
охлаждение, сушку, смешивание с различными добавками, отделку и упаковку.
Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора
(мыльного клея) избытком щелочи (NaOH) или раствором NaCl. В результате этого
на поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый
ядром. Полученное таким образом мыло называют ядровым, а процесс его выделения
из раствора — отсолкой или высаливанием. При высаливании происходит повышение
концентрации мыла и его очистка от белковых, красящих и механических примесей —
так получают хозяйственное мыло.
Особое место среди наполнителей занимает сапонин,
получаемый выщелачиванием некоторых растений и прежде всего мыльного корня. Он
хорошо растворяется в воде и его растворы сильно пенятся. Поэтому сапонин
используют для улучшения пенообразования и применяют для дорогих сортов мыл.
Кроме использования мыла в качестве моющего средства
оно широко применяется при отделке тканей, в производстве косметических
средств, для изготовления полировочных составов и водоэмульсионных красок.
Имеется и не столь безобидное его применение. Алюминиевое мыло (алюминиевые
соли смеси жирных и нафтеновых кислот) применяют в США для получения некоторых
видов напалма — самовоспламеняющегося состава, используемого в огнеметах и
зажигательных авиабомбах. Само слово напалм происходит от начальных слогов
нафтеновой и пальмитиновой кислот. Состав напалма довольно простой — это
бензин, загущенный алюминиевым мылом.
В настоящее время химическая промышленность выпускает
большое количество различных синтетических моющих средств (стиральных
порошков).
Наибольшее практическое значение имеют соединения,
содержащие насыщенную углеводородную цепь из 10—15 атомов углерода, так или
иначе связанную с сульфатной или сульфонатной группой, например
Производство синтетических моющих средств основано на
дешевой сырьевой базе, а точнее на продуктах переработки нефти и газа. Они, как
правило, не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния.
Следовательно, многие из синтетических моющих средств
одинаково хорошо моют как в мягкой, так и в жесткой воде. Некоторые средства
пригодны даже для стирки в морской воде. Синтетические моющие средства
действуют не только в горячей воде, как это характерно для хозяйственного мыла,
но и в воде при сравнительно низких температурах, что важно при стирке тканей
из искусственных волокон. Наконец, концентрация синтетических моющих веществ
даже в мягкой воде может быть гораздо ниже, чем мыла, полученного из жиров.
Синтетические моющие средства обычно представляют
довольно сложную композицию, поскольку в них входят различные добавки:
оптические отбеливатели, химические отбеливатели, ферменты, пенообразователи,
смягчители.
Комментариев нет:
Отправить комментарий