洗滌劑的配制與表征 實驗報告(華南師范大學(xué)物化實驗)

1、華南師范大學(xué)實驗報告洗滌劑的配制與表征一、洗滌劑的組成1.1表面活性劑及其分類洗滌劑的主要成分為表面活性劑。通常在水為溶劑的系統(tǒng)中，表面活性劑可被吸附在該系統(tǒng)的界面上，使界面的表面張力或表面自由能明顯降低。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有不對稱性，是由具有親水性的極性基團(tuán)和具有憎水性的非極性基團(tuán)所組成的有機(jī)化合物。其中它的非極性基團(tuán)又稱為親油基團(tuán)，一般為818個碳的直鏈烴或環(huán)烴。表面活性劑一般按照其化學(xué)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分類。即當(dāng)表面活性劑溶于水時，能電離出離子的歸為離子型表面活性劑，而在水中不能電離的則歸為非離子型表面活性劑。離子型表面活性劑還按其生成的活性基團(tuán)為陽離子或陰離子再進(jìn)行分類。表1. 表面活性劑

2、分類一級分類二級分類舉例離子型表面活性劑兩性表面活性劑RN+H2CH2COO-陰離子型表面活性劑RSO4-Na+陽離子型表面活性劑RN+(CH3)2OH非離子型表面活性劑小極性頭RN(CH3)2O 大極性頭R(OC2H4)nOH1.2輔助成分洗滌劑中除了其主要成分表面活性劑，還含有助洗劑。目前, 全球的三大助洗劑是三聚磷酸鈉( STPP) 、4A 沸石和D-層狀硅酸鈉 1 ( SKS-6)，有的洗滌劑中還含有抗再沉積劑、熒光增白劑、香料和酶等。助洗劑的主要性能包括有( 1) 能降低洗滌用水中的Ca2+ 、Mg2+ 濃度, 軟化水硬度; ( 2) 具備酸堿緩沖能力; ( 3) 能提高污垢分散力和

3、抗再沉積性; ( 4) 能增加漂白劑、加工助劑、載荷液體量的穩(wěn)定性。（5）抗腐蝕性。二、表面活性劑具有洗滌作用的機(jī)理污垢一般由油脂和灰塵等物質(zhì)組成，去污過程可看做是帶有污垢（D）的固體（s），浸入水（w）中，在洗滌劑的作用下，降低污垢與固體表面的粘附功Wa，從而使污垢脫落達(dá)到去污目的。用如下式子表示：Wa = s-D s-w D-wWa的絕對值越小，污垢與固體表面結(jié)合越若，污染物越容易去除。因為粘附功相當(dāng)于在等溫等壓下污垢粘附在固體表面這一過程的吉布斯自由能的變化值，若是自發(fā)粘附，則有Wa < 0，其絕對值越大，說明粘附趨勢越強(qiáng)烈，黏的越牢。當(dāng)水中加入洗滌劑后，洗滌劑的憎水基團(tuán)吸附在污物

4、和固體表面，從而降低了D-w和s-w，使得Wa的絕對值變小。然后用機(jī)械攪拌等方法使污物從固體表面脫落，洗滌劑分子在污物周圍形成吸附膜而懸浮于溶液中，洗滌劑分子同時也在潔凈的固體表面形成吸附膜而防止污物重新在固體表面上沉積。三、洗滌劑的配制原則配制洗滌劑時，紀(jì)要保證所配制產(chǎn)品的性能，同時也要考慮生產(chǎn)成本和制備工藝。洗滌劑的成本主要由所使用原料的價格來決定，而性能則由配方所使用原料的性質(zhì)及不同組分之間的配合。除了價格因素外，配方原料的選擇需綜合考慮以下原則：（1）從洗滌的角度來看，配制的洗滌劑要具有洗滌、潤濕、增溶、起泡和消泡、乳化等作用，以滿足去除污垢的作用。并且能在潔凈固體表面形成保護(hù)膜防止污

5、物重新沉積。（2）為使所配制的洗滌劑發(fā)揮作用，需要添加一些具有特定性質(zhì)的組分，來調(diào)節(jié)洗滌劑的酸堿度以及來雜質(zhì)雜志元素的影響。（3）為了使所配制的洗滌劑具有好的應(yīng)用性能，有時還需要通過在洗滌劑中加入特別組分，如使其具有漂白、消毒燈作用；（4）從環(huán)保的角度出發(fā)，要求所使用的藥品具有較好的生物易降解性能。四、多用洗潔精的配制4.1多用洗潔精配方表2.多用洗潔精配方（100g）藥品名稱用量/g藥品名稱用量/g十二烷基笨磺酸鈉10椰子油酸3粗鹽2檸檬酸1三聚磷酸鈉4氫氧化鈉1脂肪酸聚氧乙烯醚9水704.2配制過程及現(xiàn)象描述表3.配制過程及現(xiàn)象描述步驟加入的藥品名稱或具體操作現(xiàn)象描述1水取70g水于小燒杯

6、中。2十二烷基笨磺酸鈉 十二烷基苯磺酸鈉為白色粉末狀固體，加入到水中，白色粉末不能完全溶解。3粗鹽 粗鹽為灰白色顆粒狀晶體，攪拌后灰白色晶體溶解，仍有白色粉末沉淀。4三聚磷酸鈉 三聚磷酸鈉為白色粉末，經(jīng)攪拌后白色泡沫增多，形成灰白色濁液。5脂肪酸聚氧乙烯醚 脂肪酸聚氧乙烯醚為白色透明粘性物質(zhì)，加入到燒杯后部分溶解，攪拌，有香氣逸出。6椰子油酸 椰子油酸為淺紅色膏狀物，有油膩感，加入到燒杯中，難溶，攪拌有香氣逸出。7檸檬酸 檸檬酸為白色固體，加入到燒杯后經(jīng)攪拌可見白色泡沫增多。8氫氧化鈉 氫氧化鈉為白色粉末狀固體，加入到燒杯后攪拌成乳白色濁液。9加熱 固體大部分溶解，但仍有固體物質(zhì)難溶，攪拌得乳

7、白色濁液。10靜置 新制洗滌液分層，上層為白色泡沫，下層為灰白色濁液。五、洗滌劑洗滌效果的表征與評價5.1新制洗滌劑外部表征描述靜置后的新制洗滌劑分層，上層為白色泡沫，下層為灰白色濁液，有香氣。泡沫柔軟細(xì)滑，而濁液略感粗糙。5.2新制洗滌劑洗滌效果評價（1）取一塊干凈白布，用數(shù)顯白度儀測其白度為59.9%。（2）將白布弄臟，使其粘附大量黑色污垢。烘干后，測其白度為13.8%。（3）用新制成的洗滌劑清洗白布，烘干。從外觀上看，與弄臟前無異。測其白度為55.9%。洗滌效果評價：根據(jù)配方做出來的洗滌劑具有一定的洗滌效果，可有效除去粘附在白布上面的灰塵、泥土等黑色污垢。但是洗滌后的白布的白度比原始白度

8、略小，說明白布上還有一些污垢并未完全去除。該洗滌劑的去污性能有待進(jìn)一步提高。六、洗滌劑各配料的作用討論6.1十二烷基苯磺酸鈉十二烷基苯磺酸鈉為陰離子型表面活性劑，具有優(yōu)良的乳化性能，對水硬度較敏感，不易氧化，起泡力強(qiáng)，去污力高，易與各種助劑復(fù)配。而且對顆粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有顯著的去污效果，對天然纖維上顆粒污垢的洗滌作用尤佳，去污力隨洗滌溫度的升高而增強(qiáng)，對蛋白污垢的作用高于非離子表面活性劑，且泡沫豐富。在洗滌劑中使用的烷基苯磺酸鈉有支鏈結(jié)構(gòu)(ABS)和直鏈結(jié)構(gòu)(LAS)兩種，支鏈結(jié)構(gòu)生物降解性小，會對環(huán)境造成污染，而直鏈結(jié)構(gòu)易生物降解，生物降解性可大于90%，對環(huán)境污染程度小。因其生產(chǎn)

9、成本低、性能好，因而用途廣泛，是家用洗滌劑用量最大的合成表面活性劑。6.2粗鹽氯化鈉具有皂析、護(hù)色、增稠、殺菌等多種功效，廣泛應(yīng)用于洗滌用品行業(yè)。首先，在洗滌劑中假如少量氯化鈉，可減少洗滌對織物染料的損傷，減少衣物的色澤變化。另外，氯化鈉是一種常用的增稠劑，也是最廉價的一種。氯化鈉對液體洗滌劑的增稠作用是通過與表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)來實驗的，氯化鈉的存在使膠束的締合數(shù)增加，使球形膠束向棒形膠束轉(zhuǎn)化，從而使粘度增大。氯化鈉還具有消炎、殺毒、止癢、殺菌燈功效，對大腸桿菌、金黃色葡萄球均有一定的抑制作用。本次實驗使用了粗鹽以節(jié)約實驗成本。6.3三聚磷酸鈉三聚磷酸鈉在洗滌劑中作為輔助劑, 它對金屬離子的

10、整合作用強(qiáng)，有效降低水的硬度，大大節(jié)約洗滌劑的用量。而且具有很強(qiáng)的分散能力和乳化能力， 與表面活性劑有較強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng), 對溶液的p H 值有很強(qiáng)的緩沖作用, 在漂洗過程中具有強(qiáng)的防止再吸附作用等諸多優(yōu)點(diǎn)。6.4脂肪酸聚氧乙烯醚脂肪酸聚氧乙烯醚是一種新型非離子表面活性劑，是以脂肪酸甲酯為原料，經(jīng)相應(yīng)催化劑作用下，直接與環(huán)氧乙烷(EO)發(fā)生加成反應(yīng)制得，與傳統(tǒng)的脂肪醇乙氧基化物(AE)相比，具有原料便宜、低泡、水溶速度快、對油脂增溶能力強(qiáng)、皮膚刺激性小、生物降解性好等特點(diǎn)，是配制衣用洗滌劑、餐具洗滌劑、清潔劑等安全、高效的優(yōu)質(zhì)原料。6.5椰子油酸椰子油酸為乳黃色蠟狀或油狀液體，是由八酸、十酸、月桂

11、酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸等組成。主要應(yīng)用于洗滌劑的助劑，具有潤濕、凈洗、柔軟、抗靜電等性能，對水溶液有增稠作用，能夠穩(wěn)定其他洗滌液的泡沫，對動植物油和礦物油具有良好的脫油力，還具有防止鋼鐵生銹的能力。與其他表面活性劑配合使用具有良好的增效、分散污垢的作用。毒性與肥皂相當(dāng)；對皮膚刺激性小。6.6檸檬酸檸檬酸與洗滌液中的其他金屬離子結(jié)合形成檸檬酸鹽，能夠清除水、紡織品或泥土中的堿土離子，能夠增強(qiáng)表面活性劑的作用，防止污垢再沉積。檸檬酸鹽具有適當(dāng)?shù)木徫g性，可與其他表面活性劑相匹配。而在環(huán)保健康方面，對人無毒，且優(yōu)良的生物降解性，對污水處理工廠和地表水的生物系統(tǒng)無負(fù)面影響，無富營養(yǎng)化

12、，無重金屬的再遷移。6.7氫氧化鈉在洗滌劑中作為抗污垢再沉積劑。油污屬于酯類物質(zhì)，酯類在堿性條件下能夠徹底水解為，羧酸鹽和甘油，變?yōu)榭扇芪?。七、分析與討論本次實驗為在實驗室條件下，利用現(xiàn)有的實驗藥品，根據(jù)所提供的配方在短時間內(nèi)制備出洗滌液，因而制備出來的成品是相對粗糙的，無論從外觀上，還是質(zhì)感上，與我們?nèi)粘Ｋ徺I的洗滌用品相比有比較大的差距。本次實驗只能說是工業(yè)制備洗滌液的簡化操作。嚴(yán)格來說，工業(yè)上制備洗滌劑的所用到的原料和水源要求較高，每一步生產(chǎn)工藝都應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)行，這樣才會得到質(zhì)量較好的產(chǎn)品。在實驗室條件下，而且由于實驗時間的限制，我們難以制備高質(zhì)量的洗滌液，但是制備流程可以進(jìn)一步優(yōu)化。例如，原料應(yīng)先進(jìn)行預(yù)處理，塊狀的固體試劑要事先研碎方便溶解；進(jìn)一步探究各藥品的加入順序，以得到一個最優(yōu)化的藥品加入流程；新制洗滌液應(yīng)濾去不溶物，用活性炭除去灰色使洗滌液看上去更加澄清透明。八、參考文獻(xiàn)1 閻佳