Kansantalouden tarve pinta-aktiivisille aineille on valtava. Niiden tuotanto eri puolilla maailmaa kasvaa joka vuosi. Mistä raaka-aineista saadaan valtavia määriä erilaisia ​​pinta-aktiivisia aineita?

Olemme jo sanoneet, että 1960-luvun puoliväliin asti käytettiin pääasiassa luonnollisia (luonnollisia) pinta-aktiivisia aineita. Suurin osa pinta-aktiivisista aineista saatiin suhteellisen yksinkertaisella käsittelyllä rajoitettuja eläin- ja harvemmin kasviperäisiä raaka-aineita. Osa näistä teollisuudessa ja arjessa osoittautuneista aineista ei ole menettänyt merkitystään vieläkään. Tämä ei johdu vain niiden toiminnan melko korkeasta tehokkuudesta, vaan myös suurelta osin niiden alhaisista kustannuksista.

Elintarvikkeista peräisin olevat pinta-aktiiviset aineet mainitaan kirjan eri osissa.

Sulfonoimattomat yhdisteet - enintään 3; natriumsulfaatit ja sulfiitit - enintään 15. Sulfanolia on saatavana kahdessa muodossa - nestemäisenä (vaikuttavan aineen pitoisuus vähintään 45 %) ja jauheena (100 % vaikuttavaa ainetta).

Atsolaatit (A, B, A-2) - alkyylibentseenisulfonihappojen natriumsuolojen seos. Sitä saadaan öljyn kerosiini-kaasuöljyfraktioista tahnojen muodossa, jotka liukenevat helposti veteen. Keskimääräinen molekyylipaino 300-350, vaikuttavat aineet 50-70 %, vesi 20-35 %; kuuluvat "biologisesti pehmeisiin". Kim" pinta-aktiivinen aine. Biologinen hajoavuus jätevedessä pinta-aktiivisen aineen alkupitoisuuksilla 20 ja 10 mg/l on vastaavasti 85 ja 95 %. Isolaattien pinta-aktiivisuus on melko korkea: isolaatin A ja isolaatin B pintajännitys on 31,2 ja 35,6 N/m pitoisuuksilla 0,1 % ja pitoisuuksilla 0,5 % - 27,9 ja 30,0 N/m.

Alkyyliaryylisulfonihappojen kalsiumsuolat - korkean molekyylipainon alkyyliaryylisulfonaatti. Saatu katalyyttisen krakkauksen refluksoinnin ja krakatun kerosiinin kondensaatiotuotteiden perusteella, minkä jälkeen sulfonointi ja neutralointi. Keskimääräinen molekyylipaino on 40-500. Vaikuttavien aineiden pitoisuus on 14-15 %, vesi jopa 80 %. Vähentää merkittävästi veden pintajännitystä (jopa 37 N / m) jo pitoisuudessa liuoksessa 0,25%. Antaa korkean laajenemisen ja vakaan vaahdon. Tehokas sementtimateriaaleissa, savisuspensioissa.

Sulfokarboksyylihappojen dinatriumsuolat - seos Makromolekyylihapot, joissa on yli 18 hiiliatomia Yleiskaava

R - CH - COONa I

Biohajoavuus jätevedessä on 90-95 %. He saavat halpoja ja niukkoja raaka-aineita yksinkertaisella tekniikalla, joka tekee sulfokarboksyylihappojen dinatriumsuoloista lupaavia pinta-aktiivisia aineita keskilaajenevien vaahtojen valmistukseen.

Necal-sekoitus mono-, di- ja tri-isonatriumsuolat. Koostuu pääasiassa dialkyylijohdannaisista

(iso-C4H 9) 2C 10H 5SO 3Na

Polaarinen ryhmä on SO 3Na. Ei-polaarinen osa on syklisiä ja alifaattisia hiilivetyradikaaleja. Po)
Ulkonäöltään se on erottumaton tahna, joka sisältää 20-40 % kosteutta.

Natriumlauryylisulfaatti - yleinen kaava on R0S03Na, i de R = C9-C15. Tämä on halvin vaahdotusaine. Huomautus että kaliumlauryylisulfaatit antavat peyua suuremman moninkertaisuuden (melkein kolme kertaa) verrattuna natriumsuolat. Parkistinen sovellus löytyy Myös trietlauryylisulfaatin neutralointituotteet nolamiinilla.

oksietyloitu natriumlauryylisulfaatti- Etyleenioksidin ja C,2-Cm rasva-alkoholien kondensaatiotuote, jota seuraa käsittely kloorisulfonihapolla ja neutralointi NaOH:lla. On todettu, että kun alkoholimolekyylin hiiliatomien lukumäärä kasvaa, liukoisuus emäksiseen väliaineeseen laskee; Suurin käytännön kiinnostavuus ovat helpommin saatavilla olevat alkoholit, joiden molekyylissä on pariton määrä hiiliatomeja (C, -C15).

Vaahtotiivisteet PO-1 ja PO-1A - nesteet keltaisesta ruskeaan, ilman sedimenttiä ja vieraita sulkeumia.

PO-1 saadaan neutraloimalla kerosiinikosketin. Sisältää vähintään 45 % sulaa | yukislot. Vaahdon suuren laajenemisen ja stabiilisuuden varmistamiseksi koostumukseen lisätään 3,5-5,5 % luuliimaa ja 10 % etyylialkoholia tai etyleeniglykolia.

PO-1 A on natriumalkyylisulfaattien seos, joka perustuu sekundääristen alkoholien rikkihappoestereisiin, joiden hiiliatomien lukumäärä alkyyliradikaalissa on 8-18. Vaikuttavan aineen pitoisuus on vähintään 20 %.

Nämä vaahtotiivisteet on suunniteltu tuottamaan palonsammutusvaahtoa. Käytettäessä voimakkaasti laajenevia vaahtogeneraattoreita (paloautot on varustettu sellaisilla asennuksilla) 2-5-prosenttisista vesiliuoksista

4-111
nämä vaahdotusaineet tuottavat stabiilia vaahtoa, jonka monikertaluku on 70-150. Tällainen vaahto sammuttaa palavat öljytuotteet hyvin.

Ainetta edistymiseen" - sekundaaristen alkoholien sulfaattiestereiden natriumsuolojen seos, joiden hiililuku alkyyliradikaaleissa on 6-16. Se toimii pesuaineena useissa kotimaisen teollisuuden valmistamissa synteettisissä pesuaineissa.

Alkyyliamiinien suolat ja tetrasubstituoitujen suolat Ammus Nyl-nämä kationiset aineet saadaan | amiinit, joiden substituutioaste on erilainen, kvaternäärinen ammonium-1 ja muut typpeä sisältävät emäkset (hydratsiinit, guanidiini, heterosykliset yhdisteet).

RNHT - HCI- alkyyliamiinin hydrokloridisuola, jossa IR on hiilivetyradikaali välillä Сі0Н2і - С20Н41;

Tetrasubstituoidun ammoniumin RR"R"R""NCI-koflb,! jossa R on pitkä hiilivetyradikaali, jossa on 12-18 hiiliatomia, ja R"R"R"" ovat lyhyitä hiilivetyradikaaleja (CH3 tai C2H5).

OP-7, OP-Yu, sintanol DS-10- Ionittomat aineet. Ne kaikki ovat fenolin, alkyylifenolien TAI SUUREMMAT RASVAalkoholien vuorovaikutuksen tuotteita Yu Cjg:n kanssa HE-1:n kanssa kuinka monta moolia etyleenioksidia reaktion mukaan

ROH + nH2q-CH2 R(OCH2CH2)/JOH

Missä R on hiilivetyradikaali välillä C10H21 - C20H41.

Silikoniyhdisteet - joille on ominaista korkea pinta-aktiivisuus, joitain niistä voidaan käyttää vaahdotusaineina vedenpitävien materiaalien valmistuksessa. Kaikkein yleisin
Arvokkaita tämän luokan yhdisteitä kotimaisessa käytännössä ovat etnlkloorisilaanit (GKZH-94), metyyli- ja etyylisilkonaatit (GKZH-10 ja GKZH-11).

Uusia synteettisiä pinta-aktiivisia aineita kehitetään yli kymmenessä maan akateemisessa ja teollisessa tutkimuslaitoksessa. Pinta-aktiiviset aineet luodaan joukolla erityisesti määriteltyjä ominaisuuksia, joilla tulee korkean vaahtokyvyn lisäksi olla alhainen toksisuus ja heikko fysiologinen aktiivisuus, korkea biohajoavuus ja monia muita käytännön kannalta tärkeitä ominaisuuksia.

Teknisten tieteiden tohtori V.A. Ryzhenkov, Ph.D. A.V. Kurshakov, A.V. Ryzhenkov, insinööri,
Moskovan sähkötekniikan instituutti (tekninen yliopisto);
Ph.D. I.P. Pulner, konepäällikkö,
Ph.D. S.N. Shcherbakov, sivuliikkeen nro 7 "South-West" johtaja,
JSC "Moscow United Energy Company", Moskova

Johdanto

Kotitalouksien lämpö- ja sähköteollisuuden, mukaan lukien kaupunkien lämmönjakelujärjestelmät, kiireellisimmät nykyajan ongelmat ovat lämpöverkkojen, tuotanto- ja lämmönvaihtolaitteiden, sulku- ja säätöventtiilien sekä putkistojen luotettavuuden, kestävyyden ja energiatehokkuuden parantaminen. Osana tätä ratkaistaan ​​sellaisia ​​tehtäviä kuin rakennemateriaalien korroosionkestävyyden lisääminen, uusien muodostumisnopeuden vähentäminen ja olemassa olevien lämpösulkukerrostumien tehokas poistaminen lämmönvaihtopinnoilta, hydraulisten häviöiden vähentäminen jäähdytysnesteen kuljetuksen aikana, kustannusten alentaminen huolto- ja ennaltaehkäisevästi. huolto ja monet muut tehtävät.

Yksi lupaavista menetelmistä integroidussa lähestymistavassa edellä mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi on Moskovan voimalaitosinstituutissa (tekninen yliopisto) kehitettyjen pinta-aktiivisten aineiden käyttö, joka perustuu jäähdytysnesteen ilmastoimiseen pinta-aktiivisten aineiden molekyyleillä.

Pinta-aktiivisten aineiden käyttö lämpövoimatekniikassa

Maailmankäytännössä on monia esimerkkejä pinta-aktiivisten aineiden käytöstä erittäin tehokkaina korroosionestoaineina. Riittää, kun totean, että Venäjän federaatiossa on nykyään säännöksiä (ohjaavat asiakirjat - RD) sähkövoimaloiden ja lämpöverkkojen lämpövoimalaitteiden (RAO "UES of Russia") sekä ydinvoimaloiden suojaamiseksi pysäköinti- (ilmakehän) korroosiolta. VVER (Rosatom), jossa käytetään pinta-aktiivisia aineita kalvoa muodostavien amiinien luokasta.

Tiedetään, että pinta-aktiivisten aineiden käyttö useiden maiden lämpöverkoissa on mahdollistanut radikaalin ratkaisun ongelman, joka liittyy lämpötekniikan laitteiden luotettavuuden ja käyttöiän pidentämiseen korroosioprosessien lähes täydellisen estämisen perusteella.

Viime vuosina tutkimuskeskuksessa "Wear Resistance" MPEI (TU) havaittiin ensimmäistä kertaa, että jäähdytysnesteen käsittely pinta-aktiivisten aineiden molekyyleillä lisää keskipakopumppujen sisäistä suhteellista tehokkuutta jopa 4 %:lla pää- ja jakeluputkistojen hydraulinen vastus 25-30 %. Nämä vaikutukset liittyvät tiiviisti pakattujen, tiukasti orientoitujen pinta-aktiivisten aineiden molekyylien muodostumiseen metallipinnoille, jotka karheutensa "tasoittamisen" vuoksi vähentävät virtauksen turbulenssin astetta virtauksen seinän läheisissä kerroksissa.

Esitelty artikkeli esittelee tulokset yhden SAW-tekniikan muunnelman soveltamisesta kaupunkien lämmönjakelujärjestelmässä esimerkissä yhden neljännesvuosittaisen lämpökeskuksen (KTS) autonomisen osuuden lämmitysverkostosta, joka sijaitsee toimipisteen nro 7 Yugo-Zapadnyn alueella. OJSC MOEK lämmityskaudella 2006-2007.

Lämmönjakelujärjestelmän autonominen osa sisältää kuumavesikattilan PTVM-50, kaksi KVGM-20 kattilaa, joiden kokonaiskapasiteetti on 90 kcal / h, päälämmitysjohdot ja sisääntulot, joissa on eri halkaisijaltaan (80-500 mm) olevia putkia. sekä rakennusten ja rakenteiden jakeluputkistot ja lämmitysjärjestelmät, joiden kokonaistilavuus on 2141 m3. Lämpöverkkoihin liitettyjen kuluttajaasemien lämmönsyöttökaavio on suljettu kaksiputkinen. Lämmönsiirtoaineena käytetään vettä, jonka lämpötilakäyrä on 150-70 °C.

SAW-tekniikan toteutus suoritettiin käyttämällä erityisesti suunniteltua liikkuvaa yksikköä, jonka yleiskuva on esitetty kuvassa. 1. Tämän asennuksen päätarkoituksena on saada aikaan jäähdytysnesteen käsittely pinta-aktiivisen aineen molekyyleillä, joita käytetään erityisen teknologisen menettelyn mukaisesti. Pinta-aktiivisten aineiden molekyyleillä tapahtuvan jäähdytysnesteen ilmastoinnin kesto määräytyy autonomisen osan pituuden ja haaroittumisen sekä latauksen epätasaisen intensiteetin mukaan.

Käsittelyprosessi päättyy, kun jäähdytysnesteen pinta-aktiivisten aineiden molekyylien lasketut pitoisuudet on saavutettu piirin eri kohdissa (CTS:ssä, samoin kuin keskuslämmitysasemassa ja ITP:ssä).

Pinta-aktiivisen aineen teknologian käyttöönottoprosessissa pystyttiin varmistamaan pinta-aktiivisten aineiden molekyylien riittävän tehokas sorptio putkistojen ja lämmityslaitteiden sisäpinnoille ja muodostaa niille tiukasti suunnattuja, järjestettyjä molekyylikerroksia, jotka ovat taattu este pääsylle happi- ja hiilidioksidimolekyylit metalliin.

Tiedetään, että siirtyessään metallipinnalle pinta-aktiivisten aineiden molekyylit edistävät lisääntyneen aktiivisuutensa vuoksi kerrostumien ja korroosiotuotteiden irtoamista ja kuoriutumista, joita yleensä esiintyy lämmönsyöttölaitteiden toiminnallisilla pinnoilla. . Tämä seikka kirjattiin SAW-tekniikan käyttöönoton yhteydessä valitussa lämmönjakelujärjestelmän autonomisessa osassa. Esimerkkinä kuvassa Kuvassa 2 on esitetty rautapitoisuuksien jakautuminen CTS:ssä ajalle 13.3.2007-21.3.2007. Jäähdytysnestenäytteet otettiin suoraan kattilan takana sijaitsevista näytteenottopisteistä. Vain yhden PTVM-50 kattilan seuloista ja konvektiivisista nipuista poistetun raudan kokonaismäärä (Fe2O3:na mitattuna) oli yli 60 kg.

Samaan aikaan jäähdytysnesteen kloridipitoisuuksien paikallisia "purkauksia" rekisteröitiin. Syötetyssä verkkovedessä kloridien maksimipitoisuus saavutti 2,0 mg-ekv/kg, paluuvedessä - jopa 0,5 mg-ekv/kg, mikä osoittaa käytön aikana kertyneiden kloridi-ionien desorptiota mikrohalkeamista, huokosista ja onkaloista. metallin pintakerros.

Verkkoveden pH:n vetyindeksi (sekä meno- että paluuputkissa) pysyi käytännössä ennallaan koko seurantajakson ajan. Mittausarvot ovat välillä 8,89-9,08.

Kuten edellä mainittiin, pinta-aktiivisten aineiden molekyylikerrosten muodostumisen putkilinjojen sisäpinnoille pitäisi johtaa jäähdytysaineen virtausjärjestelmän muutokseen. Pinta-aktiivisten aineiden pintamolekyylikerrosten vaikutuksen määrittämiseksi nopeuskaavioihin lämpöverkkojen putkissa kehitettiin erityinen koetin, jonka kaavio on esitetty kuvassa. 3. Anturin toimintaperiaate perustuu virtauksen dynaamisen paineen mittaamiseen eri etäisyyksillä putkilinjan seinästä vaihtamalla peräkkäin Pitot-putkia. Dynaaminen paine mitattiin paine-eromittarilla DSP-160M1, jonka yhteen tuloon oli kytketty Pitot-putkien keräin ja toiseen - staattinen paineputki.

Anturi asennettiin keskuslämpökeskukseen halkaisijaltaan 125 mm:n paineputkeen kaikkia ehtoja noudattaen epätasaiseen virtaukseen liittyvän mittausvirheen minimoimiseksi.

Kuvassa Kuvassa 4 on nopeusprofiilit, jotka on tallennettu 22. tammikuuta 2007 (ennen jäähdytysnesteen ilmastointia pinta-aktiivisten aineiden molekyyleillä) ja 15. maaliskuuta 2007 päivinä, jolloin ulkoilman lämpötila ja suoran verkon veden virtausnopeudet CTS:ssä mittaushetkellä osuivat yhteen. t = +3 °C ja G = 810 t/h (katso käyrät 1 ja 2). Samassa kuvassa on vertailun vuoksi esitetty klassinen virtausnopeuksien profiili täysin sileässä putkessa. Kuvassa esitetty analyysi 4 virtausnopeusprofiilit osoittavat, että keskinopeuden arvo jäähdytysnesteen käsittelyssä pinta-aktiivisten aineiden molekyyleillä nousi 7,4 %, luonnollisesti tämä johtaa riittävään muutokseen jäähdytysnesteen virtauksessa.

Painehäviöiden muutoksen määrittämiseksi jäähdytysnesteen käsittelyn aikana pinta-aktiivisten aineiden molekyyleillä, lämmityspisteiden sisään- ja ulostuloon asennettiin vertailupainemittarit (luokka 0,15) riippuvaisilla (TsTP1T) ja riippumattomilla (TsTP2T) kytkentäkaavioilla. Samoin kuin paikallisten nopeuksien mittauksessa, päivämäärät (22.1.2007 ja 15.3.07) valittiin vertailuksi samoihin ulkoilmalämpötiloihin, CTS:lle syötettävän verkkoveden virtausnopeuteen. TsTP1T:n painemittaukset suoritettiin täysin avoimella sulkuventtiilillä ja säädettävällä venttiilillä. Painehäviössä havaittiin tasainen lasku 0,3333 MPa:sta 0,3291 MPa:iin, ts. ~1,3 %. Vastaavasti TsTP2T:ssä painehäviö kattilan yli laski 0,3289 MPa:sta 0,3177 MPa:iin, ts. ~3,5 %.

Saostumien poisto putkistojen ja lämpöteknisten laitteiden toiminnallisilta pinnoilta sekä niiden hydrofobisointi ja vastaava verkkopumppujen hyötysuhteen kasvu johtivat niiden roottoreiden pyörimisnopeuden muutokseen. Kuvassa Kuvassa 5 on esitetty verkkopumppujen roottorien pyörimistaajuuksien jakautuminen ajalle 22.01.07 - 22.03.07.

Taajuuspudotuksen leviäminen saavutti 5,2 Hz. Tämä käyrien luonne johtuu siitä, että KTS-kattiloiden toimintatilan säätö sekä kierrätyspumppujen (kierrätysventtiilien) avulla että sekoittamalla osa paluuverkon vedestä syöttöjohtoon jumpperiventtiilin kautta onnistuttiin. päivystävän käyttäjän manuaalisesti toimittamana ja taajuusmuuttajaa säätelevien verkkopumppujen sähkökäyttö on asetettu kiinteään paineeseen lämpöverkon syöttöputkessa CTS:n ulostulossa.

Esitetty kuvassa. Kuvassa 5 esitetyt tulokset osoittavat, että verkkopumppujen roottoreiden pyörimisnopeudet jäähdytysnesteen käsittelyn aikana pinta-aktiivisten aineiden molekyyleillä ajanjaksolla 22.1.2007 - 22.3.2007 laskivat 41,1:stä 39,2 Hz:iin, ts. 4,75 prosenttia.

Jatkuvasti toimivilla kahdella verkkopumpulla, joiden kokonaissähköteho on 630 kW (2x315 kW), energiansäästö voi tässä tapauksessa olla ~153 tuhatta kWh Moskovan lämmitysjakson keskimääräisellä kestolla 213 päivää.

Käytännön näkökulmasta ominaisindikaattori q on epäilemättä tärkeämpi, laskettuna kuumavesikattilassa (kattiloissa) käytetyn polttoaineen (tässä tapauksessa kaasu - tuhatta m3) suhteena lämmön määrään (Gcal). ) annetaan kuluttajalle (kaikille keskuslämmitysasemille). Näiden indikaattoreiden seuranta CTS:ssä tapahtuu automaattisesti tunnin välein.

| ilmainen lataus SAW-teknologioihin perustuvien kaupunkien lämmönjakelujärjestelmien toiminnan tehostamisesta, Ryzhenkov V.A., Kurshakov A.V., Ryzhenkov A.V., Pulner I.P., Shcherbakov S.N.,

Ei-ioniset pinta-aktiiviset aineet

Yhdisteitä, jotka liukenevat veteen muodostamatta ioneja, kutsutaan ei-ionisiksi. Niiden ryhmää edustavat rasva-alkoholien polyglykoli- ja polyglykoliesterit (esimerkiksi feystensidi - - nestemäinen neste, joka koostuu sitruunahaposta ja rasva-alkoholeista). Ionittomia pinta-aktiivisia aineita saadaan oksietyloimalla kasviöljyjä (risiini, vehnänalkio, pellava, seesami, kaakao, kehäkukka, persilja, riisi, mäkikuisma). Ionittomia pinta-aktiivisia aineita on vain nestemäisessä tai tahnamuodossa, joten niitä ei voida sisällyttää kiinteisiin pesuaineisiin (saippuat, jauheet).

Rasvahappoesterien vesiliuokset ovat dispersiomiselliliuosta, jota kutsutaan usein "älykkääksi saippuaksi", koska se emulgoi likaa ja rasvaa poistaen ne ihon ja hiusten pinnalta suojaavaa vaippaa vahingoittamatta.

Ionittomien pinta-aktiivisten aineiden ominaisuudet

Tämäntyyppinen pinta-aktiivinen aine tekee pesuaineesta pehmeän, turvallisen, ympäristöystävällisen (ionittomien tensidien biohajoavuus on 100 %). Ne stabiloivat saippuavaahtoa, niillä on lieviä sakeuttamisominaisuuksia, bradykinaasi- ja kiillotusvaikutus, jotka palauttavat orvaskeden ja hiusten ulkokerrokset ja auttavat aktivoimaan puhdistusvalmisteen terapeuttisten lisäaineiden vaikutusta.

Tämä on lupaavin ja nopeimmin kehittyvä pinta-aktiivisten aineiden luokka. Vähintään 80-90 % näistä pinta-aktiivisista aineista saadaan lisäämällä etyleenioksidia alkoholeihin, alkyylifenoleihin, karboksyylihappoihin, amiineihin ja muihin yhdisteisiin, joissa on reaktiivisia vetyatomeja. Alkyylifenolien polyoksietyleenieetterit ovat ionittomien pinta-aktiivisten aineiden lukuisin ja yleisin ryhmä, mukaan lukien yli sata kauppanimeä, tunnetuimmat valmisteet ovat OP-4, OP-7 ja OP-10. Tyypillisiä raaka-aineita ovat oktyyli-, ionyyli- ja dodekyylifenolit; kr. Lisäksi käytetään kresoleja, kresolihappoa, β-naftolia jne. Jos reaktioon otetaan yksittäinen alkyylifenoli, lopputuote on pinta-aktiivisten aineiden seos f-ly RC6H4O (CH2O) mH kokonaismäärästä, jossa m on oksietylaatioaste, riippuen alkukomponenttien moolisuhteesta.

Kaikki pinta-aktiiviset aineet. voidaan jakaa kahteen luokkaan sen mukaan, minkä tyyppisten järjestelmien ne muodostavat vuorovaikutuksessa liukenevan väliaineen kanssa. Yksi luokka sisältää misellejä muodostavat pinta-aktiiviset aineet. toiselle - ei muodosta misellejä. Misellejä muodostavien pinta-aktiivisten aineiden liuoksissa c. kriittisen misellipitoisuuden (CMC) yläpuolella ilmaantuu kolloidisia hiukkasia (misellit), jotka koostuvat kymmenistä tai sadoista molekyyleistä (ioneista). Misellit hajoavat palautuvasti yksittäisiksi molekyyleiksi tai ioneiksi, kun liuos (tarkemmin sanottuna kolloidinen dispersio) laimennetaan CMC:n alapuolelle.

Siten misellejä muodostavien pinta-aktiivisten aineiden liuokset. ovat väliasemassa todellisten (molekyylisten) ja kolloidisten liuosten välillä, joten niitä kutsutaan usein puolikolloidisiksi järjestelmiksi. Misellipinta-aktiiviset aineet sisältävät kaikki pesuaineet, emulgointiaineet, kostutusaineet, dispergointiaineet jne.

Pinta-aktiivisuus voidaan kätevästi arvioida suurimmalla pintajännityksen laskulla jaettuna vastaavalla konsentraatiolla - CMC misellejä muodostavien pinta-aktiivisten aineiden tapauksessa. Pinta-aktiivisuus on kääntäen verrannollinen CMC:hen:

Misellien muodostuminen tapahtuu kapealla pitoisuuksien alueella, joka kapeautuu ja tarkentuu hydrofobisten radikaalien pidentyessä.

Esimerkiksi tyypillisten puolikolloidisten pinta-aktiivisten aineiden yksinkertaisimmat misellit. rasvasuolat to -t, pitoisuuksina, jotka eivät ylitä liikaa CMC:tä, ovat pallomaisia.

Pinta-aktiivisten aineiden pitoisuuden lisääntymiseen anisometrisissa miselleissä liittyy rakenteellisen viskositeetin voimakas nousu, mikä johtaa joissakin tapauksissa geeliytymiseen, ts. täydellinen juoksevuuden menetys.

pesuaineiden vaikutus. Saippua on tunnettu jo tuhansia vuosia, mutta vasta suhteellisen hiljattain kemistit ovat ymmärtäneet, miksi sillä on pesuaineita. Lianpoistomekanismi on olennaisesti sama saippualla ja synteettisillä pesuaineilla. Otetaan se esimerkkinä ruokasuolasta, tavanomaisesta saippuasta jaista, joka on yksi ensimmäisistä synteettisistä pesuaineista.

Veteen liuotettuna ruokasuola dissosioituu positiivisesti varautuneiksi natriumioneiksi ja negatiivisesti varautuneiksi kloridi-ioneiksi. Saippua, ts. natriumstearaatti (I), sen kaltaiset aineet sekä na(II) käyttäytyvät samalla tavalla: ne muodostavat positiivisesti varautuneita natriumioneja, mutta niiden negatiiviset ionit, toisin kuin kloridi-ioni, koostuvat noin viidestäkymmenestä atomista.

Saippua (I) voidaan esittää kaavalla Na+ ja C17H35COO-, jossa 17 hiiliatomia, joihin on kiinnittynyt vetyatomeja, on venytetty käämitysketjussa. Natr(Na+ C12H25C6H4SO3-) on suunnilleen sama määrä hiili- ja vetyatomeja. Ne eivät kuitenkaan sijaitse käämitysketjun muodossa, kuten saippuassa, vaan haarautuneen rakenteen muodossa. Tämän eron merkitys selviää myöhemmin. Pesutoiminnan kannalta on tärkeää, että negatiivisen ionin hiilivetyosa on veteen liukenematon. Se kuitenkin liukenee rasvoihin ja öljyihin, ja rasvan ansiosta lika tarttuu asioihin; ja jos pinta on täysin rasvaton, ei likaa jää siihen.

Saippuan ja alkyylibentseenisulfonaatin negatiiviset ionit (anionit) pyrkivät keskittymään veden ja rasvan rajapinnalle. Vesiliukoinen negatiivinen pää jää veteen, kun taas hiilivetyosa on upotettu rasvaan. Jotta rajapinta olisi suurin, rasvan on oltava läsnä pienten pisaroiden muodossa. Tämän seurauksena muodostuu emulsio - rasvapisaroiden (öljy) suspensio vedessä (III).

Jos kiinteällä pinnalla on rasvakalvo, niin pesuainetta sisältävän veden kanssa kosketuksissa rasva poistuu pinnalta ja siirtyy veteen pienten pisaroiden muodossa. Saippua- ja alovat toisessa päässä vedessä ja toisessa päässä rasvassa. Rasvakalvon pidättelemä lika poistetaan huuhtelemalla. Joten yksinkertaistetussa muodossa voit kuvitella pesuaineiden toiminnan.

Kaikkia aineita, jotka pyrkivät kerääntymään öljyn ja veden rajapinnalle, kutsutaan pinta-aktiiviseksi aineeksi. Kaikki pinta-aktiiviset aineet ovat emulgointiaineita, koska ne edistävät öljy-vedessä-emulsion muodostumista, ts. öljyn ja veden "sekoittaminen"; niillä kaikilla on pesuaineominaisuuksia ja ne muodostavat vaahtoa - vaahto on loppujen lopuksi kuin ilmakuplien emulsio vedessä. Mutta kaikkia näitä ominaisuuksia ei ilmaista samalla tavalla. On pinta-aktiivisia aineita, jotka vaahtoavat runsaasti, mutta ovat heikkoja pesuaineita; on myös sellaisia, jotka eivät juuri vaahtoa, mutta ovat erinomaisia ​​pesuaineita. Synteettiset pesuaineet ovat synteettisiä pinta-aktiivisia aineita, joilla on erityisen korkea pesuteho. Teollisuudessa termi "synteettinen pesuaine" tarkoittaa yleensä koostumusta, joka sisältää pinta-aktiivista ainetta, valkaisuaineita ja muita lisäaineita.

Saippuoita, alkyylibentseenisulfonaatteja ja monia muita pesuaineita, joissa tarkalleen anioni liukenee rasvoihin, kutsutaan anionisiksi. On myös pinta-aktiivisia aineita, joissa kationi on rasvaliukoinen. Niitä kutsutaan kationisiksi. Tyypillinen kationinen pesuaine,m(IV)kloridi on kvaternäärinen ammoniumsuola, joka sisältää typpeä sitoutuneena neljään ryhmään. Kloridianioni jää aina veteen, minkä vuoksi sitä kutsutaan hydrofiiliseksi; positiivisesti varautuneeseen typpeen liittyvät hiilivetyryhmät ovat lipofiilisiä. Yksi näistä ryhmistä, C14H29, on samanlainen kuin saippuan ja alkyylibentseenisulfonaatin pitkä hiilivetyketju, mutta se on kiinnittynyt positiiviseen ioniin. Tällaisia ​​aineita kutsutaan "käänteissaippuoiksi". Joillakin kationisilla pesuaineilla on voimakas antimikrobinen vaikutus; niitä käytetään osana pesuaineita, jotka on tarkoitettu paitsi pesuun myös desinfiointiin. Jos ne kuitenkin ärsyttävät silmiä, silloin kun niitä käytetään aerosolivalmisteissa, tämä seikka on otettava huomioon etiketissä olevissa ohjeissa.

Toinen pesuainetyyppi on ionittomat pesuaineet. Pesuaineen rasvaliukoinen ryhmä (V) on jotain kuten alkyylibentseenisulfonaattien ja saippuoiden rasvaliukoiset ryhmät, ja loppuosa on pitkä ketju, joka sisältää monia happiatomeja ja OH-ryhmän päässä, jotka ovat hydrofiilisiä. Tyypillisesti ionittomilla synteettisillä pesuaineilla on korkea pesukyky, mutta vähäinen vaahto.

Pinta-aktiiviset aineet (Synthetic Surface Active Substances) ovat laaja joukko yhdisteitä, jotka ovat rakenteeltaan erilaisia ​​ja kuuluvat eri luokkiin. Nämä aineet voivat adsorboitua faasirajapintaan ja siten alentaa pintaenergiaa (pintajännitystä). Pinta-aktiivisten aineiden ominaisuuksien mukaan veteen liuotettuna ne jaetaan anionisiin aineisiin (aktiivinen osa on anioni), kationisiin (molekyylien aktiivinen osa on kationi), amfolyyttisiin ja ionittomiin, jotka eivät ole ionisoituneet. ollenkaan.

Ei ole mikään salaisuus, että pesujauheiden tärkeimmät vaikuttavat aineet ovat pinta-aktiiviset aineet (pinta-aktiiviset aineet). Itse asiassa nämä aktiiviset kemialliset yhdisteet, kun ne joutuvat kehoon, tuhoavat eläviä soluja häiritsemällä tärkeimpiä biokemiallisia prosesseja.

Synteettisten materiaalien tulevaisuus? Ilmeisesti kyllä. Tämän vahvistuksena pinta-aktiivisia aineita parannetaan yhä enemmän, on ns. ionittomia pinta-aktiivisia aineita, joiden biohajoavuus on 100 %. Ne ovat tehokkaampia matalissa lämpötiloissa, mikä on tärkeää hellävaraisille pesuohjelmille. Koska monet tekokuidut eivät kestä korkeita lämpötiloja. Lisäksi pesu kylmemmässä vedessä säästää energiaa, mikä on tärkeämpää joka päivä. Valitettavasti useimmat ionittomat pinta-aktiiviset aineet ovat nestemäisiä tai tahnamaisia, ja siksi niitä käytetään nestemäisissä ja tahnamaisissa pesuaineissa. Jauhemaisessa SMS:ssä ionittomia pinta-aktiivisia aineita lisätään 2-6 paino-% lisäaineiden muodossa. Synteettisten pinta-aktiivisten aineiden tärkeitä etuja ovat, että ne eivät muodosta veteen huonosti liukenevia kalsium- ja magnesiumsuoloja. Tämä tarkoittaa, että ne pesevät yhtä hyvin sekä pehmeässä että kovassa vedessä. Synteettisten pesuaineiden pitoisuus voi jopa pehmeässä vedessä olla paljon pienempi kuin luonnonrasvoista valmistettujen saippuoiden.

Todennäköisesti kotitalouskemikaaleista tunnemme eniten synteettisiä pesuaineita. Vuonna 1970 synteettisiä pesuaineita (SMC) valmistettiin ensimmäistä kertaa maailmassa enemmän kuin tavallista luonnonsaippuaa. Joka vuosi sen tuotanto vähenee, kun taas tekstiviestien tuotanto kasvaa jatkuvasti.

Esimerkiksi maassamme tekstiviestien tuotannon kasvun dynamiikka voidaan näyttää seuraavilla tiedoilla: vuonna 1965 niitä tuotettiin 106 tuhatta tonnia, vuonna 1970 - 470 tuhatta tonnia ja vuonna 1975 lähes miljoona tonnia. .

Miksi luonnollisen, terveen saippuan tuotanto, joka palveli ihmistä uskollisesti monta vuotta, laskee niin paljon? Kävi ilmi, että hänellä on paljon puutteita.

Ensinnäkin saippua, joka on heikon orgaanisen hapon suola (tarkemmin sanottuna suola, joka muodostuu kolmen hapon - palmitiini-, margariini- ja steariinihapon) ja vahvan emäksen - natriumhydroksidin - seoksesta, hydrolysoituu vedessä: xia (eli sen hajottaa). ) hapoksi ja emäkseksi. Happo reagoi kovuussuolojen kanssa ja muodostaa uusia, jo veteen liukenemattomia suoloja, jotka putoavat tahmeana valkoisena massana vaatteisiin, hiuksiin jne. Tämän epämiellyttävän ilmiön tuntevat hyvin kaikki, jotka ovat kokeilleet peseytymistä tai kylpemistä kovassa vedessä.

Toinen hydrolyysituote - alkali - tuhoaa ihoa (poistaa sen rasvasta, johtaa kuivumiseen ja kivuliaiden halkeamien muodostumiseen) ja vähentää eri kudoksia muodostavien kuitujen lujuutta. Polyamidikuidut (kapron, nylon, perlon). saippua tuhoaa niitä erityisen voimakkaasti.

Toiseksi saippua on suhteellisen kallis tuote, koska sen tuotanto vaatii elintarvikeraaka-aineita - kasvi- tai eläinrasvoja.

Tässä jokapäiväisessä elämässä täysin välttämättömässä aineessa on muita, vähemmän merkittäviä puutteita.

Toisin kuin luonnollisilla saippuoilla, synteettisillä pesuaineilla on kiistattomia etuja: suurempi pesuteho, hygienia ja taloudellisuus.

Kansainvälisillä markkinoilla tunnetaan nyt noin 500 nimeä synteettisiä pesuaineita, jotka on valmistettu jauheiden, rakeiden, hiutaleiden, tahnojen ja nesteiden muodossa.

Tekstiviestien tuotanto antaa suuren taloudellisen vaikutuksen. Kokeet ovat osoittaneet, että yksi tonni synteettisiä pesuaineita korvaa 1,8 tonnia 40-prosenttista pyykkisaippuaa, joka on valmistettu arvokkaista elintarvikeraaka-aineista. On arvioitu, että yksi tonni CMS säästää 750 kg kasvirasvoja elintarviketeollisuudelle.

SMS:n käyttö kotitaloudessa voi alentaa käsi- ja konepesun työvoimakustannuksia 15-20 % * Samalla kankaan lujuus ja alkuperäiset kulutusominaisuudet (valkoisuus, värin kirkkaus, elastisuus) ovat paljon parempia kuin käytettäessä. tavallinen pesusaippua.

On sanottava, että SMS ei ole tarkoitettu vain vaatteiden pesuun. Erilaisten taloustavaroiden pesuun ja puhdistukseen on erikoistuotteita, synteettisiä wc-saippuoita, hiustenpesushampooita, vaahtoavia kylpylisäaineita, joihin lisätään kehoa tonisoivaa biostimulanttia.

Kaikkien näiden tuotteiden pääkomponentti on synteettinen pinta-aktiivinen aine, jonka rooli on sama kuin orgaanisen suolan rooli tavallisessa saippuassa.

Kemistit ovat kuitenkin pitkään tienneet, että yksittäinen aine, olipa se kuinka universaali tahansa, ei voi täyttää kaikkia sille asetettuja vaatimuksia. Pienet lisäykset muihin mukana oleviin aineisiin auttavat löytämään tästä perusaineesta erittäin hyödyllisiä ominaisuuksia. Siksi kaikki nykyaikaiset SMS:t eivät ole yksittäisiä pinta-aktiivisia aineita, vaan koostumuksia, jotka voivat sisältää valkaisuaineita, tuoksuja, vaahdonestoaineita, biologisesti aktiivisia aineita ja muita komponentteja.

Nykyaikaisten synteettisten pesuaineiden toiseksi tärkein komponentti ovat kondensoidut tai polymeeriset fosfaatit (polyfosfaatit). Näillä aineilla on useita hyödyllisiä ominaisuuksia: ne muodostavat vesiliukoisia komplekseja vedessä olevien metalli-ionien kanssa, mikä estää liukenemattomien mineraalisuolojen ilmaantumisen, joita esiintyy pesussa tavallisella saippualla; lisätä pinta-aktiivisten aineiden pesuaktiivisuutta; estää suspendoituneiden likahiukkasten laskeutumisen pestävälle pinnalle; halpa valmistaa.

Kaikki nämä polyfosfaattien ominaisuudet mahdollistavat kalliimman pääkomponentin, pinta-aktiivisen aineen pitoisuuden vähentämisen SMS:ssä.

Pääsääntöisesti mikä tahansa synteettinen pesuaine sisältää tuoksun - miellyttävän hajuisen aineen, joka siirtyy pyykille tekstiviestiä käytettäessä.

Lähes kaikki tekstiviestit sisältävät natkutsuttua ainetta. Se on korkean molekyylipainon synteettinen tuote, joka liukenee veteen. Sen päätarkoituksena on olla fosfaattien ohella antiresorptiivinen ts. estää lian kerääntymisen jo pestyille kuiduille.

Useimmilla niistä on useita etuja saippuaan verrattuna, jota on käytetty pitkään tähän tarkoitukseen. Joten esimerkiksi pinta-aktiiviset aineet liukenevat hyvin ja vaahtoavat jopa kovassa vedessä. Kovassa vedessä muodostuvat kalium- ja magnesiumsuolat eivät heikennä pinta-aktiivisten aineiden pesuvaikutusta eivätkä muodosta valkoista pinnoitetta hiuksiin.

Kaikkien pesujauheiden tärkeimmät vaikuttavat aineet, ns. Pinta-aktiiviset aineet (surfaktantit) ovat erittäin aktiivisia kemiallisia yhdisteitä. Pinta-aktiiviset aineet, joilla on jonkin verran kemiallista affiniteettia ihmisen ja eläimen solukalvojen tiettyihin komponentteihin, kerääntyvät nieltynä solukalvoille peittäen niiden pinnan ohuella kerroksella ja voivat tietyssä pitoisuudessa aiheuttaa häiriöitä niissä tapahtuvissa tärkeimmissä biokemiallisissa prosesseissa. , häiritsee itse solujen toimintaa ja eheyttä.

Eläinkokeissa tutkijat ovat havainneet, että pinta-aktiiviset aineet muuttavat merkittävästi redox-reaktioiden voimakkuutta, vaikuttavat useiden tärkeiden entsyymien toimintaan ja häiritsevät proteiini-, hiilihydraatti- ja rasva-aineenvaihduntaa. Pinta-aktiivisten aineiden anionit ovat toimissaan erityisen aggressiivisia. Ne voivat aiheuttaa vakavia immuunijärjestelmän häiriöitä, allergioiden kehittymistä, aivojen, maksan, munuaisten ja keuhkojen vaurioita. Tämä on yksi syy, miksi Länsi-Euroopan maat asettavat tiukkoja rajoituksia a-pinta-aktiivisten aineiden (anionisten pinta-aktiivisten aineiden) käytölle pyykinpesuainevalmisteissa. Parhaimmillaan niiden pitoisuus ei saa ylittää 2-7%. Lännessä yli 10 vuotta sitten he luopuivat fosfaattilisäaineita sisältävien jauheiden käytöstä jokapäiväisessä elämässä. Saksan, Italian, Itävallan, Hollannin ja Norjan markkinoilla myydään vain fosfaattittomia pesuaineita. Saksassa fosfaattijauheiden käyttö on kielletty liittovaltion lailla. Muissa maissa, kuten Ranskassa, Isossa-Britanniassa, Espanjassa, hallituksen päätösten mukaisesti SMS-viestien fosfaattipitoisuutta säännellään tiukasti (enintään 12 %).

Fosfaattilisäaineiden läsnäolo jauheissa johtaa a-pinta-aktiivisten aineiden myrkyllisten ominaisuuksien merkittävään lisääntymiseen. Toisaalta nämä lisäaineet luovat olosuhteet a-surfaktanttien intensiivisemmälle tunkeutumiselle ehjän ihon läpi, edistävät tehostettua ihon rasvanpoistoa, aktiivisempaa solukalvojen tuhoutumista ja vähentävät jyrkästi ihon suojatoimintoa. Pinta-aktiiviset aineet tunkeutuvat ihon mikrosuoniin, imeytyvät vereen ja jakautuvat koko kehoon. Tämä johtaa muutokseen itse veren fysikaalis-kemiallisissa ominaisuuksissa ja immuniteetin rikkomiseen. A-pinta-aktiivisilla aineilla on kyky kertyä elimiin. Esimerkiksi suojaamattomalle iholle päätyneestä a-pinta-aktiivisten aineiden kokonaismäärästä 1,9 % laskeutuu aivoihin, 0,6 % maksaan jne. Ne toimivat kuin myrkkyjä: keuhkoissa ne aiheuttavat hyperemiaa, emfyseemaa, maksassa ne vaurioittavat solujen toimintaa, mikä johtaa kolesterolin nousuun ja voimistaa ateroskleroosin ilmiöitä sydämen ja aivojen verisuonissa, häiritsee verenkiertoa. hermoimpulssit keskus- ja ääreishermostossa.

Mutta tämä ei tyhjennä fosfaattien haitallisia vaikutuksia - ne ovat suuri uhka ympäristöllemme. Fosfaatit joutuvat pesun jälkeen jäteveden mukana vesistöihin lannoitteiksi. Altaiden levien "sato" alkaa kasvaa harppauksin. Levät, hajoavat, vapauttavat valtavia määriä metaania, ammoniakkia, rikkivetyä, jotka tuhoavat kaiken elämän vedessä. Säiliöiden liikakasvu ja hitaasti virtaavien vesien tukkeutuminen johtavat altaiden ekosysteemien vakaviin loukkauksiin, hapenvaihdon heikkenemiseen hydrosfäärissä ja vaikeuttavat juomaveden saamista väestölle. Tästä syystä monet maat ovat laillisesti kieltäneet fosfaattitekstiviestien käytön.

Pinta-aktiivisten aineiden perinteinen haittapuoli on karheus, joka ilmenee ihon ärsytyksenä, kuivumisena ja epämukavuutena shampoon tai suihkugeelin käytön jälkeen.

Käsien ihosta, joka joutuu kosketuksiin pesujauheiden aktiivisten kemiallisten liuosten kanssa, tulee pääjohdin vaarallisten kemiallisten aineiden tunkeutumiselle ihmiskehoon. A-pinta-aktiiviset aineet tunkeutuvat aktiivisesti jopa ehjän käsien ihon läpi ja desinfioivat sen intensiivisesti fosfaattien, entsyymien ja kloorin avulla. Ihon normaalin rasvapitoisuuden ja kosteuden palautuminen tapahtuu aikaisintaan 3-4 tunnin kuluttua ja toistuvassa käytössä haitallisen vaikutuksen kertymisen vuoksi ihon rasvakerroksen puute tuntuu kahdessa päivässä. Ihon suojatoiminnot heikkenevät ja luodaan olosuhteet paitsi a-pinta-aktiivisten aineiden, myös kaikkien myrkyllisten yhdisteiden - bakteriologisten toksiinien, raskasmetallien jne. - intensiiviselle tunkeutumiselle kehoon. Useiden fosfaattijauheiden pesujen jälkeen ihotulehdukset - usein kehittyy ihotulehdus. Patologisten immuunireaktioiden putki käynnistetään.

Vuonna 1917 amerikkalainen I. Langmuir havaitsi, että jotkut aineet kerääntyvät hyvin aktiivisesti eri rajapinnoille (ilma-vesi-, vesi-öljy-rajoilla). Kertyminen tapahtuu, koska minkä tahansa kappaleen pinnalla on kompensoimaton vapaan energian reservi, joka syntyy, koska kiinteän aineen tai nesteen molekyylit vetäytyvät toisiinsa voimalla, joka on useita kymmeniä kertoja suurempi kuin ilmamolekyylejä. Tämän seurauksena kiinteän ilman rajalle ilmestyy molekyylikerros, jonka vetovoimat eivät kompensoidu. Tämä on syy vapaan energian ja pintajännityksen liiallisuuteen kiinteän ilman rajapinnassa.

Erilaisten kemiallisten aineiden lisääminen johtaa vesiliuosten pintajännityksen lisääntymiseen tai laskuun. Pintajännitystä lisääviä aineita kutsutaan pinta-inaktiivinen (PIAV) ; laskeminen - pinta-aktiivinen (pinta-aktiivinen aine) . PIA:t sisältävät esimerkiksi kaikki elektrolyytit (emäkset, hapot). Pinta-aktiiviset aineet ovat useimmiten bipolaarisia orgaanisia yhdisteitä, joiden poolitonta (hydrofobista) osaa edustaa pitkäketjuinen hiilivetyradikaali, jossa on C›8, polaarista (hydrofiilistä) osaa edustavat erilaiset funktionaaliset ryhmät.

Kun pinta-aktiivinen aine joutuu kosketuksiin nesteen tai kiinteän aineen pinnan kanssa, tapahtuu prosessi adsorptio , joka koostuu pinta-aktiivisten aineiden molekyylien kerääntymisestä rajapinnalle. Adsorption ominaisuus on, että se etenee lämmön vapautuessa, eikä kiinteän aineen koko pinnalla, vaan vain sen aktiivisissa keskuksissa. Adsorptiokerros voi koostua yhdestä tai useammasta adsorboitujen molekyylien kerroksesta. Nesteen pinnan ominaisuus on, että kaikki sen pisteet ovat yhtä aktiivisia adsorptiossa. Pinta-aktiivisen aineen hydrofiilinen ryhmä menee veteen ja hydrofobinen ryhmä ilmaan. Tätä molekyylien suuntausta Langmuir kutsui "palisadiksi". Tämän seurauksena adsorptiokerroksilla peitettyjen kappaleiden ominaisuudet muuttuvat dramaattisesti: hydrofobiset pinnat muuttuvat hydrofiilisemmiksi ja ne kostutetaan paremmin vedellä.

Adsorption aikana tapahtuu myös pinta-aktiivisen aineen liukeneminen johonkin faasiin. Tässä tapauksessa muodostetaan ensin todelliset liuokset, joissa pinta-aktiiviset aineet ovat molekyylien muodossa. Pinta-aktiivista ainetta lisättäessä havaitaan jyrkkä muutos liuosten ominaisuuksissa. Muodostuu kolloidisia liuoksia, joissa pinta-aktiiviset aineet esiintyvät suurempien aggregaattien muodossa, joita kutsutaan miselleiksi. Pinta-aktiivisen aineen todellisen liukoisuuden rajaa kutsutaan kriittiseksi misellipitoisuudeksi (CMC).

Yleisimmät menetelmät CMC:n määrittämiseksi ovat:

1) laskenta pinta-aktiivisten aineiden liuosten pintajännitysisotermeistä;

2) pinta-aktiivisten aineiden liuosten potentiometrinen titraus;

3) lämpötilamenetelmä (pinta-aktiivisten aineiden liuosten Kraft-pisteen mukaan).

Pinta-aktiivisen aineen kykyä muuttaa radikaalisti ominaisuuksiaan adsorption aikana faasirajapinnalla ja siten vaikuttaa moniin dispergoitujen järjestelmien tärkeisiin parametreihin käytetään laajasti tekniikan eri aloilla ja lukuisissa teknologisissa prosesseissa. Tässä tapauksessa pinta-aktiivisten aineiden vaikutus voi olla erilainen riippuen viereisten faasien ja pinta-aktiivisten aineiden kemiallisesta luonteesta ja rakenteesta sekä niiden käyttöolosuhteista. Rehbinderin mukaan voidaan erottaa neljä pinta-aktiivisten aineiden ryhmää:

a) niiden vaikutuksen fysikaalis-kemiallisen mekanismin mukaan rajapintaan ja hajaantunutta järjestelmää kokonaisuudessaan:

· aineet, jotka ovat pinta-aktiivisia aineita vain (tai pääasiassa) veden ja ilman rajapinnassa.

Tähän ryhmään kuuluvat pinta-aktiiviset aineet ovat kohtalaisen tehokkaita kostutus- ja vaahdotusaineita. Jotkut edustajat (oktanoli, isoamyylialkoholi) voivat toimia vaahdonestoaineina;

· Luonteeltaan erilaisia ​​aineita, pinta-aktiivisia kondensoituneiden faasien eri rajapinnoilla. Tämän ryhmän pinta-aktiiviset aineet toimivat useimmiten dispergointiaineina; lisäksi niiden avulla voit hallita vaaliarvoa m;

· Pinta-aktiiviset aineet, joilla on kyky muodostaa geelimäisiä rakenteita adsorptiokerroksissa ja faasitilavuuksissa.

Yleensä nämä ovat suurimolekyylisiä pinta-aktiivisia aineita (proteiinit, glykosidit, selluloosajohdannaiset jne.). Tällaisia ​​aineita käytetään erittäin tehokkaina stabilisaattoreina erilaisissa kohtalaisen väkevöityisissä dispersiojärjestelmissä: vaahdot, emulsiot, suspensiot. Tämän ryhmän pinta-aktiiviset aineet voivat toimia erittäin konsentroitujen dispersioiden pehmittiminä;

· Pesuvaikutteiset pinta-aktiiviset aineet.

Ne yhdistävät kolmen muun ryhmän pinta-aktiivisten aineiden toiminnot ja pystyvät lisäksi muodostamaan termodynaamisesti stabiileja kolloidisia hiukkasia nestefaasin tilavuudessa - misellejä ja pestyjen epäpuhtauksien sisällyttäminen misellien ytimeen - liukeneminen . Pinta-aktiivisten aineiden tärkeä kvantitatiivinen ominaisuus on hydrofiilinen-lipofiilinen tasapaino (HLB) G Riffin - Davis. HLB-luvut luonnehtivat hydrofiilisten ja hydrofobisten ominaisuuksien välistä suhdetta: mitä suurempi HLB-luku on, sitä enemmän tasapaino siirtyy kohti pinta-aktiivisen aineen polaarisia (hydrofiilisiä) ominaisuuksia. HLB-luvut määritetään kokeellisesti. Davisin työt vahvistivat HLB:n kvantitatiivisen riippuvuuden pinta-aktiivisten aineiden koostumuksesta ja rakenteesta. Jokainen rakenneyksikkö osallistuu HLB-numeroon. Griffinin GLB-numerot ovat:

o hydrofiilisille ryhmille: -COOK - 21,1, -COONa - 19,1, -COOH - 2,4, -OH - 1,9, =0 - 1,3, -SO3K - 38,7, -SO3H - 3,8;

o hydrofobinen: =CH-, -CH2-, -CH3, =C=C- -0,475; o = -1,25

Näiden tietojen perusteella HLB-luvut voidaan laskea kaavalla:

Missä Σ(HLB H.FIL.) ja Σ(HLB H.FOB.) on kaikkien hydrofiilisten ja hydrofobisten ryhmien HLB-lukujen summa, vastaavasti.

HLB-lukujen fyysinen merkitys on, että ne määrittävät adsorptiotyön pinta-aktiivisten aineiden molekyylien polaaristen ryhmien siirtyessä polaariseen faasiin ja ei-polaaristen ryhmien polaariseen faasiin. HLB-pinta-aktiivisten aineiden lukumäärästä riippuen käytetään tiettyyn tarkoitukseen. Joten jos pinta-aktiivisten aineiden HLB-luvut ovat 7 - 9, niitä käytetään kostutusaineina, 13 - 15 - pesuaineina, 15 - 18 - liukoisina aineina vesiliuoksissa;

b) Kemiallisen rakenteen mukaan pinta-aktiiviset aineet jaetaan kahteen suureen luokkaan.

Yhtäältä nämä ovat orgaanisia pinta-aktiivisia aineita, joissa on amfifiiliset molekyylit, jotka ovat yleisesti pinta-aktiivisia useimmilla faasien välisillä rajoilla, mutta ne alentavat pintajännitystä vain vähän (30–40 mJ/m2). Toisaalta nämä ovat mitä monimuotoisimpia, ensisijaisesti epäorgaanisia aineita, joilla on valikoivaa, mutta usein erittäin suurta pinta-aktiivisuutta tiettyyn rajapintaan nähden ja jotka voivat aiheuttaa erittäin jyrkän pintajännityksen laskun (esimerkiksi natriumfosfaatit vesiliuoksessa järjestelmät);

c) raaka-aineen tyypin mukaan, synteesiin käytetyt pinta-aktiiviset aineet jaetaan luonnollinen ja synteettinen;

d) kemiallisen luonteen ja varausmerkin mukaan, pinta-aktiiviset aineet luokitellaan anioniseksi, kationiseksi, ei-ioniseksi, amfoteeriseksi.