Kebutuhan ekonomi nasional akan surfaktan sangat besar. Produksi mereka di seluruh dunia meningkat setiap tahun. Dari bahan baku apa diperoleh berbagai surfaktan dalam jumlah besar?

Kami telah mengatakan bahwa sampai pertengahan 1960-an, sebagian besar surfaktan alami (alami) digunakan. Volume utama surfaktan diperoleh dengan pemrosesan yang relatif sederhana dari bahan baku hewani dan yang lebih jarang berasal dari nabati. Beberapa dari zat ini, yang telah terbukti dalam industri dan kehidupan sehari-hari, tidak kehilangan signifikansinya sampai sekarang. Ini tidak hanya disebabkan oleh efisiensi tindakan mereka yang agak tinggi, tetapi juga, sebagian besar, karena biayanya yang rendah.

Surfaktan yang berasal dari makanan disebutkan di berbagai bagian buku ini.

Senyawa tidak tersulfonasi - tidak lebih dari 3; natrium sulfat dan sulfit - tidak lebih dari 15. Sulfanol tersedia dalam dua bentuk - cair (kandungan zat aktif minimal 45%) dan bubuk (zat aktif 100%).

Azolate (A, B, A-2) - campuran garam natrium dari asam alkil benzena sulfonat. Ini diperoleh dari fraksi minyak tanah-gas minyak dalam bentuk pasta yang mudah larut dalam air. Berat molekul rata-rata 300-350, zat aktif 50-70%, air 20-35%; milik "lunak secara biologis Kim" surfaktan. Biodegradabilitas dalam air limbah pada konsentrasi surfaktan awal 20 dan 10 mg/l masing-masing adalah 85 dan 95%. Aktivitas permukaan isolat cukup tinggi: tegangan permukaan untuk isolat A dan isolat B masing-masing adalah 31,2 dan 35,6 N/m pada konsentrasi 0,1%, dan pada konsentrasi 0,5% - 27,9 dan 30,0 N/m.

Garam kalsium dari asam alkilarilsulfonat - alkylarylsulfonate dengan berat molekul tinggi. Diterima berdasarkan produk kondensasi dari refluks perengkahan katalitik dan minyak tanah yang retak, diikuti oleh sulfonasi dan netralisasi. Berat molekul rata-rata adalah 40 hingga 500. Kandungan zat aktif adalah 14-15%, air hingga 80%. Secara signifikan mengurangi tegangan permukaan air (hingga 37 N / m) yang sudah pada konsentrasi dalam larutan 0,25%. Memberikan ekspansi tinggi dan busa yang stabil. Efektif dalam bahan semen, suspensi tanah liat.

Garam dinatrium dari asam sulfokarboksilat-campuran Asam makromolekul dengan lebih dari 18 atom karbon Rumus umum

R - CH - COONa I

Biodegradabilitas dalam air limbah mencapai 90-95%. Mereka mendapatkan bahan baku yang murah dan langka dengan menggunakan teknologi sederhana, yang membuat garam dinatrium dari asam sulfokarboksilat menjanjikan surfaktan untuk memproduksi busa ekspansi sedang.

Campuran Nekal garam natrium dari asam mono-, di- dan triiso-butilnaftalenasulfonat. Terutama terdiri dari turunan dialkil

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

Gugus polarnya adalah SO3Na. Bagian non-polar adalah radikal hidrokarbon siklik dan alifatik. Po)
Dalam penampilan, itu adalah pasta yang tidak memisahkan, yang mengandung 20-40% kelembaban.

Natrium lauril sulfat - rumus umumnya adalah R0S03Na, i de R = C9-C15. Ini adalah agen pembusa termurah. Catatan bahwa kalium lauril sulfat memberikan peyu multiplisitas yang lebih tinggi (hampir tiga kali) dibandingkan dengan garam natrium. Aplikasi parkistik ditemukan Juga produk netralisasi trieth lauryl sulfate dengan nolamina.

Natrium lauril sulfat teroksietilasi- Produk kondensasi etilen oksida dan alkohol lemak C,2-Cm, dilanjutkan dengan perlakuan dengan asam klorosulfonat dan netralisasi dengan NaOH. Telah ditetapkan bahwa dengan peningkatan jumlah atom karbon dalam molekul alkohol, kelarutan dalam media basa berkurang; Kepentingan praktis terbesar adalah alkohol yang lebih mudah diakses dengan jumlah atom karbon ganjil dalam molekul (C, -C15).

Konsentrat busa PO-1 dan PO-1A - cairan dari kuning ke coklat, tanpa sedimen dan inklusi asing.

PO-1 diperoleh dengan menetralkan kontak minyak tanah. Berisi minimal 45% sula | yukislot. Untuk memastikan pemuaian dan stabilitas busa yang tinggi, 3,5-5,5% lem tulang dan 10% etil alkohol atau etilena glikol ditambahkan ke dalam komposisi.

PO-1 A adalah campuran natrium alkil sulfat berdasarkan ester asam sulfat dari alkohol sekunder dengan jumlah atom karbon dalam radikal alkil dari 8 hingga 18. Kandungan zat aktif tidak kurang dari 20%.

Konsentrat busa ini dirancang untuk menghasilkan busa pemadam kebakaran. Saat menggunakan generator busa ekspansi tinggi (truk pemadam kebakaran dilengkapi dengan instalasi semacam itu) dari larutan berair 2-5%

4-111
bahan pembusa ini menghasilkan busa yang stabil dengan jumlah 70-150. Busa seperti itu memadamkan produk minyak yang terbakar dengan baik.

Substansi untuk Kemajuan" - campuran garam natrium dari ester sulfat alkohol sekunder dengan nomor karbon dalam radikal alkil dari 6 hingga 16. Ini berfungsi sebagai deterjen di sejumlah deterjen sintetis yang diproduksi oleh industri dalam negeri.

Garam dari alkilamina dan garam dari tetrasubstitusi Amunisi Nil-zat kationik ini diperoleh berdasarkan | amina dari berbagai tingkat substitusi, amonium-1 kuaterner dan basa yang mengandung nitrogen lainnya (hidrazin, guanidin, senyawa heterosiklik).

RNHT - HCI- garam hidroklorida dari alkilamina, di mana I R adalah radikal hidrokarbon dari 0Н2і hingga 20Н41;

RR"R"R""NCI-peti mati amonium tersubstitusi,! di mana R adalah radikal hidrokarbon panjang dengan 12-18 atom karbon, dan R"R"R"" adalah radikal hidrokarbon pendek (CH3 atau C2H5).

OP-7, OP-Yu, sintanol DS-10- Zat jenis non-ionik. Semuanya adalah produk interaksi fenol, al - kilfenol ATAU ALKOHOL LEMAK TINGGI Dengan yu Cjg dengan HE-1 berapa mol etilen oksida menurut reaksi

ROH + nH2q-CH2 R(OCH2CH2)/JOH

Dimana R adalah radikal hidrokarbon dari C10H21 ke C20H41.

Senyawa silikon - dicirikan oleh aktivitas permukaan yang tinggi, beberapa di antaranya dapat digunakan sebagai bahan pembusa dalam produksi bahan tahan air. Yang paling luas
Senyawa berharga dari kelas ini dalam praktek rumah tangga adalah etnlklorosilan (GKZH-94), metil dan etil silkonat (GKZH-10 dan GKZH-11).

Pengembangan surfaktan sintetis baru dilakukan di lebih dari sepuluh lembaga penelitian akademis dan industri di negara ini. Surfaktan dibuat dengan seperangkat sifat yang ditentukan secara khusus, yang, selain kemampuan berbusa yang tinggi, harus memiliki toksisitas rendah dan aktivitas fisiologis yang lemah, biodegradabilitas yang tinggi, dan banyak sifat lain yang penting untuk latihan.

Doktor ilmu teknik V.A. Ryzhenkov, Ph.D. A.V. Kurshakov, A.V. Ryzhenkov, insinyur,
Institut Teknik Tenaga Moskow (Universitas Teknis);
Ph.D. AKU P. Pulner, kepala insinyur,
Ph.D. S.N. Shcherbakov, direktur cabang No. 7 "Barat Daya",
JSC "Moscow United Energy Company", Moskow

pengantar

Masalah modern yang paling mendesak di industri panas dan listrik domestik, termasuk sistem pasokan panas perkotaan, saat ini meningkatkan keandalan, daya tahan dan efisiensi energi jaringan panas, peralatan pembangkit dan pertukaran panas, katup penutup dan kontrol serta saluran pipa. Sebagai bagian dari ini, tugas-tugas tersebut diselesaikan seperti meningkatkan ketahanan korosi bahan struktural, mengurangi laju pembentukan baru dan secara efektif menghilangkan deposit penghalang termal yang ada dari permukaan pertukaran panas, mengurangi kerugian hidraulik selama transportasi pendingin, mengurangi biaya selama pemeliharaan dan pencegahan. pemeliharaan, dan sejumlah tugas lainnya.

Salah satu metode yang menjanjikan dari pendekatan terpadu untuk memecahkan masalah di atas adalah penggunaan teknologi surfaktan yang dikembangkan di Institut Teknik Tenaga Moskow (Universitas Teknis), berdasarkan pengkondisian cairan pendingin dengan molekul surfaktan.

Penggunaan teknologi surfaktan dalam rekayasa tenaga termal

Dalam praktek dunia, ada banyak contoh penggunaan surfaktan sebagai inhibitor korosi yang sangat efektif. Cukuplah untuk mengatakan bahwa di Federasi Rusia saat ini ada peraturan (dokumen panduan - RD) untuk perlindungan terhadap korosi parkir (atmosfer) peralatan tenaga termal TPP dan jaringan pemanas (RAO "UES Rusia"), serta PLTN dengan VVER (Rosatom) menggunakan surfaktan dari kelas film-forming amines.

Diketahui bahwa penggunaan surfaktan dalam jaringan panas di sejumlah negara telah memungkinkan untuk secara radikal memecahkan masalah peningkatan keandalan dan masa pakai peralatan teknik panas berdasarkan pemblokiran proses korosi yang hampir lengkap.

Dalam beberapa tahun terakhir, di Pusat Penelitian "Ketahanan Aus" MPEI (TU) untuk pertama kalinya ditemukan bahwa pengkondisian pendingin dengan molekul surfaktan menyebabkan peningkatan efisiensi relatif internal pompa sentrifugal hingga 4%, penurunan resistensi hidrolik dari pipa utama dan distribusi sebesar 25-30%. Efek ini terkait dengan pembentukan pada permukaan logam dari lapisan molekul surfaktan yang padat dan berorientasi ketat, yang, karena "perataan" kekasarannya, mengurangi tingkat turbulensi aliran di lapisan dekat dinding aliran.

Artikel yang disajikan menyajikan hasil penerapan salah satu varian teknologi SAW dalam sistem pasokan panas perkotaan pada contoh bagian otonom jaringan pemanas dari salah satu stasiun termal triwulanan (KTS) Cabang No. 7 Yugo-Zapadny dari OJSC MOEK selama musim pemanasan 2006-2007.

Bagian otonom dari sistem pasokan panas mencakup boiler air panas PTVM-50, dua boiler KVGM-20 dengan kapasitas total 90 kkal / jam, saluran masuk dan pemanas utama dengan pipa berbagai diameter (80-500 mm), sebagai serta pipa distribusi dan sistem pemanas untuk bangunan dan struktur dengan total volume 2.141 m3. Skema pasokan panas dari stasiun konsumen yang terhubung ke jaringan pemanas adalah dua pipa tertutup. Air dengan kurva suhu 150-70 °C digunakan sebagai pembawa panas.

Implementasi teknologi SAW dilakukan menggunakan unit seluler yang dirancang khusus, tampilan umumnya ditunjukkan pada Gambar. 1. Tujuan utama dari instalasi ini adalah untuk memberikan pengkondisian pendingin dengan molekul surfaktan yang digunakan sesuai dengan prosedur teknologi khusus. Durasi pengkondisian cairan pendingin dengan molekul surfaktan ditentukan oleh panjang dan percabangan bagian otonom, serta oleh intensitas pengisian ulang yang tidak merata.

Proses pengkondisian berakhir setelah mencapai konsentrasi molekul surfaktan yang dihitung dalam pendingin di berbagai titik sirkuit (di dalam CTS, serta di stasiun pemanas sentral dan ITP).

Dalam proses penerapan teknologi surfaktan, dimungkinkan untuk memastikan penyerapan molekul surfaktan yang cukup efektif pada permukaan bagian dalam pipa dan peralatan pemanas dan membentuk lapisan molekul yang tertata dan berorientasi ketat pada mereka, yang merupakan penghalang yang dijamin untuk akses molekul oksigen dan karbon dioksida ke logam.

Diketahui bahwa dalam proses perpindahan ke permukaan logam, molekul surfaktan, karena aktivitasnya yang meningkat, berkontribusi pada pelonggaran dan pengelupasan endapan dan produk korosi, yang, sebagai suatu peraturan, terdapat pada permukaan fungsional peralatan suplai panas. . Keadaan ini dicatat selama penerapan teknologi SAW di bagian otonom tertentu dari sistem pasokan panas. Sebagai ilustrasi, pada gambar. Gambar 2 menunjukkan distribusi konsentrasi besi dalam CTS untuk periode 13 Maret 2007 sampai 21 Maret 2007. Sampel pendingin diambil dari titik pengambilan sampel yang terletak tepat di belakang boiler. Jumlah total besi yang dihilangkan (dalam hal Fe2O3) dari saringan dan bundel konvektif hanya dari satu ketel PTVM-50 adalah lebih dari 60 kg.

Pada saat yang sama, "semburan" konsentrasi klorida lokal dalam pendingin dicatat. Dalam air jaringan yang dipasok, konsentrasi maksimum klorida mencapai 2,0 mg-eq/kg, dalam air kembalian - hingga 0,5 mg-eq/kg, yang menunjukkan desorpsi ion klorida yang terakumulasi selama operasi dari retakan mikro, pori-pori, dan gua-gua lapisan permukaan logam.

Indeks hidrogen pH air jaringan (baik di jalur pipa maju dan kembali) praktis tidak berubah selama seluruh periode pemantauan. Nilai terukur berada pada kisaran 8.89-9.08.

Seperti disebutkan di atas, pembentukan lapisan molekul surfaktan pada permukaan bagian dalam pipa harus mengarah pada perubahan rezim aliran pendingin. Untuk menentukan efek lapisan molekul permukaan surfaktan pada diagram kecepatan dalam jaringan pipa jaringan pemanas, probe khusus dikembangkan, skema yang ditunjukkan pada Gambar. 3. Prinsip pengoperasian probe didasarkan pada pengukuran tekanan dinamis aliran pada jarak yang berbeda dari dinding pipa dengan mengganti tabung Pitot secara berurutan. Tekanan dinamis dicatat oleh pengukur tekanan diferensial DSP-160M1, ke satu input yang menghubungkan kolektor tabung Pitot, dan yang lain - tabung tekanan statis.

Probe dipasang di stasiun pemanas sentral pada pipa bertekanan dengan diameter 125 mm sesuai dengan semua kondisi untuk meminimalkan kesalahan pengukuran yang terkait dengan aliran yang tidak stabil.

pada gambar. Gambar 4 menunjukkan profil kecepatan yang tercatat pada 22 Januari 2007 (sebelum mengkondisikan pendingin dengan molekul surfaktan) dan 15 Maret 2007, pada hari-hari ketika suhu udara luar ruangan dan laju aliran air jaringan langsung di CTS pada saat pengukuran bertepatan pada t=+3 °C dan G=810 t/jam (lihat kurva 1 dan 2). Pada gambar yang sama, sebagai perbandingan, profil klasik kecepatan aliran dalam pipa yang benar-benar mulus diperlihatkan. Analisis yang ditunjukkan pada gambar. 4 profil kecepatan aliran menunjukkan bahwa nilai kecepatan rata-rata pada proses pengkondisian cairan pendingin dengan molekul surfaktan meningkat sebesar 7,4%, secara alami hal ini akan menyebabkan perubahan aliran cairan pendingin yang memadai.

Untuk menentukan perubahan penurunan tekanan selama pengkondisian pendingin dengan molekul surfaktan, pengukur tekanan referensi (kelas 0,15) dipasang di saluran masuk dan keluar titik pemanasan dengan skema koneksi dependen (TsTP1T) dan independen (TsTP2T). Selain saat mengukur kecepatan lokal, tanggal (22 Januari 2007 dan 15 Maret 07) dipilih untuk dibandingkan dengan suhu udara luar yang sama, dengan laju aliran air jaringan yang dipasok ke CTS. Pengukuran tekanan pada TsTP1T dilakukan dengan katup penutup dan katup yang dapat disetel sepenuhnya. Penurunan penurunan tekanan yang stabil tercatat dari 0,3333 MPa menjadi 0,3291 MPa, yaitu. sebesar ~1,3%. Dengan demikian, pada TsTP2T, penurunan tekanan melintasi boiler menurun dari 0,3289 MPa menjadi 0,3177 MPa, yaitu. sebesar ~3,5%.

Penghapusan endapan dari permukaan fungsional pipa dan peralatan teknik panas, serta hidrofobisasinya dan peningkatan efisiensi pompa jaringan yang sesuai, menyebabkan perubahan kecepatan rotasi rotornya. pada gambar. Gambar 5 menunjukkan distribusi frekuensi putaran rotor pompa jaringan untuk periode 22.01.07 hingga 22.03.07.

Penyebaran penurunan frekuensi mencapai 5,2 Hz. Sifat kurva ini disebabkan oleh fakta bahwa pengaturan mode operasi boiler KTS baik dengan bantuan pompa resirkulasi (katup resirkulasi) dan dengan mencampurkan sebagian air jaringan kembali ke jalur suplai melalui katup jumper adalah disediakan secara manual oleh operator yang bertugas, dan penggerak listrik dari pompa jaringan dengan konverter pengatur frekuensi diatur ke tekanan tetap dalam pipa pasokan jaringan pemanas di outlet CTS.

Disajikan dalam gambar. Hasil yang ditunjukkan pada Tabel 5 menunjukkan bahwa kecepatan putaran rotor pompa jaringan selama pengkondisian cairan pendingin dengan molekul surfaktan pada periode 22/01/07 ke 22/03/07 menurun dari 41,1 menjadi 39,2 Hz, yaitu. sebesar 4,75%.

Untuk terus mengoperasikan dua pompa jaringan dengan total daya listrik 630 kW (2x315 kW), penghematan energi dalam hal ini bisa ~153 ribu kWh dengan durasi rata-rata periode pemanasan di Moskow 213 hari.

Tidak diragukan lagi, dari sudut pandang praktis, indikator spesifik q lebih penting, dihitung sebagai rasio bahan bakar yang digunakan dalam boiler air panas (boiler) (dalam hal ini, gas - ribu m3) dengan jumlah panas (Gcal ) diberikan kepada konsumen (ke semua stasiun pemanas sentral). Pemantauan indikator-indikator ini di CTS dilakukan secara otomatis dengan frekuensi pendaftaran setiap jam.

| download Gratis Untuk meningkatkan efisiensi pengoperasian sistem pasokan panas perkotaan berdasarkan teknologi SAW, Ryzhenkov V.A., Kurshakov A.V., Ryzhenkov A.V., Pulner I.P., Shcherbakov S.N.,

Surfaktan nonionik

Senyawa yang larut dalam air tanpa membentuk ion disebut nonionik. Kelompok mereka diwakili oleh ester poliglikol dan poliglikol dari alkohol lemak (misalnya, feystenside - Disodium Laurethsulfosuccinate - cairan cair yang terdiri dari asam sitrat dan alkohol lemak). Surfaktan non-ionik diperoleh dengan oksietilasi minyak nabati (jarak jarak, bibit gandum, rami, wijen, kakao, calendula, peterseli, beras, St. John's wort). Surfaktan non-ionik hanya ada dalam bentuk cair atau pasta, oleh karena itu tidak dapat terkandung dalam deterjen padat (sabun, bubuk).

Larutan encer dari ester asam lemak adalah larutan misel dispersi, yang sering disebut "sabun pintar" karena mengemulsi kotoran dan lemak, menghilangkannya dari permukaan kulit dan rambut tanpa merusak mantel pelindung.

Sifat surfaktan non-ionik

Jenis surfaktan ini membuat deterjen lembut, aman, ramah lingkungan (biodegradabilitas non-ionik tensides adalah 100%). Mereka menstabilkan busa sabun, memiliki sifat penebalan ringan, memiliki efek bradikinase dan pemolesan, memulihkan lapisan luar epidermis dan rambut, dan membantu mengaktifkan aksi aditif terapeutik dari persiapan pembersihan.

Ini adalah kelas surfaktan yang paling menjanjikan dan berkembang pesat. Setidaknya 80-90% dari surfaktan ini diperoleh dengan menambahkan etilen oksida ke alkohol, alkilfenol, asam karboksilat, amina, dan senyawa lain dengan atom hidrogen reaktif. Polioksietilen eter dari alkilfenol adalah kelompok surfaktan nonionik yang paling banyak dan tersebar luas, termasuk lebih dari seratus nama dagang, preparat yang paling terkenal adalah OP-4, OP-7 dan OP-10. Bahan baku yang umum adalah oktil-, ionil- dan dodesilfenol; kr. Selain itu, kresol, asam kresol, -naftol, dll digunakan.Jika alkilfenol individu diambil ke dalam reaksi, produk jadi adalah campuran surfaktan dari total f-ly RC6H4O (CH2O) mH, di mana m adalah derajat oksietilasi, tergantung pada rasio molar komponen awal.

Semua surfaktan. dapat dibagi menjadi dua kategori sesuai dengan jenis sistem yang mereka bentuk ketika berinteraksi dengan media pelarut. Satu kategori termasuk surfaktan pembentuk misel. di., ke yang lain - tidak membentuk misel. Dalam larutan surfaktan pembentuk misel c. di atas konsentrasi misel kritis (CMC), muncul partikel koloid (misel), terdiri dari puluhan atau ratusan molekul (ion). Misel terurai secara reversibel menjadi molekul atau ion individu pada pengenceran larutan (lebih tepatnya, dispersi koloid) ke konsentrasi di bawah CMC.

Jadi, larutan surfaktan pembentuk misel. menempati posisi perantara antara larutan sejati (molekuler) dan koloid, oleh karena itu sering disebut sistem semikoloid. Surfaktan misel mencakup semua deterjen, pengemulsi, bahan pembasah, dispersan, dll.

Aktivitas permukaan mudah dinilai dengan penurunan terbesar dalam tegangan permukaan dibagi dengan konsentrasi yang sesuai - CMC dalam kasus surfaktan pembentuk misel. Aktivitas permukaan berbanding terbalik dengan CMC:

Pembentukan misel terjadi dalam kisaran konsentrasi yang sempit, yang menjadi lebih sempit dan lebih didefinisikan sebagai radikal hidrofobik yang memanjang.

Misel paling sederhana dari surfaktan semi-koloid tipikal, misalnya. garam lemak ke - t, pada konsentrasi tidak terlalu melebihi CMC, memiliki bentuk bulat.

Peningkatan konsentrasi surfaktan misel anisometrik disertai dengan peningkatan tajam dalam viskositas struktural, yang dalam beberapa kasus menyebabkan gelasi, yaitu. kehilangan cairan sepenuhnya.

tindakan deterjen. Sabun telah dikenal selama ribuan tahun, tetapi baru belakangan ini para ahli kimia memahami mengapa sabun memiliki sifat deterjen. Mekanisme penghilangan kotoran pada dasarnya sama untuk sabun dan deterjen sintetis. Mari kita ambil contoh garam meja, sabun konvensional, dan natrium alkilbenzenasulfonat, salah satu deterjen sintetis pertama.

Ketika dilarutkan dalam air, garam meja terdisosiasi menjadi ion natrium bermuatan positif dan ion klorida bermuatan negatif. Sabun, yaitu natrium stearat (I), zat yang mirip dengannya, serta natrium alkilbenzenasulfonat (II) berperilaku serupa: mereka membentuk ion natrium bermuatan positif, tetapi ion negatifnya, tidak seperti ion klorida, terdiri dari sekitar lima puluh atom.

Sabun (I) dapat diwakili oleh rumus Na+ dan C17H35COO-, di mana 17 atom karbon dengan atom hidrogen yang terikat padanya direntangkan dalam rantai yang berliku. Natrium alkilbenzenasulfonat (Na+ C12H25C6H4SO3-) memiliki jumlah atom karbon dan hidrogen yang hampir sama. Namun, mereka tidak terletak dalam bentuk rantai berliku, seperti pada sabun, tetapi dalam bentuk struktur bercabang. Pentingnya perbedaan ini akan menjadi jelas nanti. Untuk tindakan pencucian, penting agar bagian hidrokarbon dari ion negatif tidak larut dalam air. Namun, itu larut dalam lemak dan minyak, dan berkat lemaklah kotoran menempel pada benda-benda; dan jika permukaan benar-benar bebas dari minyak, kotoran tidak akan menempel di atasnya.

Ion negatif (anion) sabun dan alkilbenzenasulfonat cenderung terkonsentrasi pada antarmuka antara air dan lemak. Ujung negatif yang larut dalam air tetap berada di dalam air sementara bagian hidrokarbon terendam dalam lemak. Agar antarmuka menjadi yang terbesar, lemak harus ada dalam bentuk tetesan kecil. Akibatnya, emulsi terbentuk - suspensi tetesan lemak (minyak) dalam air (III).

Jika ada lapisan lemak pada permukaan padat, maka setelah kontak dengan air yang mengandung deterjen, lemak meninggalkan permukaan dan masuk ke dalam air dalam bentuk tetesan kecil. Sabun dan anion alkilbenzenasulfonat berada di satu ujung dalam air dan di ujung lainnya dalam lemak. Kotoran yang ditahan oleh lapisan lemak dihilangkan dengan membilasnya. Jadi dalam bentuk yang disederhanakan, Anda dapat membayangkan aksi deterjen.

Setiap zat yang cenderung terkumpul pada antarmuka minyak-air disebut surfaktan. Semua surfaktan adalah pengemulsi karena mereka mempromosikan pembentukan emulsi minyak dalam air, yaitu. "mencampur" minyak dan air; semuanya memiliki sifat deterjen dan membentuk busa - lagipula, busa itu seperti emulsi gelembung udara dalam air. Tetapi tidak semua sifat ini diekspresikan dengan cara yang sama. Ada surfaktan yang berbusa banyak tetapi merupakan deterjen yang lemah; ada juga yang hampir tidak berbusa, tetapi merupakan deterjen yang sangat baik. Deterjen sintetik adalah surfaktan sintetik dengan detergensi yang sangat tinggi. Dalam industri, istilah "detergen sintetik" umumnya berarti suatu komposisi yang meliputi surfaktan, pemutih dan aditif lainnya.

Sabun, alkilbenzenasulfonat dan banyak deterjen lainnya, di mana anionnya larut dalam lemak, disebut anionik. Ada juga surfaktan yang kationnya larut dalam lemak. Mereka disebut kationik. Deterjen kationik yang khas, alkildimetilbenzilamonium (IV) klorida adalah garam amonium kuaterner yang mengandung nitrogen yang terikat pada empat gugus. Anion klorida selalu tetap dalam air, itulah sebabnya disebut hidrofilik; gugus hidrokarbon yang berasosiasi dengan nitrogen bermuatan positif bersifat lipofilik. Salah satu dari gugus ini, C14H29, mirip dengan rantai hidrokarbon panjang dalam sabun dan alkil benzena sulfonat, tetapi terikat pada ion positif. Zat semacam itu disebut "sabun terbalik". Beberapa deterjen kationik memiliki aktivitas antimikroba yang kuat; mereka digunakan sebagai bagian dari deterjen yang dimaksudkan tidak hanya untuk mencuci, tetapi juga untuk desinfeksi. Namun, jika menyebabkan iritasi mata, maka ketika digunakan dalam formulasi aerosol, keadaan ini harus tercermin dalam petunjuk pada label.

Jenis deterjen lainnya adalah deterjen non-ionik. Gugus larut lemak dalam deterjen (V) mirip dengan gugus larut lemak dalam alkilbenzenasulfonat dan sabun, dan sisanya merupakan rantai panjang yang mengandung banyak atom oksigen dan gugus OH di ujungnya, yang bersifat hidrofilik. Biasanya, deterjen sintetis non-ionik menunjukkan deterjensi tinggi tetapi busa rendah.

Surfaktan (Bahan Aktif Permukaan Sintetis) adalah kelompok senyawa yang luas, berbeda dalam strukturnya, termasuk dalam kelas yang berbeda. Zat-zat ini dapat teradsorpsi pada antarmuka fase dan akibatnya menurunkan energi permukaan (tegangan permukaan). Tergantung pada sifat yang ditunjukkan oleh surfaktan ketika dilarutkan dalam air, mereka dibagi menjadi zat anionik (bagian aktif adalah anion), kationik (bagian aktif dari molekul adalah kation), amfolitik dan non-ionik, yang tidak terionisasi. sama sekali.

Bukan rahasia lagi bahwa bahan aktif utama dari deterjen adalah zat aktif permukaan (surfaktan). Sebenarnya, senyawa kimia aktif ini, ketika memasuki tubuh, menghancurkan sel-sel hidup dengan mengganggu proses biokimia yang paling penting.

Masa depan sintetis? Rupanya ya. Untuk mengkonfirmasi hal ini, surfaktan semakin ditingkatkan, ada yang disebut surfaktan non-ionik, yang biodegradabilitasnya mencapai 100%. Mereka lebih efektif pada suhu rendah, yang penting untuk siklus pencucian yang lembut. Karena banyak serat buatan tidak dapat menahan suhu tinggi. Selain itu, mencuci dengan air yang lebih dingin menghemat energi, yang lebih relevan setiap hari. Sayangnya, sebagian besar surfaktan non-ionik berbentuk cair atau pucat dan karena itu digunakan dalam deterjen cair dan pucat. Dalam SMS bubuk, surfaktan nonionik diperkenalkan dalam bentuk aditif 2-6% berat. Keuntungan penting dari surfaktan sintetik adalah tidak membentuk garam kalsium dan magnesium yang sukar larut dalam air. Ini berarti bahwa mereka mencuci sama baiknya di air lunak dan air keras. Konsentrasi deterjen sintetis, bahkan dalam air lunak, bisa jauh lebih rendah daripada sabun yang terbuat dari lemak alami.

Mungkin, dari bahan kimia rumah tangga, kita tahu deterjen paling sintetis. Pada tahun 1970, untuk pertama kalinya di dunia, deterjen sintetis (SMC) diproduksi lebih dari sabun alami biasa. Setiap tahun produksinya menurun, sedangkan produksi SMS terus meningkat.

Di negara kita, misalnya, dinamika pertumbuhan produksi SMS dapat ditunjukkan dengan data berikut: pada tahun 1965 diproduksi 106 ribu ton, pada tahun 1970 - 470 ribu ton, dan pada tahun 1975 hampir satu juta ton akan diproduksi. .

Mengapa produksi sabun alami dan sehat, yang dengan setia melayani seseorang selama bertahun-tahun, turun begitu banyak? Ternyata banyak kekurangannya.

Pertama, sabun, sebagai garam dari asam organik lemah (lebih tepatnya, garam yang dibentuk oleh campuran tiga asam - palmitat, margarat, dan stearat) dan basa kuat - natrium hidroksida, terhidrolisis dalam air: xia (mis. ) menjadi asam dan basa. Asam bereaksi dengan garam kekerasan dan membentuk garam baru, sudah tidak larut dalam air, yang jatuh dalam bentuk massa putih lengket pada pakaian, rambut, dll. Fenomena yang tidak terlalu menyenangkan ini diketahui oleh siapa saja yang pernah mencoba mencuci atau mandi dengan air sadah.

Produk hidrolisis lainnya - alkali - menghancurkan kulit (menurunkannya, menyebabkan kekeringan dan pembentukan retakan yang menyakitkan) dan mengurangi kekuatan serat yang membentuk berbagai jaringan. Serat poliamida (kapron, nilon, perlon). dihancurkan oleh sabun terutama secara intensif.

Kedua, sabun adalah produk yang relatif mahal, karena produksinya membutuhkan bahan baku makanan - lemak nabati atau hewani.

Ada kekurangan lain yang kurang signifikan dari ini sampai saat ini, zat yang benar-benar sangat diperlukan dalam kehidupan sehari-hari.

Tidak seperti sabun alami, deterjen sintetis memiliki keunggulan yang tidak diragukan lagi: daya cuci yang lebih besar, kebersihan dan ekonomi.

Sekitar 500 nama deterjen sintetis sekarang dikenal di pasar internasional, diproduksi dalam bentuk bubuk, butiran, serpihan, pasta, cairan.

Produksi SMS memberikan efek ekonomi yang besar. Eksperimen telah menunjukkan bahwa satu ton deterjen sintetis menggantikan 1,8 ton sabun cuci 40% yang terbuat dari bahan baku makanan yang berharga. Diperkirakan satu ton CMS menghemat 750 kg lemak nabati untuk industri makanan.

Penggunaan SMS dalam rumah tangga dapat mengurangi biaya tenaga kerja untuk mencuci tangan dan mesin sebesar 15-20% * Pada saat yang sama, kekuatan dan sifat konsumen awal kain (keputihan, kecerahan warna, elastisitas) jauh lebih baik daripada saat menggunakan sabun cuci biasa.

Harus dikatakan bahwa SMS ditujukan tidak hanya untuk mencuci pakaian. Ada produk khusus untuk mencuci dan membersihkan berbagai barang rumah tangga, sabun toilet sintetis, sampo pencuci rambut, aditif mandi berbusa, di mana biostimulan diperkenalkan yang memiliki efek tonik pada tubuh.

Komponen utama dari semua produk ini adalah surfaktan sintetis, yang perannya sama dengan garam organik dalam sabun biasa.

Namun, ahli kimia telah lama mengetahui bahwa suatu zat individu, tidak peduli seberapa universal itu, tidak dapat memenuhi semua persyaratan yang diberikan padanya. Penambahan kecil zat lain yang menyertai membantu menemukan kualitas yang sangat berguna dalam zat dasar ini. Itulah sebabnya semua SMS modern bukanlah surfaktan individu, tetapi komposisi yang mungkin termasuk pemutih, wewangian, pengatur busa, zat aktif biologis dan komponen lainnya.

Komponen terpenting kedua dari deterjen sintetik modern adalah fosfat (polifosfat) yang kental atau polimer. Zat-zat ini memiliki sejumlah sifat yang berguna: mereka membentuk kompleks yang larut dalam air dengan ion logam yang ada dalam air, yang mencegah munculnya garam mineral yang tidak larut yang terjadi saat mencuci dengan sabun biasa; meningkatkan aktivitas deterjen dari surfaktan; mencegah pengendapan partikel kotoran yang tersuspensi pada permukaan yang dicuci; murah untuk diproduksi.

Semua sifat polifosfat ini memungkinkan untuk mengurangi kandungan komponen utama yang lebih mahal, surfaktan, dalam SMS.

Biasanya, deterjen sintetis apa pun mengandung wewangian - zat dengan bau yang menyenangkan, yang ditransfer ke cucian saat menggunakan SMS.

Hampir semua SMS mengandung zat yang disebut natrium karboksimetil selulosa. Ini adalah produk sintetis dengan berat molekul tinggi, larut dalam air. Tujuan utamanya adalah untuk menjadi, bersama dengan fosfat, antiresorptif, yaitu. mencegah kotoran menempel pada serat yang sudah dicuci.

Kebanyakan dari mereka memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan sabun, yang telah lama digunakan untuk tujuan ini. Jadi, misalnya, surfaktan larut dengan baik dan berbusa bahkan dalam air sadah. Garam kalium dan magnesium yang terbentuk dalam air sadah tidak memperburuk aksi pencucian surfaktan dan tidak membentuk lapisan putih pada rambut.

Bahan aktif utama dari semua bubuk pencuci, yang disebut. Surfaktan (surfaktan) adalah senyawa kimia yang sangat aktif. Memiliki beberapa afinitas kimia dengan komponen tertentu dari membran sel manusia dan hewan, surfaktan, ketika tertelan, terakumulasi pada membran sel, menutupi permukaannya dengan lapisan tipis dan, pada konsentrasi tertentu, dapat menyebabkan gangguan dalam proses biokimia terpenting yang terjadi di dalamnya. , mengganggu fungsi dan keutuhan sel itu sendiri.

Dalam percobaan pada hewan, para ilmuwan telah menemukan bahwa surfaktan secara signifikan mengubah intensitas reaksi redoks, mempengaruhi aktivitas sejumlah enzim penting, dan mengganggu metabolisme protein, karbohidrat dan lemak. Anion surfaktan sangat agresif dalam aksinya. Mereka dapat menyebabkan pelanggaran berat pada sistem kekebalan, perkembangan alergi, kerusakan pada otak, hati, ginjal, dan paru-paru. Inilah salah satu alasan negara-negara Eropa Barat memberlakukan pembatasan ketat pada penggunaan a-surfaktan (surfaktan anionik) dalam formulasi deterjen cucian. Paling-paling, konten mereka tidak boleh melebihi 2-7%. Di Barat, lebih dari 10 tahun yang lalu, mereka meninggalkan penggunaan bubuk yang mengandung aditif fosfat dalam kehidupan sehari-hari. Di pasar Jerman, Italia, Austria, Belanda, dan Norwegia, hanya deterjen bebas fosfat yang dijual. Di Jerman, penggunaan bubuk fosfat dilarang oleh hukum federal. Di negara lain, seperti Prancis, Inggris, Spanyol, sesuai dengan keputusan pemerintah, kandungan fosfat dalam SMS diatur secara ketat (tidak lebih dari 12%).

Kehadiran aditif fosfat dalam bubuk menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam sifat toksik dari surfaktan-a. Di satu sisi, aditif ini menciptakan kondisi untuk penetrasi yang lebih intens dari a-surfaktan melalui kulit yang utuh, meningkatkan degreasing kulit, penghancuran membran sel yang lebih aktif, dan secara tajam mengurangi fungsi penghalang kulit. Surfaktan menembus ke dalam pembuluh mikro kulit, diserap ke dalam darah dan didistribusikan ke seluruh tubuh. Ini mengarah pada perubahan sifat fisikokimia darah itu sendiri dan pelanggaran kekebalan. A-surfaktan memiliki kemampuan untuk terakumulasi dalam organ. Misalnya, 1,9% dari jumlah total a-surfaktan yang masuk ke kulit yang tidak terlindungi mengendap di otak, 0,6% di hati, dll. Mereka bertindak seperti racun: di paru-paru mereka menyebabkan hiperemia, emfisema, di hati mereka merusak fungsi sel, yang menyebabkan peningkatan kolesterol dan mengintensifkan fenomena aterosklerosis di pembuluh jantung dan otak, mengganggu transmisi impuls saraf di sistem saraf pusat dan perifer.

Tapi ini tidak menghilangkan efek berbahaya dari fosfat - mereka adalah ancaman besar bagi lingkungan kita. Setelah mencuci bersama dengan limbah ke badan air, fosfat diambil untuk bertindak sebagai pupuk. "Panen" ganggang di waduk mulai tumbuh dengan pesat. Alga, membusuk, melepaskan sejumlah besar metana, amonia, hidrogen sulfida, yang menghancurkan semua kehidupan di air. Pertumbuhan reservoir yang berlebihan dan penyumbatan air yang mengalir lambat menyebabkan pelanggaran berat terhadap ekosistem reservoir, penurunan pertukaran oksigen di hidrosfer dan menciptakan kesulitan dalam menyediakan air minum bagi penduduk. Karena alasan inilah banyak negara secara hukum melarang penggunaan SMS fosfat.

Kerugian tradisional surfaktan adalah kekerasan, dinyatakan dalam iritasi kulit, kekeringan dan ketidaknyamanan setelah menggunakan sampo atau shower gel.

Kulit tangan, yang bersentuhan dengan larutan kimia aktif dari bubuk pencuci, menjadi konduktor utama penetrasi bahan kimia berbahaya ke dalam tubuh manusia. A-surfaktan secara aktif menembus bahkan melalui kulit tangan yang utuh dan, dengan bantuan fosfat, enzim dan klorin, mendisinfeksi secara intensif. Pemulihan kadar lemak normal dan kelembaban kulit terjadi tidak lebih awal dari setelah 3-4 jam, dan dengan penggunaan berulang karena akumulasi efek berbahaya, kurangnya lapisan kulit berlemak dirasakan dalam dua hari. Fungsi penghalang kulit berkurang, dan kondisi diciptakan untuk penetrasi intensif ke dalam tubuh tidak hanya a-surfaktan, tetapi juga senyawa beracun - racun bakteriologis, logam berat, dll. Setelah beberapa kali mencuci dengan bubuk fosfat, radang kulit - dermatitis sering berkembang. Pipa reaksi imun patologis diluncurkan.

Pada tahun 1917, orang Amerika I. Langmuir menemukan bahwa beberapa zat sangat aktif terakumulasi pada berbagai permukaan batas (di perbatasan udara-air, air-minyak). Akumulasi terjadi karena permukaan benda apa pun memiliki cadangan energi bebas yang tidak terkompensasi, yang muncul karena molekul padatan atau cairan tertarik satu sama lain dengan gaya yang puluhan kali lebih besar daripada molekul udara. Akibatnya, lapisan molekul muncul di batas padat-udara, yang gaya tariknya tidak dikompensasi. Ini adalah alasan kelebihan energi bebas dan tegangan permukaan pada antarmuka padat-udara.

Penambahan zat dengan sifat kimia yang berbeda menyebabkan peningkatan atau penurunan tegangan permukaan larutan berair. Zat yang dapat meningkatkan tegangan permukaan disebut permukaan tidak aktif (PIAV) ; menurunkan - aktif permukaan (surfaktan) . PIA mencakup, misalnya, elektrolit apa pun (basa, asam). Surfaktan paling sering merupakan senyawa organik bipolar, bagian nonpolar (hidrofobik) yang diwakili oleh radikal hidrokarbon rantai panjang dengan C 8, bagian polar (hidrofilik) diwakili oleh berbagai gugus fungsi.

Ketika surfaktan bersentuhan dengan permukaan cairan atau padatan, suatu proses terjadi adsorpsi , yang terdiri dari akumulasi molekul surfaktan pada antarmuka. Ciri adsorpsi adalah bahwa ia berlangsung dengan pelepasan panas, dan tidak pada seluruh permukaan padatan, tetapi hanya pada pusat aktifnya. Lapisan adsorpsi dapat terdiri dari satu atau lebih lapisan molekul teradsorpsi. Ciri permukaan zat cair adalah semua titiknya sama-sama aktif dalam adsorpsi. Kelompok hidrofilik dari surfaktan pergi ke air, dan kelompok hidrofobik pergi ke udara. Orientasi molekul ini disebut Langmuir sebagai "palisade". Akibatnya, sifat benda yang ditutupi lapisan adsorpsi berubah secara dramatis: permukaan hidrofobik menjadi lebih hidrofilik dan lebih baik dibasahi oleh air.

Selama adsorpsi, pelarutan surfaktan di salah satu fase juga terjadi. Dalam hal ini, larutan sejati pertama kali terbentuk, di mana surfaktan berbentuk molekul. Saat surfaktan ditambahkan, perubahan tajam dalam sifat larutan diamati. Solusi koloid terbentuk, di mana surfaktan ada dalam bentuk agregat yang lebih besar yang disebut misel. Batas kelarutan surfaktan yang sebenarnya disebut konsentrasi misel kritis (critical micelle konsentrasi/CMC).

Metode yang paling universal untuk menentukan CMC adalah:

1) perhitungan dari isoterm tegangan permukaan larutan surfaktan;

2) titrasi potensiometri larutan surfaktan;

3) metode suhu (sesuai dengan titik Kraft larutan surfaktan).

Kemampuan surfaktan untuk secara radikal mengubah sifat-sifatnya selama adsorpsi pada antarmuka fase dan dengan demikian mempengaruhi banyak indikator penting dari sistem terdispersi banyak digunakan di berbagai bidang teknologi dan berbagai proses teknologi. Dalam hal ini, pengaruh surfaktan dapat berbeda tergantung pada sifat kimia dan struktur fase dan molekul surfaktan yang berdekatan, serta pada kondisi aplikasinya. Menurut Rehbinder, empat kelompok surfaktan dapat dibedakan:

a) menurut mekanisme fisiko-kimia dampaknya pada antarmuka dan sistem terdispersi secara keseluruhan:

· zat yang hanya surfaktan (atau sebagian besar) pada antarmuka air-udara.

Surfaktan yang termasuk dalam kelompok ini adalah bahan pembasah dan bahan pembusa yang cukup efektif. Beberapa perwakilan (oktanol, isoamil alkohol) dapat bertindak sebagai penghilang busa;

· Zat dari alam yang beragam, aktif permukaan pada berbagai antarmuka fase kental. Surfaktan dari kelompok ini paling sering bertindak sebagai dispersan; selain itu, mereka memungkinkan Anda untuk mengontrol pemilihan m;

· Surfaktan yang memiliki kemampuan membentuk struktur seperti gel pada lapisan adsorpsi dan volume fasa.

Sebagai aturan, ini adalah surfaktan molekul tinggi (protein, glikosida, turunan selulosa, dll.). Zat tersebut digunakan sebagai stabilisator yang sangat efektif dari sistem dispersi dengan konsentrasi sedang dari berbagai alam: busa, emulsi, suspensi. Surfaktan dari kelompok ini dapat bertindak sebagai pemlastis dari dispersi yang sangat pekat;

· Surfaktan dengan aksi deterjen.

Mereka menggabungkan fungsi surfaktan dari tiga kelompok lainnya dan, di samping itu, mampu membentuk partikel koloid yang stabil secara termodinamika dalam volume fase cair - misel dan dimasukkannya pengotor yang dicuci ke dalam inti misel - kelarutan . Karakteristik kuantitatif penting dari surfaktan adalah hidrofilik - keseimbangan lipofilik (HLB) G Rifin - Davis. Angka HLB mencirikan hubungan antara sifat hidrofilik dan hidrofobik: semakin tinggi angka HLB, semakin banyak keseimbangan yang bergeser ke arah sifat polar (hidrofilik) surfaktan. Nomor HLB ditentukan secara eksperimental. Karya-karya Davis menetapkan ketergantungan kuantitatif HLB pada komposisi dan struktur surfaktan. Setiap unit struktural berkontribusi pada nomor HLB. Nomor GLB Griffin adalah:

o untuk gugus hidrofilik: -COOK - 21.1, -COONa - 19.1, -COOH - 2.4, -OH - 1.9, =O - 1.3, -SO3K - 38.7, -SO3H - 3.8;

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

Berdasarkan data tersebut, angka HLB dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Dimana (HLB H.FIL.) dan (HLB H.FOB.) masing-masing adalah jumlah bilangan HLB dari semua gugus hidrofilik dan hidrofobik.

Arti fisik dari bilangan HLB adalah bahwa mereka menentukan kerja adsorpsi selama transfer gugus polar molekul surfaktan ke fase nonpolar dan gugus nonpolar ke fase polar. Tergantung pada jumlah surfaktan HLB yang digunakan untuk tujuan tertentu. Jadi, jika surfaktan memiliki nomor HLB dari 7 hingga 9, mereka digunakan sebagai zat pembasah, dari 13 hingga 15 - sebagai deterjen, dari 15 hingga 18 - sebagai pelarut dalam larutan berair;

b) Menurut struktur kimianya, surfaktan dibagi menjadi dua kelas besar.

Di satu sisi, ini adalah surfaktan organik dengan molekul amfifilik, aktif permukaan secara universal di sebagian besar batas interfase, tetapi hanya memberikan sedikit penurunan tegangan permukaan (sebesar 30-40 mJ/m2). Di sisi lain, ini adalah zat anorganik yang paling beragam, terutama yang menunjukkan aktivitas permukaan selektif, tetapi seringkali sangat tinggi sehubungan dengan antarmuka spesifik tertentu, yang mampu menyebabkan penurunan tegangan permukaan yang sangat tajam (misalnya, natrium fosfat dalam larutan berair). sistem);

c) menurut jenis bahan baku, digunakan untuk sintesis, surfaktan dibagi menjadi: alami dan sintetis;

d) menurut sifat kimia dan tanda muatan, diperoleh oleh permukaan selama adsorpsi, surfaktan diklasifikasikan: menjadi anionik, kationik, nonionik, amfoter.