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1、洗涤剂的去污原理与成分,吉振泉电话：电邮：,洗涤剂指以去污为目的而设计配合的制品，有必须的活性成分（活性组分）和辅助成分构成。作为活性组分的是表面活性剂，作为辅助成分的有助剂、抗沉淀剂、酶、填充剂等，其作用是增强和提高洗涤剂的各种效能。,第一节 洗涤剂去污原理,一、常用洗涤剂,二、污垢的分类,(1)颗粒状污垢,(2)覆盖膜状污垢,(3)无定形污垢,(4)溶解状态的污垢,1、根据污垢存在的形状分类,污垢是指吸附于基质的表面、内部，不受欢迎，可改变清洁表面外观及质感特性的物质,二、污垢的分类,2.根据污垢的化学组成分类,按这种分类方法可把污垢分为无机物和有机物两大类。,不同化学成分的污垢使用不同方
2、法去除，一般情况下，无机污垢常采用酸碱等化学试剂使其溶解而去除，而有机污垢则经常利用氧化分解或乳化分散的方法从物体表面去除。,二、污垢的分类,3.根据污垢的亲水性和亲油性分类,(1)亲水性污垢 如可溶于水的食盐等无机物和蔗糖等有机物。(2)亲油性污垢 如油脂、矿物油、树脂等有机物。,亲水性强的污垢通常用水做溶剂加以去除，亲油性污垢则利用有机溶剂溶解，或用表面活性剂溶液乳化分散加以去除。,二、污垢的分类,3.各种污垢按照物理和化学性质分类,1）水溶性和分散性有机物和无机物。如砂糖、果汁果实酸之类的有机酸跟食盐、石灰等无机物。此外淀粉小麦粉以及蛋白质类的 血液、黏液等虽然不是完全水溶的，但可以分散
3、在大量的水中，在水中可以溶解、分散，借助表面活性剂等可以完全洗净，如果单独以大量的水和适当的机械力处理，也可以大体洗净。,二、污垢的分类,3.各种污垢按照物理和化学性质分类,2）非水溶性的无机物。如水泥、熟石膏、煤烟尘、油烟、土壤等，不仅不溶于水，而且大多数也不溶于有机溶剂。对于这类无机物，以适当的表面活性剂和机械力处理，就可以使他们脱离被洗物，分散、悬浮在洗涤液中。,二、污垢的分类,3.各种污垢按照物理和化学性质分类,3）非水溶性非活性有机物。如润滑油、润滑脂、沥青、煤焦油、油漆、颜料动植物油等。这类物质虽不溶于水，但多数溶于某些有机溶剂，所以可以利用溶剂介质把他们溶解除掉。干洗就是利用这一
4、性能。,二、污垢的分类,3.各种污垢按照物理和化学性质分类,4）非水溶性活性有机物。属于这一类的较少，洗涤时必须采取特殊的方法。例如脂肪酸之类的物质往往是少量存在于油和汗等之中，他本身是非水溶性的，因为洗涤剂中含有碱性的助剂，结合后成为水溶性皂，具有表面活性作用，提高洗涤效果，但是同时与硬水的钙镁离子结合，形成难以处理的不溶性皂，成为皂垢。,三、污垢的去除原理,一般污渍与特殊污渍，都有很多种类，性质也不同，要达到去除污渍的目的，必须采用不同的物理、化学方法进行处理，目前去渍处理是按其特性可分为四类：溶解作用、乳化作用、化学作用、分解作用。（1）溶解作用溶解就是将液体或固体分散于另一种液体的总称
5、，是利用某些液体去溶解另一种液体，或者利用某些液体去溶解某些固体，而达到去除污渍的目的。例如，用酒精或四氯乙烯去溶解不溶于水的油质污垢，或者用水去溶解淀粉、糖类污渍。,（2）乳化作用利用表面活性类洗涤剂或皂液，通过润湿、渗透、分散、乳化等作用，能使原来憎水性污渍，变成亲水性污渍而溶解于水，加上适当的机械力，产生大量泡沫，发挥乳化作用，污渍随之脱离织物，达到去除污渍的作用。,（3）化学作用化学作用包括含有氧化作用和还原作用，是利用某些化学药剂与某些污渍产生化学反应，使污渍变成无色状物或可溶性物质。以及利用酸和碱的化学反应作用去除污渍。例如铁锈不溶于水，用一般方法是洗不掉的，但可用草酸溶液作处理剂
6、与之作用反应，生成草酸亚铁，再以水洗除，又如某些色素污渍可采用氧化或还原反应的作用，使之变成无，达到去渍目的。（4）分解作用利用某类物质对另一类物质的特殊分解作用，使之变成另一类易于去掉的物质，达到去渍目的。例如牛奶、汗渍、血渍等蛋质类的陈旧污渍，利用碱性蛋白质、脂肪酶可将其消化分解成水溶性的可分散于水的氨基酸或多肽，而达到去渍目的。酶除了碱性酶外，还有脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶三种。,5 表面活性作用表面活性剂是一类具有特定的分子结构的物质，即具有亲水和憎水集团于一身的物质，他具有重要的特性是能够富集在液-液、液-气和气固界面，显著改变界面状态和物质，降低界面传送阻力，从而起到水油交融的作用，
7、使原来互不相容的亲水物和亲油物充分混合。,四、污垢的去除过程,洗涤剂的重要性质：润湿和渗透作用。在水中加入表面活性剂可降低水的表面张力，促进润湿;在有些液体中还可以促进液体渗透到固体内部.发泡作用。加入表面活性剂的水溶液，可以使空气进入溶液，能形成气泡。乳化作用。水溶液中加入表面活性剂，亲水基进入水中，亲油基进入油中，就会排列形成保护层，防止分散了的液滴凝聚，维持体系的稳定性.,水滴在棉布上润湿,水滴在棉布上润湿,发泡作用,乳化作用,影响去污作用的因素,1.表面活性剂结构 2.水的硬度 3.机械作用 4.织物类型 5.温度 6.泡沫,二、表面活性剂的种类,表面活性剂的分类：按分子结构中亲水基团
8、的带电性分为阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂四大类 阴离子表面活性剂非离子表面活性剂阳离子表面活性剂两性表面活性剂,二、表面活性剂的种类,1、阴离子表面活性剂（1）羧酸盐-肥皂主要性能特点是它的水溶液的pH在9.09.8，呈弱碱性，它有良好的润湿、发泡、去污等作用而被广泛用作洗涤剂 优点去污力好、价格便宜、原料来源丰富，生物降解性好。缺点不耐硬水、不耐酸、水溶液呈碱性。应用-,二、表面活性剂的种类,1、阴离子表面活性剂（2）烷基硫酸盐-月桂酸硫酸钠（K12）主要性能特点是它有很好的洗涤能力，在硬水中稳定，其水溶液呈中性或微碱性，它们是配制液体洗涤剂的主要原料，作为重垢棉织物洗涤剂，也可作
9、为轻垢液体洗涤剂，在配制餐具、洗涤液、香波、地毯和室内装饰物品清洁剂和硬表面清洁剂，在酸性条件下通过自催化作用，表面活性剂会很快水解。,二、表面活性剂的种类,1、阴离子表面活性剂（3）烷基磺酸盐比烷基硫酸盐的化学性更好，表面活性也更强烷基苯磺酸钠（ABS/LAS）润湿能力好，去污能力好，但不易生物降解排放后污染环境。刺激性大 常用于衣用液体洗涤剂和洗洁精(餐具液洗剂)。,二、表面活性剂的种类,1、阴离子表面活性剂（3）烷基磺酸盐仲烷基苯磺酸钠（SAS）表面活性与LAS相近，但溶解性和生物降解性优于LAS。缺点是洗衣粉发粘，不松散，只能用于液体洗涤剂中。常用于应用于香波、餐洗等洗涤剂。,二、表面
10、活性剂的种类,1、阴离子表面活性剂（3）烷基磺酸盐a-烯基磺酸盐（AOC）表面活性与LAS相近，但溶解性和生物降解性优于LAS。缺点是洗衣粉发粘，不松散，只能用于液体洗涤剂中。常用于应用于香波、餐洗等洗涤剂。,二、表面活性剂的种类,2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂的去污力差，甚至有负洗涤效果，一般主要用作杀菌剂，柔软剂、破乳剂、抗静电剂等。,二、表面活性剂的种类,3、两性离子表面活性剂两性表面活性剂在水中电离，电离后所带的电性与溶液的pH值有关，在等电点以下的pH值溶液中呈阳性，显示阳离子表面活性剂的作用，在等电点以上的pH值溶液中呈阴性，显示阴离子表面活性剂的作用。在等电点的pH值溶液中
11、形成内盐，呈现非离子性，此时表面活性差，且溶于水，因此在任何pH中可以使用，且与其他表面活性剂相溶性好，耐硬水、发泡力强，无毒性，刺激性小，缺点-原料来源少，成本高,二、表面活性剂的种类,3、非离子表面活性剂,亲水亲油平衡值HLB：分子中亲水基分子量对表面活性剂分子量之百分比。,HLB 37：W/O型乳化剂 818：O/W型乳化剂 1216：去污剂,非离子表面活性剂在水溶液中，不解离为离子状态，而是以分子活胶团状态存在于溶液中，该类产品，大部分呈溶液或浆态，与离子型不同之处。具有增容、渗透、去污、乳化等性质,二、表面活性剂的种类,3、非离子表面活性剂,HLB越大，浊点越高，亲水性越大，如果远高
12、于浊点的温度使用聚乙二醇性表面活性剂，则不能发挥其所具有的功能。,在水中的溶解度与离子型表面活性剂不同，聚乙二醇型的非离子表面活性剂在水中随温度的升高而降低，开始在较低温度表面活性剂溶液呈透明状，当温度升高到某一温度时，溶液开始变浑浊，此时的温度点称为浊点,二、表面活性剂的种类,3、非离子表面活性剂,对酸碱稳定，还可以与离子型表面活性剂并用。临界胶束浓度比离子性表面活性剂小，所以可在更低浓度下使用，一般泡沫更少。可以制的任意HLB值可作为乳化剂、分散剂、消泡剂、渗透剂、增容剂,1）聚氧乙烯醚类-,二、表面活性剂的种类,3、非离子表面活性剂,具有增黏性、增泡性和泡沫温度性，缓和一般表面活性剂对皮
13、肤刺激的效果，常用于香波、家庭用洗涤剂。,2）酰胺型,二、表面活性剂的种类,3、非离子表面活性剂,吐温-表面活性剂无毒，常用于食品工业，医药工业和化妆品,3）多元醇型,APG-1-性能优异，其溶解能力和相行为与聚氧乙烯型比较，更不易受温度变化影响，且对皮肤刺激性小2-以植物油淀粉再生资源为原料，对人体作用温和、无毒3-可作为吸湿剂、保湿剂、润湿剂、块皂添加剂和强酸条件下的硬表面清洁剂等,三、表面活性剂的选择及复配,表面活性剂的选择,-考虑去污性能以及对织物的褪色和手感的影响。1-水中的纤维一般带负电，使用阴离子和非离子2-非离子受温度的影响较大.3-阴离子受硬水影响,Krafft点：离子型表面
14、活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点，Krafft点越高，其临界胶束浓度(cmc)越小 当洗涤温度低于Krafft点时，表面活性剂的溶解量很少，达不到CMC，得不到较好的去污效果,表面活性剂的复配,协同效应：表面活性剂复配的目的是达到加和增效作用，即协同效应。即把不同类型的表面活性剂人为地进行混合，得到的混合物性能比原来单一组分的性能更加优良，也就是通常所说的“1+12”的效果。例如：十二烷基硫酸钠中混有少量的十二醇、十二酰醇胺等物质，可改善其在洗涤剂配方中的起泡、洗涤、降低表面张力、乳化等性能。,第二节 洗涤剂助剂,助剂与表面活性剂配合，能够发挥各组分互相协调，互相补
15、偿的作用，进一步提高产品的洗净力，使其综合性能更趋完善，成本更为低廉。洗涤助剂分为无机和有机助剂两类。,洗涤助剂种类很多，大部分为专用产品，其在洗涤剂中的使用频率和重要性不亚于主表面活性剂。,洗涤助剂有以下的一些作用：（1）增强表面活性，增加污垢的分散、乳化、增溶，防止污垢再沉积。（2）软化硬水，防止表面活性剂水解，提高洗涤液碱性，并有碱性缓冲作用。（3）改善泡沫性能，增加物料溶解度，提高产品粘度。（4）降低皮肤的刺激性，并对纺织品起柔软、抑菌、杀菌、抗静电、整饰等作用。（5）改善产品外观，赋予产品美观的色彩和优雅的香气，从而使消费者喜爱选用，提高商品的商业价值。,1.无机助剂,（1）磷酸盐
16、常用的磷酸盐有磷酸三钠、三聚磷酸钠、焦磷酸四钾。合成洗涤剂中最常用也是性能最好的螯合剂是三聚磷酸钠。,磷酸盐的污染及其代用品,传统的合成洗衣剂都含有三聚磷酸盐(STTP)的成分，其含量在15%30%之间。然而，“磷”是造成水体富营养化的罪魁祸首，因为磷是一种营养物质，它可以造成水中藻类的疯长。而大量藻类又会消耗水中的氧分，造成水中微生物缺氧死亡、腐败，水体失去自净功能从而破坏水质。作为有磷洗涤剂中的“磷”造成水体富营养化已被国内外环保专家所公认。,含磷洗衣粉的污染问题已经引起了世界各国的普遍重视。很多国家提出了禁磷和限磷措施，并在不断地研究和开发三聚磷酸盐的替代品，取得了不少成果，其中比较有效
17、的助剂有：有机螯合助剂，如二乙胺四醋酸(EDTA)、氮川三醋酸(NTA)、酒石酸钠、柠檬酸盐、葡萄糖酸盐等；高分子电解质助剂，如聚丙烯酸盐以及人造沸石等。目前普遍认为，人造沸石是比较有发展前途的洗涤助剂。,（2）硫酸钠 分子式为Na2SO4，是白色固体结晶或粉末。硫酸钠是合成洗涤剂的无机助剂和粉状洗涤剂的填料，在粉状洗涤剂中加入量为20%40%。,（3）硅酸钠 硅酸钠（Na2OnSiO2）通常称为水玻璃或泡花碱，水玻璃的水溶液相当于由硅酸钠与硅酸组成的缓冲溶液。水玻璃在溶液中能控制pH值、贮存碱性物质，起到减少洗涤剂消耗和保护织物的作用。此外，水玻璃还具有悬浮力、乳化力和泡沫稳定作用，起到阻止
18、污垢在被洗物上再沉积的作用，并对金属（如铁、铝、铜、锌等）具有防腐蚀作用。制造粉状洗涤剂时，加入水玻璃能使产品保持疏松，防止结块，增加颗粒的强度、流动性和均匀性。,（4）漂白剂 洗涤剂中加入的漂白剂主要是次氯酸盐和过酸盐两大类。次氯酸盐主要用次氯酸钠，分子式NaClO，为白色粉末，稳定性差，易受光、热与重金属和pH值的影响。次氯酸钠易溶于水，生成氢氧化钠和新生态氧，氧化力很强，具有刺激性。过酸盐主要是过硼酸钠和过碳酸钠，常在粉状洗涤剂生产的后配料工序加入，用量一般占粉质量的10%30%。,2.有机助剂,（1）羧甲基纤维素钠（CMC）羧甲基纤维素钠最重要的作用是携污作用。如果在洗涤剂中加入1%2
19、%的CMC，则在洗涤时CMC被吸附在被洗物表面，同时也被吸附在污垢粒子的表面上，使二者都带上负电荷。在同性电的相互排斥作用下，污垢就难以重新沉积到被洗物的表面上。另一方面，CMC还具有增稠、分散、乳化、悬浮和稳定泡沫的作用。这些作用能使污垢稳定地悬浮于洗涤液中，更不容易再发生沉积。,（2）泡沫稳定剂与泡沫调节剂 高泡洗涤剂在配方中常加入少量泡沫稳定剂，使洗涤液的泡沫稳定而持久。烷醇酰胺又称脂肪醇酰胺，属非离子型表面活性剂。在洗涤剂的配方中，它的主要作用是增稠和稳定泡沫，兼有悬浮污垢防止其再沉积的作用。在与主要活性物间的互相配合下，其脱脂力（乳化动植物油脂及矿物油的能力）有显著的提高。较常使用的
20、烷醇酰胺品种是月桂醇二乙醇胺以及椰子油二乙醇胺。低泡洗涤剂在配方中需加入少量泡沫调节剂，常用的有二十二烷酸皂或硅氧烷，使水液消泡或低泡。,（3）酶 酶是一种生物制品，无毒并能完全生物降解。酶作为洗涤剂的助剂具有专一性，洗涤剂中的复合酶能将污垢中的脂肪、蛋白质、淀粉等较难去除的成分分解为易溶于水的化合物，因而提高了洗涤剂的洗涤效果。因此，在洗涤剂中添加酶制剂可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷或无磷的方向发展，减少对环境的污染。,已商品化的洗涤剂用酶有：蛋白酶淀粉酶脂肪酶纤维素酶,（4）助溶剂 在配制高浓度的液体洗涤剂时，往往有些活性物不能完全溶解，加入助溶剂就是为了解决这个问题
21、。常用的助溶剂有乙醇、尿素、聚乙二醇、甲苯磺酸盐等。凡能减弱溶质及溶剂的内聚力，增加溶质与溶剂的吸引力而对洗涤功能无害、价格低廉的物质都可用作助溶剂,（5）荧光增白剂 荧光增白剂（Fluorescent Brighteners，以下简称FB）是一种无色的荧光染料。经FB处理过的物品，在含紫外光源（如日光）照射下看上去白色的更白，有色的更艳，增强了外观的美感。在合成洗涤剂中添加适量和适当的FB，不但能改善粉状洗涤剂的外观，提高洗衣粉粉体的白度，同时还能增加被洗涤织物的白度或鲜艳度，改善洗涤效果，提高合成洗涤剂本身的商业价值。因此FB已成为合成洗涤剂配方中不可缺少的重要组分。,（6）香精一个受消费
22、者喜爱的洗涤剂，不仅具有优良的性能，并且使人有愉快的香味，使织物、毛发洗涤后留有清新香味。香精是由多种香料组成，与洗涤剂组分有良好配伍性，在pH911是稳定的。洗涤剂中加入香精的质量一般小于1%。,（7）溶剂液体洗涤剂中需加入溶剂是不言而喻的。在新型洗涤剂中甚至是粉状洗涤剂中也使用多种溶剂，若污垢是油脂性的，溶剂的存在将有助于将油性污垢从被洗物上除去。常用的溶剂有以下几种：松油、醇、醚和脂、氯化溶剂,（8）抑菌剂冷洗的粉状洗涤剂的洗涤能力令人满意，加酶后去污效果尤佳，唯一不足的是不具有杀菌力，洗后衣物不仅有被病菌感染的危险，而且在洗涤中细菌或毒素还可能遗留下来，并会产生不良气味。所以，在冷洗中加入抑菌剂是很有必要的。抑菌剂的加入质量一般是千分之几，三溴水杨酸替苯胺、三氯碳酰替苯胺或六氯苯中的任何一种都可作为抑菌剂应用，这些化学品不起抗菌作用，但在千分之几的质量分数下都可防止细菌的繁殖。,（9）抗静电剂和织物柔软剂作为改进织物手感和降低织物表面静电干扰的柔软剂和抗静电剂，通常使用阳离子表面活性剂，如二甲基-二氢化牛酯季铵盐,洗涤剂的安全性,一般毒性实验胚胎毒性试验皮肤刺激性 1%眼睛刺激性0.5%对头发、发根的毒性 肥皂和LAS不用于香波有磷洗涤剂对水生物的危害,
