سفارش تبلیغ

پایه عکاسی مونوپاد
تبلیغ تی وی
به یاد دارید که لذتها تمام شدنى است ، و پایان ناگوار آن برجاى ماندنى . [نهج البلاغه]
 
دوشنبه 87 تیر 10 , ساعت 5:6 عصر

 

 پاک کننده های سنتزی ، سورفکتانتها :

 در دنیای مدرن، شستشوی لباس ها و دیگر فرایندهای تمیز کردن اشیاء از طریق جایگزینی صابون با محصولاتی تحت عنوان پاک کننده های سنتزی، انجام می گیرد. پاک کننده های لباس به صورت مایع یا پودری موجود هستند و جهت زدودن آلودگی و لکه و عمل آوری پارچه (مانند: سفید کردن ، نرم کردن و حالت دادن) تحت شرایط شیمی آب، متنوع و فرموله شده اند. در حالیکه پاک کننده های مایع برای استفاده روی لکه های روغنی و عمل آوری چرک و لکه پیشنهاد می شوند، پاک کننده های پودری ظاهراً در برداشتن لکه ها و چرک های خاکی پارچه ها موثر هستند.

پاک کننده های لباسشویی درابتدا به خاطر مشکلات مواجه شده با صابون های معمولی نظیر: خراب شدن در انبارها، عدم توانایی پاک کردن، و فقدان آب کشی کامل پارچه ها بعد از شستشو، وارد عرصه کاربرد شدند. بعلاوه صابون ها برای لباسشویی در آب سخت رضایت بخش نبودند. ویژگی سختی آب می تواند به وجود یونهای فلزی (به غیر از فلزات گروه یک اصلی) عمدتاً یون های کلسیم و منیزیم مربوط باشد که رسوب های نامحلول  را به هنگام ترکیب با آنیون های اسید چرب حاصل از صابون معمولی تشکیل می دهند. از جمله ی این رسوب ها، حلقه نامطلوب تشکیل شده در وان حمام یا سینک دستشویی می باشد. اگر صابون به عنوان یک عامل رخت شویی ابتدایی به کار می رفت، چنین ته مانده های  رسوبی به تدریج به صورت رسوباتی بر روی لباس ایجاد شده، موجب بوی بد و تخریب بافت پارچه می شد. بنابراین اولین پاک کننده های ترکیبی (سنتزی) در تلاش برای غلبه بر واکنش صابون ها با آب سخت توسعه یافتند. در حالیکه ساختار شیمیایی پاک کننده های سنتزی اندکی متفاوت از صابون می باشد، هر دو عوامل فعال سطحی کار آمدی هستند.

 فرآیند شیمیایی ترکیب صابون در تمام اعصار تقریباً ثابت ماند، تا اینکه تقریباً در سال 1916 اولین پاک کننده سنتزی در آلمان در پاسخ به کمبود چربی های موجود برای صابون سازی در طول جنگ جهانی اول توسعه داده شد. این پاک کننده ها اصولاً آلکیل نفتالن سولفوناتهای زنجیر کوتاه هستند که با اتصال بوتیل یا پروپیل الکل ها با نفتالن و سپس سولفوره کردن (افزایش اتمهای گوگرد) ساخته می شوند. در اواخر دهه 1920 و اوایل دهه 1930 الکل های با زنجیر طولانی سولفوره شده به عنوان نمکهای سدیم خنثی شده، فروخته می شد.  تولید پاک کننده های خانگی در ایالات متحده در اوایل تا اواسط دهه 1930 آغاز گردید، اما تولید آن تا بعد از جنگ جهانی دوم افزایش نیافت و آن زمانی بود که مواد خام برای تولید صابون نایاب و گران بود. این پاک کننده ها، آلکیل آریل سولفونات های طولانی زنجیر بودند، که بنزن به عنوان مرکز آروماتیکی و قسمت آلکیلی تهیه شده از نفت سفید را شامل می شدند.

 در طول جنگ جهانی دوم، تأمین روغن و چربی مختل شد و نیاز به عامل پاک کننده برای استفاده در آب دریای سرد و غنی از مواد کانی بین ارتش آمریکا تشخیص داده شد. تحقیقات بیشتر در رابطه با شیمی پاک کننده ها به تحرک وادار شد و تعدادی از اولین پاک کننده های سنتزی تجاری قابل دسترس که برای شستن ظروف و پارچه های ظریف استفاده می شد، وارد بازار گردید. در عرض چند سال، پاک کننده های ترکیبی ارزان که اغلب از محصولات پتروشیمی تهیه می شدند، بطور گسترده در دسترس قرار گرفتند. در طی این دوره ، آلکیل آریل سولفونات ها تقریباً به طور کامل فروش پاک کننده های لباس بر پایه الکل سولفات را تحت الشعاع قرار دادند. مولکول های این پاک کننده های سنتزی به حد کافی شبیه صابون بودند تا عمل پاک کنندگی عالی مشابه صابون داشته باشند اما به اندازه ی کافی نیز متفاوت بودند تا در آب اسیدی و آب سخت مقاومت کنند. سازنده های این پاک کننده های تجاری شامل 8 گروه مختلف معروف به سیستم سورفکتانت هستند که عبارتند از: سازنده ها (آلی و غیر آلی) ، رنگهای فلورسنت (سفید کننده های نوری) آنزیمها، بازدارنده های خوردگی، رنگ بر ها، پر کننده ها، رایحه و عوامل رنگ دهنده.

در باره ی رنگ زداها و سفید کننده ها، آنزیم ها و سازنده ها به عنوان کمک کننده های شستشو، به صورت محصولات مجزا بحث خواهد شد، اما عمل پر کننده ها، ممانعت کننده های خوردگی، رایحه ها و عوامل رنگ دهنده در اینجا مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

یکی از عملکردهای اصلی چگال افزا یا عمل آورنده ها ( عمدتاً سولفات سدیم)، افزودن حجم به پاک کننده ها جهت ایجاد حس رضایت در مصرف کننده ها درباره حجم زیاد در قبال ارزش پولی محصول می باشد. همچنین عمل آورنده ها به پاک کننده های دانه دار امکان آسان ریختن از بسته را می دهد. میزان عمل آورنده می تواند در محصول پاک کننده از 0 تا 35 درصد گستره داشته باشد. بازدارنده های خوردگی از تأثیرات زیانبخش بالقوه یون های پاک کننده جلوگیری می کند، زیرا در غیر این صورت باعث زنگ زدگی استیل داخل ماشین ظرفشویی می شود. زنگ زدگی فرآیند الکتروشیمیایی است که در آن  آهن به وسیله یون های بار منفی گروه هیدروکسیل یا یونهای پاک کننده مورد حمله قرار می گیرد. این ترکیبات معمولاً سدیم سیلیکات ها می باشند. خوشبو کننده ها، رایحه های خوشایند به پاک کننده ها و لباس های شسته شده می دهند. رنگ دهنده ها (عمدتاً عوامل رنگ مایه آبی)، پارچه ها را پوشانده و یک ته رنگ آبی به پارچه های شسته شده می دهند. عوامل آبی کننده شامل رنگ یا رنگدانه آبی می باشند که به وسیله پارچه در چرخه شستشو یا آبکشی جذب می شوند، و می توانند بخش زرد طیف نور را جذب کرده، با زرد شدگی طبیعی بسیاری از پارچه ها مقابله کنند . این فرایند به لباس های سفید مقدار کمی درخشندگی داده و ظاهر تمیز و پاکیزه تری به آنها می دهد.

 سیستم سورفکتانت شامل سازنده های فعالی از قبیل پاک کننده ها هستند که میسل ها را تشکیل داده و روغن را از لباس ودیگر اقلام از طریق مکانیسمی مشابه صابون می زداید، آب گرم یا داغ و چرخش ماشین های لباسشویی (یا مالش توسط دست) به پاکسازی آلودگی و چربی ها از پارچه ها کمک به سزایی می کند. سورفکتانت های پاک کننده امروزی از مواد پتروشیمی (مشتق شده از مواد نفتی) یا اولئوشیمی (مشتق شده از چربی ها و روغن ها) تشکیل می شوند. مشابه آنچه که اسید های چرب در صابون سازی به کار می رفت، مواد نفتی، روغن ها و چربی ها شامل زنجیره های هیدروکربنی آبگریز بوده و باعث جذب روغن ها و آلودگی ها می شوند. تری اکسید گوگرد، اسید سولفوریک  و اکسید اتیلن برای ایجاد سر انتهایی آب دوست مولکول سورفکتانت به کار می رود. همانند صابون سازی، یک قلیا برای تولید سورفکتانت های پاک کننده بکار می رود که هیدروکسید سدیم و پتاسیم عمومی ترین قلیاهای مورد استفاده هستند. راه حل مناسب برای مشکل رسوب صابون در آب سخت، در ابتدا با تولید پاک کننده های آلکیل بنزن سولفانات (ABS) به دست آمده است. این پاک کننده های از ABS از ترکیب پروپیلن (که از مواد نفتی به دست می آید) بنزن و اسید سولفوریک حاصل می شود. آلکیل بنزن یک محصول صنعت نفت بوده که از تراکم یک ?ـ اولفین و بنزن حاصل می شود. با به کار گیری این مواد نامحلول در طول فرایند سولفوره کردن (افزودن مقدار اضافی اسید سولفوریک) ، تبدیل آن به اسید سولفونیک مربوط انجام می شود. اسید سولفونیک حاصل (آلکیل بنزن سولفونیک اسید [RSO3H] ) سپس با  باز (سدیم کربنات  Na2CO3 یا سدیم هیدروکساید NaOH ) خنثی شده، محصول نهایی زنجیری با شاخه های جانبی یعنی ABS را تولید می نماید . شباهت پاک کننده ها  (RSOOO-Na+) با صابون ها (RCOO-Na+) واضح است. بنابراین مولکول های صابون، یک اتم کربن متصل به اکسیژن دارند ولی پاک کننده ها در این موقعیت یک اتم گوگرد دارند. این پاک کننده ها ی سنتزی ABS نیز مانند صابون هم آب دوست و هم  آبگریز هستند.

 پاک کننده هایی که به این روش تولید می شوند، از صابون حلّالیت بسیار بیشتری دارند، بنابراین می توانند امولسیون های روغن ـ آب را تثبیت کنند، اما بر خلاف صابون ها ، سدیم می تواند با کلسیم یا منیزیم جایگزین شده و پاک کننده در محلول حتی در آب سخت (که صابون کف نمی کند) محلول بماند.  بنابراین پاک کننده های ABS بسیار با ثبات تر از صابون هستند و می توانند در سیستم های فاضلاب مدت ها بعد از استفاده و تخلیه باقی بمانند. افزایش ثبات این پاک کننده ها ناشی از ثبات شیمیایی زیاد گروه سولفونات و مولکول های زنجیر طویل هیدروکربن مواد نفتی خام در مقابل هیدروکربن های زنجیر مستقیم به دست آمده از چربی های حیوانی می باشد. در محیط طبیعی ، باکتری ها به آسانی پاک کننده های ABS انشعابی را تجزیه نمی کنند. بدین جهت در بین گیاهان فاضلاب ، آبگذرهای طبیعی و حتی بعضی مخازن مورد کاربرد آب آشامیدنی تجمع کف ایجاد می شود .

تا اوایل دهه 1960 ، منابع آب زیرزمینی به عنوان یک تهدید به نظر می رسید. اعتراض عموم به همراه قانونگذاری دولت، با جایگزینی پاک کننده های ABS با پاک کننده های آلکیل بنزن سولفونات های خطی (LAS) زیست تجزیه پذیر، ایالات متحده را به حل این مساله متقاعد ساخت.

این پاک کننده ها، متشکل از زنجیره هیدروکربن طویل متصل به یک حلقه آروماتیک یا بنزن متصل شده به گروه سولفونات دارای بار منفی می باشند. گروه سولفونات شامل یک اتم گوگرد و سه اتم اکسیژن است. ساختار سر دارای بار منفی به کل مولکول سورفکتانت امکان حمل آسان توسط مولکول های آب را می دهد. پاک کننده های LAS در دنباله هیدروکربن مولکول، دارای زنجیره های اتم های کربن خطی بدون انشعاب هستند که اغلب به عنوان گروه آلکیل خطی اشاره می شود. میکروارگانیسم ها می توانند با تولید آنزیم هایی که مولکول ها را تجزیه می کنند، مولکولهای LAS  را به صورت همزمان به آسانی به دو هیدرو کربن بشکنند. پاک کننده های ABS شاخه دار توسط این آنزیم ها تجزیه نمی شوند. در نتیجه پاک کننده های دارای ABS ( پاک کننده های عمده دهه 1950) در حدود 1965 جایگزین پاک کننده های سورفکتانت LAS دار شدند. این پاک کننده ها به آسانی زیست تجزیه پذیر بوده و آلوده کننده نیستند. به علاوه، بیشتر ترکیبات پاک کننده مایع شامل سورفکتانت های بسیار کارا و گران قیمت تحت عنوان سولفات های اتر الکل (AES) می باشند. مولکول های AES یک دم هیدروکربنی دارند که از یک الکل ( یا آلکیل فنل) ، یک سر قطبی مشتق شده از اتیلن اکسید و یک قسمت سولفات   می باشند. در پاک کننده های ترکیبی خانگی، سورفکتانت های غیر یونی به طور گسترده به کار برده می شوند اما سورفکتانت های آنیونی غلبه دارند. پاک کننده های آنیونی که حجم زیادی از تمام پاک کننده های پودری سنتزی را تشکیل می دهند، در پاکسازی پارچه هایی که آب را به راحتی جذب می کنند، موثرترند. این پارچه ها از الیاف طبیعی شامل پنبه، پشم، و ابریشم تولید شده اند . سورفکتانت های آنیونی  (یعنی آلکیل بنزن سولفونات های خطی، الکل اتوکسی سولفاتها، آلکیل سولفاتها) با هیدروکربن های مشتق از نفت، چربی یا روغن ها جهت تولید اسیدهای جدید شبیه اسیدهای چرب، واکنش می دهند. سپس واکنش دوم یک قلیا را جهت تولید نوعی مولکول سورفکتانت آنیونی به اسیدهای جدید اضافه می کند. پاک کننده های غیر یونی اغلب گروه انتهایی قطبی دارند که یونی نبوده و تعداد بیشتری از اتم های اکسیژن به طور کووالانسی به ساختار های آب دوست آنها متصل شده اند و به ویژه در پاک کردن پارچه های سنتزی (یعنی پلی استر) موثرند. بیشتر پاک کننده های غیر یونی جهت تولید پاک کننده های لباسشویی مایع به کار می روند و کف اندکی تولید می کنند . پاک کننده های غیر یونی معمولی یک گروه  فنولی (C6H5OH) دارند که به حد کافی قطبی، اما غیر یونی می باشد. مولکول های سورفکتانت غیر یونی (برای مثال الکل اتوکسیلات، آلکیل فنول اتوکسیلات، کوکونات دی اتانول آمید] یک آلکیلو آمید[) توسط تبدیل هیدروکربن به یک الکل و سپس واکنش الکل چرب با یک اکسید اتیلن تولید می شوند. از اسیدهای چرب به دست آمده از روغن نارگیل که با یک مشتق اکسید اتیلن به نام منواتانول آمین واکنش می دهد، الکیلو آمید تهیه می شود. این سورفکتانت های غیر یونی نمک نیستند و تمایل دارند مایعات یا محصولات پارافینی باشند. آنها می توانند با اسیدهای سولفوردار جهت تشکیل نوع دیگری از سورفکتانت آنیونی واکنش دهند. در حالیکه انواع غیر یونی، آلودگی ها را به خوبی سورفکتانت های آنیونی در تعلیق نگه نمی دارند، تعدادی از سورفکتانت های غیر آنیونی خاصیت غیر معمولی دارند که در آب سرد نسبت به آب گرم حلّالیت بیشتری دارند. بنابراین برای شستشوی لباس که به آب سرد احتیاج دارد، مفید تر می باشند. سورفکتانت های غیر یونی تحت تأثیر آب سخت قرار نمی گیرند و واقعاً  بهتر از پاک کننده های آنیونی در حذف آلودگی های ویژه مثلاً حذف چربی پوست از پارچه های سنتزی عمل می کنند.

لیست کل یادداشت های این وبلاگ