介质环境对层钠助洗性能的影响
目 录
1 引言 1
1.1 表面活性剂与去污力 1
1.2 洗涤助剂 2
1.3 层状结晶二硅酸钠的合成 5
1.4 层状结晶二硅酸钠性质 6
1.5 课题的主要内容与意义 13
2 实验部分 13
2.1 实验原料 13
2.2 主要实验仪器 14
2.3 实验方法 15
2.3.1 层钠水溶液pH值与温度的关系 15
2.3.2 层钠的吸湿性能 15
2.3.3 不同Mg2+、Ca2+浓度下层钠的离子交换性能 16
2.3.4 不同盐环境下层钠的离子交换性能 16
3 结果与讨论 18
3.1 温度对层钠pH值的影响 18
3.2 层钠的吸水性能 19
3.3 层钠在不同钙镁离子浓度下交换性能 22
3.4 不同介质环境下的钙镁离子交换性能 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 引言
我们平常所使用的去污化学品洗衣粉是不可或缺的,其合成由表面活性剂、助洗剂、碳酸钠、元明粉(Na2SO4)、水玻璃、酶和香料等组合而成,是由多种化学物质混合而成的去污产品。其中最主要成分是表面活性剂和助剂，表面活性剂是洗涤的主要力量，但在使用洗衣粉的过程中，洗涤剂中的表面活性剂与水中的钙、镁离子会作用形成不易溶解的化合物，影响了洗衣粉的去污效率。因此在洗涤剂中需要软化洗涤用水，提高洗涤剂中表面活性剂的使用效率。助剂最重要的功能便是能够有效阻止钙、镁离子与表面活性剂相结合,降低水的硬度,即水中的钙、镁离子浓度，提高表面活性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
剂及其他组分的洗涤效果[1]。
在往常的助剂中，三聚磷酸钠(STPP)是大家公认的使用性能最好的助剂，但是，由于磷元素过多，使得水体过肥化而导致藻类过量生长，大大降低水中的氧气含量，造成水生物频频死亡等现象，引起水体过营养化而导致环境问题，研究表明，STPP占磷污染的比例是20~30%，因此,限磷、禁磷对降低水体中磷含量,减轻水体的富营养化具有重要意义。60年代这一问题已引起全球注意，70年代以来，欧、美一些工业发达国家开始禁止或限制含磷洗涤剂的使用。
关于助剂的研究发展至今，公认的可以替代STTP的洗涤助剂主要有：层状二硅酸钠、柠檬酸钠、氮川三乙酸钠、乙二胺四乙酸钠(EDTA)、4A沸石及水合偏硅酸钠等[2]。
1.1 表面活性剂与去污力
1.1.1 表面活性剂
表面活性剂是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质。表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶团，从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品[3]。
洗衣粉去污过程中，表面活性剂去污作用最为强。亲水基和亲油基两部分的有机化合物是表面活性剂是分子结构中含有的。在织物的水洗中只存在阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂，这样的表面活性剂才有着正面有效的作用。
1.1.2 水硬度对去污力的影响
无论是地表水，地下水，天然水或通常用的自来水，含有从土地、岩石溶解出来的或因流入的废水带来的盐类，这些盐中的钙镁离子使水的硬度变大，而含钙镁离子的硬水破坏表面活性剂的洗涤效果[4]。原因在于：（1）阴离子表面活性剂容易与水中的钙镁离子结合，一旦结合生成钙镁盐，就会降低了真正起洗涤作用的表面活性剂浓度，不仅造成价格昂贵表面活性剂的浪费，而且直接降低洗涤效果。（2）水溶液中的污垢和钙镁离子会结合，并且起到架桥的作用，被去除的污垢再次沉积，粘着在被洗物表面，间接地影响到洗涤效果。洗涤液中钙离子溶度与表面活性剂去污力关系，如图1-1所示：
图1-1 游离Ca2+浓度对去污力影响
为了消除洗涤液中钙镁等离子对去污能力的影响，让表面活性剂发挥出应有的去污能力，增加洗涤剂的洗涤能力，降低表而活性剂的使用量，减少成本，人们开发出了洗涤助剂。洗涤助剂本身不起任何洗涤作用，但它可以通过螯合、沉淀或离子交换等方式与水中的钙镁等硬离子相结合，将水溶液中处于自由状态的钙镁离子捕获下来，以降低洗涤液中钙镁离子浓度，增强洗涤作用[5]。
1.2 洗涤助剂
1.2.1 洗涤助剂性能要求
助洗剂的性能好坏将直接影响洗涤去污效果,因此要想成为性能优良的洗涤助洗剂应具备以下性能:
(1) 软化水性能:充分结合掉水中的钙、镁离子,促进硬水软化,才能发挥出洗涤剂的去污洗涤效果,即为软化水性能[6]。
(2) 提供一定的碱性(pH 在12 左右) 并缓慢释放,即碱缓冲效果、稳定pH值[7]。
(3) 在毒理学方面、生态学方面及降低洗涤剂成本方面也极为重要[8]。
1.2.1 早期助剂
(1) 碳酸钠和硅酸钠类助洗剂
在使用STPP以前，合成洗涤剂所用的助洗剂是碳酸钠、硅酸钠，它们能与水中的Ca2+、Mg2+等结合生成沉淀，达到软化硬水的目的，另外还能保持洗涤液处于碱性条件下，使表面活性剂发挥去污作用，但是生成的沉淀会沉积在衣物上，使衣物变硬，且在手洗条件下对皮肤有刺激，同时使水溶液的pH值升高，因而被STPP取代[9]。
(2) 聚合磷酸盐助洗剂
磷酸盐作为助洗剂有正磷酸盐和聚合磷酸盐两类。，聚合磷酸盐的重要通式用xMe2O∶yP2O5来表示，常见种类有：焦磷酸钠(TSPP)Na4P2O7，三聚磷酸钠(STPP)Na5P3O10和六偏磷酸钠(SHMP)(NaPO3)6。聚合磷酸盐能螯合多价金属离子，使水软化，应用最多的是STPP。到20世纪70年代，很多国家发现水体富营养化的问题，所以，一些国家明文规定在洗涤剂中禁磷、限磷。
1.2.3 代磷助剂的发展方向
1.2.3.1 新型螯合剂的开发与应用
(1) 偏硅酸钠
偏硅酸钠，化学分子式为Na2SiO3nH2O，而主要做洗涤助剂的是无水偏硅酸钠和五水偏硅酸钠。它们是通过为洗涤溶液提供碱性，而将水中的钙镁离子沉淀下来，以达到将水软化的目的。优点是对油脂有较强的洗涤能力，缺点是没有分解能力，也不能防止污垢的再沉积，抗硬水性差，只能部分取代STPP生产低磷洗涤剂[10]。若和分散力好的丙烯酸钠配合使用，将加强去污效果。
偏硅酸钠性能不稳定，受热易分解；在其水溶液中加入酸很容易分解而析出无定型二氧化硅沉淀。水合偏硅酸钠在空气中有较强的吸潮性，结晶水含量越高，其吸潮性越强[11]。洗涤剂中加入偏硅酸钠会影响含氯有机组分和过氧化物稳定性，降低洗涤效果。
(2) 次氨基三乙酸钠（NTA）
图1-8 各种晶型晶胞参数
在层状二硅酸钠的各种晶型中，δ型的钙镁离子交换能力最大，是该产品作为洗涤助剂所迫求的晶型[21]。
钠层是一种无味无毒的材料,是一种多功能的帮助乳液,它也是一种满足生态需求的帮助乳液。在化学成分、层、共同焦点水玻璃,水玻璃,钠在与自然和谐的主要成分是二氧化硅,所以钠层生态毒理学将不可避免地属于这一类材料。因此,使用钠层帮助洗液洗涤废水、河流和湖泊的水质不会造成富营养化问题。
1 引言 1
1.1 表面活性剂与去污力 1
1.2 洗涤助剂 2
1.3 层状结晶二硅酸钠的合成 5
1.4 层状结晶二硅酸钠性质 6
1.5 课题的主要内容与意义 13
2 实验部分 13
2.1 实验原料 13
2.2 主要实验仪器 14
2.3 实验方法 15
2.3.1 层钠水溶液pH值与温度的关系 15
2.3.2 层钠的吸湿性能 15
2.3.3 不同Mg2+、Ca2+浓度下层钠的离子交换性能 16
2.3.4 不同盐环境下层钠的离子交换性能 16
3 结果与讨论 18
3.1 温度对层钠pH值的影响 18
3.2 层钠的吸水性能 19
3.3 层钠在不同钙镁离子浓度下交换性能 22
3.4 不同介质环境下的钙镁离子交换性能 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 引言
我们平常所使用的去污化学品洗衣粉是不可或缺的,其合成由表面活性剂、助洗剂、碳酸钠、元明粉(Na2SO4)、水玻璃、酶和香料等组合而成,是由多种化学物质混合而成的去污产品。其中最主要成分是表面活性剂和助剂，表面活性剂是洗涤的主要力量，但在使用洗衣粉的过程中，洗涤剂中的表面活性剂与水中的钙、镁离子会作用形成不易溶解的化合物，影响了洗衣粉的去污效率。因此在洗涤剂中需要软化洗涤用水，提高洗涤剂中表面活性剂的使用效率。助剂最重要的功能便是能够有效阻止钙、镁离子与表面活性剂相结合,降低水的硬度,即水中的钙、镁离子浓度，提高表面活性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
剂及其他组分的洗涤效果[1]。
在往常的助剂中，三聚磷酸钠(STPP)是大家公认的使用性能最好的助剂，但是，由于磷元素过多，使得水体过肥化而导致藻类过量生长，大大降低水中的氧气含量，造成水生物频频死亡等现象，引起水体过营养化而导致环境问题，研究表明，STPP占磷污染的比例是20~30%，因此,限磷、禁磷对降低水体中磷含量,减轻水体的富营养化具有重要意义。60年代这一问题已引起全球注意，70年代以来，欧、美一些工业发达国家开始禁止或限制含磷洗涤剂的使用。
关于助剂的研究发展至今，公认的可以替代STTP的洗涤助剂主要有：层状二硅酸钠、柠檬酸钠、氮川三乙酸钠、乙二胺四乙酸钠(EDTA)、4A沸石及水合偏硅酸钠等[2]。
1.1 表面活性剂与去污力
1.1.1 表面活性剂
表面活性剂是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质。表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶团，从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品[3]。
洗衣粉去污过程中，表面活性剂去污作用最为强。亲水基和亲油基两部分的有机化合物是表面活性剂是分子结构中含有的。在织物的水洗中只存在阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂，这样的表面活性剂才有着正面有效的作用。
1.1.2 水硬度对去污力的影响
无论是地表水，地下水，天然水或通常用的自来水，含有从土地、岩石溶解出来的或因流入的废水带来的盐类，这些盐中的钙镁离子使水的硬度变大，而含钙镁离子的硬水破坏表面活性剂的洗涤效果[4]。原因在于：（1）阴离子表面活性剂容易与水中的钙镁离子结合，一旦结合生成钙镁盐，就会降低了真正起洗涤作用的表面活性剂浓度，不仅造成价格昂贵表面活性剂的浪费，而且直接降低洗涤效果。（2）水溶液中的污垢和钙镁离子会结合，并且起到架桥的作用，被去除的污垢再次沉积，粘着在被洗物表面，间接地影响到洗涤效果。洗涤液中钙离子溶度与表面活性剂去污力关系，如图1-1所示：
图1-1 游离Ca2+浓度对去污力影响
为了消除洗涤液中钙镁等离子对去污能力的影响，让表面活性剂发挥出应有的去污能力，增加洗涤剂的洗涤能力，降低表而活性剂的使用量，减少成本，人们开发出了洗涤助剂。洗涤助剂本身不起任何洗涤作用，但它可以通过螯合、沉淀或离子交换等方式与水中的钙镁等硬离子相结合，将水溶液中处于自由状态的钙镁离子捕获下来，以降低洗涤液中钙镁离子浓度，增强洗涤作用[5]。
1.2 洗涤助剂
1.2.1 洗涤助剂性能要求
助洗剂的性能好坏将直接影响洗涤去污效果,因此要想成为性能优良的洗涤助洗剂应具备以下性能:
(1) 软化水性能:充分结合掉水中的钙、镁离子,促进硬水软化,才能发挥出洗涤剂的去污洗涤效果,即为软化水性能[6]。
(2) 提供一定的碱性(pH 在12 左右) 并缓慢释放,即碱缓冲效果、稳定pH值[7]。
(3) 在毒理学方面、生态学方面及降低洗涤剂成本方面也极为重要[8]。
1.2.1 早期助剂
(1) 碳酸钠和硅酸钠类助洗剂
在使用STPP以前，合成洗涤剂所用的助洗剂是碳酸钠、硅酸钠，它们能与水中的Ca2+、Mg2+等结合生成沉淀，达到软化硬水的目的，另外还能保持洗涤液处于碱性条件下，使表面活性剂发挥去污作用，但是生成的沉淀会沉积在衣物上，使衣物变硬，且在手洗条件下对皮肤有刺激，同时使水溶液的pH值升高，因而被STPP取代[9]。
(2) 聚合磷酸盐助洗剂
磷酸盐作为助洗剂有正磷酸盐和聚合磷酸盐两类。，聚合磷酸盐的重要通式用xMe2O∶yP2O5来表示，常见种类有：焦磷酸钠(TSPP)Na4P2O7，三聚磷酸钠(STPP)Na5P3O10和六偏磷酸钠(SHMP)(NaPO3)6。聚合磷酸盐能螯合多价金属离子，使水软化，应用最多的是STPP。到20世纪70年代，很多国家发现水体富营养化的问题，所以，一些国家明文规定在洗涤剂中禁磷、限磷。
1.2.3 代磷助剂的发展方向
1.2.3.1 新型螯合剂的开发与应用
(1) 偏硅酸钠
偏硅酸钠，化学分子式为Na2SiO3nH2O，而主要做洗涤助剂的是无水偏硅酸钠和五水偏硅酸钠。它们是通过为洗涤溶液提供碱性，而将水中的钙镁离子沉淀下来，以达到将水软化的目的。优点是对油脂有较强的洗涤能力，缺点是没有分解能力，也不能防止污垢的再沉积，抗硬水性差，只能部分取代STPP生产低磷洗涤剂[10]。若和分散力好的丙烯酸钠配合使用，将加强去污效果。
偏硅酸钠性能不稳定，受热易分解；在其水溶液中加入酸很容易分解而析出无定型二氧化硅沉淀。水合偏硅酸钠在空气中有较强的吸潮性，结晶水含量越高，其吸潮性越强[11]。洗涤剂中加入偏硅酸钠会影响含氯有机组分和过氧化物稳定性，降低洗涤效果。
(2) 次氨基三乙酸钠（NTA）
图1-8 各种晶型晶胞参数
在层状二硅酸钠的各种晶型中，δ型的钙镁离子交换能力最大，是该产品作为洗涤助剂所迫求的晶型[21]。
钠层是一种无味无毒的材料,是一种多功能的帮助乳液,它也是一种满足生态需求的帮助乳液。在化学成分、层、共同焦点水玻璃,水玻璃,钠在与自然和谐的主要成分是二氧化硅,所以钠层生态毒理学将不可避免地属于这一类材料。因此,使用钠层帮助洗液洗涤废水、河流和湖泊的水质不会造成富营养化问题。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/874.html
