Все растворимые вещества по их способности адсорбироваться на границе жидкость – воздух можно разделить на две группы: поверхностно-активные вещества и поверхностно-инактивные вещества. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) способны накапливаться в поверхностном слое. Это явление называется положительной адсорбцией. Положительная адсорбция происходит, если: - поверхностное натяжение растворяемого вещества меньше поверхностного натяжения растворителя (при этом уменьшается свободная энергии поверхности); - растворимость вещества сравнительно невысока. К ПАВ относятся жирные кислоты с достаточно большим углеводородным радикалом, соли этих кислот (мыла), сульфокислоты и их соли, высокомолекулярные спирты, амины. Характерной особенностью строения всех ПАВ является их дифильность, т.е. то, что они состоят из двух частей – полярной группы и неполярного углеводородного радикала. Полярная группа обусловливает сродство вещества к воде, а гидрофобный углеводородный радикал является причиной пониженной растворимости в воде.Поверхностно-инактивные вещества стремятся уйти с поверхности в объем жидкости. Это явление называется отрицательной адсорбцией. Они обладают хорошей растворимостью в воде и более высоким поверхностным натяжением. К поверхностно-инактивным веществам относятся все неорганические электролиты – кислоты, щелочи, соли. Вещества, поверхностное натяжение которых равно поверхностному натяжению растворителя, равномерно распределяются между поверхностным слоем и объемом раствора. К таким веществам относится сахар. Поверхностная активность вещества зависит от только от его природы, но и от природы растворителя. Вода обладает большим поверхностным натяжением, и поэтому по отношению к ней многие вещества проявляют поверхностную активность. Спирт обладает значительно меньшим поверхностным натяжением, чем вода. Поэтому некоторые вещества, поверхностно-активные в отношении воды, являются инактивными в отношении спирта. Многие ПАВ, обладающие дифильностью, могут образовывать как истинные, так и коллоидные растворы. Для таких систем существует обратимый переход и соответствующее термодинамическое равновесиеистинный раствор ↔ золь ↔ гель . К системам, в которых наблюдаются такие перходы, относятся водные растворы мыл, таннидов (дубильных веществ), некоторых красителей и др. Растворы коллоидных ПАВ образуются самопроизвольно, при малых концентрациях они являются молекулярными, а при повышении концентрации в них появляются мицеллы из дифильных молекул ПАВ, находящиеся в равновесии с молекулярным раствором постоянной и низкой концентрации. Возникновение мицелл в растворе происходит при достижении некоторой концентрации, называемойкритической концентрацией мицеллообразования (ККМ) . Изменение структуры раствора при ККМ приводит к резкому изменению физико-химических свойств раствора. Механизм мицеллообразования родственен механизму адсорбции ПАВ: силы взаимодействия между молекулами воды больше, чем между молекулами воды и ПАВ; молекулы ПАВ выталкиваются из воды вначале в поверхностный слой, где они адсорбируются и ориентируются углеводородными цепями в неполярную среду. Затем при повышении концентрации молекулы ПАВ выталкиваются молекулами воды в мицеллы, причем, стремясь найти выгодную ориентацию, они обращаются своими неполярными углеводородными цепями друг к другу – возникают сферические мицеллы. С ростом концентрации ПАВ в растворе происходит перестройка сферических мицелл в палочкообразные и затем пластинчатые. Мицеллообразование приводит к возрастанию вязкости системы вплоть до потери текучести – золь превращается в гель. Образующиеся самопроизвольно системы с находящимися в равновесии молекулярно и коллоидно растворенными частями получили названиелиофильных коллоидных систем . Для лиофильных коллоидных систем характерно явлениесолюбилизации , заключающееся в способности водонерастворимых органических веществ растворяться в углеводородной части мицелл ПАВ. В результате образуются почти прозрачные, термодинамически равновесные растворы. Растворимость органических веществ увеличивается с увеличением молекулярной массы ПАВ, концентрации ПАВ, в присутствии электролитов, способствующих мицеллообразованию. Легче солюбилизируются органические вещества с небольшой молекулярной массой и содержащие полярные группы. Явление солюбилизации чрезвычайно важно для проведения полимеризации непредельных углеводородов в эмульсиях с целью получения синтетических латексов или синтетических каучуков.Обратная солюбилизация – растворение воды в маслах в присутствии соответствующих коллоидно растворенных в масле ПАВ, имеет большое значение в пищевой промышленности, в частности в маргариновом производстве. Коллоидные ПАВ имеют большое практическое значение. Они используются, например: - как стабилизаторы дисперсных систем; - для изменения характера поверхности (гидрофобизация или гидрофилизация); - для понижения прочности при дроблении; - являются одной из главных составных частей смазочных материалов; - в качестве компонентов моющих средств.

Мыла и синтетические моющие средства

Обычные мыла – это соли одноосновных карбоновых кислот с длинной углеводородной цепью (С 15 – С 22). Для технических целей особое значение имеют натриевые соли пальмитиновой, стеариновой и ненасыщенной олеиновой кислот; меньшее значение имеют калиевые и аммониевые соли, жидкие в обычных условиях. Соли двухвалентных и трехвалентных катионов (Ca +2 , Mg +2 , Al +3 и др.) нерастворимы в воде, но образуют коллоидные растворы в углеводородных средах и используются в консистентных смазках на минеральном масле, а также для стабилизации эмульсий второго рода. Моющим действием обладают также соли нафтеновых кислот, содержащиеся в мылонафте, продукте, получаемом при очистке керосина и солярового масла. К моющим средствам относятся соли сульфокислот, содержащие в качестве активной группы сульфогруппу (алкилсульфонаты C n H 2n+1 SO 3 Me и алкиларилсульфонаты C n H 2n+1 C 6 H 4 SO 3 Me, где Ме – одновалентный катион натрия, калия, аммония). В качестве моющих средств широко применяют также алкилсульфаты – эфиры серной кислоты с высшими спиртами, а также их соли C n H 2n+1 – О - SO 3 Me. Поскольку сульфокислоты являются сильными кислотами, не только их соли с одновалентными катионами, но и соли с многовалентными катионами, а также сами сульфокислоты достаточно хорошо растворимы в воде. Это является важным преимуществом сульфомыл перед обычными мылами, что позволяет использовать их в качестве моющих средств в жесткой и кислой воде. В солях карбоновых и сульфокислот носителем поверхностно-активных свойств является анион. Именно анион адсорбируется на поверхности, в результате чего поверхность заряжается отрицательно. Такие ПАВ называютсяанионными . Если носителем поверхностно-активных свойств является катион, то ПАВ называютсякатионными . К таким мылам относятся соли четырехзамещенных аммониевых оснований, например цетилтриметиламмонийхлорид С 16 Н 33 (СН 3) 3 NCl, хлористый октадециламмоний С 18 Н 37 NH 2 HCl, пиридиновые соединения, замещенные у атома азота, например цетилпиридинийхлорид и др. Существуют такженеиногенные мыла , неспособные диссоциировать в растворе. Их молекулы обычно состоят из длинной углеводородной цепочки с несколькими полярными, но неионогенными группами на конце, обусловливающими растворимость этих мыл. Такими группами являются гидроксильные или эфирные группы. Примером таких соединений является продукт взаимодействия высокомолекулярного спирта или алкилфенола с несколькими молекулами оксида этилена. C n H 2n+1 (OCH 2 CH 2) m OH. Моющее действие мыл связано с рядом различных эффектов: - Мыла понижают поверхностное натяжение раствора, тем самым улучшается смачивание ткани моющей жидкостью. Это способствует проникновению жидкости в такие капилляры загрязненной ткани, в которые чистая вода проникнуть не может. - Молекулы мыла создают на поверхности волокна и частицах твердых и жидких загрязнений хорошо гидратированный адсорбционный слой, что обусловливает возникновение расклинивающего давления. Это способствует отрыву частиц загрязнений от поверхности волокна. - Адсорбционные пленки на поверхности частиц придают этим частицам высокую агрегативную устойчивость и предупреждает их прилипание к поверхности волокна в другом месте. - В присутствии мыла образуется пена, содействующая механическому уносу загрязнений. - Если частицы загрязнений имеют масляный характер, они могут солюбилизироваться в мыльных растворах.

Поверхностно - активные вещества

1. К ПАВ относятся вещества, способные снижать поверхностное натяжение, т.к. σ пав < σ жидкости. Поверхностно-активными по отношению к воде являются вещества менее полярные, чем вода (спирты, амины, жирные кислоты, мыла, белки и др.)

2. Для них dσ / dС < 0, т.е. с увеличением концентрации ПАВ поверхностное натяжение раствора уменьшается. Графически эта зависимость изображается кривой - изотермой поверхностного натяжения (Рис. 4). Из графика видно, что для ПАВ характерно резкое снижение σ даже при малых концентрациях. По мере роста концентрации ПАВ график становится более пологим и, наконец, переходит в горизонтальную прямую. Это означает, что поверхностное натяжение достигло своего минимального значения. При этих условиях на поверхности жидкости образуется сплошной мономолекулярный слой ПАВ и дальнейшая адсорбция уже невозможна.

Рис. 4 Изотерма поверхностного натяжения для ПАВ

3. В 1878 году американский ученый Дж. Гиббс вывел уравнение, связывающее величину адсорбции вещества (Г) с его способностью изменять поверхностное натяжение раствора (dσ / dС)

Где С – концентрация, моль/л

R – универсальная газовая постоянная, равная 8,32 Дж/моль·К

Т – абсолютная температура, К

dσ / dС – изменение поверхностного натяжения с концентрацией при неизменной величине поверхности.

4. Из уравнения Гиббса следует, что при dσ / dС < 0 величина Г > 0. Говорят, что для ПАВ характерна положительная адсорбция, когда поверхностная концентрация молекул ПАВ больше, чем в объеме.

5. Молекулы ПАВ имеют дифильное строение: они содержат полярную и неполярную группы. Полярными свойствами обладают такие атомные группировки, как -СООН, -ОН, -NН 2 , -NО 2 , -SО 2 ОН и др. Они способны к гидратации и являются гидрофильными. Неполярная часть молекул ПАВ представляет собой гидрофобную углеводородную цепь или ароматический радикал. Таким образом, поверхностно-активными по отношению к воде являются спирты, амины, жирные кислоты, мыла, белки и т.д.

6. Благодаря дифильному строению ПАВ, их молекулы самопроизвольно образуют ориентированный монослой на поверхности раздела фаз: полярные группы молекул располагаются в водной (полярной) фазе, а гидрофобные радикалы - в менее полярной фазе. Причиной такой ориентации является то, что энергия взаимодействия молекул воды друг с другом больше, чем с гидрофобными частями молекул ПАВ: Ен 2 о - н 2 о > Ен 2 о – пав. Для изображения молекул ПАВ приняты условные обозначения. Прямая или волнистая линия обозначает углеводородный радикал, а кружочек - полярную группу. Схематично ориентацию молекул ПАВ можно изобразить следующим образом (Рис. 5).

Рис. 5 Ориентация ПАВ на границе жидкость-газ

7. Способность ПАВ снижать поверхностное натяжение количественно оценивается поверхностной активностью q = - dσ/dС. В гомологических рядах прослеживаются четкие закономерности в изменении поверхностной активности: она возрастает по мере увеличения длины углеводородного радикала и зависит от неполярности вещества. В конце XIX века Дюкло и Траубе на основании большого экспериментального материала сформулировали правило: при увеличении длины углеводородной цепи на группу -СН 2 - поверхностная активность возрастает в 3 - 3,5 раза. Иными словами, увеличение длины цепи в арифметической прогрессии приводит к росту поверхностной активности в геометрической прогрессии. На рис. 6 приведены изотермы поверхностного натяжения для ряда кислот. Из графика видно, что q 1

Рис. 6 Изотермы поверхностного натяжения некоторых кислот:

1. СН 3 СООН – уксусная кислота,

2. СН 3 СН 2 СООН – пропионовая кислота,

3. СН 3 (СН 2) 2 СООН – масляная кислота,

4. СН 3 (СН 2) 3 СООН – изовалериановая кислота.

Правило справедливо для водных растворов и обращается для углеводородных сред. Действительно, чем длиннее углеводородная цепь, тем неполярней вещество, тем в большей степени его молекулы выталкиваются водой на поверхность, т.к Е н 2 о-н 2 о > Е н 2 о-пав. Правило Дюкло-Траубе явилось теоретической основой синтеза современных моющих средств.

8. В соответствии с правилом Дюкло-Траубе, адсорбция возрастает с удлинением цепи в гомологическом ряду, но для всех членов ряда величина адсорбции стремится к одной и той же предельной величине Г ∞ , называемой предельной адсорбцией (Рис. 7).

Рис. 7 Серия изотерм адсорбции на границе раствор-газ для гомологического ряда ПАВ. 1 – для низшего члена ряда, 3 – для высшего члена ряда

Наличие Г ∞ является доказательством существования мономолекулярного слоя ПАВ на поверхности жидкости. При малых концентрациях в области, далекой от насыщения, углеводородные цепи, вытолкнутые в воздух, «плавают» на поверхности воды, тогда как полярная группа погружена в воду. Взаимодействие между молекулами ПАВ незначительно, монослои называют газообразными (Рис. 8а). С ростом концентрации число молекул в поверхностном слое увеличивается, цепи поднимаются и в пределе приобретают вертикальное положение (Рис. 8б).

Рис. 8 Схема образования мономолекулярного слоя

При такой ориентации изменение длины цепи не изменяет площади, занятой молекулой в поверхностной слое, а, следовательно, не изменяет количества молекул, приходящихся на единицу поверхности, пропорционального Г ∞ . Такие монослои называются конденсированными.

9. По способности молекул диссоциировать на ионы ПАВ подразделяются на два больших класса: ионогенные (диссоциирующие) и неионогенные (недиссоциирующие).

Ионогенные ПАВ, в свою очередь, классифицируют на

1) анионактивные, дающие при диссоциации поверхностно-активный анион: мыла RСООМе (Ме - К + , Nа + , NН 4 +), сульфокислоты, их соли и другие соединения;

2) катионактивные, образующие при диссоциации поверхностно-активный катион: соли аминов, четвертичных аммониевых оснований, алкил-пиридиновых соединений;

3) амфотерные, способные в зависимости от рН проявлять анионактивные свойства (в щелочной среде) или катионактивные свойства (в кислой среде): алкиламинокислоты и др.

В качестве примера анионактивных ПАВ, применяемых в медицине, можно привести натрия лаурилсульфат - Na + , катионактивных ПАВ – цетилтриметиламмония бромид + Br - . К амфотерным относится хлоргидрат алкилдиаминоэтилглицина HCl. Катионактивные и анионактивные ПАВ применяют в хирургии в качестве антисептиков. Например, четвертичные аммониевые соединения приблизительно в 300 раз эффективнее фенола по губительному действию в отношении микроорганизмов. При длине алкильного радикала от С 8 до С 14 ПАВ обладают ярко выраженной антифаговой активностью. Антимикробное действие ПАВ связывают с их влиянием при адсорбции на проницаемость клеточных мембран, а также ингибирующим действием на ферментные системы микроорганизмов.

Неионогенные ПАВ получают при взаимодействии высших спиртов, кислот или фенолов с молекулами оксида этилена. Получаются соединения типа R(ОСH 2 СН 2) m ОН. Чем длиннее оксиэтиленовая цепочка, тем более выражены гидрофильные свойства. Широкое применение нашли в фармации в роли стабилизаторов спаны и твины (сложные эфиры жирных кислот, сорбита или оксиэтилированного сорбита)

Поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладая смачивающей, эмульгирующей и моющей способностью, широко применяются в промышленности и, как следствие этого, содержатся в сточных водах соответствующих производств.[ ...]

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) или детергенты находят широкое применение в промышленности и в быту в качестве моющих средств. Попадая со сточными водами в водоемы, они вызывают вспенивание, ухудшают органолептические свойства воды, нарушают процессы обмена кислорода, токсически действуя на фауну.[ ...]

ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ПАВ) - вещества, способные накапливаться на поверхности раздела фаз (сред), понижая ее свободную энергию (поверхностное натяжение). ПАВ применяются в промышленности (напр., при флотации), они входят в состав моющих средств (детергентов), лаков и красок, пестицидов, пищевых продуктов. Попадая в водоемы, ПАВ сильно изменяют свойства среды и отрицательно влияют на жизненные процессы. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ - воды суши, постоянно или временно находящиеся на земной поверхности в жидком (реки и временные водотоки, озера, водохранилища, болота) или твердом (ледники и снежный покров) состоянии.[ ...]

Поверхностно-активные вещества и нефтепродукты являются одними из самых распространенных загрязнителей природы. Годовой объем этих отходов только на 35 машиностроительных предприятиях г. Уфы составляет более 11000 м3 в год отработанных СОЖ, 10000 м3 в год обводненных нефтепродуктов, 600 м3 в год отработанных ПАВ и моющих растворов.[ ...]

МОЮЩИЕ СРЦДСТВА (М.с.) -порошки, пасты и жидкие растворы, используемые для стирки белья. Современные М.с. состоят из нескольких компонентов, в том числе тензида (мыла, поверхностно-активного вещества - ПАВ), отбеливателя, жидкого стекла и стиральной соды. В составе М.с. большую роль играли фосфаты, которые при попадании в водоемы с бытовыми стоками вызывали эвтро-фикацию водоемов. В настоящее время разработаны рецепты бесфосфатных М.с. Современные М.с. можно применять в любой воде, вне зависимости от ее жесткости, и для стирки разных тканей. Однако содержание М.с. в бытовых стоках создает немало проблем при их очистке и ограничивает использование очистных шламов (сухого остатка после очистки) как удобрений. В настоящее время продолжается работа по созданию М.с., минимально загрязняющих окружающую среду.[ ...]

Поверхностно-активные вещества являются соединениями, которые в определенных условиях и при определенных концентрациях могут изменять степень смачиваемости водой поверхности различных твердых тел. На этом основано применение ПАВ во многих отраслях производства и особенно в быту в качестве моющих и очищающих средств.[ ...]

Неионогенные моющие вещества - производные полиоксиэтиле-нов являются одной из активных частей некоторых синтетических моющих средств. Они могут встречаться в хозяйственных сточных водах или в сточных водах различных производств. В поверхностные воды неионогенные вещества, как и анионоактивные моющие вещества, попадают из сточных вод.[ ...]

Органические вещества, присутствующие в оборотной воде (в нерастворенном и растворенном состоянии), при одних и тех же условиях тормозят образование отложений СаСОз. Можно считать, что органические вещества, находясь -в коллоидном состоянии и как бы окутывая зародыши кристаллов СаСОз, в какой-то мере препятствуют их росту и отложению на стенках холодильников; аналогичную роль играют и поверхностно активные вещества (моющие средства).[ ...]

ДЕТЕРГЁНТ(Ы) - поверхностно активные синтетические вещества, употребляемые в промышленности и быту как моющие средства и эмульгаторы. Служат одним из основных химических загрязнителей водоемов, т. к. с трудом подвергаются разложению микроорганизмами, нарушают кислородный баланс, вредно воздействуют на живые организмы.[ ...]

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ)--группа химических соединений, присутствие которых в сточных водах особенно угрожает санитарному состоянию водоемов и резко отрицательно сказывается на работе очистных сооружений. Появляются СПАВ в сточных водах в результате широкого применения их в быту и промышленности в качестве моющих средств, а также смачивающих, эмульгирующих, выравнивающих, дезинфицирующих препаратов. Наибольшее применение СПАВ находят в нефтяной и текстильной промышленности. В бытовых моющих средствах содержание активного агента (СПАВ) достигает 20-30%.[ ...]

Синтетические моющие средства выпускают в порошкообразном, жидком и пастообразном виде.[ ...]

Синтетические моющие средства (СМС), поверхностно-активной основой которых обычно являются анионные детергенты (алкилбензосульфонаты и др.), нашли широкое применение в производстве и быту. Для повышения активности детергентов в их состав вводятся внутрикомплексные соединения, обычно триполифосфат натрия. До 80-85% поверхностно-активных веществ (ПАВ) используется для изготовления синтетических моющих средств. Применение этих средств неизбежно приводит к их поступлению в сточные воды. Загрязнение этими стоками водоемов, особенно на участках с выраженной турбулентностью, обусловливает интенсивное пенообразование. Известны случаи, когда густая пена слоем до 3 м покрывала поверхность реки на площади в тысячи квадратных метров.[ ...]

Собственно, все поверхностно-активные вещества - как применяемые для производства гербицидов, так и идущие на изготовление моющих средств в качестве детергентов - относятся к сурфактантам. Сурфактанты, усиливающие действие гербицидов,- это только такие вещества, которые при добавлении в препараты при их производстве или в рабочие растворы перед использованием увеличивают их биологическую активность. Название сурфактанты заимствовано из англоязычной специальной литературы (surface active agents). В литературе на немецком языке эти вещества называют тензидами; в ВНР используются оба термина.[ ...]

Шварц, Перри, Берч, Поверхностно-активные вещества и моющие средства, ИЛ, 1960.[ ...]

Состав органических веществ в промышленных сточных водах современного производства крайне разнообразен - это ароматические углеводороды, нефтепродукты, фенолы, масла, смолы, аминопродукты, пиридиновые основания, жирные кислоты, поверхностно-активные соединения синтетических моющих средств и многие другие. Несмотря на то что основными составляющими различных органических загрязнений являются одни и те же элементы (главным образом углерод, водород, кислород и азот), степень. вредности того или иного органического соединения зависит от формы нахождения, т. е. комбинации, этих элементов в воде. Поэтому для получения полной санитарно-гигиенической характеристики качества воды нужно знать содержание в воде определенных органических веществ. С помощью современных методов химического анализа, в том числе спектрографических, теоретически можно определить любую комбинацию элементов органических веществ в воде, но на практике при анализе природных и сточ- ных вод это ие делается из-за многообразия органических соединений в этих водах, а также вследствие сложности и громоздкости многих анализов. Содержание отдельных органических веществ - загрязнителей - устанавливается анализом, как отмечалось выше, только в тех случаях, когда имеются предположения о наличии именно этих веществ в воде.[ ...]

Под ПАВ подразумевают вещества, которые входят в состав моющих средств. Это одна или несколько групп поверхностно-активных агентов и несколько связывающих компонентов. Первые уменьшают поверхностное натяжение жидкости, в которой они растворяются и образуют стабильную эмульсию или суспензию с частицами удаляемых загрязнений. Связывающие компоненты снижают жесткость воды за счет образования с водой щелочного раствора, в котором моющие свойства поверхностно-активных групп особенно эффективны.[ ...]

Для удаления остатков поверхностно-активных моющих веществ стеклянные сосуды прополаскивают смесью 9 частей метанола или этанола и 1 части концентрированной НС1.[ ...]

Несмотря на прекрасную моющую способность, органические растворители не всегда могут очистить поверхность изделия от грязи минерального происхождения. Поэтому в необходимых случаях, а также когда жировые наслоения имеют слабую адгезию к материалу изделия, используются более дешевые и безопасные в работе водно-моющие растворы и суспензии на основе поверхностно-активных веществ, соды, мыл и т. д.[ ...]

Функция детергентов как поверхностно-активных веществ состоит в удалении грязи с волокон материала и удержании ее в моющем растворе. Поскольку это свойство подавляется ионами кальция и магния, то для нейтрализации действия последних добавляют «фосфатный моющий компонент», который улучшает моющее действие детергента.[ ...]

Широкое распространение поверхностно-активные вещества находят в промышленности и в быту в качестве моющих средств.[ ...]

Применение синтетических поверхностно-активных моющих веществ, заменяющих мыло, получает все большее распространение в промышленности и в быту. В настоящее время наибольшее распространение получили ОП-7, ОП-Ю, сульфанол и не-каль, являющиеся продуктами переработки нефти, и порошок «Новость» (гардиноль), который вырабатывается «з жира кашалота. Способов извлечения этих веществ из сточных вод пока не существует.[ ...]

Целевое назначение ПАВ как моющих средств обусловливает попадание почти всего объема их продукции в сточную воду, которая, в свою очередь, может загрязнять поверхностные водоемы, грунтовые воды, почву. Химические и физико-химические методы очистки стоков не решают проблемы борьбы с загрязнением воды поверхностно-активными веществами, так как при использовании этих методов ПАВ, как правило, только концентрируются или разрушаются частично, но не разлагаются полностью до С02, Н20 и других простейших продуктов. Полная деструкция детергентов осуществляется микроорганизмами, на использовании которых основаны все биологические методы очистки воды. Однако очистка стоков от ПАВ общепринятыми биологическими методами затруднена, поскольку многие из этих веществ сравнительно устойчивы к микробному разложению и проходят через очистные сооружения, не изменяясь. При этом ПАВ из-за высокой способности к пенообразованию нарушают их работу, снижая скорость оседания активного ила. Разнесение пены ветром создает эпидемиологическую опасность, так как вместе с пеной распространяются болезнетворные бактерии, в частности возбудители кишечных инфекций. Число бактерий в водоемах при пенообразовании очень возрастает из-за того, что в пене создаются чрезвычайно благоприятные трофические условия . Незначительное количество (0,2-0,4 мг/л ПАВ) придает неприятный вкус и запах питьевой воде. Образование пены на поверхности водоемов нарушает кислородный режим и вызывает массовую гибель населяющей их флоры и фауны. Изучению санитарно-гигиенических аспектов загрязнения воды ПАВ посвящена монография Е. А. Можаева , в которой приведены данные о их влиянии на качество воды, самоочи-щающую способность водоемов, организм человека и животных.[ ...]

ТЕНЗИДЫ (син. синтетические поверхностно-активные вещества - СПАВ, Т.) - химические соединения, концентрирующиеся на поверхности двух сред, например,воды и воздуха. Т. улучшают смачиваемость поверхностей и легко проникают между частицами грязи и материалами, на которых они находятся. Т. - важнейший ингредиент моющих (стиральные порошки и пасты) и чистящих средств. Наиболее известный Т. - мыло, которое используется человечеством на протяжении 5000 лет. Т. неблагоприятно влияют на кожу, растворяя жиры, медленно разрушаются в окружающей среде и токсичны для многих обитателей водных экосистем. В настоящее время разрабатываются Т., которые быстро разрушаются в воде и потому менее опасны для окружающей среды.[ ...]

В качестве обезжиривающих и моющих растворов широко применяют органические растворители: спирты, бензин, керосин и всевозможные композиции на основе продуктов нефтехимического синтеза. Их использование в производственных условиях сопряжено с определенной степенью взрыво- и пожароопасности; систематическая работа в атмосфере, насыщенной парами таких веществ, вредно сказывается на здоровье работающих. Ввиду появления широкой номенклатуры поверхностно-активных веществ, негорючих и нетоксичных, сократился расход органических растворителей для обезжиривания. Однако возникли проблемы, связанные с утилизацией отработанных растворов. Слив их в канализацию резко увеличивает степень загрязнения сточных вод и расходы на их очистку.[ ...]

Дополнительные органические вещества, поступающие, например, в открытые поверхностные водоемы в ходе процессов техногенеза, вызывают их эвтрофикацию, т.е. обогащение биогенными компонентами (рис. 1.5.4). В результате происходит зарастание водоемов водорослями, на разложение которых после их отмирания расходуется большое количество кислорода. Формирующийся сапропель приводит к обмелению водоема, его постепенному превращению в болото с активным выделением биогаза. Эвтрофикации способствует снос в водоемы нитратов, вымываемых из удобрений, или фосфатов - из моющих средств (детергентов).[ ...]

Как эмульгаторы синтетические поверхностно-активные вещества наиболее широко применяются в производстве синтетического каучука, резины, пластмасс, полимеров, синтетических смол. С их помощью осуществляется полимеризация винил-галогенидов, ацетатов, кетонов, эфиров, тиоэфиров и их смесей. Алкилсульфаты многоатомных спиртов являются также вспомогательным средством при окраске и наполнении резины и пластических масс. Многие ПАВ применяются для стабилизации клеев, суспендирования твердых и водонерастворимых инсектицидов, используются в кожевенной, фармацевтической и парфюмерной промышленности, кроме того они стали незаменимым моющим средством.[ ...]

Составной частью синтетических моющих средств являются анионные и неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ).[ ...]

МЫЛО (М.) - наиболее традиционное поверхностно-активное вещество (ПАВ), которое улучшает смачиваемость поверхности раствором, усиливает электростатическое отталкивание между частицами грязи и моющим веществом и повышает эмульгирующую и суспензирующую способность воды.[ ...]

В последние годы получили распространение синтетические моющие препараты MJI, «Лабомид», MC и др. Препараты МЛ-51 и МЛ-52 представляют собой смесь поверхностно-активных веществ с электролитами: натриевыми солями кремниевой и фосфорной кислот. Эти препараты выпускают в виде порошка или гранул белого и светло-желтого цвета. Препарат МЛ-51 используют для струйной очистки отложений при концентрации раствора в воде 10-20 г/л, препарат МЛ-52 - для очистки деталей вываркой от смолистых отложений при концентрации 25 - 35 г/л с температурой растворов 70-80 °С. Моющая способность препаратов МЛ в 2-3 раза выше растворов на основе каустической соды.[ ...]

Широкое распространение при очистке получили синтетические моющие средства, основу которых составляют поверхностно-активные вещества и щелочные соли (Лабо-мид 101,203, Темп-1 ООд и др.). При использовании синтетических моющих средств в качестве моющего раствора выделяется аэрозоль кальцинированной соды. Удельные выделения загрязняющих веществ при мойке деталей и агрегатов приведены в табл. 7.[ ...]

Фосфаты являются ингредиентами многих синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) (см. ниже), применяемых в качестве моющих средств, и удобрений. Со сточными водами они попадают в почвы, горные породы и подземные воды, вызывая различные загрязнения. Вредное воздействие фосфатов на грунты и подземные воды состоит и в стимулировании ими развития цианобактерий, "цветения" водоемов (гл. 2).[ ...]

Отрицательное воздействие на живые организмы в воде оказывают поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение воды. Обычные мыла относятся к поверхностно-активным веществам анионного типа. ПАВ широко применяются в качестве стабилизаторов дисперсных систем (эмульсий, суспензий), диспергаторов, пленкообра-зователей и моющих средств.[ ...]

ДЕТЕРГЕНТЫ (от лат. - стираю) - Химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющих средств и эмульгаторов. Особенно широкое распространение получили синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), входящие в состав моющих и чистящих средств (для них введено за рубежом новое понятие - тензиды). Разнообразное применение (для мытья посуды, тканей, автомобилей, для личной гигиены) привело ко все увеличивающемуся переходу их в бытовые и производственные сточные воды. В сельском хозяйстве СПАВ используется для эмульгирования пестицидов, поэтому они попадают в почвы и подземные воды.[ ...]

Следует указать, что с появлением в бытовых водах синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ) и повышением содержания соединений фосфора (в результате применения для стирки синтетических моющих средств) прибегают к орошению очищенными сточными водами луговых дренированных участков как приему доочистки бытовых сточных вод от этих веществ. Примером таких решений являются английские очистные станции Нортон Грин и Ленглей Милл производительностью соответственно 2000 и 1600 м3/сут. Фактические нагр’узки на этих станциях составляют 0,16-ОД м3/(м2-сут). Для обеспечения необходимой аэрации почвы ее орошение производят периодически - с перерывами, не более 6 раз в сутки. Такой прием позволил на станции Ленглей Милл снизить концентрацию ПАВ в биологически очищенных сточных водах с 2,5 до 1 мг/л и тем самым повысить общий эффект удаления ПАВ с 90 до 95,9%.[ ...]

В ряде случаев обращалось внимание на видимые последствия, вызываемые моющими средствами, которые и последнее время стали широко применяться в ряде стран для домашних, торговых и промышленных целей. Так, общее количество таких веществ в основных речных бассейнах увеличилось «а несколько миллиграммов на литр, особенно вследствие засух. В питьевой воде, полученной иг таких водных систем, были обнаружены поверхностно-активные вещества. Одной из проблем, вытекающих из наличия моющих средств в воде основных речных бассейнах, является проблема пены. В Германии река Неккер приобрела плохую славу вследствие загрязнения ее воды пеной. Вследствие чрезвычайного разнообразия моющих средств, имеющихся в продаже, в настоящее время имеется недостаточно сведений относительно их свойств, наносящих ущерб; опыты проводились лишь по определению специфических ¡радикалов поверхностно-активных соединений.[ ...]

С коммунальными и частично промышленными водами в водоемы поступают детергенты - моющие синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Это высокомолекулярные органические соединения, получаемые сульфированием различных масел, углеводородов, высокомолекулярных спиртов и других веществ нефтяного происхождения. В состав детергентов входит 20-40 % поверхностно-активных веществ и 60-80 % различных добавок.[ ...]

Грязное стекло плохо смачивается обычной водой, поэтому без применения специальных моющих средств осуществить эффективный процесс мойки нельзя. В рецептуру моюших средств входят каустическая сода (гидроксид натрия), кальцинированная сода (карбонат натрия, углекислый натр), тринатрий фосфат, жидкое стекло (силикат натрия), сульфаты, метасиликат натра, поверхностно-активные и другие вещества в разных сочетаниях и концентрациях. Так, концентрация каустической соды может быть в пределах 0,65-3 %, поверхностно-активных веществ 0,2-0,4 %, тринатрийфосфата 0,3-1,5 % и т. д.[ ...]

Весьма опасная разновидность загрязнений, свойственных стокам городов,- детергенты, или синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые являются сильными токсикантами, устойчивыми к процессам биологического разложения. Они широко используются в быту и многих отраслях промышленности как моющие вещества, эмульгаторы, вспениватели. В экономически развитых странах концентрация ПАВ в сточных водах достигает 5-15 мг/л. Воды плохо подвергаются очистке от детергентов и в водоемы сбрасывается до 50-60 % их первоначального количества. Практически концентрация этих веществ в городских стоках составляет в среднем 4 -6 мг/л, а в речных водах - 0,3-1,0 и даже 1,5 мг/л, хотя предельно допустимая концентрация ПАВ в природных водах не должна превышать 0,3 мг/л.[ ...]

При изложении этого раздела мы следуем . Кроме нефтепродуктов в прибрежных водах обнаруживаются синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ). В промышленности и быту применяется большое количество детергентов, используемых как моющие средства, стабилизаторов пен и эмульсий, замедлителей испарения и т.д. Попадая со сточными водами в океан, они также участвуют в образовании поверхностно-активных пленок.[ ...]

В сточных водах текстильных предприятий, производств химических волокон и ряда других содержатся примеси различных моющих веществ, диспергаторов, а также отходов производства, обладающих значительной поверхностной активностью, особенно в нейтральной или слабо щелочной среде. Эти примеси снижают поверхностное натяжение, повышают устойчивость пены, чем облегчается ее отведение из флотаторов. Таким образом, флотация оказывается эффективным комплексным методом удаления из сточных вод взвесей, эмульсий и растворенных поверхностно-активных веществ различного строения (если последний эффект является основной целью очистки сточных вод, то в этом случае речь идет не о флотации, а о пенном концентрировании растворенных веществ). Следует иметь в виду, что флотационная обработка воды вызывает также окисление ряда токсичных веществ или их отдувку. Благодаря этому общий санитарно-гигиенический эффект очистки воды в флотаторах несравненно выше эффекта отстаивания воды даже с применением коагулянтов, тем более, что введение последних или сорбентов непосредственно в флотируемую воду также часто весьма эффективно.[ ...]

На результат измерения электропроводности влияет также загрязнение электродов, особенно при анализе сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества: жиры, смолы, масла и т. д. Результаты измерений в таких случаях сомнительны. После окончания измерения загрязненные электроды следует обмыть сначала раствором подходящего растворителя, выбранного в соответствии с типом загрязнения, затем спиртом или раствором синтетического моющего вещества, а в заключение тщательно вымыть дистиллированной водой. Определение электропроводности проб, при анализе которых может проявиться влияние мешающих условий, проводят, как правило, пользуясь электродами с блестящей поверхностью.[ ...]

В последнее время при очистке сточных вод появилась проблема пены. Это объясняется использованием в промышленности и в быту синтетических моющих средств. Присутствие в сточных водах небольших количеств поверхностно-активных веществ вызывает образование устойчивой пены в аэротенках и значительное снижение скорости оседания взвешенных твердых частиц. В ряде случаев достаточно уже содержания в сточных водах 5 мг/л синтетических моющих средств, чтобы создать проблему пенообразования.[ ...]

В качестве примера приведем данные по оценке динамических характеристик ХТС очистки сточных вод отбельного цеха красильно-отделочного производства текстильного предприятия от анион-активных поверхностно-активных веществ, которые широко используют в технологии отделки тканей как смачивающие и моющие препараты. Изменение концентрации поверхностно-активных веществ в сточных водах такого производства в зависимости от времени работы иллюстрирует рис. 3.1. На основе корреляционного анализа изменения состава сточных вод на входе в ХТС получена автокорреляционная функция, представленная на рис. 3.2.[ ...]

Недостаток содовых растворов - сравнительно высокая корродирующая способность, что в достаточной мере ограничивает их использование. Появление за последние годы широкой номенклатуры поверхностно-активных веществ, обладающих отличными моющими средствами, закономерно потеснило содовые растворы из сферы промышленного применения. Особенно ценным оказалось использование моющих композиций на основе поверхностно-активных веществ при очистке изделий, оборудования и тары от высокомолекулярных соединений (эпоксидных смол, полидиенуретановых каучуков, смесей на их основе и др.).[ ...]

Гидромонитор - моечная машина, в которую подается моечная жидкость под давлением 0.8-1.2 МПа. Моечная жидкость омывает внутреннюю поверхность резервуара с помощью брандспойтов моечной машины. В качестве моечной жидкости используется горячий (45-70°С) водный раствор моющего препарата МЛ-2, концентрация которого составляет 0.15-0.35%. Моющий препарат представляет собой композицию синтетических поверхностно-активных веществ с добавками электролитов.[ ...]

Среди других методов борьбы с «вредной смолой» в производстве целлюлозы следует отметить целесообразность очистки варочной кислоты от цимола, предварительной пропарки щепы в котле с целью удаления терпентинной части смолы, тщательной промывки сваренной целлюлозы теплой водой и отделения от нее щелока, обработки сваренной целлюлозы моющими поверхностно-активными веществами с отделением смолы флотацией, щелочной экстракции смолы из целлюлозы при многоступенчатой отбелке с последующей промывкой целлюлозы и обработкой ее неионными поверхностно-активными веществами и полифосфатами. Наконец, нужно отметить и отделение из целлюлозы на смолоотделителе мелкой фракции волокон (3-4 % от всего количества целлюлозы), содержащей основное количество смолы.[ ...]

Для химико-механической очистки применяют гидромониторы, но в качестве рабочей жидкости используют растворы различных препаратов, поэтому гидродинамическое и тепловое воздействие струи жидкости на остаточные загрязнения сопровождается физикохимическими процессами, способствующими удалению этих загрязнений. В качестве реагентов применяют разнообразные вещества, выбор которых зависит от химического состава остаточных загрязнений и находившейся в емкости жидкости. Например, если загрязнения содержат свободные органические кислоты, промывку ведут щелочными растворами, так как при взаимодействии этих веществ образуются мыла, эмульгирующие как неорганические, так и органические загрязнения. При наличии в емкости смолистых углеводородных отложений иногда применяют органические растворители, но их использование связано с повышенной пожарной опасностью. Широкое применение нашли моющие препараты, содержащие поверхностно-активные вещества, которые обладают высокой диспергирующей способностью по отношению к загрязнениям разнообразного химического состава. Существует ряд сложных композиций моющих растворов, включающих наряду с поверхностно-активными веществами добавку щелочных растворов или органических растворителей. В случае использования поверхностно-активных веществ при промывке емкостей для авиационного топлива следует добиваться их полного удаления из емкости после промывки, так как даже незначительные добавки этих веществ к топливу могут существенно ухудшить эффективность его очистки от свободной воды. На рис. 6 показана схема промывки вертикального резервуара с использованием комплекта оборудования для механической зачистки резервуаров (ОМЗР).[ ...]

По внутренней структуре частиц выделяют в отдельную группу мицеллярные коллоиды, их называют еще полуколлоидами. Они образуются из органических длинноцепочных молекул, обладающих дифильными свойствами: т. е. неполярный радикал лучше взаимодействует с органическими (неполярными) жидкостями, а полярная часть молекулы (карбоксильная и другие группы) лучше взаимодействует с полярными молекулами воды. Мицеллы образуются за счет межмолекулярных дисперсионных сил, проявляющихся при контакте неполярных частей молекул. Образование таких коллоидов характерно для водных золей моющих веществ (например, мыла С17Нз5С001Ма) и некоторых органических красителей с большими молекулами. Эта группа включает в себя синтетические поверхностно-активные вещества.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) - химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.

Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность - способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз - это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.

Типичные ПАВ - органические соединения дифильного строения, т. е. содержащие в молекуле атомные группы, сильно различающиеся по интенсивности взаимодействия с окружающей средой (в наиболее практически важном случае - водой). Так, в молекулах ПАВ имеются один или несколько углеводородных радикалов, составляющих олео-, или липофильную, часть (она же - гидрофобная часть молекулы), и одна или несколько полярных групп - гидрофильная часть. Слабо взаимодействующие с водой олеофильные (гидрофобные) группы определяют стремление молекулы к переходу из водной (полярной) среды в углеводородную (неполярную). Гидрофильные группы, наоборот, удерживают молекулу в полярной среде или, если молекула ПАВ находится в углеводородной жидкости, определяют её стремление к переходу в полярную среду. Т. о., поверхностная активность ПАВ, растворённых в неполярных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворённых в воде - гидрофобными радикалами.

Примеры. По типу гидрофильных групп ПАВ делят на ионные, или ионогенные, и неионные, или неионогенные. Ионные ПАВ диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) - адсорбционно неактивны. Если адсорбционно активны анионы, ПАВ называются анионными, или анионоактивными, в противоположном случае - катионными, или катионо-активными. Анионные ПАВ - органические кислоты и их соли, катионные - основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Некоторые ПАВ содержат и кислотные, и основные группы. В зависимости от условий они проявляют свойства или анионных, или катионных ПАВ, поэтому их называют амфотерными, или амфолитными, ПАВ

Ионогенные ПАВ.

Анионоактивные вещества составляют большую часть мирового производства ПАВ. Эта группа тензидов является самой несовместимой с грязью, и именно ее больше всего ругают мылофобы. Анионные и криптоанионные соединения (ацетилпептиды, лаурил– и лауретсульфаты натрия, калия, магния или аммония) лучше всех других групп ПАВ удаляют грязь с контактных поверхностей. Поэтому без них не обходится ни одно действенное очищающее средство.

Эту группу моющих субстанций люди научились производить раньше других (вспомним пассаж про пепел, котором посыпали себе голову древние мудрецы). По мере развития прогресса анионные тензиды стали варить из белков и жиров, ощелоченных (натриевая гидролизация) при помощи золы (самое популярное щелочное природное сырье - зола дерева Salasola soda) и других щелочных соединений. В качестве сырья для анионных и криптоанионных ПАВ используется кокосовое, пальмовое, рапсовое, соевое масло, свиной жир, спермацет, масло из коровьего и козьего молока.

Выдающиеся очищающие качества анионных тензидов объясняются строением их молекул, которые состоят из двух частей - гидрофильной (любящей воду) и, наоборот, гидрофобной.

Первые позволяют им растворяться в воде (или полярных растворителях) и полностью смываться ею с поверхности кожи, а вторые - контактировать с неполярными веществами (углеводородами, смолами, мочевиной, пылью, жирами, маслами). Во время мытья с шампунем или мылом гидрофобные «челюсти» связывают захваченные частички грязи, помещая их в центр мицеллы (полого шара, образованного рядом молекул, гидрофильные «хвосты» которых направлены наружу, а внутрь - гидрофобные «головы»).

Быстрая, полноценная, качественная эвакуация грязи с поверхности кожи и ее придатков, пенообразование, бактерицидное (ликвидация грамположительных микроорганизмов) и бактериостатическое, липолитическое (растворение окисленного жирового секрета сальных желез и смолисто-минеральных загрязнений кожи) действие.

Промышленные ПАВ этого типа можно разделить на след. основные группы: карбоновые к-ты и их соли (мыла), алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты, прочие продукты.

В производстве мыл и многих ионо и неионогенных мылоподобных ПАВ используют карбоновые к-ты, получаемые гидролизом из растительных и животных жиров, и синтетические жирные к-ты. Промышленное значение имеют также смоляные и жирные к-ты таллового масла - побочного продукта целлюлозного производства - смоляные к-ты канифоли, среди которых преобладает абиетиновая.

Наибольшее значение как ПАВ из солей монокарбоновых к-т имеют мыла (натриевые, калиевые и аммонийные) жирных к-т RСООН, где R - насыщенный или ненасыщенный нормальный алифатический радикал с числом атомов углерода 12-18, и мыла (натриевые, реже калиевые) смоляных к-т. Практическое значение имеют также дикарбоновые к-ты, напр. алкенилянтарные, получаемые в пром-сти конденсацией непредельных углеводородов с малеиновым ангидридом.

Алкилсульфаты синтезируют обычно сульфоэтерификацией высших жирных спиртов или α - олефинов с последующей нейтрализацией оответственно первичных или вторичных алкилсерных кислот.

Алкиларилсульфонаты, гл. обр. моно- и диалкилбензолсульфонаты, а также моно- и диалкилнафталинсульфонаты составляют больпиую часть синтетич. аняоноактивных ПАВ.

Алкилсульфонаты обычно получают из насыщенных углезодородов С12 - С18 нормального строения, к-рые сульфохлорируют или сульфоокисляют с последующим омылением или нейтрализацией продукта.

Катионоактивные IIАВ.

Катионные тензиды - это соединения, которые диссоциируют (растворяются) в водном растворе с образованием катионов (положительно заряженных молекул).

Четвертичные аммониевые основания, представляют собой полисахариды, получаемые из молочных продуктов, ланолина, картофеля, кукурузы, сахарного тростника, свеклы, подсолнечника.

В силу своего положительного заряда катионные тензиды притягиваются к отрицательно заряженным волосам и роговым чешуйкам эпидермиса, ускоряя их смачивание, фиксируют на их поверхности ценные лечебные компоненты, содержащиеся в косметическом препарате, а также оказывают брадикиназное действие (устраняют раздражение, зуд, жжение, отечность). Они захватывают и удерживают отрицательно заряженные частицы, убивают грамотрицательные бактерии.

Катионные тензиды - ценные компоненты косметических препаратов (шампуней, бальзамов, кондиционеров): они активизируют пенообразование, повышают продуктивность кислородообмена кожи и волос, эмульгируют масляные и ароматические субстанции в водном растворе, оказывают бактерицидное действие, устраняют остаточный электрический заряд на волосах после мытья (антистатическое действие), обеспечивают легкое расчесывание, укладку и повышают КПД лечебных компонентов на кожу и волосы.

Их можно разделить на след. основные группы: амины различной степени замещения и четвертичные аммониевые основания, др. азотсодержащие основания (гуанидиню, гидрозины, гетероциклические соединении и т. д.), четвертичные фосфониевые и третичные сульфониевые основания.

Сырьем для катионоактвных ПАВ, имеющих хозяйственное значение, служат амины, получаемые из жирных к-т и спиртов, алкгалогенидов, а также алкилфенолов. Четвертичные аммониевые соли синтезируют из соответствующих длинноцепочечных галоидных алкилов реакцией с третичными аминами, из аминов хлоралкилированием или др. путями из синтетических спиртов, фенолов и фенольных смесей.

Большее значение как катионоактивные ПАВ и как исходные продукты в синтезе неионогенных ПАВ (см. ниже) имеют не только моно- , но и диамины, полиамины и их производные.

Амфотерные ПАВ

Производители качественной косметики для того, чтобы смягчить действие лучших, т.е. анионных очищающих ингредиентов (в частности, для того чтобы анионные ПАВ не повредили жировой комплекс гидролипидной мантии) и при этом не снизить ни на йоту очищающей активности препарата, обязательно вводят в мылящуюся формулу соПАВы. Амфотерные и неионные тензиды нейтрализуют кислотную реакцию анионов, способствуют их быстрому расщеплению, при этом увеличивая плотность и уменьшая «воздушность» (диаметр) пузырьков пены.

Амфотерные ПАВ являются одним из самых дорогих ингредиентов мылящейся основы. Их получают выжимкой, экстракцией, настаиванием, ректификацией и окислением природного сырья (как растительного, так и животного толка). Наиболее известные сырьевые источники амфотерных тензидов, а именно кокоамфоацетата, лактата, альфа-аминокислот, пектинов, восков, - это мыльнянка, водоросли, мякоть плодов яблони, корнеплоды (свекла, морковь, топинамбур), пальмовое масло, молочные продукты, ланолин.

Даже элементарные познания в химии дают основания для сомнений в возможности совмещения в единой формуле катионных и анионных ПАВ, поскольку противоположно заряженные вещества, попарно притягиваясь друг к другу, уменьшают свое сродство с водой (выпадают в осадок), и, естественно, снижается очищающая активность. Только благодаря амфотерным тензидам эта проблема была разрешена: эти поверхностно-активные вещества благодаря своей способности легко отдавать и присоединять электронную пару проявляют как кислотные, так и основные свойства в зависимости от реакции среды, в которой они находятся (так в щелочной среде они становятся анионами, а в кислотной - катионами).

свойства амфотерных ПАВ

Амфотерные тензиды защищают кожу и волосы от сухости и раздражения, реставрируют роговой слой эпидермиса и кератин волос, смягчают, повышают эластичность соединительной ткани, придают волосам шелковистость, а пене мылящегося вещества - кремообразную текстуру.

Получены из анионоактивных введением в них аминогрупп или из катионоактивных введением кислотных групп.

Такие соединения, например RNHCH2CH2COONa получают взаимодействием первичного амина и метилакрилата с последующим омылением сложноэфирной группы щелочью.

Пром-стью амфотерные ПАВ выпускаются в небольшом количестве, и их потребление расширяется медленно.

Неионогенные ПАВ

Соединения, которые растворяются в воде без образования ионов, называют неионными. Их группу представляют полигликолевые и полигликоленовые эфиры жирных спиртов (например, фейстензид - Disodium Laurethsulfosuccinate - текучая жидкость, состоящая из лимонной кислоты и жирных спиртов). Получают неионные ПАВы оксиэтилированием растительных масел (касторовое, ростков пшеницы, льна, кунжута, какао, календулы, петрушки, риса, зверобоя). Неионные ПАВ существуют только в жидкой или пастообразной форме, поэтому не могут содержаться в твердых моющих средствах (мыло, порошки).

Водные растворы сложных эфиров жирных кислот являют собой дисперсионный мицельный раствор, который часто называют «умным мылом», поскольку он эмульгирует грязь и жир, удаляя их с поверхности кожи и волос, не повреждая защитную мантию.

Свойства неионных ПАВ

Этот вид ПАВ привносит моющему средству мягкость, безопасность, экологичность (биоразлагаемость неионных тензидов составляет 100%). Они стабилизируют мыльную пену, обладают мягкими свойствами загустителя, оказывают брадикиназное и полирующее действие, реставрируя наружные слои эпидермиса и волос, способствуют активизации действия лечебных добавок очищающего препарата.

Это наиболее перспективный и быстро развивающийся класс ПАВ. Не менее 80-90% таких ПАВ получают присоединением окиси этилена к спиртам, алкилфенолам, карбоновым к-там, аминам и др. соединениям с реакционноспособными атомами водорода. Полиоксиатиленовые эфиры алкилфенолов - самая многочисленная и распространенная группа неионогенных ПАВ, включающая более сотни торговых названий наиболее известны препараты ОП-4, ОП-7 и ОП-10. Типичное сырье - октил-, ионил- и додецилфенолы; кр. того, используют крезолы, крезоловую к-ту, β-нафтол и др. Если в реакцию взят индивидуальный алкилфенол, готовый продукт представляет собой смесь ПАВ общей ф-лы RC6H4O(CH2O)mH, где т - степень оксиэтилирования, зависящая от молярного соотношения исходных компонентов.

Все ПАВ. можно разделить на две категории по типу систем, образуемых ими при взаимодействии с растворяющей средой. К одной категории относятся мицеллообразующие ПАВ. в., к другой - не образующие мицелл. В растворах мицеллообразующих ПАВ в. выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) возникают коллоидные частицы (мицеллы), состоящие из десятков или сотен молекул (ионов). Мицеллы обратимо распадаются на отдельные молекулы или ионы при разбавлении раствора (точнее, коллоидной дисперсии) до концентрации ниже ККМ.

Таким образом, растворы мицеллообразующих ПАВ. занимают промежуточное положение между истинными (молекулярными) и коллоидными растворами, поэтому их часто называют полуколлоидными системами. К мицеллообразующим ПАВ относят все моющие вещества, эмульгаторы, смачиватели, диспергаторы и др.

Поверхностную активность удобно оценивать по наибольшему понижению поверхностного натяжения деленному на соответствующую концентрацию - ККМ в случае мицеллообразующих ПАВ. Поверхностная активность обратно пропорциональна ККМ:

Образование мицелл происходит в узком интервале концентраций, к-рый становится уже и определенней по мере удлинения гидрофобных радикалов.

Простейшие мицеллы типичных полуколлоидпых ПАВ, напр. солей жирных к-т, при концентрациях, не слишком превышающих ККМ, имеют сфероидальную форму.

С ростом концентрации ПАВ анизометричных мицелл сопровождается резким возрастанием структурной вязкости, приводящей в нек-рых случаях к гелеебреаованию, т.е. полной потере текучести.

Действие детергентов. Мыло известно уже тысячи лет, но только относительно недавно химики поняли, почему оно обладает моющими свойствами. Механизм удаления грязи в сущности один и тот же для мыла и синтетических моющих средств. Рассмотрим его на примере поваренной соли, обычного мыла и алкилбензолсульфоната натрия, одного из первых синтетических детергентов.

При растворении в воде поваренная соль диссоциирует на положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные хлорид-ионы. Мыло, т.е. стеарат натрия (I), сходные с ним вещества, а также алкилбензолсульфонат натрия (II) ведут себя подобным же образом: они образуют положительно заряженные ионы натрия, но их отрицательные ионы, в отличие от хлорид-иона, состоят примерно из пятидесяти атомов.

Мыло (I) можно представить формулой Na+ и C17H35COO–, где 17 атомов углерода с присоединенными к ним атомами водорода вытянуты в извилистую цепочку. Алкилбензолсульфонат натрия (Na+ C12H25C6H4SO3–) имеет примерно столько же атомов углерода и водорода. Однако расположены они не в виде извилистой цепочки, как в мыле, а в виде разветвленной структуры. Значение этого различия станет ясно позднее. Для моющего действия важно то, что углеводородная часть отрицательного иона нерастворима в воде. Однако она растворима в жирах и маслах, а ведь именно благодаря жиру грязь прилипает к вещам; и если поверхность полностью очищена от жира, грязь не задерживается на ней.

Отрицательные ионы (анионы) мыла и алкилбензолсульфоната склонны концентрироваться на поверхности раздела воды и жира. Водорастворимый отрицательно заряженный конец остается в воде, тогда как углеводородная часть погружена в жир. Чтобы поверхность раздела была наибольшей, жир должен присутствовать в виде мельчайших капелек. В результате образуется эмульсия – взвесь капелек жира (масла) в воде (III).

Если на твердой поверхности имеется пленка жира, то при контакте с водой, содержащей детергент, жир покидает поверхность и переходит в воду в виде мельчайших капель. Анионы мыла и алкилбензолсульфоната находятся одним концом в воде, а другим – в жире. Грязь, удерживаемая пленкой жира, удаляется при полоскании. Так в упрощенном виде можно представить себе действие моющих средств.

Любое вещество, склонное собираться на поверхности раздела масло – вода, называют поверхностно-активным веществом. Все поверхностно-активные вещества являются эмульгаторами, потому что способствуют образованию эмульсии масла в воде, т.е. «смешению» масла и воды; все они обладают моющими свойствами и образуют пену – ведь пена является как бы эмульсией воздушных пузырьков в воде. Но не все эти свойства выражены у них одинаково. Есть поверхностно-активные вещества, которые обильно образуют пену, но являются слабыми моющими средствами; есть и такие, которые почти не пенятся, но представляют собой прекрасные моющие средства. Синтетические детергенты – это синтетические поверхностно-активные вещества с особо высокой моющей способностью. В промышленности термин «синтетическое моющее средство», как правило, означает композицию, включающую поверхностно-активный компонент, отбеливатели и другие добавки.

Мыло, алкилбензолсульфонаты и многие другие моющие средства, где именно анион растворяется в жирах, называют анионоактивными. Имеются также поверхностно-активные вещества, в которых жирорастворимым является катион. Их называют катионоактивными. Типичный катионный детергент, хлорид алкилдиметилбензиламмония (IV)

является солью четвертичного аммония, содержащей азот, связанный с четырьмя группами. Хлорид-анион всегда остается в воде, поэтому его называют гидрофильным; углеводородные группы, связанные с положительно заряженным азотом, являются липофильными. Одна из этих групп, C14H29, похожа на длинную углеводородную цепочку в мыле и алкилбензолсульфонате, но она присоединена к положительному иону. Такие вещества называют «обратными мылами». Некоторые из катионоактивных детергентов обладают сильным антимикробным действием; их применяют в составе моющих средств, предназначенных не только для мытья, но и для дезинфекции. Однако если они вызывают раздражение глаз, то при их использовании в аэрозольных составах это обстоятельство должно быть отражено в инструкции на этикетке.

Еще один тип моющих средств – неионные детергенты. Жирорастворимая группа в детергенте (V) представляет собой нечто вроде жирорастворимых групп в алкилбензолсульфонатах и мылах, а остаток – это длинная цепь, содержащая множество кислородных атомов и OH-группу на конце, которые являются гидрофильными. Обычно неионные синтетические моющие средства проявляют высокую моющую способность, но слабо образуют пену.

СПАВ (Синтетические Поверхностно-Активные Вещества) представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать вследствие этого поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В зависимости от свойств, проявляемых СПАВ при растворении в воде, их делят на анионоактивные вещества (активной частью является анион), катионоактивные (активной частью молекул является катион), амфолитные и неионогенные, которые совсем не ионизируются.

Не секрет, что основные действующие компоненты стиральных порошков - поверхностно-активные вещества (ПАВ). По правде говоря, эти активные химические соединения, попадая в организм, разрушают живые клетки путем нарушения важнейших биохимических процессов.

Будущее за синтетикой? Видимо, да. В подтверждение этому ПАВ все больше усовершенствуются, есть так званые неионогенные ПАВ, биоразлагаемость которых достигает 100%. Они более эффективны при низких температурах, что важно для щадящих режимов стирки. Поскольку многие искусственные волокна не выдерживают высоких температур. К тому же стирка в более холодной воде экономит энергоресурсы, что актуальнее с каждым днем. К сожалению, большинство неионогенных ПАВ жидкие или пастообразные, и поэтому используются в жидких и пастообразных моющих средствах. В порошкообразные СМС неионогенные ПАВ вводятся в виде добавок 2-6%мас. Важные преимущества синтетических ПАВ в том, что они не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния. А значит, одинаково хорошо стирают как в мягкой, так и в жесткой вод. Концентрация синтетических моющих веществ даже в мягкой воде может быть гораздо ниже, чем мыла, полученного из натуральных жиров.

Наверное, из продуктов бытовой химии нам известны более всего синтетические моющие средства. В 1970 году впервые во всем мире синтетических моющих средств (СМС) было произведено больше, чем обычного натурального мыла. С каждым годом производство его все снижается, тогда как выпуск СМС непрерывно возрастает.

Например, в нашей стране динамику роста производства СМС можно отобразить следующими данными: в 1965 году их было произведено 106 тысяч тонн, в 1970-м-470 тысяч тонн, а в 1975-м будет выработан почти один миллион тонн.

Почему же так падает производство натурального, ядрового, мыла, которое верой и правдой служило человеку долгие годы? Оказывается, у него много недостатков.

Во-первых, мыло, будучи солью слабой органической кислоты (точнее, солью, образованной смесью трех кислот- пальмитиновой, маргариновой и стеариновой) и сильного основания - едкого натра, в воде гидролизует: ся (т. е. расщепляется ею) на кислоту и щелочь. Кислота вступает в реакцию с солями жесткости и образует новые, уже нерастворимые в воде соли, которые выпадают в виде клейкой белой массы на одежду, волосы и т. д. Это не очень приятное явление хорошо известно всем, кто пытался стирать или мыться в жесткой воде.

Другой продукт гидролиза - щелочь - разрушает кожу (обезжиривает ее, приводит к сухости и образованию болезненных трещин) и снижает прочность волокон, из которых состоят различные ткани. Полиамидные же волокна (капрон, нейлон, перлон).разрушаются мылом особенно интенсивно.

Во-вторых, мыло - относительно дорогой продукт, так как для его производства необходимо пищевое сырье - растительные или животные жиры.

Есть и другие, менее значительные недостатки у этого до недавнего времени совершенно незаменимого в быту вещества.

В отличие от натурального мыла синтетические моющие средства обладают несомненными достоинствами: большей моющей способностью, гигиеничностью и экономичностью.

На международном рынке известно сейчас около 500 наименований синтетических моющих средств, выпускаемых в виде порошков, гранул, чешуек, паст, жидкостей.

Производство СМС дает большой народнохозяйственный эффект. Эксперименты показали, что одна тонна синтетических моющих средств заменяет 1,8 тонны 40°/о-ного хозяйственного мыла, производимого из ценного пищевого сырья. Подсчитано, что одна тонна СМС экономит для пищевой промышленности 750 кг растительных жиров.

Применение СМС в домашнем хозяйстве позволяет сократить затраты труда при ручной и машинной стирке на 15-20 % При этом гораздо лучше, чем при использовании обычного хозяйственного мыла, сохраняются прочность и первоначальные потребительские свойства ткани (белизна, яркость цвета, эластичность).

Нужно сказать, что СМС предназначены не только для стирки белья. Есть специальные средства для мытья и чистки различных предметов домашнего обихода, туалетные синтетические мыла, средства для мытья волос-шампуни, пеномоющие добавки для ванн, в которые вводятся биостимуляторы, оказывающие тонизирующее воздействие на организм.

Главным компонентом всех названных средств является синтетическое поверхностно-активное вещество (ПАВ), роль которого та же, что и органической соли в обыкновенном мыле.

Однако химикам давно уже известно, что индивидуальное вещество, каким бы универсальным оно ни было, не может удовлетворять всем предъявляемым к нему требованиям. Небольшие же добавки других, сопутствующих веществ помогают обнаружить у этого основного вещества весьма полезные качества. Вот почему все современные СМС представляют собой не индивидуальные ПАВы, а композиции, в которые могут входить отбеливатели, отдушки, регуляторы пены, биологически активные вещества и другие компоненты.

Вторым по значимости компонентом современных синтетических моющих средств являются конденсированные, или полимерные, фосфаты (полифосфаты). Эти вещества обладают рядом полезных свойств: они образуют с имеющимися в воде ионами металлов водорастворимые комплексы, чем предупреждают возможность появления нерастворимых минеральных солей, возникающих при стирке обычным мылом; увеличивают моющую активность ПАВа; предотвращают обратное оседание взвешенных частиц грязи на отстиранную поверхность; дешевы в производстве.

Все эти свойства полифосфатов позволяют снизить в СМС содержание более дорогого основного компонента-ПАВа.

Как правило, в любое синтетическое моющее средство входит отдушка - вещество с приятным запахом, который передается белью при использовании СМС.

Почти во все СМС вводится вещество, называемое натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы. Это - высокомолекулярный синтетический продукт, растворимый в воде. Его основное предназначение - быть, наряду с фосфатами, антирезорбтивом, т. е. предотвращать оседание грязи на уже отстиранные волокна.

Большинство из них имеет ряд преимуществ перед мылом, которое издавна применялись для этой цели. Так, например, ПАВы хорошо растворяются и пенятся даже в жесткой воде. Образующиеся в жесткой воде калиевые и магниевые соли не ухудшают моющего действия ПАВов и не образуют на волосах белого налета.

Основные действующие вещества всех стиральных порошков, т.н. ПАВ (поверхностно активные вещества), представляют собой чрезвычайно активные химические соединения. Обладая некоторым химическим родством с определенными компонентами мембран клеток человека и животных, ПАВ, при попадании в организм, скапливаются на клеточных мембранах, покрывая их поверхность тонким слоем и при определенной концентрации способны вызвать нарушения важнейших биохимических процессов, протекающих в них, нарушить функцию и саму целостность клетки.

В экспериментах на животных ученые установили, что ПАВ существенно изменяют интенсивность окислительно-восстановительных реакций, влияют на активность ряда важнейших ферментов, нарушают белковый, углеводный и жировой обмен. Особенно агрессивны в своих действиях анионы ПАВ. Они способны вызвать грубые нарушения иммунитета, развитие аллергии, поражения мозга, печени, почек, легких. Это одна из причин, по которым в странах Западной Европы наложены строгие ограничения на использование а-ПАВ (анионных ПАВ) в составах стиральных порошков. В лучшем случае их содержание не должно превышать 2-7%. На Западе уже более 10 лет назад отказались от применения в быту порошков, содержащих фосфатные добавки. На рынках Германии, Италии, Австрии, Голландии и Норвегии продаются только бесфосфатные моющие средства. В Германии применение фосфатных порошков запрещено федеральным законом. В других странах, таких как Франция, Великобритания, Испания, в соответствии с правительственными решениями содержание фосфатов в СМС строго регламентировано (не более 12%).

Наличие фосфатных добавок в порошках приводит к значительному усилению токсических свойств а-ПАВ. С одной стороны, эти добавки создают условия для более интенсивного проникновения а-ПАВ через неповрежденную кожу, способствуют усиленному обезжириванию кожных покровов, более активному разрушению клеточных мембран, резко снижают барьерную функцию кожи. ПАВ проникают в микрососуды кожи, всасываются в кровь и распространяются по организму. Это приводит к изменению физико-химических свойств самой крови и нарушению иммунитета. У а-ПАВ есть способность накапливаться в органах. Например, в мозге оседает 1,9 % общего количества а-ПАВ, попавших на незащищенную кожу, в печени - 0,6 % и т.д. Они действуют подобно ядам: в легких вызывают гиперемию, эмфизему, в печени повреждают функцию клеток, что приводит к увеличению холестерина и усиливают явления атеросклероза в сосудах сердца и мозга, нарушает передачу нервных импульсов в центральной и периферической нервной системах.

Но этим не исчерпывается вредное действие фосфатов - они представляют собой большую угрозу для окружающей нас среды. Попадая после стирки вместе со сточными водами в водоемы, фосфаты принимаются действовать как удобрения. «Урожай» водорослей в водоемах начинает расти не по дням, а по часам. Водоросли, разлагаясь, выделяют в огромных количествах метан, аммиак, сероводород, которые уничтожают все живое в воде. Зарастание водоемов и засорение медленно текущих вод приводит к грубым нарушениям экосистем водоемов, ухудшению кислородного обмена в гидросфере и создают трудности в обеспечении населения питьевой водой. Еще и по этой причине во многих странах законодательно запретили применение фосфатных СМС.

Традиционным недостатком ПАВ является жесткость, выражающаяся в раздражении на коже, появлении сухости и состояния дискомфорта после использования шампуня или геля для душа.

Кожные покровы рук, соприкасаясь с активными химическими растворами стиральных порошков, становятся основным проводником проникновения опасных химических агентов в организм человека. А-ПАВ активно проникают даже через неповрежденную кожу рук и при содействии фосфатов, энзимов и хлора интенсивно ее обеззараживают. Восстановление нормальной жирности и влажности кожи происходит не ранее, чем через 3-4 часа, а при многократном применении в связи с накоплением вредного эффекта недостаток жирового покрытия кожи ощущается в течение двух суток. Барьерные функции кожных покровов снижаются, и создаются условия для интенсивного проникновения в организм не только а-ПАВ, но и любых токсичных соединений - бактериологических токсинов, тяжелых металлов и др. После нескольких стирок фосфатными порошками зачастую развиваются воспаления кожи - дерматиты. Запускается конвейер патологических иммунных реакций.

Список литературы

Ван Кревелен Д.В., Свойства и химическое строение полимеров, пер. с англ., М.,1976;

http://provisor.com

http://pharmvestnik.ru

http://darnitsa.ua

http://ru.wikipedia.org/

http://wiki.laser.ru

http://ximicat.com

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта