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合成洗涤剂

   发布人:ag亚游手机

时间:2020-07-23 13:16

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  合成洗涤剂(Syndet)是指由合成的表面活性剂和辅助组分混合而成的具有洗涤功能的复配制品。其形态主要有粉剂、液体、固体或膏体等。

  合成洗涤剂(Syndet)是指由合成的表面活性剂和辅助组分混合而成的具有洗涤功能的复配制品。其形态主要有粉剂、液体、固体或膏体等。由于合成洗涤剂是由表面活性剂和助剂组成,因而,其发展过程实际上就是表面活性剂和洗涤助剂不断发展、进步和演变的过程。

  表面活性剂是一类能够降低溶液表面张力的化学物质。正是由于表面活性剂的这种性质使它能够在形成的水溶液中发挥润湿、乳化、分散、增溶等一系列作用而达到清洗和去除污垢的目的。

  人们最初所认识的具有表面活性的物质要追溯到肥皂时代。大约公元前2500年,在美索不达米亚等地区就开始用肥皂洗涤羊毛、衣服等。

  我国在二十世纪初由上海开始正式生产肥皂。二十世纪中,鉴于肥皂的碱性和不耐硬水性,人们开始寻找肥皂的代用品,才开启了合成洗涤剂的发展时代。

  1918年,德国用合成的方法开发了萘的烷基化磺化产品,但由于去污能力弱,不适于洗涤剂的生产。后来随着脂肪酸酯高压氢化还原制脂肪醇的技术使脂肪醇的成本显著下降,用此法生产的洗涤剂产品开始出现于市场。

  德国Henkel公司和美国的P&G公司相继于1932年和1933年生产此类产品。二战以后,利用四聚丙烯为原料的十二烷基苯生产技术的开发成功,可以制造去污性良好的支链烷基苯磺酸钠(Alkyl Benzene Sulfonate简称ABS)。

  1950年后,合成洗涤剂所使用的表面活性剂大都采用了ABS,从而代替了部分肥皂。然而,四聚丙烯苯的磺酸盐(ABS)出现了生物降解方面的问题。产生了大量的泡沫污水,使其发展受到限制。

  直链烷基苯磺酸钠(Linear AlkylBenzene Sulfonate 简称LAS)的使用使合成洗涤剂出现了相当惊人的结果。与ABS相比,LAS的重垢洗涤剂配方的去污力提高10%左右,而且中和后的单体溶液有较低的浊度,有利于喷雾干燥。它在相当长的时期乃至今天都占据洗涤剂用表面活性剂的主导地位。

  70~80年代开始,脂肪醇聚氧乙烯醚成本的下降,使非离子表面活性剂应用有了较大发展,AEO作为复配表面活性剂广泛应用于洗涤剂生产。

  当今,随着洗涤剂功能的不断扩展,越来越多种类的表面活性剂应用于洗涤剂生产,阴离子表面活性剂主要有AOS、AES、MES等。

  洗涤助剂的发展和演变促进了合成洗涤剂工业的发展最初的洗涤剂,对反复洗涤的白色棉织物不能被洗到原来的那样白。研究发现:活性物虽能将污垢从衣物上洗掉,但不能使污垢在水中保持悬浮状态,洗涤过程中,污垢的小斑点又有可能重新沉积在衣物表面,使衣物外观显得灰白或多次洗涤后泛黄。

  羧甲基纤维素钠盐(CMC)的出现解决了这个问题,因为它能消除污垢的再沉积。因而获得了较大的工业应用。为了提高重垢洗涤剂的洗涤性能,洗涤剂配方中采用了碳酸钠、硅酸盐、硼砂和磷酸盐等碱性洗涤助剂。

  这些助剂在单独或是联合使用的试验中都获得良好效果。尤其是三聚磷酸钠,因无毒、廉价、螯合钙镁离子能力强,且具有乳化、分散、增溶以及与主表面活性剂LAS显著的协同效应等性能,而成为当时工业界公认的最好助剂。

  后来,一些发达国家出现了水质富营养化问题,藻类疯长,水底细菌过量繁殖,含氧量下降,使水质变坏。究其原因归结为水域含磷量较高。

  因此,欧美等一些国家相继限制含磷洗涤剂的生产,同时出现了碳酸钠、柠檬酸钠、氮川三乙酸或4A沸石等一系列代磷助剂。

  1958年,丹麦诺和诺德公司推出碱性蛋白酶,后来洗涤剂用脂肪酶和纤维素酶也相继出现。酶制剂的应用和发展使合成洗涤剂工业又跨入了一个新的时代。

  除此之外,增白、漂白、防腐、杀菌等各类功能助剂的出现和发展,也对洗涤剂的发展起到了很大的促进作用。

  市场之中加酶洗涤剂的份额占据很大,酶是一种生物制品,是无毒无害的,对于环境中存在的某些破坏物质会起到降解作用,进而达到改善生态平衡的目的。

  例如衣服在穿过之后,会留下人体上的皮脂类污垢,而酶却可以起清洁的作用,将酶添加到洗涤剂之后可以将这些污垢游清除干净,对于血迹、奶渍、汗腺分泌物及各种蛋白质食品等污垢都有着良好的清除效果,尤其是对于长年留存下来的污垢,清除效果也非常理想。

  而低磷和无磷洗涤剂包含表面活性剂,同时还包含各种助剂,这些对于污垢的清除十分有效,正是因为如此,所以合成洗涤剂都会把磷融入其中,但是低磷有一定的污染性,对于环境的破坏也很强。

  例如会影响河流的生态平衡,且四聚丙烯基苯磺酸盐是无法进行降解的,久而久之,河流之中就会堆积大量的泡沫,那么河水的生态将会受到严重的污染,鱼类、水草类、水生物等等都会大量的死亡,而居民用水的质量也会下降,基于此,洗涤剂企业直接用链烷基苯磺酸钠来代替四聚丙烯基苯磺酸盐,基本解决了泡沫的问题,但是三聚磷酸钠本身对于水体以及人们的用水质量都是有影响的。

  正在在这些问题的影响之下,人们逐步意识到洗涤剂对于环境的破坏力,会直接造成生态环境的失衡,为此,各大企业针对如何生产出能与环境相容的洗涤用品而进行钻研,这将会成为未来洗涤工业所关注的重要问题之一。

  荧光增白剂就是白色燃料,可以吸收紫外线,并释放出蓝紫色或者蓝色有机化合物,在其中加入荧光增白剂可以提升衣服的光泽和白度,其洗涤原理是在洗涤剂中加入适量的荧光增白剂,这些增白剂会附着在衣服上,并吸收不可见紫外光,将其转化为可见光,这可以有效提升衣服的反射率。

  由于反射出可见光,那么反射光强度可以得到有效的增强,因此,从视觉上来看,就达到了增白的效果。另外根据光源上互补色的原理,织物含有色物质而泛黄以及经多次洗涤后织物逐渐泛黄,荧光增白剂发出的蓝色或紫色与黄色为互补色,可抵消织物原有的黄色,使之洁白。

  世界各国都在努力的进行研究,希望可以通过各种有效除污制剂来代替三聚磷酸盐,而4A沸石高聚物就是一种有效的物质,4A沸石高聚物具有很强的除污功能,同时对环境的破坏性极低,在应用4A沸石高聚物之后,洗涤剂企业开始全面投产无磷洗衣粉及无磷洗衣液,通过实验表明,无磷洗衣粉及无磷结构液可以大大的减少环境污染,同时也不会影响居民的正常生活质量。4A沸石高聚物对于衣物上的污垢清除效果非常好,同时在产生大量的泡沫之后,可以直接被消除消化,同时不会对人体造成伤害,不会影响到人们的身体健康,而三聚磷酸盐有可能造成人体皮肤的腐蚀,这对于人们的健康是十分不利的。

  近年来,我国无磷洗衣粉及无磷洗衣液被广泛推广,特别是一些大型企业,在研发无磷洗衣粉及无磷洗衣液时,花费了更大的精力,投入了大量的人力、物力和财力,让品牌得以在市场之中发展,人们也越来越关注这一新型的洗涤产品。

  洗涤行业“绿色”环保化,不仅限于所采用表面活性剂的绿色环保,而且包含从产品生产到流通等各个环节的环保,这是新时期可持续发展战略对合成洗涤剂发展的要求。就表面活性剂而言,世界范围内的表面活性剂生产已经达到相当可观的规模,其产量和品种逐年增加。国际上,是朝着生态安全、无环境污染、生物降解性好、功能性强、化学和热稳定性好、成本低的方向发展。

  在产品的生产流通方面,优先采用能耗低的工艺进行生产,在原料易得或便于销售流通的地区建厂,以尽量减少运输能耗。

  近年来,浓缩洗涤剂成为了全球洗涤的主流。美国20世纪80年代开始将洗衣粉浓缩化,2003年开始洗衣液浓缩化。日本20世纪70年代开始洗衣粉的浓缩化,市场上几乎全部都是浓缩型洗衣粉,洗衣液也于90年代开始推广浓缩化,2009年开始出现高浓缩液体产品,日本花王ATTACK NEO的洗衣液表面活性剂含量为74%;狮王名为TOPNANOX的洗衣液,表面活性剂含量为55%。

  国内织物洗涤剂的浓缩化进程较为缓慢,调查数据显示,我国浓缩洗涤剂使用率仅为3%左右,而美国是90%,日本几乎达100%。

  行业内,洗衣液呈急剧上升的趋势,而洗衣粉的增长速度放缓。根据中国洗涤用品工业协会统计,2014年合成洗衣粉产量为468.26万吨,同比增长4.44%。液体洗涤剂产量为760.64万吨,同比增长30.82%。合成洗涤剂产量为1228.9万吨,同比增长19.34%。由此可见近几年合成洗涤剂的液体化趋势明显。

  洗涤剂已经成为人们日常生活的必需品。近年来,消费者对生活品质追求的日益增加,使得洗涤剂种类繁多,添加剂及原料含量也各不相同。安全和健康已经成为洗涤产品研发的主旋律。同时,人们更注重洗涤产品的柔护、清新和减少衣物上的残留物等。

  合成洗涤剂废水主要成分是以直链烷基苯磺酸钠为主的阴离子表面活性剂,并含洗涤去除的油脂、脂肪酸和磷酸盐等污染物,成分复杂。废水中的LAS以分散态和胶粒表面吸附两种形式存在,水体受洗涤剂污染后会出现大量泡沫,阻碍水与空气的接触并消耗水中的溶解氧,使水体的自净作用下降、水质变坏,从而间接地对水生生物产生毒性

  LAS如果进入水体,与泄露的石油、多氯联苯等疏水性有机物接触发生乳化作用,污染物大面积分散,增加处理污染水体的难度,也容易造成二次污染。合成洗涤剂废水对皮肤有刺激作用,长时间接触容易过敏或导致接触性皮炎。另外,合成洗涤剂能通过皮肤进入人体,抑制人体酶的作用,影响肝脏和消化系统,降低人体免疫抵抗力,其致癌性还没有明确的研究结果,但危害已经引起了人们的重视。合成洗涤剂废水具有COD含量高、起泡性强、毒性大、生物难降解等特点,直接排放必将对环境造成危害

  国内外对合成洗涤剂废水处理技术的研究始于上世纪70年代初期,当时主要脱除污染量较大的磷和烷基苯磺酸钠。随着合成洗涤剂废水处理技术的不断发展及完善,合成洗涤剂废水处理不仅要降低LAS含量,还要去除其他污染物质,已经朝着系统化方向发展。我国对合成洗涤剂废水处理技术的研究稍晚,但发展迅速。所采用的合成洗涤剂废水处理方法基本沿用国外经验,生物接触氧化法和化学混凝法是比较成熟的合成洗涤剂废水处理技术,在此基础上也开发了很多针对性的合成洗涤剂废水处理技术,取得了一定的成果。

  生物接触氧化法是在生物接触氧化池内装填一定数量的填料,利用附着生长于生物膜表面的微生物进行有机污水处理的方法。生物膜上聚集了高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统,合成洗涤剂废水进入氧化池内,由好气层的好气菌将其分解,再进入厌气层进行厌氧分解,处理达饱和的生物膜被流动的水层冲掉再换取新的生物膜,如此往复以达到净化污水的目的。

  生物接触氧化技术处理合成洗涤剂废水处理效果好,一次投资费用低,还能抵抗一定的冲击负荷。但是单级的生物氧化工艺难以完全降解废水中指标污染物,一般都联用几种处理技术,综合各自优点,针对性处理合成洗涤剂废水。

  我国广泛应用生物接触氧化法直接处理偏碱性的LAS废水,其设备简单,各项处理指标均能达到国家规定废水排放标准。填料的选择直接影响废水处理效果,是生物接触氧化处理废水技术的关键,研发高性能的填料是今后的研究热点,同时生物接触氧化技术亦存在启动慢、对水质依赖性高等劣势,因此要更加重视复合工艺的独到优势,做好合成洗涤剂水质检测及预处理工作。

  合成洗涤剂废水中含有大量带负电荷的胶体颗粒,彼此之间存在很强的静电斥力,不能相互靠近;另外,许多水分子被吸引在胶体颗粒周围形成水化膜,阻止胶体颗粒与带相反电荷的离子中和,因此无法聚沉,处理难度加大

  合成洗涤剂废水有机物浓度高,生物降解率低,用化学混凝工艺作为预处理,可以将水中的悬浮物和胶体及某些溶解性组分除去,再结合末端生物处理方法,能达到良好的处理效果。化学混凝法处理量大,设备简单,经济性高,是工业废水处理最常用的方法之一。

  处理合成洗涤剂生产废水多用无机混凝剂,其中铝盐和铁盐研究比较多,但是单独使用铁盐或铝盐处理效果不理想,很多研究者将目光聚集到复合混凝剂上来,取得了一定的成果。针对常规铝盐、铁盐去除洗浴废水中阴离子洗涤剂(LAS)效果不理想的状况,研究者采用高碱化度钙型聚合铝硅混凝剂(CPASC)进行了试验研究,同时与聚合氯化铝(PAC)作了比较。在相同条件下,高碱化度钙型聚合铝硅的处理效果好于氯化铝,特别对LAS、COD的去除率分别比PAC高10%和8%以上,且具有絮体形成速度快、形成的絮体颗粒大、结构好等特点,可以更好地应用到混凝-沉淀、混凝-气浮及微絮凝纤维过滤等工艺中

  微电解能改变废水中污染物的性质,从而实现大分子有机污染物的断链、发色与助色基团的脱色,提高废水的可生化性,便于后续处理。有学者采用微电解石灰乳混凝沉淀法处理高浓度的LAS废水,CODcr去除率在90%以上,LAS去除率达97%,处理后,出水中的LAS、CODcr和p H值3项指标均达到国家排放标准。此方法具有流程短、设备简单、去除率高等特点,同时,在运行过程中仅消耗少量的酸、铁屑和石灰,所以,药剂费用较低,具有广泛的推广价值。

  气浮法利用高度分散的微气泡作为载体去黏附废水中的悬浮物,使其密度小于水而上浮到水面以实现固液分离。废水的表面张力决定了气浮效果,投加合适的混凝剂可以改变表面活性剂废水的表面张力,同时与悬浮颗粒形成矾花截留气泡,靠气泡浮力将矾花带到水面以去除。LAS由极性-非极性分子组成,自身起到气浮处理中的浮选剂作用,因此在混凝的基础上结合气浮法能达到合成洗涤剂废水理想的处理效果。

  我国对合成洗涤剂废水用无机混凝剂的研究比较成熟,存在的问题主要集中在开发高效的复合混凝剂,以及多种工艺联用对合成洗涤剂废水进行一次处理,因此对混凝机理还要进行更加深入的研究,明确混凝剂在废水处理中的具体作用;同时还要注重处理工艺的优化,减少合成洗涤剂废水处理成本。

  当今世界合成洗涤剂的发展由于受环境、安全、节能等社会因素的影响,有以下特点: 原料易生物降解、无磷化和高密度化; 主要发展趋势是超浓缩、高密度、低温低泡、对环境和人体安全并具有多种功能。而国际上对于无磷洗衣粉及无磷洗衣液的研究也非常重视,世界各国都在为新型合成洗涤剂的开发做出了努力,特别是针对于污染性弱,清除功能强,除菌效果佳的合成洗涤剂进行大量的研究。

  另外,合成洗涤剂废水污染物浓度大,成分复杂,排放量大,对环境及人类健康存在潜在危害,其中,LAS是合成洗涤剂废水中首要处理的化学物质。同时还要兼顾COD和BOD的去除,并协调好处理技术的经济性和实用性。生物接触氧化法和化学混凝法是工业应用前景比较看好的处理技术,生物接触氧化技术对水质依赖性较强,适用于末端处理,但高性能填料研发能增大废水处理量,亟待解决;化学混凝法近年来多与生物接触氧化技术及其他末端处理技术联用,对合成洗涤剂进行一次处理,避免繁琐工艺及二次污染,成效较好,同时,高性能的复合混凝剂的研究也加快了步伐。相信在科研工作者的努力下,一套成本低、处理效果好的合成洗涤剂废水处理技术将会工业化推广。

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