溶膠的制備與洗滌劑的配制實驗報告洗滌劑的配制與表征與實驗報告一、【實驗?zāi)康摹?、掌握表面活性劑的原結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用；2、了解洗滌劑配制流程和性能表征方法；3、學會用白度儀測定所配制洗滌劑的洗滌效果。二、【實驗背景】洗滌劑在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中應(yīng)用廣泛，其主要成分表面活性劑是物化課程學習中的重要概念。圍繞洗滌劑的配制和表征這一課題，學生可以學以致用，同時這一知識性和生活常識性的物質(zhì)。三、【實驗原理】1、洗滌劑配方原料選擇因素：①價格因素②從洗滌的角度看，配制的洗滌劑要具有洗滌、潤濕、增溶、氣泡和消泡、乳化等作用，以滿足去除污垢的作用；③為使所配制的洗滌劑發(fā)揮作用，需要添加一些具有特定性質(zhì)的組分，來調(diào)節(jié)洗滌劑的酸堿度以及來自于雜質(zhì)元素的影響；④為使所配制的洗滌劑具有好的應(yīng)用性能，有時需要通過在洗滌劑中加入特別組分，如使其具有漂白、消毒等作用；⑤從環(huán)保的角度出發(fā)，還要求使所使用的藥品具有較好的生物易降解性能。2、洗滌劑具有洗滌效果的機理：洗滌劑的主要成分是表面活性劑。表面活性劑具有兩親結(jié)構(gòu)，在清除固體表面粘附污物的洗滌過程中，可通過一個物理、化學過程，明顯降低體系的表面張力，并發(fā)生潤濕、乳化、分散、起泡、增溶等一系列作用，最終在其他組分和外界機械攪拌因素的協(xié)同作用下，使唔夠得到清除。3、表面活性劑的分類：根據(jù)所具有的功能基團的差異，表面活性劑可分為陰離子型表面活性劑和陽離子表面活性劑、非離子型表面活性劑、兩親表面活性劑及特種表面活性劑等。其中，陰離子表面活性劑在價格、洗滌效果、生物降解性等方面有明顯優(yōu)勢，使用廣泛，是現(xiàn)在使用的絕大部分洗滌劑的主要成分。試劑：十二烷基苯磺酸鈉、椰子油酸、粗鹽、檸檬酸、三聚磷酸鈉、氫氧化鈉、脂肪酸聚氧乙烯醚、水儀器：SBDY型數(shù)顯白度儀、量筒、燒杯、托盤天平四、【實驗步驟】1.洗滌劑的配制根據(jù)實驗原理中多用洗潔精的配方，依次加入下列藥品配制洗滌劑，順序和用量為：水（70g）——十二烷基苯磺酸鈉（10g）——粗鹽（2g）——三聚磷酸鈉（4g）——脂肪酸聚氧乙烯醚（9g）——椰子油酸（3g）——檸檬酸（1g）——氫氧化鈉（1g）2.洗滌劑效果的測試（利用白度計測定所配制洗滌劑的洗滌效果）①白度計的校正：用已知白度的白板校正儀器；②用白度計測定布條在洗滌前的白度；③將白布條弄臟，如在窗臺上擦拭；④用白度計測定弄臟了的布條的白度；⑤用剛剛所配制的洗滌劑清洗弄臟了的布條，洗滌干凈后吹干；⑥用白度計測量洗滌劑洗滌后布條的白度。五、【實驗現(xiàn)象記錄及數(shù)據(jù)記錄與處理】1、各配料加入的順序及現(xiàn)象：2、洗滌劑的性狀：經(jīng)不斷攪拌，本次實驗所配制的洗滌劑，為乳白色粘稠液體，泡沫潔白均勻細膩，防止一段時間液體穩(wěn)定不分層。雙手直接接觸洗滌劑一會后明顯感覺手部皮膚有緊繃感。3、白度儀測量數(shù)據(jù)記錄與處理去污效率DE=(Rw-Rs)/（R0-Rs）×100%=(56.9-40.3)/（85.2-40.3）×100%=36.97%六、【本次實驗中共選擇了8種組分，其對應(yīng)的作用為：】①十二烷基苯磺酸鈉：性能：屬陰離子型表面活性劑。中性，具有良好的去污、濕潤、乳化、分散能力。能產(chǎn)生豐富的泡沫，且易于用穩(wěn)泡劑使之穩(wěn)定,其泡沫又便于用抑泡劑進行調(diào)節(jié)使之符合低泡配方的要求；增溶效果顯著;直連結(jié)構(gòu)有很好的生物降解性；與三聚磷酸鈉一起使用時,其性能更加優(yōu)異。親水基團(磺酸基)與疏水基(烷墓苯)間的聯(lián)接是C一S鍵,因而它的耐水解穩(wěn)定性很好在熱的堿或酸中很穩(wěn)定。磺酸本身也可溶于水并完全電離,可在低pH值條件下使用。用途：烷基苯磺酸納對顆粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有顯著的去污效果，對天然纖維上顆粒污垢的洗滌作用尤佳，去污力隨洗滌溫度的升高而增強，對蛋白污垢的作用高于非離子表面活性劑。廣泛應(yīng)用于洗衣粉、餐具洗滌劑及工業(yè)清潔劑中。②脂肪酸聚氧乙烯醚（勻染劑AN）：性能：屬非離子表面活性劑，具有優(yōu)良的去污、乳化、緩蝕、發(fā)泡性能和抗硬水性能，溫和的洗滌性質(zhì)不會損傷皮膚。在各種pH下都可以使用，并表現(xiàn)為非離子（堿性或中性溶液中）或陽離子（在酸性溶液中）特性。將高活性產(chǎn)品加到規(guī)定數(shù)量的水中去，同時加以攪拌。而不要將水加到高活性原料，否則便可能導致凝膠的形成。用途：在紡織工業(yè)中主要用作染色助劑。也常用在人造絲生產(chǎn)中，不但可以增強纖維絲的強度，還可保持噴絲孔的清潔，防止污垢的沉積。在石油煉制工業(yè)中使用可以抑制酸氣對金屬設(shè)備的腐蝕，提高設(shè)備利用率。在工業(yè)洗滌劑中可以作助劑成分。③椰子油酸：椰子油脂肪酸的一種重要的下游產(chǎn)品之一。CDEA屬于非離子表面活性劑，沒有濁點。性狀為淡黃色至琥珀色粘稠液體，易溶于水、具有良好的發(fā)泡、穩(wěn)泡、滲透去污、抗硬水等功能。在陰離子表面活性劑呈酸性時與之配伍增稠效果特別明顯，能與多種表面活性劑配伍。能加強清潔效果、可用作添加劑、泡沫安定劑、助泡劑。在水中形成一種不透明的霧狀溶液，在一定的攪拌下能完全透明，在一定濃度下可完全溶解于不同種類的表面活性劑中，在低碳和高碳中也可完全溶解。④三聚磷酸鈉：性能：洗滌劑中不可缺少的優(yōu)良助劑，提高洗滌劑的去污效果。三聚磷酸鈉具有螯合鈣、鎂、鐵等離子的性質(zhì)，能軟化水；也是洗滌劑的膠溶劑、乳化劑，對蛋白質(zhì)有膨潤、增溶作用，有明顯的解膠效果，對脂肪物質(zhì)起促進乳化作用，對塵土等固體污垢有分散作用，增強表面活性劑的表面活性，降低臨界膠束濃度，起到降低表面活性劑用量和增強去污力的雙重作用；能使液態(tài)、固態(tài)微粒更好的溶于液體(如水)介質(zhì)中，使溶液外觀完全透明，好像真溶液一樣，即增溶作用。同時，三聚磷酸鈉水溶液呈弱堿性(1%水溶液的PH值約為9.7)，也是良好的緩沖劑，所以，即使有酸性污垢存在，三聚磷酸鈉也能使洗滌液保持一定的堿度，有利于酸性污垢的除去；它還可以吸收水分防止洗滌劑結(jié)塊。用途：主要用作合成洗滌劑的助劑，用于肥皂增效劑和防止條皂油脂析出和起霜。對潤滑油和脂肪有強烈的乳化作用，可用于調(diào)節(jié)緩沖皂液的PH值。⑤氫氧化鈉：作洗滌助劑，保持洗滌液的pH值在堿性范圍，可以提高表面活性劑。對污垢特別是油性污垢的洗凈能力。因為多種表面埔活性劑的去污能力都受pH值的影響，而在堿性介質(zhì)中去污能力較強。另一方面天然油脂污垢噌中含有30%左右的游離脂肪酸，在洗滌劑中加入一定量堿，可以與脂肪酸反應(yīng)生成肥皂，有利于把油脂乳化、分散達到去污目的。以這種目的加入的洗滌助劑有碳酸鈉、三聚磷酸鈉等。碳酸鈉的堿性作用較強，缺點是有時它會與水中鈣離子生成碳酸鈣沉淀。而各種磷酸鹽和硅酸鹽它們耐硬水性能好在水中還能形成活性膠體因此使用效果較好⑥檸檬酸：調(diào)節(jié)洗滌劑PH值至6.5-7.5.作為助洗劑，能有效改善洗滌產(chǎn)品的性能，是一種優(yōu)良的鰲合劑。工業(yè)生產(chǎn)中，檸檬酸和改性檸檬酸可制成一種無甲醛防皺整頓劑，用于純棉織物的防皺整理。不僅防皺效果好，而且成本低。⑦粗鹽：氯化鈉和硫酸鈉等中性電解質(zhì)鹽類本身并沒有洗滌能力，但它們加入表面活性劑水溶液中會促進表面活性劑臨界膠束濃度的降低，促進膠束形成、表面活性的提高，有使表面活性劑水溶液的表面張力降低，使表面活性劑在污垢和清洗物體表面的吸附能力增強，從而使表面活性劑的洗滌能力提高。⑧水：作為溶劑，能使各組分混合均勻2、本實驗的去污效率DE=36.97%，偏低。分析原因，可能有：①洗滌劑本身去污效果不佳。投料順序可能沒有按最佳的順序加入，導致在配制過程中某些原料相互間發(fā)生了化學反應(yīng)等，從而降低了它的功效。根據(jù)部分文獻資料顯示，投料的順序應(yīng)為：先加表面活性劑，如十二烷基苯磺酸鈉（加熱溶解到水中，慢慢攪拌，使其完全溶解）、脂肪酸聚氧乙烯醚、椰子油酸，氫氧化鈉、檸檬酸等洗滌助劑稍后加，鹽最后加入，作用調(diào)節(jié)到所需粘度。調(diào)節(jié)之前應(yīng)把產(chǎn)品冷卻到室溫或測粘度時的標準溫度。②白布上的污染物并為標準污染液，污染成分可能單純?yōu)槟撤N物質(zhì)，不均勻且時間久，此外，白布本身污染度不高，所以污物不易洗去，且洗滌時間短，若增加洗滌浸泡時間效果會更好。③實驗所測原始白布白度R0并非污布沾污前的白度，計算結(jié)果有誤差。七、【注意事項】本實驗的關(guān)鍵在于洗滌劑配方的選擇，配方中每一種藥品所起的作用是多方面的，有時會有協(xié)同效果，有時也會有不好的作用。所以配制洗滌劑時，要根據(jù)藥品的性能特點，使用具有同樣功能的藥品進行替換，也可達同樣洗滌效果。八、【提問與思考】1、洗滌劑中加入堿性物質(zhì)有何作用，有何弊端？答：洗滌劑中加入堿性物質(zhì)，能有效去除衣物上的污漬，因為衣物上的常見污垢大多是有機污漬，顯酸性，故洗衣粉洗衣液中大多加入了一定數(shù)量的堿性物質(zhì)；但過量的堿性物質(zhì)會對皮膚和衣物帶來傷害，同時，堿性物質(zhì)易與硬水形成沉淀，所以洗衣粉中過多的堿性物質(zhì)便會導致洗滌時形成大量的沉淀，直接影響洗滌效果。2、三聚磷酸鈉的作用是什么？現(xiàn)在的替代品有哪些？三聚磷酸鈉（STPP）是最早的工業(yè)化生產(chǎn)并廣泛使用的洗滌助劑，它與十二烷基苯磺酸鈉等表面活性劑配合使用時可以產(chǎn)生理想的協(xié)同作用，能賦予洗滌劑極佳的去污能力及洗滌效果，而且其價格低廉，因此一度被視為洗滌劑的“黃金搭檔”。但含磷洗滌廢水等生活污水排放對某些特定水體的富營養(yǎng)化貢獻較大由此掀起了代磷洗滌助劑研發(fā)與應(yīng)用的高潮。目前，代磷助劑的技術(shù)發(fā)展方向主要是離子交換劑，主要有一下幾大類：①4A沸石是人工合成的鋁硅酸鹽白色晶體，最早替代三聚磷酸鈉并工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用的無磷洗滌助劑，也是目前在世界各國得到廣泛應(yīng)用的代磷助劑。目前，4A沸石因其生產(chǎn)成本低、原料來源豐富、工藝成熟、無污染等優(yōu)點已成為代磷洗滌助劑的首選。但同時，4A沸石生產(chǎn)中還應(yīng)該加大資源綜合利用率，在合成4A沸石的同時聯(lián)產(chǎn)其他化工原料，進一步提升綜合效益。②層狀結(jié)晶二硅酸鈉是在高溫處理下由非晶態(tài)無定型二硅酸鈉經(jīng)加工處理轉(zhuǎn)化為硅氧四面體有序排列的晶態(tài)硅酸鹽，它伴生的有δ、β、α及γ四種晶型。其中，δ晶型的助洗效果最好，而且熱穩(wěn)定性強、容易生成。由于它具有層狀結(jié)構(gòu)，粉末手感細滑，加入到洗衣粉中對織物無損害。晶層中的鈉離子還能與水中的鈣、鎂離子進行交換，將其牢牢吸附到晶層中，其軟化水的能力強于4A沸石。同時，δ晶型還具有乳化分散能力好、堿性大、緩沖能力強、抗沉積、使用安全等特點，因此作為洗滌助劑極具商業(yè)價值，也是繼4A沸石后最具發(fā)展?jié)摿Φ拇字鷦?。③聚丙烯酸鈉是一種線狀、可溶性的高分子化合物。其分子鏈上聚集了高密度的羧酸根，對Ca2+、Mg2+的螯合能力很強，對固體污垢有吸附作用，并可抑制污垢在織物上的沉積。聚丙烯酸鈉還具有很好的鈣皂分散力、冷水速溶、熱穩(wěn)定性良好等特性，其生產(chǎn)原料來源廣泛且安全無毒，綜合性能要顯著優(yōu)于其他無磷洗滌助劑。但分子主鏈