Các quốc gia trên thế giới nhận ra rằng sự hiểu biết của công chúng về sự an toàn và lợi ích của sản phẩm làm sạch là rất quan trọng để sử dụng hợp lý. Để giúp thúc đẩy sự hiểu biết này, chúng tôi đã tạo ra một bản tóm tắt về các phát triển chính trong lịch sử sản phẩm làm sạch, bao gồm cả hóa học về cách chúng hoạt động; các thủ tục được sử dụng để đánh giá sự an toàn của họ đối với con người và môi trường; các chức năng của các sản phẩm khác nhau và các thành phần của chúng; và các quy trình sản xuất phổ biến nhất.

Phần này được dự định là một nguồn thông tin có giá trị về các sản phẩm làm sạch cho người tiêu dùng, họ có thể là nhà giáo dục, sinh viên, kinh doanh ăn uống, truyền thông, người làm quản lý, doanh nghiệp và những người khác..

Thành phần Hóa học

Để hiểu những gì cần thiết để đạt được hiệu quả làm sạch, thật hữu ích khi có kiến ​​thức cơ bản về chất tẩy rửa (hóa chất xà phòng sẽ là sản phẩm điển hình).

Nước là chất hoạt động bề mặt, chất lỏng thường được sử dụng để làm sạch, có một tính chất gọi là sức căng bề mặt. Trong thành phần của nước, mỗi phân tử được bao quanh và thu hút bởi các phân tử nước khác. Tuy nhiên, ở bề mặt, những phân tử đó được bao quanh bởi các phân tử nước khác chỉ ở phía nước. Một lực căng được tạo ra khi các phân tử nước ở bề mặt được kéo vào trong thành phần của nước. Sự căng này làm cho nước nổi lên trên các bề mặt (thủy tinh, vải), làm chậm ướt bề mặt và ức chế quá trình làm sạch. Bạn có thể thấy sức căng bề mặt khi làm việc bằng cách đặt một giọt nước lên trên mặt thủy tinh.. nào đó. Sự sụt giảm sẽ giữ hình dạng của nó và sẽ không lan rộng.

Trong quá trình làm sạch, sức căng bề mặt phải giảm để nước có thể lan rộng và làm ướt bề mặt. Hóa chất có thể làm điều này một cách hiệu quả được gọi là chất hoạt động bề mặt. Chúng được cho là làm nước ướt hơn.

Chất hoạt động bề mặt thực hiện các chức năng quan trọng khác trong việc làm sạch, chẳng hạn như nới lỏng, nhũ hóa (phân tán trong nước) và giữ đất ở trạng thái lơ lửng cho đến khi có thể rửa sạch. Chất hoạt động bề mặt cũng có thể cung cấp độ kiềm, rất hữu ích trong việc loại bỏ đất chua.

Các chất hoạt động bề mặt được phân loại theo tính chất ion (điện tích) của chúng trong nước: anion (điện tích âm), không ion (không tích điện), cationic (điện tích dương) và lưỡng tính (điện tích dương hoặc điện tích âm).

Xà phòng là một chất hoạt động bề mặt anion. Các chất hoạt động bề mặt anion cũng như không ion là thành phần chính trong chất tẩy rửa ngày nay. Bây giờ chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về hóa học của chất hoạt động bề mặt.

Xà phòng

Xà phòng là muối natri hoặc kali tan trong nước của axit béo. Xà phòng được làm từ chất béo và dầu, hoặc axit béo của chúng, bằng cách xử lý chúng bằng hóa chất với một chất kiềm mạnh.

Trước tiên, hãy kiểm tra thành phần của chất béo, dầu và kiềm; sau đó chúng tôi sẽ xem xét quá trình làm xà phòng.

Chất béo và dầu

Các chất béo và dầu được sử dụng trong sản xuất xà phòng đến từ các nguồn động vật hoặc thực vật. Mỗi chất béo hoặc dầu được tạo thành từ một hỗn hợp đặc biệt của một số chất béo trung tính khác nhau.

Trong một phân tử chất béo trung tính, ba phân tử axit béo được gắn vào một phân tử glycerine. Có nhiều loại chất béo trung tính; mỗi loại bao gồm sự kết hợp đặc biệt của các axit béo.

Axit béo là thành phần của chất béo và dầu được sử dụng trong sản xuất xà phòng. Chúng là các axit yếu bao gồm hai phần:

Một nhóm axit cacboxylic bao gồm một nguyên tử hydro (H), hai nguyên tử oxy (O) và một nguyên tử carbon (C), cộng với chuỗi hydrocarbon gắn vào nhóm axit cacboxylic. Thông thường, nó được tạo thành từ một chuỗi dài các nguyên tử carbon (C), mỗi nguyên tử mang hai nguyên tử hydro (H).

Kiềm

Kiềm là một muối hòa tan của một kim loại kiềm như natri hoặc kali. Ban đầu, chất kiềm được sử dụng trong sản xuất xà phòng được lấy từ tro của cây, nhưng bây giờ chúng được sản xuất thương mại. Ngày nay, thuật ngữ kiềm mô tả một chất hóa học là một bazơ (đối diện với một axit) và phản ứng và trung hòa một axit.

Các chất kiềm phổ biến được sử dụng trong sản xuất xà phòng là natri hydroxit (NaOH), còn được gọi là xút; và kali hydroxit (KOH), còn được gọi là kali ăn da.

Sản xuất xà phòng như thế nào?

Xà phòng hóa chất béo và dầu là quá trình sản xuất xà phòng được sử dụng rộng rãi nhất. Phương pháp này bao gồm làm nóng chất béo và dầu và phản ứng với chất kiềm lỏng để tạo ra xà phòng và nước (xà phòng gọn gàng) cộng với glycerine.

Quá trình sản xuất xà phòng chính khác là trung hòa axit béo bằng kiềm. Chất béo và dầu được thủy phân (tách) bằng hơi nước áp suất cao để tạo ra axit béo thô và glycerine. Các axit béo sau đó được tinh chế bằng cách chưng cất và trung hòa bằng kiềm để sản xuất xà phòng và nước (xà phòng).

Khi kiềm là natri hydroxit, xà phòng natri được hình thành. Xà phòng natri là xà phòng cứng. Khi kiềm là kali hydroxit, xà phòng kali được hình thành. Xà phòng kali mềm hơn và được tìm thấy trong một số loại xà phòng rửa tay và kem cạo râu.

Đầu carboxylate của phân tử xà phòng bị hút vào nước. Nó được gọi là kết thúc ưa nước. Chuỗi hydrocarbon bị thu hút bởi dầu mỡ và bị đẩy lùi bởi nước. Nó được gọi là kết thúc kỵ nước (ghét nước).

Độ cứng của nước ảnh hưởng đến quá trình làm sạch

Mặc dù xà phòng là một chất làm sạch tốt, nhưng hiệu quả của nó bị giảm khi sử dụng trong nước cứng. Độ cứng trong nước là do sự hiện diện của các muối khoáng như canxi (Ca) và magiê (Mg) và đôi khi là sắt (Fe) và mangan (Mn). Các muối khoáng phản ứng với xà phòng tạo thành kết tủa không hòa tan được gọi là màng xà phòng hoặc cặn.

Xà phòng không dễ dàng rửa sạch. Nó có xu hướng ở lại phía sau và tạo ra các cặn có thể nhìn thấy trên quần áo và làm cho vải cảm thấy cứng. Nó cũng lắng vào bên trong bồn tắm, bồn rửa và máy giặt..

Một số xà phòng được sử dụng hết bằng cách phản ứng với các khoáng chất nước cứng để tạo thành màng. Điều này làm giảm lượng xà phòng có sẵn để làm sạch. Ngay cả khi quần áo được giặt trong nước mềm, một số khoáng chất cứng được tạo ra bởi đất, bụi.. trên quần áo. Các phân tử xà phòng không linh hoạt và không thể thích nghi với nhiều loại sợi, nhiệt độ giặt và điều kiện nước bình thường.

Thành phần chung chất hoạt động bề mặt chất tẩy rửa 

Chất tẩy rửa là một sản phẩm làm sạch hiệu quả vì nó chứa một hoặc nhiều chất hoạt động bề mặt. Do tính chất hóa học, các chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong chất tẩy rửa có thể được thiết kế để hoạt động tốt trong nhiều điều kiện khác nhau. Các chất hoạt động bề mặt như vậy ít nhạy cảm hơn chất tẩy rửa với các khoáng chất cứng trong nước và hầu hết sẽ không tạo thành màng.

Các chất hoạt động bề mặt chất tẩy rửa được phát triển để đáp ứng sự thiếu hụt chất béo và dầu động vật và thực vật trong Thế chiến I và Thế chiến II. Ngoài ra, một chất chống nước cứng là cần thiết để làm sạch hiệu quả hơn. Vào thời điểm đó, dầu mỏ được tìm thấy là một nguồn dồi dào để sản xuất các chất hoạt động bề mặt này. Ngày nay, chất hoạt động bề mặt chất tẩy rửa được làm từ nhiều loại hóa dầu (có nguồn gốc từ dầu mỏ) và / hoặc hóa chất oleoch (có nguồn gốc từ chất béo và dầu).

Dầu mỏ và Oleochemicals

Giống như các axit béo được sử dụng trong sản xuất xà phòng, cả dầu mỏ và chất béo và dầu đều chứa chuỗi hydrocarbon bị đẩy lùi bởi nước nhưng bị thu hút bởi dầu và mỡ trong đất. Những nguồn chuỗi hydrocarbon này được sử dụng để tạo ra sự kết thúc kị nước của phân tử chất hoạt động bề mặt.

Hóa chất khác

Các hóa chất, chẳng hạn như lưu huỳnh trioxide, axit sunfuric và oxit etylen, được sử dụng để tạo ra kết thúc ngấm nước của phân tử chất hoạt động bề mặt.

Chất kiềm

Như trong sản xuất xà phòng, một chất kiềm được sử dụng để tạo ra chất hoạt động bề mặt. Natri và kali hydroxit là những chất kiềm phổ biến nhất.

Chất tẩy rửa bề mặt được tạo ra như thế nào

Chất hoạt động bề mặt anion

Hóa chất này phản ứng với hydrocarbon có nguồn gốc từ dầu mỏ hoặc chất béo và dầu để tạo ra axit mới tương tự như axit béo.

Phản ứng thứ hai thêm một chất kiềm vào các axit mới để tạo ra một loại phân tử chất hoạt động bề mặt anion.

Chất hoạt động bề mặt không ion

các phân tử chất hoạt động bề mặt không ion được tạo ra bằng cách đầu tiên chuyển hydrocarbon thành rượu và sau đó phản ứng với rượu béo với ethylene oxide.

Các chất hoạt động bề mặt không ion này có thể được phản ứng thêm với các axit có chứa lưu huỳnh để tạo thành một loại chất hoạt động bề mặt anion khác.

Quá trình tẩy rửa

Giả sử chúng ta có đất nhờn, dính dầu mỡ trên quần áo. Nước một mình sẽ không loại bỏ chất bẩn này. Một lý do quan trọng là dầu và mỡ có trong đất đẩy lùi các phân tử nước.

Bây giờ hãy thêm xà phòng hoặc chất tẩy rửa. Kết thúc kị nước của chất hoạt động bề mặt bị đẩy lùi bởi nước nhưng bị hút vào dầu trong đất. Đồng thời, kết thúc ngấm nước bị thu hút bởi các phân tử nước.

Các thành phần đối lập nới lỏng đất và lơ lửng trong nước. Nước ấm hoặc nóng giúp hòa tan dầu mỡ trong đất. Máy giặt khuấy hoặc chà xát tay giúp kéo chất bẩn ra khỏi bề mặt.