洗滌劑及其有關(guān)磷的討論

1、洗滌劑及其有關(guān)磷的討論小組成員：張敏艷 詹壹舒 曾志平 徐笑 熊鋒強(qiáng)一、洗滌劑概論1 主要成分：（1）表面活性劑重要成分，下圖為陰離子型表面活性劑的結(jié)構(gòu)：洗滌劑活性物的分子結(jié)構(gòu) 疏水基或親油基 親水基由一個(gè)較長(zhǎng)的炭氫鏈組成, 較短的極性基團(tuán)溶油不溶水。 溶水不溶油 （2）助劑（三聚磷酸鈉、沸石）等（3）漂白劑、酶、螢光增白劑2污垢的附著與脫落（1）機(jī)械附著：主要指固體污垢隨空氣流動(dòng)而散落在織物纖維的表面或纖維之間，機(jī)械附著可以通過(guò)攪動(dòng)、震蕩或搓擦除去。（2）分子間相互引力：分子間相互引力是造成污垢附著織物的主要原因。污垢微粒帶電荷時(shí)，特別是與織物表面帶相反電荷時(shí)，二者強(qiáng)烈地吸附在一起。（3）化

2、學(xué)結(jié)合與化學(xué)吸附：污垢與織物起作用生成穩(wěn)定的“色斑”，需用特殊的化學(xué)方法才能除去。但較多的情況下是化學(xué)吸附。二、三聚磷酸鈉三聚磷酸鈉有軟化硬水，防止污垢再沉積，起緩沖、增大表面活性物功效的作用。它的結(jié)構(gòu)分子式：Na5P3O10，分子量：367.86。英文縮寫(xiě)：STPP。三聚磷酸鈉屬于線性聚磷酸鹽（線性聚磷酸鹽是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上的PO4四面體通過(guò)共用氧原子而形成的直鏈結(jié)構(gòu)磷酸鹽。P-O-P鍵角與O-P-O鍵角接近相同，如下圖所示：三聚磷酸鈉有無(wú)水物和六水合物兩種，其中無(wú)水物有兩種不同構(gòu)型：STPP-型（高溫型）和STPP-型（低溫型）。當(dāng)溫度加熱到417°C以上STPP-很容易轉(zhuǎn)化成

3、STPP-型，然而STPP-型轉(zhuǎn)化成STPP-型是很困難和極其緩慢的。因此，在室溫時(shí)，兩種三聚磷酸鈉無(wú)水化合物形式可以認(rèn)為是穩(wěn)定共存的。工業(yè)STPP產(chǎn)品往往是STPP-和STPP-的混合物。兩種構(gòu)型結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于Na的配位不同。STPP-中一些Na僅與四個(gè)氧形成四面體配位，而STPP-中所有的Na均被六個(gè)氧進(jìn)行八面體配位。三聚磷酸鈉的性質(zhì)：三聚磷酸鈉為白色粉末，堆積密度為0.350.90g/cm3,熔點(diǎn)622ºC，易溶于水。三聚磷酸鈉在水中或濕空氣,都會(huì)發(fā)生水合作用生成六水合物,而六水合物是亞穩(wěn)態(tài),會(huì)進(jìn)一步生成正磷酸鹽和焦磷酸。溶液pH減小，水解速率增大；溫度升高，水解加快。然而

4、，室溫下STPP具有很高的穩(wěn)定性。例如在pH=910，溶度為10gSTPP/100ml時(shí)，每天水解度僅為0.010.02%。三聚磷酸鈉是一種很好的絡(luò)合劑，能與鈣、鎂、鐵等金屬離子形成穩(wěn)定可溶的環(huán)狀內(nèi)合物（螯合物）。例如：NaNa4P3O10+M2+=NaNa2MP3O10+2Na+這里的M2+為Ca2+、Mg2+、Fe2+等值得注意的是，凡是聚磷酸鹽絡(luò)合劑其與金屬離子的實(shí)際絡(luò)合量與理論值大不相同，而與金屬離子的種類有關(guān)，并非等摩爾反應(yīng)。這一性質(zhì)與氨羧型絡(luò)合劑EDTA大不相同。一般而言，聚磷酸鹽對(duì)Ca2+絡(luò)合能力遠(yuǎn)大于理論量，對(duì)Mg2+絡(luò)合能力近似理論量，而對(duì)Fe3+的絡(luò)合能力遠(yuǎn)小于理論量。其機(jī)

5、理尚不明了，可能與金屬離子的半徑、電子層結(jié)構(gòu)、電價(jià)有關(guān)。表1：室溫下100克STP的絡(luò)合能力Ca2+/gMg2+/gFe3+/g理論10.96.615.2實(shí)際13.46.40.184這些可溶性絡(luò)合物具有較高的穩(wěn)定性，如表2：由此可以看出，三聚磷酸鈉是很好的硬水軟化劑。三聚磷酸鈉對(duì)微細(xì)的粉塵粒子具有分散、乳化和膠溶的特性，還可以增強(qiáng)污垢在溶液中的懸浮能力，起到抗再沉淀的作用。三聚磷酸鈉能提供一定的堿性，1Na5P3O10水溶液pH=9.7；它還具有較強(qiáng)的緩沖能力。表3:助洗劑去污能力對(duì)比概括的說(shuō)，三聚磷酸鈉其主要作用：1. 軟化水，防止金屬離子破壞表面活性劑.2. 對(duì)污漬有分散、乳化、膠溶作用。

6、 3. 避免污漬再沉淀，保持被洗物的鮮艷色彩.4. 提供一定的堿性，維持洗滌液在適宜的pH，減少對(duì)皮膚的刺激。 5. 吸收水分防止洗衣粉結(jié)塊，保持干爽粒狀。三、實(shí)驗(yàn)部分1自制含磷洗滌劑、無(wú)磷洗滌劑各一份配方1配方2含磷洗滌劑無(wú)磷洗滌劑014gEDTA-2Na0.785g三聚磷酸鈉0.410g碳酸鈉少量STTP0.374g十二烷基苯磺酸鈉0.50g硫酸鈉062gEDTA-2Na374g十二烷基苯磺酸鈉179gNaOH679g固體硫代硫酸鈉0.821g沸石分子篩2電導(dǎo)率法測(cè)定洗滌劑的去污速率將液體石蠟作為有機(jī)污垢，濾紙（同等規(guī)格）作為污垢黏附媒介。磁力攪拌器作為穩(wěn)定機(jī)械力（同等轉(zhuǎn)速）以同比例時(shí)間內(nèi)

7、電導(dǎo)率變化作為去污力測(cè)定參數(shù)。3直觀法測(cè)定（1）用四份同等規(guī)格滴有同樣一滴（0.25mL）紅墨水的白手帕分別浸入四種洗滌劑）的硬水溶液中（30min） ，目測(cè)去污效果。（2）用溶有各種油脂的污垢混合液（方便面油料包的水溶液）代替紅墨水重復(fù)上述過(guò)程。品名 效果含磷無(wú)磷阿慶嫂牌雕牌實(shí)驗(yàn)a一般較好一般一般實(shí)驗(yàn)b較好一般差一般四、含磷洗滌劑對(duì)環(huán)境的影響及處理方法磷是一種活潑的親生物元素，它和氮一樣是通過(guò)分解和光合作用而循環(huán)的，一般合成洗滌劑中都含有以各類磷酸鹽為主的硬水軟化劑，最常見(jiàn)的是三聚磷酸鈉（另外還有焦磷酸鈉，焦磷酸鉀，三偏磷酸鈉，六偏磷酸鈉，磷酸三鈉等）。含磷洗衣粉廢液排放導(dǎo)環(huán)境種，帶來(lái)嚴(yán)重的

8、富營(yíng)養(yǎng)化作用。使水體生態(tài)系統(tǒng)被打破，水質(zhì)惡化。1化學(xué)處理法水污染（富營(yíng)養(yǎng)化、赤潮等）：對(duì)城市污水通常的pH范圍（接近中性），聚合磷酸鹽會(huì)逐漸水解成正鹽的形式（以HPO42-的形式存在），提高溫度，降低pH或存在細(xì)菌酶將加速化學(xué)還原速度。由于正磷酸鹽是最容易化學(xué)沉淀的磷的存在狀態(tài)，故以上過(guò)程對(duì)磷污水處理非常有利。有關(guān)反應(yīng)平衡常數(shù)的級(jí)數(shù)Fe3+-+PO43-=FePO4233Fe2+ +2PO43-+Fe3PO4 230Al+PO43- =AlPO421Ca2+2H2PO4- =CaH2PO421Ca2+HPO42-=CaHPO4610Ca2+6PO43-+2OH=Ca10OH2PO4690一般來(lái)

9、說(shuō)，磷的沉淀劑用成本相對(duì)較低且有實(shí)用價(jià)值的鋁、鈣、鐵?；瘜W(xué)除磷程度與以下四項(xiàng)因素有關(guān)：（1）開(kāi)始磷濃度；（2）沉淀用的陽(yáng)離子濃度；（3）與磷爭(zhēng)奪陽(yáng)離子產(chǎn)生沉淀的其他陰離子濃度；（4）廢水的pH值。Al2SO43 . 14H2O+PO43-=3AlPO4+SO42-+14H2O磷的加鐵沉淀與磷的加鈣沉淀基本方法同“鋁沉淀法”。其中鐵沉淀劑常用硫酸鐵，氯化鐵和廢酸洗液，而鈣沉淀劑常用石灰，在用石灰處理沉淀磷工藝中，由于堿度的變化，通常首先要在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行處理能力的研究，以獲得裝置工程設(shè)計(jì)必須的資料。2 生物處理法 廢水的生物除磷工藝：利用厭氧好氧菌除去廢水中的磷，工藝簡(jiǎn)單，不須投加化學(xué)藥劑投資運(yùn)行成本低，但除磷效率不是很理想。3使用無(wú)磷洗衣粉（1）早期：碳酸鈉、硅酸鈉， 低分子羧酸鹽； 極少數(shù)使用的：NTA； 考慮使用過(guò)的：EDTA-4Na，TSIS等； （2）第二代：4A分子篩，偏硅酸鈉，聚丙烯酸鈉；（3）新一代：改性聚丙烯酸鈉，沸石P，層狀結(jié)晶二硅酸鈉。參考文獻(xiàn)三聚磷酸鈉的性能和應(yīng)用 榕嘉（四川絲綢 96年第4期）磷化工概論 熊家林等 （化學(xué)工業(yè)出版社1994年）無(wú)磷助洗劑 馬政生等 （ 現(xiàn)代化工第20卷