我們先來說說肥皂的來歷。
肥皂是我們近代化學(xué)的產(chǎn)物,古代人們往往用植物液來洗滌物品。我們知道蘇爾維和侯德榜的制堿法,堿是制造肥皂的重要原料。肥皂是一種表面活性劑,它是以動(dòng)植物油脂為主要原料制成的,這是油脂在工業(yè)上最重要的用途之一。制肥皂時(shí),大多以混合油脂為原料,如洗衣皂就是以硬化油為主,再加上一定比例的豬油、椰子油、棉籽油、米糠油等,這樣做不僅保證了其質(zhì)量,還降低了成本。
制取肥皂一般要經(jīng)過四個(gè)過程:皂化、鹽析、堿析和整理。
我們先把混合油脂和含30%NaOH的溶液按一定比例放在皂化鍋內(nèi)混合后,加以煮沸,并適當(dāng)攪拌,此時(shí)油脂發(fā)生堿性水解,生成甘油和高級(jí)脂肪酸的鈉鹽,高級(jí)脂肪酸的鈉鹽就是我們所說的肥皂
皂化后生成了肥皂和甘油水份及雜質(zhì)混溶的糊狀物質(zhì),然而再用濃食鹽溶液進(jìn)行鹽析,使肥皂析出和溶于鹽溶液雜質(zhì)分離開來。
但是,分離出的肥皂里還有少量油脂未反應(yīng),再加人苛性堿進(jìn)行堿析,使皂化率達(dá)到99.8%以上。可見堿在制皂中的重要作用。
最后,調(diào)整經(jīng)過堿析處理后的皂膠內(nèi)的水份,游離堿、脂肪酸鹽等的比例,以適應(yīng)不同用途的要求。整理后的皂膠內(nèi)加入一定量的水玻璃、松香等填料后,再經(jīng)一定手續(xù)就成為我們?nèi)粘J褂玫姆试碇破妨恕?br />
此外,在制皂過程中分離出的堿性甘油水經(jīng)過一定的處理,可得到很高純度甘油。甘油是無色、粘稠液體,吸濕性很大,它主要用于制造硝化甘油炸藥、醫(yī)藥、塑料增塑劑、潤滑劑以及防冷劑等。
下面我們接著來簡單介紹一下肥皂的去污原理。
我們知道肥皂是高級(jí)脂肪酸的鈉鹽,它在水溶液中能高解為Na+和RCOO-,在RCOO-原子團(tuán)中,極性的-COO-部分易溶于水,叫做親水基,而非極性的烴基R一部分易溶于油,叫做槽水基。當(dāng)肥皂與油污相遇時(shí),親水基的一端溶于水中,而憎水基的一端則沒入油中。由于肥皂既親水又親油的兩重性,這就把原來互不相溶的水和油的分子聯(lián)系起來,使附著在織物表面的油污或塵土微粒易被潤濕,進(jìn)而與織物逐步松開,又由于搓洗作用,肥皂液滲入了空氣,產(chǎn)生出了大量的泡沫,泡沫不僅增加了肥皂液的表面積,而且具有較強(qiáng)的表面張力,這樣,油污就更易脫離織物而分散成細(xì)小的油滴進(jìn)入肥皂液中。這時(shí),肥皂液中的憎水烴基就插入到搓洗下來的油滴顆粒里,而親水的-COO-部分則伸在油外面的水中,由于油滴顆粒被一層親水基團(tuán)包圍起來而再不能彼此結(jié)合,因此,經(jīng)水漂洗后就可達(dá)到去污的目的。
如此看來,肥皂的去污作用,是肥皂分子內(nèi)存在著的親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)這樣一對(duì)特殊矛盾同時(shí)起作用的結(jié)果,這叫善于利用矛盾。
但是,肥皂雖然具有優(yōu)良的去污作用,卻不宜在含有較多鈣鹽或鎂鹽的硬水中使用,因?yàn)樵谟菜,肥皂?huì)生成不溶于水的高級(jí)脂肪酸鈣鹽或鎂鹽沉淀而不起泡沫,這不僅浪費(fèi)了肥皂,而且還能使沉淀粘附在織物上不易洗掉。
明白了肥皂的去污原理之后,人們就據(jù)此研制出了各種各樣的合成洗滌劑,F(xiàn)在人們已很少使用肥皂了,生活中的洗滌劑已替代了肥皂而成為人們青睞的對(duì)象。這樣不僅節(jié)約了大量的動(dòng)植物食用油脂,而且研制出的合成洗滌劑具有更強(qiáng)的去污能力。合成洗滌劑大多以石油、苯、二氧化硫、硫酸、氫氧化鈉等為原料,合成了和肥皂分子一樣具有更強(qiáng)結(jié)合能力的憎水基團(tuán)和親水基團(tuán)結(jié)構(gòu)的化合物。
合成洗滌劑主要有三種類型:陰離子型洗滌劑、陽離子型洗滌劑和非離子型洗滌劑。我們一般普通使用的洗衣粉就是以陰離子型洗滌劑為主(約占10~35%),再配上硫酸鈉、硅酸鈉、三聚磷酸鈉以及增白劑等添加劑制成的。這種合成洗滌劑具有去污能力強(qiáng)、泡沫多并可在硬水中使用等特點(diǎn),F(xiàn)在我們使用的洗滌劑以此為主,更多的此類洗滌劑現(xiàn)在還加上了微生物制劑活性酶(如活力28,天津加酶.汰漬等現(xiàn)代名牌洗衣粉均為加酶洗衣粉),這更加強(qiáng)了它的去污能力。而陽離子型洗滌劑則和前者相反,它溶于水時(shí),有效部分是陽離子。這類洗滌與前者相比雖然去污能力較差,但具有強(qiáng)烈的殺滅細(xì)菌和霉菌的能力,是醫(yī)療衛(wèi)生和農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)上常用的一種良好的消毒殺菌劑。第三種是非離子型洗滌劑,它的有效部分不是離子而是中性化合物。非離子型洗滌劑在工業(yè)上常用作乳化劑、潤濕劑、洗滌劑,也可用作印染固色劑和礦石浮選劑。
隨著科技的發(fā)展,化學(xué)工業(yè)的進(jìn)步,人們一定會(huì)創(chuàng)造出更多更優(yōu)良的洗滌劑,F(xiàn)在我國合成洗滌劑工業(yè)中還存在一些問題,如大多洗滌劑產(chǎn)品都含有磷等對(duì)環(huán)境有污染作用的物質(zhì),這使得人們?cè)谑褂煤笈欧诺纳钗鬯泻走^多,從而直接造成了水的富營養(yǎng)化(磷是微生物生長的重要物質(zhì),它在水中的含量過多會(huì)引起微生物的大量繁殖,造成水的缺氧化和水質(zhì)變色等富營養(yǎng)化現(xiàn)象,從而造成環(huán)境污染)。慶幸的是,我們現(xiàn)在已經(jīng)意識(shí)到了這個(gè)問題,已研制出了一批無磷洗滌劑,這將極大地改善我們的生活環(huán)境。
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