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        十二烷基硫酸鈉-正丁醇-二甲苯-水微乳體系的洗滌效果研究

        2015-04-01 01:04:08蘇布道賈容陳建軍
        應(yīng)用化工 2015年7期
        關(guān)鍵詞:微乳二甲苯硫酸鈉

        蘇布道,賈容,陳建軍

        (1.內(nèi)江師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院,四川 內(nèi)江 641112;2.四川邛崍市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,四川 邛崍 611500)

        微乳液是由表面活性劑、助表面活性劑、油和水等在一定配比下自發(fā)形成的熱力學(xué)穩(wěn)定體系,目前,對(duì)微乳液相關(guān)理論和應(yīng)用的研究主要集中于微乳液的制備、性質(zhì)和相行為及分離萃取中的應(yīng)用等[1-4]。微乳體系因其超低的界面張力,其中表面活性劑的氣泡、潤(rùn)滑、乳化、增溶、分散和柔軟性等性能,使微乳體系在去污方面具有優(yōu)良的性能[5-8]。用微乳體系洗滌衣物,無需洗衣機(jī)或人工搓洗等外供能量即可實(shí)現(xiàn)對(duì)衣物的高效洗滌,這為研發(fā)浸泡型洗滌劑提供了可能。

        浸泡型洗滌劑通常由微乳體系組成,它能滲透到固體表面或織物的毛細(xì)孔中,有效分散污物,解決傳統(tǒng)洗滌方法帶來的洗后收縮、扭曲、褪色、衣物不挺實(shí)、表面起球等問題,洗滌效果也優(yōu)于傳統(tǒng)洗滌。同時(shí)可以避免機(jī)洗產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng),盡可能保持衣物原有的手感和質(zhì)地,具有減少機(jī)械或人力造成的磨損,延長(zhǎng)衣物使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。

        本文采用十二烷基硫酸鈉為表面活性劑,正丁醇為助表面活性劑,考察了形成增溶作用最大的微乳體系最優(yōu)質(zhì)量配比,通過測(cè)定溫度和鹽對(duì)微乳體系洗凈效果的影響,發(fā)現(xiàn)該微乳體系洗滌效果明顯高于其它對(duì)照組,洗滌效果良好,同時(shí)對(duì)選擇和控制該微乳體系的具體洗滌條件具有一定的理論指導(dǎo)意義。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試劑與儀器

        十二烷基硫酸鈉、正丁醇、二甲苯、氯化鈉均為分析純;去離子水;色拉油、豬油、柴油、棉布均為工業(yè)品。

        HH-S 數(shù)顯恒溫水浴鍋;ME204E 電子天平。

        1.2 微乳液的配制

        1.2.1 微乳1 稱取十二烷基硫酸鈉100 g,加入正丁醇198 mL,二甲苯62 mL,去離子水490 mL。常溫靜置,可得澄清透明的微乳液。

        1.2.2 微乳2 稱取十二烷基硫酸鈉100 g,加入正丁醇198 mL,二甲苯52 mL,去離子水410 mL。常溫靜置,形成微乳液。

        1.2.3 加鹽微乳 制取方法和配比同微乳1,形成穩(wěn)定微乳液后,稱取該微乳液500 g,加入氯化鈉0.5 g,攪拌,使氯化鈉溶解,形成加鹽微乳液。

        1.3 洗滌過程

        棉布洗凈,剪成規(guī)格9 cm ×9 cm 布?jí)K若干,室溫陰干,標(biāo)記、稱重。將棉布展平,分別浸入色拉油、豬油、柴油中,15 min 后取出,室溫晾干、稱重。其中常溫豬油需適當(dāng)加熱后使用。

        分別稱取微乳液40 g 于25,35,45 ℃恒溫靜置。將污染過的布?jí)K浸泡于各微乳液中,恒溫3 h,期間不對(duì)布?jí)K施加任何外力作用。取出布?jí)K,漂洗4 次,室溫自然風(fēng)干至恒重,稱量,計(jì)算洗凈度P(%)。

        式中 m0——空白布?jí)K質(zhì)量,g;

        m1——污染后布?jí)K質(zhì)量,g;

        m2——洗滌后布?jí)K質(zhì)量,g。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 表面活性劑與助表面活性劑的比例

        十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量分別為0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1 g,各加入正丁醇2 mL、去離子水3 mL,恒溫(35 ±0.1)℃。各種配比的體系增溶油相二甲苯的能力見表1。

        表1 表面活性劑與助表面活性劑的比例對(duì)二甲苯增溶能力的影響Table 1 Effect of surfactant and cosurfactant ratio on solubilization of dimethylbenzene

        由表1 可知,加入十二烷基硫酸鈉1.0 g 和1.1 g 時(shí),增溶油相二甲苯最多,即微乳區(qū)相圖較大[9],此時(shí)表面活性劑與助表面活性劑的配比分別為1.0 g∶2 mL 和1.1 g∶2 mL。當(dāng)配比為1.1 g∶2 mL時(shí),泡沫較多,且十二烷基硫酸鈉的使用量更大。故選取十二烷基硫酸鈉與正丁醇的配比為1.0 g∶2 mL。此時(shí)m (十二烷基硫酸鈉)∶m (正丁醇)=5∶8 (質(zhì)量比)。

        2.2 微乳液的洗滌效果

        選取微乳1、微乳2、加鹽微乳、十二烷基硫酸鈉-正丁醇-水混合液、十二烷基硫酸鈉水溶液各40 g,分別記作A、B、C、D 和E,質(zhì)量比如下:

        A、微乳1:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(正丁醇)∶W(二甲苯)∶W(水)=5∶8∶2.5∶24.5

        B、微乳2:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(正丁醇)∶W(二甲苯)∶W(水)=5∶8∶2.1∶20.4

        C、加鹽微乳:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(正丁醇)∶W(二甲苯)∶W(水)∶W(氯化鈉)=5∶8∶2.5∶24.5∶0.001

        D、十二烷基硫酸鈉水溶液:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(水)=5∶35

        E、十二烷基硫酸鈉-正丁醇-水:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(正丁醇)∶W(水)=5∶8∶27

        在(35 ±0.1)℃下,用五種洗滌劑浸泡被色拉油、豬油和柴油污染的棉布,并恒溫3 h。洗滌效果見表2。

        表2 不同配比洗滌劑的洗滌效果Table 2 Washing effect of different ratio of detergents

        由表2 可知,不論是微乳1、微乳2,還是加鹽微乳液,洗滌效果都超過90 %,明顯優(yōu)于非微乳體系。微乳液中適當(dāng)增加二甲苯的用量,洗滌效果更好。

        2.3 電解質(zhì)、溫度和洗滌時(shí)間對(duì)微乳液洗滌效果的影響

        電解質(zhì)的濃度對(duì)微乳液的增溶能力有很大影響。當(dāng)電解質(zhì)的濃度較低時(shí),微乳液增溶非極性油相的能力增強(qiáng);當(dāng)微乳液中電解質(zhì)濃度較大時(shí),增溶油相的能力大幅下降。本實(shí)驗(yàn)采用電解質(zhì)氯化鈉,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%。

        選取微乳液A 和加鹽微乳C 進(jìn)行洗滌效果比較,分別控制在25,35,45 ℃對(duì)色拉油、豬油和柴油的洗滌效果見圖1 ~圖3。

        圖1 不同溫度下體系A(chǔ) 和C 對(duì)色拉油的洗滌效果Fig.1 Washing effect on salad oil of system A and C at different temperature

        圖2 不同溫度體系A(chǔ) 和C 對(duì)豬油的洗滌效果Fig.2 Washing effect on lard oil of system A and C at different temperature

        圖3 不同溫度體系A(chǔ) 和C 對(duì)柴油的洗滌效果Fig.3 Washing effect on diesel oil of system A and C at different temperature

        由圖可知,加入低濃度電解質(zhì)對(duì)微乳液的洗滌效果影響如下:①低溫時(shí),少量電解質(zhì)可以顯著提高微乳液的洗滌效果。在離子型表面活性劑中加入無機(jī)電解質(zhì),會(huì)使臨界膠束濃度顯著下降,膠團(tuán)數(shù)量增多,增溶油污的量增加,故洗滌效果高于無鹽微乳液[9]。升高溫度,微乳液增溶油污能力的增幅降低。溫度較高時(shí),電解質(zhì)使微乳液的洗滌效果變差;②相同時(shí)間內(nèi),溫度升高,加鹽微乳液洗滌效果的增幅不及無鹽微乳液明顯;③相同溫度下,洗滌時(shí)間增加,加鹽微乳液洗滌效果增幅不及無鹽微乳液明顯。

        3 結(jié)論

        在十二烷基硫酸鈉-正丁醇-二甲苯-水微乳體系中,十二烷基硫酸鈉與正丁醇的最優(yōu)質(zhì)量配比是5∶8。少量電解質(zhì)對(duì)微乳液的洗滌效果有較大的影響,低溫時(shí)可顯著提高微乳液的洗滌效果,高溫下使洗滌效果變差,升高溫度或延長(zhǎng)時(shí)間加鹽微乳液洗滌效果增幅小。

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