 Рефераты ДатаБаза |
Скачать 0.61 Mb.
|
^ «Химическая технология поверхностно-активных веществ и синтетических моющих средств» для специальности «050721 – Химическая технология органических веществ» ^ Семей 2011 РАЗРАБОТАНО: Составитель « » 2011 ж. Динжуманова Р. Т., кандидат химических наук, доцент‚ кафедра «Химия» 2 ОБСУЖДЕНО: 2.1 На заседании кафедры химии Протокол № от « » 2011 г. Заведующий кафедрой, доцент Яшкарова М.Г. СОДЕРЖАНИЕ
1.Лекция. Введение. Сырьевая база для производства ПАВ. План: 1. Классификация сырья 2. Жирные спирты и жирные кислоты 3. Углеводороды для синтеза ПАВ Сырье для производства ПАВ делится на два основных типа: • ' природное (олеохимическое); • нефтехимическое Преимущества природного сырья заключаются прежде всего в том, что оно является возобновляемым ресурсом и гораздо более экологически безопасным. В западно-европейских странах, а также США, доля природного сырья в производстве ПАВ доходит до 70 %. В России основу средств косметико-гигиенического назначения составляет нефтехимическое сырье. Метиловые эфиры жирных кислот далее подвергаются гидролизу. Жирные кислоты, метиловые эфиры жирных кислот и глицерин являются важнейшими видами сырья для производства ПАВ. Жирно-кислотный состав масел и жиров во многом определяет, например, качество получаемого мыла. В настоящее время широко распространенное туалетное мыло получают из смеси пальмового и пальмоядрового масел (в качестве примера приведен жирно-кислотный состав пальмового масла). Жирно-кислотный состав пальмового масла, % Лауриновая кислота Ci2:o - 0.. .0,5 * Миристиновая кислота 1 •..6 Пальмитиновая кислота Стеариновая кислота Олеиновая кислота ^ Высшие жирные спирты в промышленности получают несколькими способами. Непищевые растительные масла Наибольшее распространение получило для производства ПАВ касторовое масло, основным компонентом которого является рицинолевая кислота (ее содержание более 80%): Наличие гидроксильной группы в рицинолевой кислоте придает ей свойства спиртов. Благодаря этому касторовое масло можно сульфатировать, получая ализариновое масло, а также превращать, например, в малеинаты, сульфо-сукцинаты, другие ПАВ. Еще один важный класс природного сырья для получения ПАВ представлен жирными кислотами таллового масла, являющимся отходом! бумажной промышленности. Жирно-кислотный состав таллового масла, % С 16:0 (пальмитиновая кислота) - 0,2 Сi8:o (стеариновая кислота) - 2,2 Ci8:i (олеиновая кислота) - 58,6 С18-2(линолевая кислота) - 36,0 > Си- 3,0 14875- отсутствует не б^олее 4% не более 2% не б^олее 20 Жирные кислоты талового масла должны соответствовать ГОСТ 79 и иметь следующие показатели:
• Цветность по йодометрической шкале Кроме рассмотренных типов природного сырья сюда еще можно отнести углеводы (например, целлюлоза), гидролизаты белков и т.д. Алканы являются одним из важных классов нефтехимического сырья для синтеза ПАВ. Алкены (олефи-ны) фракции С ]2- С i8 также интенсивно используются в качестве сырья. Технология их получения состоит в проведении реакции Циг-лера: (сн2снд)-с2н5 акчсн2сн2)-с2н5 + сн2=сн2 *-а(с2н5)з+ 3 сн2=сн-^н2сн2)-|с2н5 \сн2сн2}-с2н5 1,1 Данный метод используется компаниями «Shell», «Атосо». Наибольшее распространение среди алкенов в настоящее время получили низкомолекулярные: этилен и пропилен. На их основе по реакции 1|[рилежаева получают соответствующие оксиды. Реакцию проводят при давлении в несколько атмосфер, при температуре 130-140 °С. Часто в качестве катализаторов используют надуксусную кислоту. В настоящее время промышленное значение для производства ПАВ приобретают разветвленные алкены. Они поставляются в виде фракций с определенной температурой кипения. Технологический процесс их получения заключается в пропускании пропиленового сырья через многосекционный реактор, содержащий модифицированный кизельгур. Вопросы для самоконтроля: 1. В чем преимущества природного сырья для синтеза ПАВ? 2. Какие соединения называются ПАВ? 3. Какие углеводороды используются для синтеза ПАВ? 2.Лекция Классификация ПАВ и основы их действия в составе СМС. План: 1. Классификация ПАВ 2. Основы теории моющего действия В 1917 г. американец И. Лэнгмюр обнаружил, что некоторые вещества очень активно накапливаются на различных пограничных поверхностях (на границах воздух - вода, вода - масло). Накопление происходит потому, что поверхность любого тела обладает некомпенсированным запасом свободной энергии, возникающим потому, что молекулы твердого тела или жидкости притягиваются друг к другу с силой во много десятков раз большей чем молекулы воздуха. В результате на границе твердое тело - воздух оказывается слой молекул, силы притяжения которых не скомпенсированы. Это и есть причина избытка свободной энергии и поверхностного натяжения на границе твердое тело - воздух. Добавление различных по химической природе веществ приводит к увеличению или уменьшению поверхностного натяжения водных растворов. Вещества, повышающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-инактивными (ПИАВ); понижающие - поверхностно-активными (ПАВ). К ПИАВ относят, например, любые электролиты (щёлочи, кислоты). ПАВ представляют собой чаще всего биполярные органические соединения, ^еполярная (гидрофобная) часть которых представлена длинноцепочечным углеводородным радикалом с С > 8, полярная (гидрофильная) - различными функциональными группами. При контакте ПАВ с поверхностью жидкости или твердого тела происходит процесс адсорбции, заключающийся в накоплении молекул поверхностно-активного вещества на границе раздела фаз. Особенностью адсорбции является то, что она протекает с выделением тепла, причем не на всей поверхности твердого тела, а только на его активных центрах. Адсорбционный слой может состоять из одного или нескольких слоев адсорбированных молекул.; Особенностью поверхности жидкости является то, что все точки ее одинаково активны к адсорбции. Гидрофильная группа ПАВ направляется к воде, а гидрофобная -к воздуху. Такую ориентацию молекул Лэнгмюр назвал «частоколом». В результате свойства тел, покрытых адсорбционными слоями, резко изменяются: гидрофобные поверхности становятся более гидрофильными, они лучше смачиваются водой. При адсорбции происходит также растворение ПАВ в одной из фаз. При этом вначале образуются истинные растворы, в которых ПАВ находятся в виде молекул. По мере добавления ПАВ наблюдается резкое изменение свойств растворов. Происходит формирование коллоидных растворов, в которых ПАВ находятся в виде более крупных агрегатов, называемых мицеллами. Предел истиной растворимости ПАВ называется критической концентрацией мицеллообра-зования (ККМ). Наиболее универсальными методами определения ККМ являются:
изменять её свойства и тем самым влиять на многие важные показатели дисперсных систем широко используется в самых различных областях техники и многочисленных технологических процессах. При этом влияние ПАВ может быть различным в зависимости от химической природы и строения граничащих фаз и молекул ПАВ, а также от условий их применения. Согласно Ребиндеру, можно выделить четыре группы ПАВ: а) по физико - химическому механизму их воздействия на поверхность раздела фаз и дисперсную систему в целом: • вещества,' поверхностно-активные только (или преимущественно) на границе раздела вода - воздух. ПАВ, относящиеся к этой rpynnej, представляют собой умеренно действующие смачиватели и пенообразователи. Некоторые представители (октанол, изоамиловый спирт) могут действовать как пено-гасители;
Важной количественной характеристикой ПАВ является гидрофильно -липофильный баланс (ГЛБ) Гриффина - Дэвиса. Числа ГЛБ характеризуют соотношение между гидрофильными и гидрофобными свойствами: чем выше число ГЛБ, тем больше баланс сдвинут в сторону полярных (гидрофильных) свойств ПАВ. Числа ГЛБ определяются экспериментально. б) по химическому строению ПАВ делят на два больших класса. Это, с одной стороны, органические ПАВ с дифильными молекулами, универсально поверхностно-активные на большинстве межфазных границ, но обеспечиваю- щие лишь небольшое (на 30 - 40 мДж/м2) понижение поверхностного натяже- ния. С другой стороны это самые разнообразные, прежде всего неорганические вещества, проявляющие избирательную, но часто очень высокую поверхност- ную активность по отношению к данной конкретной границе раздела, способ- ные вызвать весьма резкое понижение поверхностного натяжения (например, фосфаты натрия в водных системах); в) по типу сырья, применяемого для синтеза, ПАВ делят на природные и синтетические; г) по химической природе и знаку заряда, приобретаемому поверхностью при адсорбции, ПАВ классифицируют на анионные, катионные, неионогенные, амфотерные. ^ Принципы моющего действия впервые были сформулированы П. А. Ре-биндером. Согласно его теории моющая способность определяется поверхностной активностью коллоидных ПАВ, способных давать на отмываемой поверхности и частицах загрязнения насыщенные или близкие к насыщению адсорбционные слои. Процесс отмывания зависит от следующих факторов:
- стабильности образующейся дисперсии загрязнения. С физико-химической точки зрения механизм удаления загрязнения рассматривают, в основном, как адсорбционное вытеснение, сопровождающееся смачиванием, эмульгированием и солюбилизацией. Смачивание - поверхностное явление, возникающее при контакте фаз жидкость - твёрдое тело и проявляющееся в растекании жидкости по поверхности твёрдого тела. Солюбилизация (коллоидное растворение) - самопроизвольное проникание низкомолекулярного вещества внутрь мицелл ПАВ. Эмульгирование - измельчение частиц загрязнения с последующим переводом его в раствор. Частицы загрязнений удерживаются на поверхности за счёт дисперсионных, диполь - дипольных взаимодействий, водородных, химических и кова-лентных связей. Ковалентная связь может быть разрушена только за|счёт химической реакции. В механизме моющего действия различают несколько стадий. Вначале происходит смачивание подложки (поверхности) загрязнителя раствором ПАВ. В результате образуется адсорбционный слой ПАВ на поверхности загрязнителя. При этом загрязнитель переходит в активированное состояние. Адсорбционный слой ПАВ растекается по микротрещинам, ПАВ проникают по местам адгезионного контакта загрязнителя и поверхности, происходит вытягивание загрязнителя вместе с углеводородным радикалом ПАВ в дисперсионную среду, измельчение частиц, гидрофилизация загрязнения, отделение от Субстрата и стабилизация в моющем растворе. В итоге загрязнение удерживается в объёме моющего раствора и предотвращается его повторное осаждение на отмываемой поверхности. Все процессы мойки связаны с интенсивным механическим воздействием на субстрат. Концентрация моющего компонента составляет обычно 10-15 г/л. Лимитирующими процессами в моющем действии являются десорбция загрязнений и их накопление в мицеллах. Элементарные акты моющего действия подразделяют на два класса: обеспечивающие моющее действие и вспомогательные. К первому классу относят смачивание поверхности и вытеснение загрязнений, диспергирование, солюби-лизацию загрязнения, стабилизацию раствора, защиту субстрата от повторного загрязнения, химическое разложение загрязнений. Второй класс составляют ценообразование, связывание солей жёсткости, гидротропия, высаливание ПАВ, ингибирование коррозии, регулирование рН среды. Мытьё кожи и волос человека имеет ряд принципиальных особенностей в отношении характера загрязнений, условий их отмывания, критериев чистоты и, наконец, требований, предъявляемых к набору основных и вспомогательных компонентов моющего средства. Если при стирке удаление загрязнений должно быть как можно более полным, то при мытье это вредно. Выделения сальных желез, такие как триглицериды и жирные кислоты, являясь слабыми бактерио-статами, способствуют осуществлению естественной санитарно-гигиенической функции кожи как защитного органа человеческого организма. | ||||||||
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика твердого тела»... Учебно-методический комплекс является основным руководством при изучении дисциплины, предназначен для использования на кафедре физики... | Программа дисциплины «Общая химическая технология» для преподавателя... Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно- методического совета университета |
| По применению средства для мытья жидкого универсального у-4 Средство представляет собой ароматизированный водный раствор синтетических поверхностно-активных веществ, красителя, комплексообразователя... | Программа дисциплины «Электротехника» для преподавателя Редакция... «5B073100» «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды», «5B072100» «Химическая технология органических веществ» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «Введение в специальность» Химическая технология неорганических веществ: сфера, объекты, предметы, виды, функции, типовые задачи, направления, содержание профессиональной... | Учебно-методический комплекс дисциплины «Введение в специальность» Химическая технология органических веществ: сфера, объекты, предметы, виды, функции, типовые задачи, направления, содержание профессиональной... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «Введение в специальность» Химическая технология неорганических веществ: сфера, объекты, предметы, виды, функции, типовые задачи, направления, содержание профессиональной... | Учебно-методический комплекс дисциплины «Введение в специальность» Химическая технология органических веществ: сфера, объекты, предметы, виды, функции, типовые задачи, направления, содержание профессиональной... |
| По применению средства для мытья жидкого универсального у-5 Средство для мытья жидкое универсальное у-5 (далее средство) представляет собой ароматизированный водный раствор малопенных синтетических... | Методические рекомендации и указания к изучению дисциплины «Коллоидная химия» В072000 «Химическая технология неорганических веществ», 5В072100 «Химическая технология органических веществ» |
Рефераты ДатаБаза |