απορρυπαντικά

Βιομηχανικά προϊόντα που ανήκουν στην κατηγορία των καθαριστικών μέσων, κύριος αντιπρόσωπος των οποίων υπήρξε για αιώνες το σαπούνι. Μία από τις παλαιότερες χημικές οργανικές αντιδράσεις που εφαρμόστηκαν για την παραγωγή σαπουνιού ήταν η μετατροπή των φυτικών ελαίων και ζωικών λιπών, με θέρμανση, με νερό και στάχτη από ξύλα (άλκαλι), σε σαπούνι. Η εξέλιξη της αντίδρασης αυτής από την εποχή των αρχαίων Ελλήνων οδήγησε στη δημιουργία της σαπωνοβιομηχανίας, η οποία έχει φτάσει σήμερα στο αποκορύφωμά της με την παραγωγή πολλών και ποικίλων συνθετικών α. ή επιφανειοδραστικών μέσων. Η ιστορία της βιομηχανίας των καθαριστικών μέσων είναι συνδεδεμένη με την κοινωνική εξέλιξη. Ο Γερμανός χημικός Λίμπιχ έλεγε ότι ανάμεσα σε δύο χώρες με ίσο πληθυσμό, υγιέστερη και σε υψηλότερο κοινωνικό επίπεδο είναι εκείνη που καταναλώνει περισσότερο σαπούνι. Είναι αξιοσημείωτο ότι μετά το 1940 η βιομηχανία των συνθετικών α. σημείωσε τεράστια ανάπτυξη, ενώ η εμπορία των προϊόντων της ξεπέρασε το ύψος πωλήσεων των παλαιών σαπουνιών, χωρίς όμως για πολλούς και σοβαρούς λόγους να κατορθώσει να τα εκτοπίσει παρά τα μειονεκτήματά τους. καθαριστικά. Προϊόντα που χρησιμοποιούνται για καθαρισμό και για πλύσιμο. Μπορεί να είναι σκόνες, πάστες ή υγρά και χρησιμοποιούνται για να καθαρίζονται τα ρούχα, τα πιατικά και κάθε λογής αντικείμενα. Τα καθαριστικά προϊόντα που παράγουν οισύγχρονες βιομηχανίες έχουν ως βάση έλαια, λιπαρά οξέα, λιπαρές αλκοόλες και σουλφονικά παράγωγα των κλασμάτων του πετρελαίου. Τα καθαριστικά μπορεί να είναι ανόργανα, οργανικά φυσικά (φυσικές σαπωνίνες), τεχνητά οργανικά (σαπούνια), αλκαλικά (αλισίβες) και συνθετικά (σουλφονικά). ανόργανα καθαριστικά.Είναι εκείνα που παρασκευάζονται από αλκαλικά άλατα (ανθρακικό και δισανθρακικό νάτριο), φωσφορικά άλατα (τρινάτρια), πυριτικά, θειικά και θειώδη άλατα του νατρίου, των οποίων η κοινή καθαριστική δράση οφείλεται στην αλκαλικότητά τους. Τα καθαριστικά αυτά προϊόντα χρησιμοποιούνται μόνα τους ή σε συνδυασμό με άλλα για οικιακή χρήση (καθάρισμα σκευών από σίδερο, αλουμίνιο και γυαλί) και βιομηχανική (λευκάνσεις, πλύσιμο των χρωμάτων των ελαιογραφιών, απολυμάνσεις κλπ.). Άλλα ανόργανα καθαριστικά μέσα είναι οι άργιλοι, και ιδιαίτερα ο βεντονίτης, ποικιλία αργίλου που σχηματίζεται από πυριτικό αργίλιο, με μαγνήσιο, οξείδιο του σιδήρου και αλκάλια, που έχει την ιδιότητα να απορροφά νερό σε ποσότητα ίση με το οκταπλάσιο του βάρους του και να αποκολλά εύκολα τις επικαθήσειςπου παράγονται από τα αλμυρά νερά. φυσικά οργανικά καθαριστικά. Είναι οι σαπωνίνες και οι ρητίνες· οι σαπωνίνες είναι ουσίες που λαμβάνονται από μερικά φυτά (ρίζες στρουθιού, κοινώς τσουένι). Οι σαπωνίνες χρησιμοποιούνται στις αλισίβες για το αγνό μαλλί, για τη βιομηχανική παρασκευή υγρών, για λούσιμο (σαμπουάν) και στις οδοντόκρεμες. Από τις φυσικές ρητίνες το κολοφώνιο είναι το α. που είναι πιο γνωστό και χρησιμοποιείται περισσότερο. Οι ρητίνες χρησιμοποιούνται στην παρασκευή των ρητινοσαπουνιών και των υποκατάστατων του λινέλαιου. τεχνητά οργανικά καθαριστικά. Το κυριότερο καθαριστικό αυτής της κατηγορίας είναι το σαπούνι, μείγμα αλκαλικών αλάτων των λιπαρών οξέων σε κολλοειδές διάλυμα. Οι κύριοι τύποι σαπουνιών είναι δύο: τα ρευστά σαπούνια, δηλαδή τα κοινά σκληρά νατριούχα με λιπαρά οξέα όχι λιγότερο από 63%, και τα ζυμωτά σαπούνια, δηλαδή τα μαλακά και τα φαρμακευτικά, καλιούχα με 30-40% λιπαρά οξέα. Η βιομηχανική μέθοδος για την παραγωγή αυτών των τύπων σαπουνιού διαφέρει ανάλογα με την αλκαλική ουσία που χρησιμοποιείται στη σαπωνοποίηση (υδατικό διάλυμα καυστικού νατρίου ή καυστικού καλίου). Η σαπωνοποίηση, δηλαδή η υδρόλυση και η διάσπαση των λιπών σε οξέα και γλυκερίνη, γίνεται βιομηχανικά με τήξη μέσα σε καζάνια των ουδέτερων λιπών και προσθήκη με αργό ρυθμό διαλύματος καυστικού νατρίου ή καλίου (αλκαλική αλισίβα). Τα λίπη διασπώνται και τα λιπαρά οξέα που ελευθερώνονται έτσι εξουδετερώνονται από τα αλκάλια. Η σαπωνόμαζα σχηματίζεται έτσι σε φάση διασποράς μέσα σε περίσσεια αλκαλικού διαλύματος. Το σαπούνι θρομβώνεται (κακοποίηση) και με προσθήκη χλωριούχου νατρίου αποχωρίζεται από την αλισίβα και την ελευθερωμένη πια γλυκερίνη. Αφαιρούνται οι αλισίβες από το καζάνι, όπου παραμένει σαπωνόμαζα και τελικά γίνεται η εργασία καθαρισμού του σαπουνιού με νερό σε υψηλή θερμοκρασία. Σχηματίζεται έτσι το colette (σαπούνι σε διάλυμα) το οποίο υποβάλλεται σε πρόσθετο ψήσιμο και σχηματίζεται το λεγόμενο ρευστό σαπούνι. Η τελική φάση της διαδικασίας κλείνει με τη διοχέτευση του ρευστού σαπουνιού σε δοχεία ψύξης και σε ειδικά μηχανήματα όπου γίνεται η συμπίεση στο επιθυμητό σχήμα. Ακολουθεί ωρίμανση και ξήρανση με θερμό αέρα. Τα ζυμωτά σαπούνια ψύχονται αργά και η μάζα τους στερεοποιείται σε μεγάλα κιβώτια. Τα μεγάλα κομμάτια που βγαίνουν από τα κιβώτια παίρνουν το επιθυμητό σχήμα με τον ίδιο τρόπο όπως και τα ρευστά σαπούνια. Κατά την παρασκευή των σαπουνιών αναμειγνύονται με τη σαπωνόμαζα και πολλά άλλα προϊόντα, όπως είναι το λάδι κοκκοφοίνικα, το κολοφώνιο ή τα υποχλωριώδη άλατα για τη λεύκανση του σαπουνιού. αλκαλικά καθαριστικά σε σκόνες. Τα καθαριστικά αυτά ή αλισίβες χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα για να πλένονται τα ασπρόρουχα και πρέπει να περιέχουν το λιγότερο 25% λιπαρά οξέα. Κύριο χαρακτηριστικό των αλκαλικών καθαριστικών πρέπει να είναι το να διαλύονται στο νερό και να παράγουν άφθονο αφρό. Οι μέθοδοι παρασκευής των καθαριστικών αυτών βασίζονται στη μηχανική κονιοποίηση των ρευστών ή των μαλακών ζυμωτών σαπουνιών και στην προσθήκη και άλλων συστατικών, όπως η ολεΐνη, το κοκκόλιπος, το φοινικέλαιο, η στεατίνη κλπ. συνθετικά καθαριστικά. Αποτελούνται κυρίως από λιπαρές αλκοόλες εστεροποιημένες με θειικό οξύ και από συνεργά υλικά, όπως ανθρακούχα, πυριτιούχα, φωσφατούχα άλατα κλπ. Τα συνθετικά καθαριστικά έχουν την ιδιότητα να παράγουν πολύ αφρό (ουσίες ενεργές στην επιφανειακή τάση). Οι λιπαρές αλκοόλες παρασκευάζονται συνθετικά με υδρογόνωση των οξέων απευθείας από υδρογόνο και άνθρακα, με προσθήκη ύδατος στις ολεφίνες και με αναγωγή των λιπαρών οξέων με νάτριο και αλκοόλη. Η σουλφόνωση είναι η μέθοδος με την οποία ενώνεται η ομάδα SO₃H με ένα άτομο άνθρακα ή αζώτου μιας οργανικής ένωσης. Για να ενωθεί η ομάδα SO₃H με τις λιπαρές αλκοόλες και να παρασκευαστούν έτσι τα σουλφονωμένα συνθετικά καθαριστικά, χρησιμοποιείται το θειικό οξύ, το θειώδες ή υποθειώδες και άλλες ουσίες που περιέχουν θείο. Τα συνθετικά καθαριστικά παρασκευάστηκαν για πρώτη φορά το 1836, αλλά μόνο τα τελευταία χρόνια η βιομηχανική τους παρασκευή γνώρισε αξιόλογη ανάπτυξη με τις μεγάλες προόδους που έγιναν χάρη στην παρασκευή των λιπαρών αλκοολών από τους υδρογονάνθρακες που προέρχονται από τα κλάσματα του πετρελαίου. Σήμερα, τα συνθετικά καθαριστικά αποτελούν τα 2/3 της βιομηχανικής παραγωγής των καθαριστικών μέσων. α. ακαθαρσίας. Είναι ουσίες που έχουν την ιδιότητα να αφαιρούν από την επιφάνεια ενός στερεού οποιαδήποτε ακαθαρσία. Συνήθως, μεταξύ των α. συμπεριλαμβάνονται και τα οργανικά καθαριστικά, εκτός από τα κοινά σαπούνια. Και τα δύο αυτά είναι μέσα ενεργά επιφανειακής τάσης, ουσίες δηλαδή ικανές να μειώσουν την επιφανειακή τάση μεταξύ δύο διάφορων φάσεων, υγρής-υγρής, υγρής-στερεής, υγρής-αέριας, και να παράγουν αφρό με ανάδευση. Η απορρυπαντική τους δύναμη οφείλεται γενικά στην ικανότητα μιας ουσίας να απάγει τα σωματίδια ακαθαρσίας και εξηγείται σε γενικές γραμμές με τον συντονισμό διάφορων σύγχρονων δράσεων. Το φαινόμενο αυτό όμως είναι αρκετά πολύπλοκο. Τα σωματίδια πρώτα αποσπώνται και συσσωματώνονται σε μεγάλα σφαιρίδια, τα οποία ακολούθως ομογενοποιούνται και γαλακτωματοποιούνται μέσα στο υδάτινο διάλυμα και έτσι απομακρύνονται. Το α. επιπλέον περικαλύπτει κάθε σφαιρίδιο με μια λεπτή προστατευτική μεμβράνη, έτσι ώστε να αποφεύγεται η περίπτωση συνένωσης των σφαιριδίων. Τις ιδιότητες μεταβολής της επιφανειακής τάσης των διάφορων ουσιών και επομένως καθαρισμού εξήγησε θεωρητικά ο Λαγκμουίρ το 1916-17· οι ιδιότητες αυτές εξαρτώνται από τη μοριακή δομή των α. ουσιών που αποτελούνται κατά κανόνα από ένα υδρόφιλο τμήμα και ένα υδρόφοβο. Συγκροτήματα υδρόφιλων ομάδων είναι τα καρβοξύλια, τα υδροξύλια, η σουλφονική ή αμμινική ομάδα, ενώ υδρόφοβες είναι οι μακριές αλυσίδες των υδρογονανθράκων με μεγάλο μοριακό βάρος. Τα μόρια που σχηματίζονται από μια αλυσίδα αυτού του τύπου και από μια υδρόφιλη ομάδα συμβαίνει να διατάσσονται μέσα σε ένα διάλυμα με τρόπο τέτοιο ώστε η υδρόφιλη πλευρά τους να κατευθύνεται προς το νερό και η υδρόφοβη προς τον αέρα· αυτή η ειδική διάταξη, ή καλύτερα αυτός o προσανατολισμός των μορίων, είναι ο κύριος υπεύθυνος παράγοντας των ιδιοτήτων επιφανειακής τάσης. Ανάλογα με τη φύση της υδρόφιλης ομάδας, τα α. διακρίνονται σε α. ανιονικά, κατιονικά και μη ιονικά. Τα ανιονικά είναι τα πιο κοινά· σε αυτά η υδρόφιλη ομάδα έχει αρνητικό φορτίο (ομάδες καρβοξυλιακές, σουλφονικές κλπ.)· ανιονικά α. είναι σαπούνια, δηλαδή αλκαλικά άλατα οργανικών οξέων με μεγάλο μοριακό βάρος, που έχουν το καρβοξύλιο ως ομάδα υδρόφιλη, και τα σουλφονωμένα παράγωγα (ομάδα υδρόφιλη - SO₃H), τα οποία κυκλοφορούν στο εμπόριο με τα πιο διαφορετικά ονόματα. Από τα σουλφονωμένα προϊόντα περισσότερο κοινά και γνωστά είναι σουλφονικά παράγωγα των αρωματικών υδρογονανθράκων με τους οποίους είναι ενωμένη μια αλειφατική υδρόφιλη αλυσίδα. Τα πρώτα σουλφονικά προϊόντα παρασκευάστηκαν το 1860, αλλά μόνο αργότερα διαδόθηκαν πολύ, τόσο για τις ιδιότητές τους όσο και για το χαμηλό κόστος παραγωγής. Έχουν άριστες απορρυπαντικές ιδιότητες και σε σχέση με τα σαπούνια είναι λιγότερο ευπαθή στη σκληρότητα των υδάτων, επειδή η σουλφονική ομάδα είναι πιο υδρόφιλη από αυτήν του καρβοξυλίου. Στα κατιονικά α. το υδρόφιλο μέρος αποτελείται από αμινικές ομάδες και στα μη ιονικά από ομάδες υδροξυλικές, αιθερικές κλπ. Πρέπει τέλος να προσθέσουμε ότι έχουν καθαριστικές ιδιότητες ακόμα και αργιλώδεις ουσίες πρωτεϊνικής φύσης (ένζυμα) και μερικά πυριτικά παράγωγα. Τα α. είναι γενικά γνωστά για την οικιακή χρήση τους, αλλά η σημασία τους έγκειται κυρίως στις βιομηχανικές εφαρμογές τους. Παραδοσιακή εγκατάσταση ξήρανσης μέσα σε κενό ψύξης και νηματοποίησης σαπουνιού. Εγκαταστάσεις παραγωγής απορρυπαντικών· αριστερά, ο πύργος ξήρανσης και η εξαγωγή. Το σαπούνι υπήρξε για αιώνες το κύριο απορρυπαντικό μέσο· στη φωτογραφία, παραδοσιακός τρόπος επεξεργασίας, όπου μετά την ψύξη και τη συμπίεση τεμαχίζεται στο επιθυμητό μέγεθος. Ο χαρακτηριστικός αυτός αφρός παράγεται με την προσθήκη ενός απορρυπαντικού στο νερό. Διάταξη των μορίων ενός καθαριστικού με το υδρόφιλο μέρος προς το νερό και την υδρόφοβη αλυσίδα προς την επιφάνεια του νερού.