Исследование пенообразования синтетических моющих средств в воде различной жесткости
Секция: Химия
![](https://nauchforum.ru/themes/mix_and_match/images/logo.jpg)
XXXIX Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: естественные и медицинские науки»
Исследование пенообразования синтетических моющих средств в воде различной жесткости
В различных отраслях современной промышленности всегда есть потребность в качественных моющих средствах. Особое место занимают бесконтактные моющие средства, применяемы на автомоечных комплексах и обладающих самым емким рынком в отрасли [1].
В качестве основного компонента синтетического моющего средства (СМС) могут использоваться как ионогенные, так и неионогенные ПАВ. В качестве анионных ПАВ широкое применение нашли алкилсульфаты, которые обладают прекрасными моющими свойствами, образуют обильную пену и хорошо понижают поверхностное натяжение, однако, данные вещества разрушаются в кислой среде, чувствительны к жесткости воды и обладают высоким раздражающим действием [2].
Поверхностная активность катионных ПАВ является следствием растворения в воде катионов, содержащих длинноцепочечные гидрофобные радикалы. В основном данный класс соединений представлен солями четвертичных аммониевых оснований [3; 4].
Отличительная особенность неионогенных ПАВ состоит в том, что они образуют ионов в водных растворах. Растворимость таких соединений обусловлена только функциональными группами, имеющими гидрофильный характер [5; 2].
Зачастую заявленное качество моющих средств соответствует действительности. Одной из главных проблем в таком случае может являться жесткость воды, используемой для разбавления суперконцентрата СМС. В данной работе отражены данные экспериментально исследования влияния воды различной жесткости на пенообразующую способность модельного средства.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследовался образец синтетического моющего средства, состав которого представлен в таблице1. Порядок смешения веществ указан цифрами.
Приготовление испытуемого раствора
Навеску синтетического моющего средства добавляют в мерный стакан, растворяют в 50-60 см3 воды, перемешивают до полного растворения. Растворение порошкообразных и пастообразных средств осуществлялась при нагревании до (60±5)ОС. Полученный раствор доводился водой до 100 см3 водой и перемешивают, избегая пенообразования. Конечный вариант смеси представлен в таблице 1
Приготовление раствора проводят при температуре испытания с допускаемым отклонением ±5 ОС. Для каждого опыта готовится не менее 200 мл раствора. Раствор готовится не позднее чем за 30 мин и не ранее чем за 2 ч до испытания
ПАВ представлен смесью- катионного и неиногенного ПАВов.
Для анализа качества образование пены и качества очистительных свойств получаемого раствора были отобраны образцы воды (таблица 2).
Таблица 1.
Состав моющего средства
Компонент |
Количество, см3 |
1. Вода |
78 |
2. Соляная кислота |
2 |
3. Этиленгликоль |
6 |
4. Силикат натрия |
3 |
5. Комплексон( Трилон-Б) |
3 |
6. ПАВ |
8 |
Таблица 2.
Вода, используемая в экспериментальном исследовании
Пробы воды |
Жесткость, мг-экв. |
Дистиллированной |
0 |
проточной воды |
5 |
Проточной воды с применением термоумягчения |
3.5 |
Проточной воды с применением реагентного умягчения (Na2SiO3) |
4 |
Проточной воды с добавлением Са(НСО3)2 с целью повышения временной жесткости воды |
7 |
Проточной воды с добавлением CaCl2, с целью повышения постоянной жесткости |
8 |
Приготовление разных проб вод производился по схеме:
1. Добавление навески вещества массой 0,194 г (в пересчете на безводные соли), взятые с погрешностью не более 0,0002 г
2. Растворение в воде (с начальной жесткостью 5 мг-экв.) в мерной колбе вместимостью 1000 см3
3. Доведение до объёма раствора до метки тщательно перемешивая
В соответствии с поставленной целью при выполнении работы решалась задача: анализа качества пенообразования раствора – в соответствии с ГОСТ 22567.1-77.
Проведение испытания
Пенообразующая способность определялась на приборе Росс-Майлса при температуре 37±2 ОС.
Рисунок 1. Прибор Росс-Майлса
Порядок проведения эксперимента
300 мл раствора испытуемого средства доводят до температуры испытания. Из этого количества берут 50 мл раствора, наливают в мерный цилиндр по стенке так, чтобы не образовалась пена. Через 10 мин с помощью резиновой груши или насоса вводят пипетку в испытуемый раствор в объёме 200 мл так, чтобы не образовалась пена. Пипетку с раствором закрепляют в штативе так, чтобы её выходное отверстие находилось на расстоянии 900 мм от уровня жидкости в цилиндре и обеспечивало попадание струи в центре жидкости. Затем открывает кран пипетки. По истечению раствора из пипетки включают секундомер и измеряют высоту образовавшегося столба пены в миллиметрах. Затем через 5 мин, измеряют высоту образовавшегося столба пены в миллиметрах.
РЕЗУЛЬТАТУ И ОБСУЖДЕНИЯ
Результаты экспериментальных исследований пенообразования приведены в таблице 3
Таблица 3.
Качество образования пены
Проба воды |
Высота образуемой пены, мм d1 |
Высота образования пены через 5 минут, мм d2 |
Остаток пены, % |
Дистиллированная |
170 |
143 |
84,12 |
Проточная вода |
180 |
165 |
91,7 |
Проточной воды с применением термоумягчения |
175 |
161 |
92 |
Проточной воды с применением реагентного умягчения |
155 |
138 |
89 |
Проточной воды с добавлением Са(НСО3)2 |
158 |
136 |
86,1 |
Проточной воды с добавлением CaCl2 |
150 |
129 |
86 |
Анализ образцов моющих средств на основе воды различной жесткости по высоте образуемой пены проводился относительно средства на основе дистиллированной воды. У образцов на основе проточной воды и проточной воды с применением термоумягчения – первичная высота пены больше на 10 и 5 мм соответственно. У остальных образцов высота пены оказалась ниже. При добавлении к проточной воде Na2SiO3 исследуемый показатель уменьшился на15мм. При искусственном повышении жесткости с помощью Са(НСО3)2 и CaCl2 высота пены уменьшилась на 12 и 20 мм соответственно.
Согласно представленным данным Наилучшие пенообразующие свойства раствор проявляет в проточной воде с жесткостью в пределах 4–5 мг-экв. (средняя жесткость). При уменьшении или увеличении жесткости качества пены и чистящие свойства ухудшаются.
ВЫВОДЫ
Из результатов проделанного исследования следует, что качество синтетического моющего средства напрямую зависит от жесткости воды. На основе проточной воды, с жесткостью в пределах от 3–5 мг-экв, получаются синтетические моющие средства, обладающие лучшим пенообразованием.
![](/sites/default/files/publ_rinc.png)