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

Таблица 2.

Вода, используемая в экспериментальном исследовании

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

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.