袁锋.docx

袁锋.docx

《袁锋.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《袁锋.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

袁锋

湘潭大学

《现代精细化工》课程论文

题目：

皂基的研究及其应用

学院：

化工学院

专业：

化学工程与工艺

学号：

姓名：

完成日期：

2010年7月2号

皂基的研究及其应用

摘要：

皂基是一种最常用的表面活性剂,常在洗涤行业中被用作洗涤剂的活性组分,同时也是一种常用的控泡剂。

通过在洗涤剂中添加几种不同的皂来研究皂的加入是否对体系的使用性能产生影响。

结果表明,不同皂的抑制泡沫的性能大不相同,并且在洗涤剂中加入皂能显著减少洗衣后的漂洗次数,极大地节省了水资源。

在皂基生产中，为了保证成品皂色泽的稳定，通常采用控制皂基颜色的方法，实验将白度计应用到皂基色泽的检测中，实践证明，该方法比传统方法简便、准确、可靠，具有工业推广价值。

另外，本文对洗浴污水中洗涤剂处理及回用进行了一定的研究。

关键词：

皂基，表面活性剂，洗涤剂，泡沫，白度计

Theresearchandapplicationofsoap

Abstract：

Soapisoneofthemostcommonlyusedsurfactants,oftenusedinwashingdetergentintheactivecomponent,atthesametimealsoisakindofcommoncontroldefoamer.Byaddingdifferentindetergenttoresearchthesoaptojointhesoapwhethertheuseofsystemperformanceimpact.Resultsshowthatdifferentinhibitionofsoapbubblesperformanceisverydifferent,andjoininthedetergentcansignificantlyreducelaundrysoapafterrinsetimes,greatlysaveswater.Baseonproduction,inordertoguaranteethestabilityandfinishedsoapcolorusuallyadoptthemethodofcontrolbasecolor,experimentalprojectswillbeappliedtothewhitenessofbasecolor,practiceprovesthatthismethodissimple,accuratethanthetraditionalmethod,andreliable,industrialpopularizationvalue.Inaddition,thispaperbathwastewatertreatmentandreuseofscourofresearch.

Keyword：

Soap,detergent,surfactants,foam,whitedegreeprogram

一、皂基在洗涤剂中的应用[1]

随着人们生活水平的提高,洗衣机使用越来越广泛,对低泡沫和易漂洗的洗涤剂的需求量也越来越大。

如果洗涤剂泡沫太丰富,使用时泡沫会溢出洗衣机,从而造成洗涤液的大量损失。

洗衣机内泡沫的大量存在,也会形成较大的阻力,从而降低了机械力对衣物的作用,也不利于洗涤[2]。

另外,泡沫与漂洗干净难易也密切相关[3]。

在一定的洗涤条件下,可以用泡沫量来评价漂洗程度。

漂洗容易不仅能够减轻人们的负担,而且还可大大地节省水资源。

一般通过加入消泡剂来抑制洗涤剂的泡沫,改善其漂洗能力。

最常用的有皂、醇类、硅酮和聚醚等。

但聚醚类价格较高,应用不广,而有机硅酮类消泡剂较难加入,有时会引起析油现象,而且洗涤衣物时,会在衣物上留下硅斑[4]。

皂价格便宜,来源广泛,在很多洗涤剂中常被用作活性物的主要成分。

但同时在一定条件下,它也是一种有效的泡沫调节剂。

本文主要研究了表面活性剂之间的复配对泡沫的影响,并选用了最常用皂来控制洗涤剂的泡沫,改善其漂洗性能,希望能对实际应用有所帮助。

1.1实验方法

泡沫力的测定:

采用国标GB/T13173·6-91测定方法[5]。

漂洗难易的判别:

洗涤时加入20mL的洗涤液,加入1L的自来水,用相同数量的布料在固定的条件下进行搓洗。

漂洗时,用2L的自来水进行漂洗,观察漂洗后泡沫去除的难易程度。

1.2结果与讨论

1.2.1几种表面活性剂泡沫高度的比较

不同表面活性剂的泡沫高度相差很大。

图1为不同表面活性剂的泡沫高度情况。

从图1的结果可以看出,对于单个表面活性剂来说,AES产生的泡沫很高,而同为阴离子表面活性剂的SAS则相对较低。

非离子AEO系列的表面活性剂则较低。

由于SAS为仲烷基结构,分子间相互作用力相对较弱,致使其泡沫稳定性稍差。

而非离子表面活性剂的分子表面积较大,表面弹性较低,而且缺少分子间的电荷作用,因而泡沫性也较差。

在实际中,可以考虑用上面的低泡表面活性剂[6]来作为洗涤剂的主要成分。

图1　几种表面活性剂泡沫高度

1.2.2　表面活性剂的复配对泡沫[7]的影响

在一般的洗涤剂中,通常都是将阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂进行复配,来增强其去污能力。

因此,在实验中主要进行了阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂之间的复配。

结果发现,阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配时产生的泡沫比它们单独存在时的泡沫要多。

图2为SAS与AEO-7复配时的泡沫情况（总表面活性剂的质量分数为15%）。

图2　复配表面活性剂的泡沫高度

同样,用L-64与SAS复配也使其产生的泡沫明显增多。

表面活性剂之间的复配,特别是阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂之间复配后,其临界胶束浓度降低。

另外,阴离子表面活性剂分子可以穿插在非离子表面活性剂分子之间,从而使界面膜中分子排列更为紧密,膜强度增大。

同时,由于离子型表面活性剂的作用,双电层的存在,其电斥力使得液膜之间不宜靠拢。

以上均导致了复配后的泡沫更为明显。

1.2.3肥皂对表面活性剂体系泡沫的影响

（1）不同肥皂对泡沫的影响

肥皂也是一种阴离子表面活性剂,它也可以与其他的表面活性剂进行复配。

在实验中,通过加入不同的皂,来考察其对泡沫的影响。

实验研究了以下的体系,体系1（AES:

6%;AEO-7:

8%;AEO-9:

3%;6501:

2%）和体系2（AES:

6%;AEO-7:

8%;AEO-9:

3%）为阴离子—非离子表面活性剂复配体系,体系3（AEO-7:

10%;AEO-9:

3%;6501:

2%）和体系4（AEO-7:

10%;AEO-9:

3%）为纯非离子表面活性剂体系。

实验中测得它们的泡沫情况如图3所示。

图3　不加任何皂的体系的泡沫高度

若往上述体系中加入质量分数1·5%的油酸皂,则泡沫情况见图4。

若加入质量分数1·5%的皂粒,则泡沫情况见图5。

图4　油酸皂对不同体系泡沫高度的影响

图5　皂粒对不同体系泡沫高度的影响

将图4、图5与图3相比较,可以发现,油酸皂的加入对泡沫的影响极其微弱,而皂粒则明显对泡沫有抑制作用,有明显的抑泡和消泡效果。

把皂粒换成皂粉[8],结果类似。

作为一种消泡剂,油酸皂一般具备以下特性,即低黏度、几乎不溶于水且能在泡沫表面自发分散[9]。

皂作为一种消泡剂,由于其和水中的钙镁离子结合形成难溶于水的钙皂和镁皂,吸附在泡沫表面,形成脆性液膜,泡沫失去弹性,从而引起破泡作用。

而油酸皂具有不饱和键,溶解度相对较大,如果低表面张力的消泡剂进入液膜后被液膜内的液体所溶解,它将起稳泡作用。

此外,油酸皂具有增黏效应,它的加入可能使泡沫表面黏度增大,从而使泡沫液膜不容易破坏。

（2）油酸皂[10]的加量对泡沫的影响

由于加入质量分数1·5%的油酸皂对泡沫影响微弱,实验中测定了改变油酸皂的含量对AES体系的泡沫影响,如图6所示。

图6　油酸皂的加量对泡沫高度的影响

从图6可以看出,油酸皂只能稍微影响体系的初始泡沫高度,继续增加油酸皂的量,对体系的泡沫高度几乎没有影响。

1.3　肥皂对体系漂洗性能的影响

当衣物洗涤以后需要漂洗。

漂洗容易既节省时间,又能够节省水资源。

在一个主要由AES组成的纯阴离子体系中进行漂洗,漂洗结果见表1。

若换成阴—非离子或非离子表面活性剂体系,漂洗结果见表2。

同样,当皂换为皂粒或皂粉时,也得到了表1和表2相同的结果。

泡沫是衡量漂洗是否干净的最重要的指标。

以上结果表明,皂的加入能够显著减少漂洗次数,减轻了人们的负担,同时也节省了大量的水资源。

1.4结论

（1）阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂进行复配,其泡沫高度比它们的单独存在时的泡沫高度都要高。

（2）在洗涤剂中加入皂,能对体系的泡沫产生影响,不同的皂对泡沫的影响差别较大。

（3）皂的加入能明显减少漂洗次数,能给人们带来极大的方便,并且能够节省水资源。

因此,在实际应用中,可以适当选择皂类加入洗涤剂中,既可以起到控泡效果,又可以有效减少漂洗次数,减轻人们的负担,同时节省了水资源,且皂类价格便宜,来源广泛,是一种比较理想的添加剂。

二、皂体色泽的检验方法

皂基是指含水分35％的脂肪酸皂，又称为净皂。

它是制造肥皂的半制品。

皂基的制备[11]有中性油皂化法和脂肪酸中和法两种。

中性油皂化是制备皂基的基本方法之一[12]

肥皂、香皂油脂配[13][14]方不同或油脂配方小调整，或油脂配方相同油脂来源不同造成皂基颜色不稳定，以致影响成品皂色泽。

为了避免因其而出现的质量问题，目前各企业普遍选择中控—测定皂基的色泽来达到目的。

因此，中控检测方法的可行性、准确性有很重要的意义。

现行皂基色泽的测定方法（WSL-1[15]比较测色计法）精确度较低，不能很准确的指导生产。

生产中将WSD-3[16]白度计应用到皂基色泽的检测[17]中，经过实验证明，该方法比传统方法简便、准确、可靠。

通过大量实验得到白度计法的一组控制标准，用以指导生产，效果良好。

2.1实验方法

取样方法在离皂化锅边缘0.5m、深1m处取样。

测试方法取皂基5g，放于50ml热酒精中溶解，待溶解完全倒入样品池，用WSL-1比较测色计测量；取皂基10g左右放置至室温，用WSD-3白度计中恒压压样器压样后取下补盖，用WSD-3白度计测量。

结果表明，用WSD=3白度计能测量皂基由偶然因素引起的白度的微小变化，从而可以采取相应措施，以保证成品皂色泽的稳定。

经过实验证明，该方法有很好的可行性，具有工业推广价值。

三　关于洗浴污水中洗涤剂处理[18]及回用研究

３.１处理工艺试验和选择

目前国内洗浴污水中LAS的处理工艺主要有生物处理法[19]、物理化学法[20]和生化物化混合法[21]3种

工艺试验

３.１.１混凝剂选择

目前国内外对洗浴污水处理工艺的设计特点一般是:

原水经过格栅、毛发过滤器进入调节水池,然后进入混凝沉淀、消毒过滤工艺[22]。

此工艺主要以药剂的氧化作用和絮凝作用使污水得以净化,所以混凝剂的选择是该工艺的重要因素[23]。

混凝去除有机物的机理是电性中和以及金属离子产生的水解产物———金属氢氧化物对有机物的吸附作用,这些金属氢氧化物的表面带正电,而洗浴废水中的有机物主要以蛋白质、油脂等人体代谢产物和亚甲兰活性物质为代表,常含有较多的官能团如—COOH、—NH2、—OH、—HSO3,在中性pH条件下大部分带负电荷,因此,在静电力作用下有机物被吸附到金属氢氧化物表面,从水中去除[24]。

按照该试验结论,根据目前市场上各种类混凝剂的特点,选择分子量较大、凝聚速度快、pH值适用范围较广、受环境温度影响小、容易水解的聚合氯化铝作为混凝剂较为合适。

在水样pH=7·9时,通过六联搅拌混凝沉淀试验,可以得到混凝剂的投加量与COD、LAS、SS去除率关系如图1所示。

水样原水水质:

COD=182mg/L,LAS=3·05mg/L,SS=32mg/L。

从图1可以看出,在加药量为6mg/L时,原水经过混凝沉淀之后,可以得到清彻透明的上清液,其中COD、SS含量已基本接近GB/T18920-2002标准,而LAS去除效率较低,未达到GB/T18920-2002标准,因此,需要采取进一步处理措施。

３.１.２　混凝加压气浮试验

在混凝加压气浮工艺中,通过控制混凝剂的投加量和回流比（溶气水与混凝气浮总出水量比值）,可以得到较好的处理效果。

采用L9（32）正交试验的方法[25],将影响气浮效果的两个因素混凝剂的投加量和回流

比,各设3个水平,其试验结果如表2所示。

水样原水指标:

COD=190mg/L,LAS=3·7mg/L,SS=100mg/L。

对表2进行综合分析可以看出,混凝加压气浮工艺有效地提高了COD的去除率,同时也提高了LAS的去除效果,使出水中的LAS含量可以达到1mg/L以下,同时,还将污水中的油脂去除。

但是按照GB/T18920-2002标准,一矿澡堂洗浴污水采用混凝加压气浮工艺处理后出水水质中还含有20%~30%的可溶解性COD和LAS,因此,该工艺不可以单独使用,应该采取进一步的处理措施。

３.１.３　活性炭[26]吸附试验

活性炭是一种非常优良的吸附剂,它具有很强的物理吸附和化学吸附的双重特性,易于吸附经消毒后变化为短链、小分子的有机物,能去除芳香族合成剂等,在处理含LAS废水时效果很好[27]。

根据矿区洗浴污水水质情况和活性炭的特性,以过滤速度和滤床高度作为影响因素进行L9（32）正交试验。

活性炭过滤柱入水水质COD[28]=187·6mg/L,LAS=3·32mg/L,将入水以不同的过滤速度注入不同高度的滤床,COD、LAS[29]的去除率试验结果如表3。

　从表3中可以看出,过滤速度的减小和滤床高度的增加,都可以有效的提高污水的COD和LAS的去除率,即洗浴污水与活性炭的接触时间的长短决定污水COD和LAS的去除率的高低。

考虑到水头压力损失、浊质的穿透性能及活性炭的运行周期等问题,根据试验的结果,选择滤床高度120cm、滤速10m/h作为技术运行参数比较适合工艺要求。

３.１.４　过滤试验

按照洗浴污水处理的传统工艺,处理后出水经过过滤消毒后,可以进行回用。

本试验采用石英砂滤罐对该工艺的污水进行过滤。

砂滤既有过滤功能又具有接触氧化的作用,当污水以8~10m/h的滤速经过滤罐中的石英砂时,水中的悬浮物被截留。

随着时间的增加,在滤料石英砂表面会生成生物氧化膜,可以进一步提高COD和LAS的去除率。

砂滤既可以节省占地面积,又减少了运行管理的工作量。

但是,在试验时发现,混凝沉淀后,单独使用砂滤对污水的处理效果较差,应将其与其他工艺串联才能够达到很好的效果。

工艺组合效果对比及选择：

根据单元试验,认为单独一项处理工艺不能够完全满足处理后出水水质达到国家标准,所以,应该将不同的工艺串联使用,才能使出水水质达到要求。

选用如下工艺方案进行对比试验:

a.混凝过滤+活性炭吸附;b.混凝加压气浮+活性炭吸附;c.混凝加压气浮+石英砂过滤。

对3种不同工艺方案分别进行连续进水对比试验,原水水质COD=184·6mg/L,LAS=3·1mg/L,SS=77·4mg/L,试验结果如表4。

　　从表4可以看出,串联后3种工艺方案处理后的出水水质均优于GB/T18920-2002标准。

3种工艺方案都可以作为一矿洗浴污水处理的备选工艺。

在预处理工艺相同的条件下,活性炭吸附工艺和混凝加压气浮工艺是方案选择的关键因素。

然而,活性碳再生能耗大,且再生后吸附能力亦有不同程度的降低,因而限制了其应用[30]。

另外,洗浴污水中的油脂会黏附在活性炭的表面,对活性炭的吸附能力和使用周期也产生很大影响。

考虑到现场运行维护成本、出水水质、工艺等各方面综合因素,确定第3种工艺方案是最佳选择,且完全满足设计要求,可作为首选方案。

该工艺方案c设计流程如图2所示。

３.２　结论

根据试验结果,混凝加压气浮+石英砂过滤对于矿区洗浴污水中的LAS和油脂具有很好的去除作用和一定的生物降解作用,处理后出水水质稳定,各项水质指标都优于GB/T18920-2002标准。

应用该工艺处理后的洗浴污水不仅能够满足洗煤用水的需要,还可用于乳化液的配制用水及矿区除尘、绿化等,在矿区具有广泛用途和推广价值,同时具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]施凯洲,谢五元,王静.皂基在洗涤剂中的应用.日用化学品科学.2009年4月.第32卷第4期

[2]夏纪鼎,倪永全·表面活性剂和洗涤剂化学与工艺学[M]·北京:

中国轻工业出版社,1997,504-505·

[3]刘云·洗涤剂———原理、原料、工艺、配方[M]·北京:

化学工业出版社,1998,110-111·

[4]李林英,田忠江·烷基芳基磺酸盐抑泡方法的研究[J]·湖北化工,1996

（1）:

35-36·

[5]傅若农.色谱分析概论.北京.化学工业出版社.2000

[6]许宏良.印染废水集中处理的污染源分析[J].工业安全与环保，2005

[7]镇祥华.表面活性剂在水处理中的应用[J].环境科学与技术，2004，27

（2）：

92-113.

[8]袁鹤吟.洗涤用品工业的发展和肥皂工业的展望[J]日用化学工业,1994,（04）.

[9]裘炳毅·化妆品化学与工艺技术大全（上册）[M]·北京:

中国轻工业出版社,1996,824-825·

[10]惠学德;魏克武;有色金属（选矿部分）油酸（皂）在矿物表面吸附量的测定.北京.1993年03期

[11]徐宝才.日用化学品.---性能制备方法.北京.化学工业出版社.2002

[12]颜红侠张秋禹.《高等学校教材日用化学品制造原理与技术》北京第54页

[13]吕也博“肥皂生产基本知识”，北京·轻工出版社1987

[14]《肥皂生产工艺》编写组·肥皂生产工艺.北京.轻工业出版社

[15]陈捷光，范世福光学式分析仪器［M］*北京：

机械工业出版社，1989

[16]经济管理委员会编委会*概率论与数据统计［M］*成都：

成都科技大学出版社1989

[17]汪正范.色谱定性与定量.北京.化学工业出版社.2000

[18]侯梅芳;日用化学品科学.降低环境影响的液体洗涤剂新配方.广东.2009年05期  

[19]张春杨;王香玲;张壮志;安徽农业科学.高浓度有机污水生物处理方法研究进展.山东.2007年31期 

[20］施浩川;环境工程.用物理化学方法处理武钢北湖排口污水试验研究.武汉.2006

[21].萤火.用物理化学方法加固含水砂层[J].铁道建筑,1991,（03）

[22]崔福义,杨海燕,马放,等.洗浴废水循环再利用技术的探讨和

分析[J].环境污染治理技术与设备,2004,5（5）:

67-71.

[23]管锡.混凝剂的不同应用机控制条件[J].环境工程,1998,16（16）:

26-28

[24]崔福义,任刚.安全.混凝法处理洗浴废水的试验研究[J].哈尔滨商业大学学报（自然科学版）,2004,20

（1）:

70-73.

[25]郑少华,姜奉华.试验设计与数据处理[M].中国建材出版社,2004,3:

1.

[26]卢辛成,蒋剑春.挥发性有机物的治理以及活性炭的应用研究进展[J].生物质化学工程,2009,（01）

[27]邵武,李中,宋岩.气浮法对矿区洗浴污水中洗涤剂处理及回用研究.环境工程2009.2第27卷1期

[28]　陈福泰,诸永前,王曙光,等.新型聚合铝硅混凝剂处理洗浴废水的试验研究[J].环境污染治理技术与设备,2002,3（7）:

22-24.

[29]林雨霏;王岩;崔鹤.LAS测定方法的研究进展.检验检疫学刊.2009.3

[30]　姜安玺,夏冰,李亚选.表面活性剂LAS废水处理研究进展[J].

安全与环境学报,2004,4

（2）:

82-85.

[31]陆德滨.生物活性炭方法处理洗浴污水探析[J].北方环境,2002,（03）

目录

摘要···········································1

一.皂基在洗涤剂中的应用····························1

1.1实验方法··································2

1.2结果与讨论··································2

1.3肥皂对体系漂洗性能的影响···················6

1.4结论·········································6

二、皂体色泽的检验方法·····························7

2.1实验方法···································7

三、关于洗浴污水中洗涤剂处理及回用研究·············7

３.１处理工艺试验和选择·························7

3.2　结论·······································10

参考文献···········································11