مواد شوینده صنعتی یا دترجنت ها چیست؟

مواد شوینده صنعتی یا دترجنت ها

اصطلاح دترجنت ها به انواع زیادی از مواد تمیز کننده اطلاق می گردد که برای زدودن چرک از روی پارچه،ظروف و سایر اشیاء بکار می روند. اجزای اصلی تشکیل دهنده دترجنت ها مواد آلی هستند که خاصیت فعال سطحی در محلول های آبکی دارند و بنام عوامل جذب سطحی یا سورفاکتان ها نامیده می شوند که همه آن ها مولکول های بزرگ قطبی هستند. یک انتهای مولکول محلول در آب و انتهای دیگر به آسانی در چربی ها حل می شود. حلالیت در آب بخاطر وجود گروه های کربوکسیل، سولفات و هیدروکسیل هستند. سورفاکتان هایی که دارای کربوکسیل،سولفات و سولفانات هستند، همگی بصورت نمک سدیم یا پتاسیم مورد استفاده قرار می گیرند.

از سال 1945 میلادی انواع گوناگونی از مواد شوینده صنعتی یا دترجنت های سنتزی که معمولا سیندات ها نامیده می شوند، بجای صابون مصرف زیادی پیدا کرده اند و مهمترین وجه تمایزشان در عدم ایجاد ترکیبات نا محلول با یون هایی است که عامل ایجاد سختی هستند. اینگونه پاک کننده ها همچنین این مزیت را دارند که نمک اسیدهای نسبتا قوی هستند و به همین دلیل در آبهای اسیدی بصورت اسیدهای نامحلول ته نشین نمی شوند که این یک خاصیت نا مطلوب برای صابون است.نوع تجاری غالبا شامل 10 تا 30 درصد از سورفاکتانها و 70 درصد مواد سازنده می باشد.

سورفاکتان های سنتزی شامل سه نوع اصلی هستند که عبارتند از: آنیونی-غیریونی و کاتیونی.

مشکلات زیست محیطی ناشی از دترجنت ها

تخلیه پساب های حاوی دترجنت ها چه از طریق کارخانجات سازنده و چه از طریق مصارف خانگی این مواد، باعث بروز مشکلات زیست محیطی عمده ای می شود، برای جلوگیری از این دسته از مشکلات نحوه طراحی پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد. این مشکلات به سه دسته عمده تقسیم بندی می شوند:

1- مشکلات زیست محیطی ناشی از سورفاکتان ها

2- مشکلات زیست محیطی ناشی از فسفر

3- مشکلات زیست محیطی ناشی از مواد سازنده دترجنت ها

مواد سازنده دترجنت ها

سازنده ها با مواد موجود در سختی آب، پیوند یافته و به محلول پاک کننده،خاصیت قلیایی می بخشد و عملکرد سورفاکتان موجود در ماده پاک کننده را به نحو چشمگیری اصلاح می کند.یک پاک کننده تجاری جامد،حاوی فقط 10 تا 30 درصد سورفاکتان و 70 درصد مواد سازنده است.همچنین اغلب پاک کننده ها حاوی پلی فسفات هستند که برای کمپلکس کردن کلسیم افزوده شده و به عنوان سازنده عمل می کند.سایر اجزاء تشکیل دهنده پاک کننده ها دربر گیرنده سیلیکاتهای سدیم(ضد خوردگی)،آمیدها(تثبیت کننده کف)،کربوکسیل متیل سلولز(معلق کننده خاک)، سولفات سدیم(رقیق کننده) و آبی است که توسط اجزای دیگر جذب می شوند. پاک کننده های فسفات داربه عنوان یک منبع عمده ورود فسفات به آب شناخته شده اند. فسفات یک عامل غذایی اساسی برای جلبک هاست و در آب های طبیعی بیش از دیگر عوامل غذایی نقش محدود کننده رشد جلبک ها را برعهده دارد. بنابراین حذف فسفات ها از پاک کننده ها به یک هدف عمده زیست محیطی تبدیل شده و بعضی قوانین محلی به تصویب رسیده است که تولید پاک کننده های فسفاته را محدود می کند. با این حال،یافتن جایگزین مناسبی برای پلی فسفات ها دشوار به نظر می رسید.

سازنده های رسوب دهنده مانند کربنات سدیم یا سیلیکات سدیم، کلسیم را به صورت کربنات و سیلیکات ته نشین می کند. این مواد نامحلول ممکن است بر پوشاک مصرف کنندگان رسوب کرده و پارچه را سفت کند. برخی فرمولاسیون های پاک کننده که در آن ها سازنده های راسب بکار رفته است به حدی قلیایی هستند که ایجاد سمیت می کنند. سایر سازنده ها که عوامل کمپلکس کننده قوی هستند، مسائل حل نشده ای در زمینه انتقال احتمالی فلزات سنگین را در بر دارند.

وضعیت سردرگمی که گریبانگر تلاش های انجام شده برای یافتن سازنده های قابل قبول از نقطه نظر زیست محیطی است،نمونه بارزی از مشکلاتی که فراراه تلاش برای یافتن راه حل مسائل زیست محیطی قرار دارد می باشد.یافتن جایگزین برای سازنده ها یی که دارای خواص و کارآیی معادل فسفاتها باشند، بسیار دشوار بوده است.تحقیقات وسیع،چند نوع ماده آلی را بعنوان رقبای تری پلی فسفاتها معرفی کردند. این مواد .NTAوCMT،CMOSعبارتند از:

NTA ها در این بین بیشتر از بقیه مورد استفاده قرار می گیرند. ضمن اینکه آنها می توانند تحت تجزیه بیولوژیکی قرار گرفته و متلاشی گردند. لازم به ذکر است که هنوز از این ماده در کشورمان بعنوان یک ماده سازنده استفاده نمی شود.

صابون ها

صابون ها بطور معمول از صابونیفیکاسیون چربی ها و روغن ها با هیدروکسید سدیم حاصل می شوند. این عمل در اصل یک فرآیند هیدرولیز است که با حضور یک عامل قلیایی برای خنثی کردن اسید چرب حاصله انجام می شود. به این ترتیب انجام واکنش تکمیل می شود. دو تشکیل دهنده هستند. پالمیتات سدیم (C17H33COONa) واولئات سدیم ((C17H31COONa دیگری که معمولا صابون عادی را تشکیل می دهند، عمل پاک کنندگی صابون ها اساساً نتیجه قدرت امولسیون سازی آنهاست. این مفهوم را می توان با توجه به ماهیت دو گانه آنیون صابون دریافت. بررسی ساختمان یون استئارت نشان می دهد که این یون از یک « سر» یونی از جنس کربوکسیل و یک « دم » دراز از جنس هیدروکربن تشکیل می شود.

در مجاورت روغن ها،چربی ها و سایر مواد آلی غیر محلول در آب، « دم » آنیون به انحلال در ماده آلی تمایل دارد، در حالی که « سر» آن همچنان بصورت محلول در آب باقی می ماند.در نتیجه صابون ماده آلی را بصورت امولسیون در آب معلق می کند که منجر به تشکیل میسل های کلوئیدی صابون می شود. تمام صابون های سدیم و پتاسیم محلول در آب هستند. اگر آب سخت باشد، کلسیم و منیزیم و یون های دیگری که عامل ایجاد سختی هستند،صابون را بصورت صابون های فلزی رسوب خواهند داد.

این نمک های نامحلول که معمولا نمک های کلسیم و منیزیم هستند، هیچگونه خاصیت پاک کنندگی نخواهند داشت. همچنین لخته های این مواد نا محلول سبب تشکیل رسوبات بدمنظری به روی لباسهای شسته شده توسط ماشین می گردد. اگر صابون کافی مصرف شود، کلیه کاتیون های دو ظرفیتی را می توان از طریق واکنش آن ها با صابون از صحنه خارج کرد که در این حال، آب دارای صابون اضافی، کیفیت پاک کنندگی مناسبی خواهد داشت.

هرچند تشکیل نمک های نامحلول کلسیم و منیزیم سبب شد تا در بسیاری از موارد نظیر نظافت لباس، ظرف و بسیاری موارد دیگر، استفاده از صابون کنار گذاشته شود،اما باید گفت که مصرف صابون از نقطه نظر حفظ محیط زیست دارای مزایای فراوانی است. صابون بلافاصله پس از ورود به سیستم فاضلاب یا آب بصورت نمک های کلسیم و منیزیم ته نشین می شود و بدین ترتیب هرگونه آثار احتمالی صابون محلول از میان می رود، نهایتا صابون به کمک تجزیه بیولوژیکی به کلی از محیط زیست خارج می شود. بنابراین صرف نظر از تشکیل کف مورد نظر، صابون دارای هیچگونه مشکل اساسی در زمینه ایجاد آلودگی نیست.