Sredstva za pranje

UVOD

Kao prvobitna sredstva za pranje koristili su se sapuni na bazi prirodnih proizvoda. Sa razvojem industrije počinje i proizvodnja sapuna, koja se razvija tokom XVIII i XIX veka. Prvi sintetični sapun napravljen je tek 1916. godine. Kasnije, tridesetih godina prošlog veka počinje proizvodnja deterdženata, koja je sve više napredovala.

Danas postoje deterdženti različite namene: za ručno i mašinsko pranje rublja, tečni deterdženti, deterdženti za ručno i mašinsko pranje posuđa. U zavisnosti od namene njihov sastav mora da ispuni potrebne zahteve.

Prva naučna gledišta ukazuju da sredstva za pranje treba da poseduju dobru sposobnost emulgovanja , sposobnost suspendovanja nečistoće kao i da ispoljavaju zaštitno koloidno dejstvo. Takođe treba da poseduju i sposobnost penušanja. Penušanje je jedna od karakteristika rastvora mnogih površinski aktivnih materija (PAM), a deterdženti kao složeni sistemi sadrže površinski aktivne materije u različitim koncentracijama zavisno od njegove namene.

Kako je penušanje jedna od osobina deterdženata koju poseduju, može se odrediti merenjem visine ili zapremine pene, korišćenjem različitih metoda.

Ključne reči: pene, površinski aktivne materije(PAM), deterdženti, pranje

1

1. PRANJE

1.1. Teorijska razmatranja procesa pranja

Goldsmit i Vajsman još 1913. godine su pokazali da su sposobnost dispergovanja i deflokulacija značajni faktori u procesu pranja a isto tako su istakli važnost površinskog i međupovršinskog adsorpcionog sloja[1d].

Spring je među prvima konstatovao da se pranje može objasniti kao proces u kome dolazi do stvaranja adsorpcionog kompleksa između sredstva za pranje i nečistoće na mesto adsorpcionog kompleksa koji postoji između nečistoće i tekstilnog materijala.

Rod i Brajner, 1929. godine proširili su ova zapažanja, kada se pojavljuje i prva moderna studija o mehanizmu pranja, i pokazali su da u toku pranja dolazi do uspostavljanja adsorpcione ravnoteže između nečistoće u rastvoru i opranog materijala.

Mekbejn smatra da je u procesu pranja solubilizacija značajan faktor, da zaštitno koloidno dejstvo, suspendovanje i sposobnost zamene jona imaju takođe važnu ulogu. Sposobnost zamene jona uslovljena je prisustvom reaktivnih grupa na celulozi i vuni a joni površinski aktivnih materija mogu da vrše zamenu kao i prosti elektroliti, tekstil-nečistoća + PAM ↔ tekstil-PAM + nečistoća-PAM

Sisli je jedan od istraživača na ovom polju koji smatra da penušanje sredstava za pranje poboljšava njihovu sposobnost pranja. Sredstvo za pranje je koncentrovanije u peni i stvaranje i razaranje pene u prisustvu zaprljanog materijala mehanički deluje na odstranjivanje nečistoće. Međutim, danas postoji veći broj PAM koje ispoljavaju visoku moć penušanja ali zanemarljivu sposobnost pranja. U primeni su i deterdženti za pranje u domaćinstvima koji dobro peru a ne penušaju, što ne znači da treba zanemariti uticaj pene u procesu pranja.

Mehaničko pokretanje materijala u toku pranja je takođe važan parametar, jer se mala količina nečistoće može ukloniti u statičnom sistemu.

Sisli ističe tri grupe osobina sredstva za pranje:

A – kvašenje, penušanje, emulgovanje, dispergovanje i deflokulacija, solubilizacija, zaštitno koloidno dejstvo, postojanost prema Ca2+ jonima.B – priroda rastvora sredstava za pranje, priroda površine supstrata, priroda nečistoće, tvrdoća vode.C – hemijske karakteristike sredstava za pranje, koncentracija sredstava za pranje, temperatura rastvora za pranje, stepen mehaničkog dejstva.

2

1.2. Definicija pranja

Pranje se može definisati kao proces uklanjanja nečistoće sa tekstilnog materijala ili drugog supstrata u vodenim ili nevodenim rastvorima pomoću odgovarajuće površinski aktivne materije [1d]. U procesu pranja uključena su tri elementa:

- nečistoća (materijal koji treba da se ukloni sa supstrata)- supstrat (površina koja treba da se očisti)- rastvor za pranje (tečnost koja se primenjuje da bi se sa supstrata uklonila nečistoća) Nečistoća može da bude tečna ili čvrsta, jonska ili nejonska, inertna ili reaktivna itd.Supstrat može da bude različit u svojoj strukturi, sastavu, obliku, propustljivosti i dr., što

sve utiče na sposobnost uklanjanja nečistoće u rastvoru površinski aktivne materije koja takođe može da bude sa različitom sposobnošću pranja.

1.2.1. Nečistoće

Nečistoće koje se nalaze na tekstilnom materijalu predstavljaju smešu stranih materija, najčešće tečnih i čvrstih, različitog hemijskog sastava i različitih fizičkih osobina. Uglavnom postoji dva tipa nečistoće: tečna (uljna) i čvrsta. Ove nečistoće su potpuno različite po svojim hemijskim i fizičkim karakteristikama pa se i uklanjaju različitim mehanizmima. Tečne nečistoće mogu da sadrže kožnu masnoću, masne kiseline, biljna ili mineralna ulja, masne alkohole i druge tečne komponente koje se nalaze u kozmetičkim preparatima. Čvrste nečistoće obično sadrže čađ-hidrofobni i hidrofilni ugljenik, proteine kože, okside gvožđa i čestice gline.

Niven je klasifikovao nečistoće prema njihovoj rastvorljivosti u vodi i to na:- organske i neorganske materije rastvorne u vodi kao što su:

šećer, sirup, organske kiseline koje potiču od voća, belančevinaste materije rastvorne u vodi i neorganske soli;

- neorganske materije nerastvorne u vodi, kao što su:cement, gips, kreč, glina, čađ;

- organske materije nerastvorne u vodi, kao što su:ulja, masti, asfalt, katran, boje, lakovi.

Smatra se da uobičajene nečistoće najčešće sadrže čađ, masti i ulja, mada treba istaći, da tekstilni materijal vezuje u najvećoj meri one nečistoće sa kojima je u dodiru u toku eksploatacije. Tako npr. zaprljano rublje sadrži slobodne masne kiseline, trigliceride viših masnih kiselina, masne alkohole, holesterine, NaCl, neznatne količine čađi, prašinu i belančevine.

3

1.2.2. Supstrat – tekstilni materijal

Danas postoji više tipova vlakana od kojih su izgrađeni tekstilni materijali različitih konstrukcija i oblika. Tekstilna vlakna prirodnog, veštačkog ili sintetskog porekla poseduju određene specifičnosti u pogledu hemijskog sastava, morfoloških i fizičkih karakteristika.

Sa gledišta hemijskog ponašanja neka vlakna, kao što su polietilenska su inertna, dok druga kao poliamidna, vuna ili celulozna vlakna imaju reaktivne grupe, što utiče na njihovu sposobnost zaprljavanja.

Površinska struktura vlakna kao i završni oblik tekstilnog materijala takođe imaju veliki uticaj na prljanje, kao i pranje tekstila.

Proučavanjem uticaja supstrata – tkanina od različitih vlakana na sposobnost vezivanja disperzije nečistoće, utvrđeno je da se lakoća kojom se prljaju tkanine može postaviti sledećim redom: pamuk < acetat < viskoza < najlon < vuna

Takođe se pokazalo da uklanjanje nečistoće sa tkanina ili pletenina od vune, pamuka, viskoznog rejona, najlona i terilena zavisi od prirode vlakana, strukture tkanina i pletenina kao i sredstva za pranje.

Naelektrisanje vlakna – tekstilnog materijala ima veliki uticaj na vezivanje kao i na uklanjanje nečistoće. U dodiru sa vodom tekstilna vlakna dobijaju određeno naelektrisanje kada se uspostavlja tzv. elektrokinetički ili zeta potencijal. Ovo naelektrisanje se javlja usled adsorpcije hidroksilnih jona slabo disosovane vode na vlaknu pri čemu se ekvivalent suprotno naelektrisanih jona zadržava u blizini granične površine, kao što pokazuje Slika 1.

v - + + l - + + a - + + + k - + + n - + + o - + Slika 1. Dvojni električni sloj na celuloznom vlaknu[1d]

Zeta potencijal može da ima i negativnu vrednost što zavisi od karaktera jona koji se nalaze u rastvoru. Na veličinu i znak naelektrisanja elektrokinetičkog potencijala u znatnoj meri utiče pH rastvora. Povećanjem pH rastvora povećava se negativno naelektrisanje vlakna dok smanjenje pH vrednosti izaziva smanjenje negativnog naelektrisanja ili čak i promenu znaka naelektrisanja u zavisnosti od vrste vlakana. Na promenu elektrokinetičkog potencijala isto tako utiče i adsorpcija prisutnih jona u rastvoru. Tako viševalentni katjoni i pri malim koncentracijama znatno snižavaju naelektrisanje vlakana i mogu čak i da ga promene, što je slučaj i sa površinski aktivnim katjonima. Viševalentni anjoni a naročito površinski aktivni anjoni, doprinose znatnom povećanju negativnog naelektrisanja što je od velikog značaja u procesu pranja obzirom da i čestice nečistoće imaju odgovarajuće naelektrisanje.

4

1.2.3. Kompleks vlakno – nečistoća

Nečistoća se deponuje na ili u vlakno izlaganjem tekstilnog materijala na vazduh koji obično sadrži fino suspendovane čestice ili kada se tekstilni materijal nađe u dodiru sa zaprljanom površinom ili vodenom suspenzijom kao i drugim vrstama nečistoće.

Velike čestice nečistoće koje se nalaze u vazduhu ili u tečnom medijumu talože se na vlakno. Ako su čestice vrlo fine kao u procesu filtriranja, prolaženjem vazduha ili tečnosti zaustaviće se u međuprostore prediva ili vlakna.

Vlažnost atmosfere u velikoj meri utiče kada se radi o prljanju pamučnog materijala. Stepen prljanja se smanjuje sa povećanjem relativne vlažnosti od 0 do 100 % kada je nečistoća čađ.

Masnoća, vlažnost, naelektrisanje i priroda tekstilnog materijala i nečistoće utiču na stepen zaprljanja. Kompton i Hart smatraju da se vezivanje nečistoće za tekstilni materijal odigrava na više načina i ističu da su bitna tri mehanizma[1d]:

- makrookluzija čestica nečistoća u međuprostorima tkanine i prediva;- mikrookluzija čestica nečistoća na površini vlakna;- sorpcija čestica nečistoća pod uticajem Van der Valsovih sila i elektrostatičkih sila na

površini ili u porama vlakana.

Do stvaranja kompleksa vlakno – nečistoća može da dođe i uspostavljanjem hemijskih veza između nečistoće i reaktivnih grupa vlakana ali se ovde više radi o pseudohemijskom vezivanju.

Veličina čestica nečistoće u velikoj meri utiče na stepen zaprljanja. Prljanje se znatno povećava kada su čestice nečistoće prečnika ispod 50 nm jer se ove zadržavaju između fibrila. Vrlo male čestice skoro je nemoguće ukloniti sa vlakna osim u slučaju energičnog mehaničkog tretiranja u toku pranja.

Adhezija kako tečnih tako i čvrstih nečistoća uglavnom je pospešena postojanjem Van der Valsovih sila. Adhezija izazvana električnim silama je mnogo slabije izražena naročito kada su vlakno i nečistoća nakvašeni rastvorom.

Uspostavljanje vodoničnih veza između nečistoće i vlakna obično se ne dešava sa uobičajenim tipom čestica čvrstih nečistoća. Ukoliko dođe do toga stvaraju se „fleke” koje se vrlo teško uklanjaju uobičajenim procesom pranja tj. čišćenja.

Hidrofobne nečistoće se teže uklanjaju sa hidrofobnih supstrata, nego sa hidrofilnih.Hidrofilne nečistoće se mnogo teže uklanjaju sa hidrofilnih supstrata što takođe ističe

značaj hemijskih karakteristika supstrata i nečistoće u njihovom vezivanju.

5

1.3. Uklanjanje nečistoća

1.3.1. Uklanjanje čvrstih nečistoća

Uklanjanje čvrstih nečistoća sa materijala u vodenim rastvorima sredstava za pranje uključuje dva osnovna mehanizma [1d]:

- kvašenje supstrata i čvrstih čestica rastvorom za pranje- adsorpciju površinski aktivne materije i drugih komponenata u rastvoru (neorganskih jona) na graničnim površinama supstrat – tečnost i nečistoća – tečnost.

Prema prvom mehanizmu adhezija čvrstih čestica nečistoće za materijal (tekstil) se u velikoj meri smanjuje u vodenom rastvoru zbog interakcije vode sa nečistoćom i supstratom [1d]. Prisustvo vode doprinosi stvaranju električnog dvojnog sloja na graničnim površinama supstrat – tečnost i čestica – tečnost. Ovi električni dvojni slojevi skoro uvek se manifestuju naelektrisanjem istog znaka na supstratu i na čestici nečistoće što izaziva uzajamno odbijanje koje i pored postojanja Van der Valsovih sila umanjuje adheziju. Voda takođe izaziva bubrenje vlakana što se manifestuje u povećanju rastojanja između čestica i supstrata. Tendencija rastvora, l, da se raširi po čestici nečistoće, n, ili tekstilu, t, može se izraziti preko koeficijenta rasprostiranja S, tj. Sln i Slt koji su dati jednačinama:

Sln = γnv – γnl – γvl

Slt = γtv – γtl – γvl

gde su:

γnv – površinski napon na graničnoj površini nečistoća – vazduh γtv – površinski napon na graničnoj površini tekstil – vazduh γvl – površinski napon na graničnoj površini vazduh – tečnost γnl – površinski napon na graničnoj površini nečistoća – tečnost γtl – površinski napon na graničnoj površini tekstil – tečnost

Ako je koeficijent rasprostiranja pozitivan onda se kvašenje odigrava spontano a u slučaju ako nije potrebno je da se saopšti mehanički rad da bi se površina potpuno nakvasila. Pošto su čestice nečistoće kao i supstrat uglavnom hidrofobnog karaktera što doprinosi da je γnv ili γtv

nizak to je neophodno i mehaničko tretiranje kako bi se čestice nečistoće i supstrat potpuno nakvasili. To je i jedan od razloga što se pranje uvek izvodi pod uticajem mehaničkog rada, najčešće kretanjem rastvora ili tekstilnog materijala.

Adsorpcija PAM i drugih komponenata u rastvoru na graničnoj površini tekstil – tečnost i na graničnoj površini nečistoća – tečnost je drugi značajni mehanizam koji se pojavljuje u

6

procesu pranja [1d]. Adsorpcijom PAM i drugih komponenata smanjuje se rad koji je potreban za uklanjanje čestice nečistoće sa tekstila i uopšte supstrata, pošto je promena slobodne energije po jedinici površine u ovom procesu adhezioni rad Wa, koji se u ovom slučaju može izraziti jednačinom:

Wa = γtl + γnl – γtn

Glavni mehanizam uklanjanja nečistoće sa supstrata, kada se zanemari mehaničko delovanje, uključuje postojanje negativnog električnog potencijala na odgovarajućim slojevima nečistoće i supstrata a koji se povećava adsorpcijom anjona iz rastvora za pranje. Anjonske PAM posebno efikasno deluju na povećanje negativnog potencijala na supstratu i česticama nečistoće.

Povećanjem negativnog potencijala supstrata i nečistoće povećava se njihovo uzajamno odbijanje, tj. energetska barijera za uklanjanje nečistoće sa supstrata se smanjuje a istovremeno povećava energetska barijera za ponovno taloženje nečistoće.

Potrebno je posebno istaći da je u ovim sistemima uvek potreban mehanički rad da bi se uklonile nečistoće sa supstrata (tekstila).

1.3.2. Uklanjanje tečnih nečistoća (masti)

7

Uklanjanje masnoća sa tekstilnog materijala ili drugog supstrata takođe uključuje više mehanizama u prvom redu kvašenje supstrata i nečistoće rastvorom za pranje.

Masnoća se uglavnom nalazi na tekstilnom materijalu (vlaknu) u obliku tankog filma. Pod uticajem rastvora za pranje ovaj se prevodi u veće ili manje globule koje se zatim otkidaju, uklanjaju sa materijala pod uticajem hidrauličnog dejstva ili mehaničkog tretiranja. Dispergovanje odnosno emulgovanje kao i solubilizacija masnoće su takođe važni činioci u ovom složenom mehanizmu pranja koji se može prikazati šematski na Slici 2 [1d].

Slika 2. Šematski prikaz mehanizma pranja

Molekuli površinski aktivne materije se adsorbuju na površini vlakna i masnoće sa orijentisanim hidrofilnim grupama prema rastvoru. Masnoća postaje hidrofilna i smanjuje se dodirna površina sa takođe hidrofilnim tekstilnim materijalom. Kada nečistoća, masnoća pređe u oblik globule lako se odvaja sa tekstilnog materijala i prelazi u rastvor pri čemu se stvara nova granična površina – adsorpcioni sloj molekula površinski aktivnih materija – tekstil umesto granične površine tekstil – masnoća. Molekuli PAM kao sredstva za pranje na površini hidrofobne masnoće u obliku globula grade hidrofilnu opnu koja omogućuje solubilizaciju i stabilizovanje nečistoće u rastvoru.

Ovako uprošćeni mehanizam pranja dozvoljava da se konstatuje da se u toku pranja odigrava[1d]:

8

- izdvajanje nečistoće sa materijala,- dispergovanje (emulgovanje) nečistoće u rastvoru,- stabilizovanje dispergovane (emulgovane) nečistoće.

Suspendovanje nečistoće u rastvoru za pranje i sprečavanje da se nečistoća ponovo vrati na materijal omogućeno je različitim mehanizmima koji zavise od prirode nečistoće.

Solubilizacija u micelama PAM smatra se da je najvažniji mehanizam u uklanjanju malih količina uljnih nečistoća sa tekstilnog ili drugog materijala. Uklanjanje masnoće sa supstrata, tekstilnog materijala postaje značajnije samo iznad kritične micelarne koncentracije.

Obim solubilizacije uljnih nečistoća zavisi od hemijske strukture površinski aktivne materije, njene koncentracije i temperature rastvora.

Kada površinski aktivna materija nije prisutna u dovoljnoj količini da solubilizuje svu uljnu nečistoću smatra se da se nečistoća suspenduje putem emulgovanja. Sposobnost rastvora za pranje da emulguje uljnu nečistoću, međutim, sama po sebi nije dovoljna da zadrži svu nečistoću da se ne vrati na supstrat. U ovome je i razlika između emulgovanja i solubilizacije koja obezbeđuje potpuno uklanjanje masnoće sa supstrata.

2. PENE

9

2.1. Osobine pena

Pene nastaju dispergovanjem nekog gasa, najčešće vazduha u rastvoru površinski aktivne materije kod kojih je zapremina gasa veća od zapremine tečnosti[1b].

Terminom fizičke osobine pena obuhvaćene su osobine: stabilnost pene, strukturno-mehaničke osobine, provodljivost toplote i električne struje itd. Posebno su značajne sposobnosti rastvora površinski aktivnih materija da obrazuju penu određenih karakteristika.

Mehure dispergovanog gasa koncentrovanih poliedarskih pena razdvajaju tanke opne tečnosti na čijim su površinama adsorbovani molekuli površinski aktivnih materija u vidu monomolekularnog sloja. Ovi slojevi adsorbovanih površinski aktivnih materija imaju osobine filmova.

Zbog toga faktori značajni za stabilnost filmova utiču i na stabilnost i razrušavanje pene.

2.2. Stabilnost pena

Pena kao disperzni sistem se razrušava spontano većom ili manjom brzinom, pri čemu dolazi do smanjenja zapremine ili gustine pene. Gustina se smanjuje koalescencijom mehura u unutrašnjosti, a zapremina nestankom mehurova gasa sa površine. Karakteristično je da se menja veličina mehura tokom vremena, veliki mehuri se povećavaju a mali smanjuju jer usled razlike pritisaka gas difunduje kroz opne iz malih u velike.

Proces razrušavanja pene je u uskoj vezi sa stabilnošću pene. Ako se zapremina ili visina pene menja sporo, tj. ako je vreme života pene dugo, smatra se da su pene stabilne. Proces razrušavanja pene ne mora da bude praćen promenom njene visine ili zapremine. Tako su stabilne one pene koje u toku datog vremenskog perioda poseduju visoku postojanost prema izdvajanju tečnosti (hidrostatička stabilnost), prema promeni disperznog sastava i time prema smanjenju zapremine pene (agregaciona stabilnost)[2].

Stabilnost pene zavisi od viskoziteta površinskog sloja, elastičnosti opni i električnog odbijanja dvojnih električnih slojeva (ako su pene stabilizovane jonskim površinski aktivnim materijama).

Visok površinski viskozitet usporava ceđenje tečnosti iz opni i njihovu deformaciju, ali istovremeno smanjuje elastičnost filma. Pri smanjenju debljine opni električni dvojni slojevi približavaju se jedan drugom čime se pojačava njihovo uzajamno odbijanje i sprečava dalje istanjivanje opne. Gibs – Marangonijev efekat elastičnih filmova usporava oticanje tečnosti iz opni i suprotstavlja se iznenadnom smanjenju debljine opni na pojedinim mestima. Svi ovi faktori povećavaju stabilnost pene.

Pene se spontano razrušavaju isticanjem tečnosti iz skeleta pene, difuzijom gasa kroz opne i raskidanjem opni. Ovi procesi se odigravaju istovremeno i nalaze se u uzajamnoj

10

zavisnosti. Isticanjem tečnosti iz skeleta pene dolazi do spontanog izdvajanja sve veće količine tečne faze iz sistema. Intenzitet odvijanja ovog procesa izražava se količinom izdvojene tečnosti u jedinici vremena (brzina isticanja). Difuzija gasa kroz opne i njihovo raskidanje dovode do promene veličine mehura gasa pa se ovi procesi karakterišu promenom veličine i raspodele veličine mehura gasa sa vremenom.

Kada veća zapremina tečnosti istekne iz pene u datom vremenu, kvalitativno znači da je stabilnost pene manja. Sa povećanjem koncentracije PAM – stabilizatora pene smanjuje se brzina isticanja, što se vidi Slici 3 [2].

Slika 3. Promene zapremine tečnosti istekle iz pene u tokuvremena t. Pena je stabilizovana različitom količinom PAM.

2.2.1. Faktori stabilnosti pene

- Rastvori jonskih PAM bolje pene i daju stabilnije pene od nejonskih PAM. Od anjonskih PAM stabilnije pene daju alkilsulfonati od alkilsulfata. Sa povećanjem dužine hidrofobnog dela u homologom nizu anjonskih i nejonskih PAM stabilnost se povećava do određene dužine ugljovodoničnog lanca pa se smanjuje.

- Sa porastom koncentracije rastvora PAM stabilnost pene se prvo povećava i dostiže maksimalnu vrednost pri koncentraciji jednakoj kritičnoj micelarnoj koncentraciji, pa se smanjuje. Zbog toga se u homologom nizu alkilsulfata, alkilsulfonata i natrijumovih sapuna maksimum stabilnosti pene pomera ka manjim koncentracijama sa povećanjem dužine ugljovodoničnog niza.

- Uticaj temperature na stabilnost pene je kompleksan jer je povezan sa istovremenim delovanjem više raznih faktora. Pri porastu temperature pojačava se isparavanje rastvarača, menja

11

se rastvorljivost stabilizatora pene, smanjuje se viskozitet tečne faze. Neke od ovih promena povećavaju stabilnost pene a druge je smanjuju. Takođe sa porastom temperature povećava se penivost anjonskih PAM, dostiže maksimalnu vrednost i potom se smanjuje.

- Razni dodaci takođe utiču na stabilnost pene. Dodatkom npr. karboksimetilceluloze povećava se stabilnost pene. Pri tome anjoni više utiču na stabilnost od katjona. Ako se doda čvrsta faza obrazuju se stabilne pene. Dodatkom čvrste faze stabilnost pene može i da se smanji, tj. pena može da se razruši.

- Stabilizatori pene su obično površinski aktivne materije (PAM). Dele se na penušavce prvog i drugog reda. Penušavci prvog reda ne obrazuju micele u rastvoru i obrazuju brzo razrušavajuće pene, a penušavci drugog reda obrazuju micele u rastvoru i daju visoko postojane pene[2].

3. SREDSTVA ZA PRANJE

12

( DETERDŽENTI )

3.1. Površinski aktivne materije (PAM) kao sredstva za pranje

Površinski aktivne materije su supstance koje u malim koncentracijama imaju sposobnost da se adsorbuju na površinama ili međupovršinama sistema i smanjuju površinski i međupovršinski napon.

Molekul PAM se sastoji od hidrofobnog (lipofilnog) dela koji je nerastvoran u vodi i hidrofilnog koji je rastvoran u vodi.

Odnos hidrofilnog i lipofilnog dela molekula kod površinski aktivnih materija određuje njihova svojstva i primenu. Taj odnos je poznat pod nazivom HLB vrednost što označava hidrofilno – lipofilnu ravnotežu (hidrophile – lipophile balance – HLB).

Sredstva za pranje (deterdženti) imaju HLB vrednost između 13 – 15 [4].Na osnovu osobina PAM tj. osobina hidrofilnih grupa da u vodenim rastvorima jonizuju

ili ne jonizuju izvršena je podela na [1a, 3, 4, 5]:

1. Anjonske PAM (aktivni deo molekula u vodenom rastvoru je negativno naelektrisan). Tu spadaju sapuni alkalnih metala, zemnoalkalnih metala, amino- sapuni, alkil-sulfati, alkil-sulfonati, alkil-etar-sulfati, alkil-benzensulfonati, sulfosukcinati itd.

2. Katjonske PAM (aktivni deo molekula u vodenom rastvoru je pozitivno naelektrisan). Najznačajniji su: kvaternerne amonijum- soli, piridinijum soli itd.

3. Nejonske PAM (ne jonizuju u vodenom rastvoru). Od prirodnih koriste se aciklični viši masni alkoholi, ciklični alkoholi itd. Od sintetičkih PAM primenjuju se mono i digliceridi, esterifikovani derivati sorbitana (span) i esterifikovani derivati sorbitana sa polioksietilenom (tween), estri viših masnih kiselina sa polioksietilenom.

4. Amfoterne PAM (aktivan deo može da bude anjonskog ili katjonskog karaktera zavisno od pH sredine). Tu pripadaju betaini, proteini i fosfolipidi, lecitin, alkil-amino kiseline itd.

Površinski aktivne materije imaju raznovrsnu primenu. Koriste se kao: sredstva za pranje (sapuni i deterdženti), emulgatori, dispergujuća sredstva, peneća sredstva, solubilizatori, vlažeća sredstva, antipeneća sredstva itd.

Površinski aktivne materije koje se koriste kao sredstva za pranje ili u deterdžentima uglavnom pripadaju grupi anjonskih i nejonskih PAM.

Frotscher smatra da PAM kao sredstva za pranje treba da poseduju sledeće osobine:

- da snižavaju površinski napon na granici faza- da kvase materijal i odvajaju nečistoće- da ispoljavaju dispergujuća svojstva- da imaju osobine zaštitnog koloida

13

Površinski aktivne materije koje ispoljavaju dobre detergentne osobine imaju prave, linearne ugljovodonične lance kao hidrofobne grupe a hidrofilne grupe na kraju lanca ili blizu kraja. Ovo ukazuje da se detergentnost PAM povećava sa dužinom hidrofobne grupe kao i sa pomeranjem hidrofilne grupe od centra ka graničnoj poziciji molekula.

Broj C atoma u hidrofobnom delu kod ovih površinski aktivnih materija se obično kreće u granicama od 12 do 18.

Npr. maksimalna sposobnost pranja se postiže pri nižim koncentracijama alkilsulfata sa većim brojem C atoma u ugljovodoničnom lancu.

Slika 4. Sposobnost pranja primarnih alkilsulfata[1d]

3.2. Formulacija sredstava za pranje

Sredstva za pranje na bazi sintetskih površinski aktivnih materija poznata su danas na tržištu pod nazivom deterdženti (engl. detergent) [1c].

Deterdženti predstavljaju smešu površinski aktivne materije i više dodataka koji se u novijoj literaturi referišu kao bilderi (engl. builder-graditelj) a koji su po hemijskom sastavu neorganske materije, u manjem obimu i organske materije.

Deterdženti koji se koriste u domanćinstvima proizvode se u obliku praha koji sadrži do 25% površinski aktivne materije i do 80% dodataka-graditelja. PAM u smeši je osnovna komponenta za pranje a ostali dodaci iako ne ispoljavaju nikakvu sposobnost pranja imaju značajnu funkciju sa gledišta poboljšanja deterdžentnih svojstava smeše.

U zavisnosti od sastava smeše kao i njihove primene postoje:

- sredstva za pranje na bazi različitih površinski aktivnih materija – bez dodataka- sredstva za pranje na bazi jedne ili više površinski aktivnih materija sa dodacima- sredstva za pranje „finog” tekstilnog materijala (sintetskog ili animalnog porekla –

vuna, svila)- sredstva za pranje „grubog” tekstilnog materijala (biljnog porekla)

14

Sredstva za pranje sa dodacima sadrže relativno veliku količinu dodataka različitog hemijskog sastava pa je razumljivo što na tržištu postoji široki asortiman deterdženata sa manjim ili većim brojem dodataka i to u različitim težinskim odnosima.

Kao dodaci neorganskog porekla najčešće se koriste fosfati, natrijumove soli – silikati, perborati, karbonati, sulfati, hloridi; a od organskih dodataka karboksimetilceluloza, optička sredstva za beljenje, enzimi itd.

Jedno sredstvo za pranje (deterdžent) u obliku praha može da ima sledeći sastav[1c]: površinski aktivne materije 18 % natrijum tripolifosfat 45 % natrijum silikat 9 % natrijum karbonat 2 % natrijum perborat 9 % natrijum sulfat 15 % karboksimetilceluloza 1 % optičko sredstvo za beljenje 0,1 %

Navedeni sastav ukazuje na prisustvo većeg broja neorganskih soli od kojih se posebno ističu svojim udelom fosfati koji kao i ostali sinergetski deluju u procesu pranja, odnosno poboljšavaju detergentska svojstva površinski aktivne materije.

Danas se posebno koristi natrijum tripolifosfat - Na5P3O10 i u praškastim i tečnim deterdžentima. Složeni fosfati poboljšavaju delovanje aktivnih supstanci na graničnoj površini u procesima pranja i čišćenja. Takođe grade komplekse sa jonima kalcijuma ili magnezijuma koji su lako rastvorni u vodi i na taj način smanjuju tvrdoću vode. U praškastim deterdžentima imaju i ulogu nosioca posebno tečnih komponenata.

Zeoliti (natrijum aluminijum silikati) koji su poznati kao neorganski menjači jona imaju takođe sposobnost zamene kalcijumovih i magnezijumovih jona i smanjenja tvrdoće vode, a od interesa su oni zeoliti koji imaju visok sadržaj Na2O.

Sredstva za beljenje imaju za cilj da poboljšaju belinu opranog tekstilnog materijala ili da razore „fleke” od voća, povrća, različitih napitaka itd. U ovu svrhu se najčešće koristi natrijum perborat NaBO3 · xH2O kao oksidaciono sredstvo.

Kao dodatak se koriste i optička sredstva za beljenje čija je struktura slična strukturama organskih boja. Ova sredstva su sposobna da absorbuju zrake talasnih dužina koje pripadaju nevidljivom delu spektra (ultraljubičastom) i da ih zatim transformišu i emituju u vidljivom delu spektra.

Karboksimetilceluloza (KMC) onemogućuje redeponovanje već uklonjene nečistoće sa vlakna, tako što se ireverzibilno adsorbuje na površini vlakna i ispoljava zaštitno koloidno dejstvo.

Deterdženti mogu da sadrže i enzime radi lakšeg uklanjanja belančevinastih nečistoća (od mleka, kakaoa, krvi itd.). Obično pripadaju grupi proteolitičkih enzima – selektivne proteaze koje su stabilne na temperaturi od oko 60o i pH rastvora 10.

U deterdžentima u obliku praha kao komponenta pojavljuje se i natrijum sulfat koji se tretira kao punilo[1c].

15

3.3. Sposobnost penušanja PAM

Čiste tečnosti ne mogu da obrazuju stabilne pene. Tek sa dodatkom stabilizatora, kao što su površinski aktivne materije, nastaju stabilne pene.

Najčešće, penivost rastvora PAM se kvantitativno izražava zapreminom ili visinom pene koja je nastala pri određenim uslovima u toku određenog vremena.

Na penivost rastvora utiču vrsta i građa molekula PAM, njihova koncentracija, temperatura, pH sredine i dodaci.

Npr. rastvori anjonskih PAM bolje pene od nejonskih, visina pene je maksimalna kada je koncentracija rastvora jednaka kritičnoj koncentraciji obrazovanja micela, u području temperatura od 0-100oC penivost anjonskih PAM obično se povećava sa porastom temperature, dostiže maksimalnu vrednost i zatim se smanjuje, pri nekom pH penivost se obično naglo povećava ili smanjuje, a soli dvovalentnih metala koji čine tvrdoću vode, smanjuju penivost rastvora, dok je fosfati, karboksimetilceluloza itd. poboljšavaju.

Materije čiji dodatak znatno smanjuje penivost rastvora PAM ili potpuno sprečava stvaranje pene nazivaju se antipenušavci[1b].

16

4. EKSPERIMENTALNI DEO

4. 1. Ispitivanje penušanja rastvora deterdženata različitih koncentracija

Na elektronskoj vagi izmeri se 1,00 g ispitivanog deterdženta i kvantitativno prenese u merni sud od 50,0 cm3, sipa se destilovana voda do oznake i mućka se dok se deterdžent ne rastvori. Pipetom od 25,0 cm3 prenese se rastvor koncentracije c1 u menzuru sa zapušačem od 250 cm3, mućka se 30s, postavi na sto i uključi štoperica. Meri se zapremina pene u toku vremena (15min) i upisuje u tablicu. Očitavanje zapremine pene se vrši odmah nakon formiranja pene i kasnije na svakih 5 minuta u navedenom vremenskom intervalu.

Posle merenja sa prvim rastvorom koncentracije c1, merni sud se dopuni do oznake destilovanom vodom i na taj način se dobije rastvor koncentracije c2 sa kojim se ponovi prethodno merenje. Svaki sledeći rastvor dobija se razblaživanjem na polovinu prethodnog.

Rastvori deterdženata u česmenskoj vodi pripremaju se po istom postupku kao i rastvori sa destilovanom vodom. Očitavanje zapremine pene takođe se vrši pri istim uslovima.

Eksperimenti su izvođeni na sobnoj temperaturi (~ 20oC)

PRIBOR :Elektronska vagapH – meter HANNA instruments HI8314 membrane

4. 2. Tvrdoća vode

Tvrdoća vode se definiše kao sadržaj Ca2+ i Mg2+ – jona koji se nalaze u ravnoteži sa karbonatnim, hidrogenkarbonatnim i drugim anjonima.

Ukupnu tvrdoću (UT) vode sačinjavaju svi prisutni joni Ca2+ i Mg2+ u njoj, bez obzira da li se nalaze u ravnoteži sa hidrogenkarbonatnim, karbonatnim, sulfatnim, hloridnim, nitratnim ili nekim drugim anjonima.

Karbonatnu tvrdoću (KT) čine oni kalcijum i magnezijum joni koji se nalaze u ravnoteži sa karbonat i hidrogenkarbonat anjonima. Preostali joni Ca2+ i Mg2+, koji se nalaze u ravnoteži sa ostalim anjonima, kao što su hloridi, sulfati, nitrati i silikati, predstavljaju nekarbonatnu tvrdoću (NT).

17

Uticaj tvrdoće vode

Prisustvo jona zemnoalkalnih metala odnosno polivalentnih katjona Ca2+ i Mg2+ pokazalo se da negativno deluje na sposobnost pranja površinski aktivnih materija. Oni otežavaju uklanjanje nečistoće i olakšavaju ponovno vraćanje na supstrat. Prisustvo ovih jona u vodi takođe utiče i na penušanje rastvora deterdženta [1a].

U eksperimentu je korišćena destilovana i česmenska voda i upoređeno je ponašanje ispitivanih deterdženata u njima.

Iz navedenih razloga je određena tvrdoća destilovanoj i česmenskoj vodi.

4. 2. 1. Određivanje ukupne tvrdoće destilovane i česmenske vode kompleksometrijskom metodom

Potrebni reagensi: indikator – eriohrom-crno T, puferski rastvor – amonijačni pufer, standardni rastvor Kompleksona III (KIII).

Priprema rastvora Kompleksona III, koncentracije 0,01 mol/dm3: Odmeri se na analitičkoj vagi 1,8407g osušenog Kompleksona III, kvantitativno prenese u merni sud od 500,0 cm3 i dopuni destilovanom vodom do oznake.

cKIII = 9,89 · 10-3 mol/dm3

Postupak rada: 100,0 cm3 vode koja se ispituje prenese se pipetom u erlenmajer od 300 cm3, doda 5 cm3 amonijačnog pufera, indikatora eriohrom-crno T i odmah titriše sporo i pažljivo sa standardnim rastvorom KIII do promene boje rastvora iz crvene (kao vino) u plavu. Titracija se ponovi još jednom, i na osnovu dobijenih zapremina potrošenog rastvora Kompleksona III izračuna ukupna tvrdoća ispitivanog uzorka vode.

Proračun za destilovanu vodu : CKIII = 9,89 · 10-3 mol/dm3

V1KIII = 0,4 cm3

V2KIII = 0,4 cm3

Vsr = 0,4 cm3

UT = 0,27oD

Proračun za česmensku vodu :CKIII = 9,89 · 10-3 mol/dm3

V1KIII = 41,5 cm3

V2KIII = 42,5 cm3

Vsr = 42 cm3

UT = 23,05oD

18

4. 2. 2. Određivanje karbonatne tvrdoće destilovane i česmenske vode

Potrebni reagensi: indikator – metil-oranž, standardni rastvor HClPripremanje i standardizacija rastvora HCl koncentracije 0,1 mol/dm3: Izračunata

zapremina (8,4cm3) 37%-tne HCl gustine 1,17 g/cm3 izmeri se menzurom, prebaci u merni sud od 1000,0 cm3 u kome se već nalazi destilovana voda i dopuni destilovanom vodom do oznake. Standardizacija ovako pripremljenog rastvora vrši se pomoću bezvodnog Na2CO3. Na analitičkoj vagi izmeri se približno 0,2g Na2CO3 kvantitativno prenese u erlenmajer i rastvori u 100 cm3

destilovane vode. Rastvoru se doda 2-3 kapi metil-oranža i zatim titriše pripremljenim rastvorom HCl sve dok rastvor (indikator) ne promeni boju iz žute u narandžastu. Na isti način se ponovi još jedna proba.

m1(Na2CO3) = 0,1241g m2(Na2CO3) = 0,1670gV1(HCl) = 20,6 cm3 V2(HCl) = 27,2 cm3

c1(HCl) = 0,1140 mol/dm3 c2(HCl) = 0,1160 mol/dm3

c(HCl) = 0,1150 mol/dm3

Postupak rada: Zapremina od 100,0 cm3 vode koja se ispituje pipetom se prenese u erlenmajer, doda se 2-3 kapi metil-oranža i titriše prethodno standardizovanim rastvorom HCl, do promene boje rastvora iz žute u narandžastu. Na isti način se izvrši još jedna proba.

Proračun za destilovanu vodu :CHCl = 0,1150 mol/dm3

V1HCl = 0,2 cm3

V2HCl = 0,2 cm3

Vsr = 0,2 cm3

KT = 0,64oD

Proračun za česmensku vodu :CHCl = 0,1150 mol/dm3

V1HCl = 8 cm3

V2HCl = 8,1 cm3

Vsr = 8,05 cm3

KT = 25,92oD

4.2.3. Određivanje pH destilovane i česmenske vode

pH vrednost vode u kojoj su rađeni eksperimenti je određena korišćenjem indikatora (indikatorske hartije pH = 0-14) i preciznije pomoću pH – metra.

Destilovana voda- pomoću indikatora pH = 5- pomoću pH – metra pH = 4,93

Česmenska voda

19

- pomoću indikatora pH = 7 - 8- pomoću pH – metra pH = 7,96

5. REZULTATI I DISKUSIJA

5.1. „ARIEL”Sastav:

< 5 % polikarboksilata, katjonskih i nejonskih tenzida5 – 15 % anjonskih tenzida15 – 30 % fosfataizbeljivači na bazi kiseonikaenzimioptička sredstva za beljenjeparfem : butilfenilmetilpropional, linalol

Tablica 1. Zapremine pene za različite koncentracije deterdženta „ARIEL” u destilovanoj vodi očitane u vremenskom intervalu t=0-900 s

C1 2 % C2 1 % C3 0,5 % C4 0,25 % C5 0,125 % C6 0,0625 %t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)0 120 0 140 0 150 0 138 0 122 0 70

300 108 300 128 300 126 300 126 300 108 300 58600 108 600 126 600 96 600 116 600 96 600 52900 106 900 114 900 90 900 98 900 88 900 48

104

106

108

110

112

114

116

118

120

122

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

t (s)

V (

cm

3)

Series1

20

Slika 5. Zavisnost zapremine pene od vremena za koncentraciju (c1) deterdženta „ARIEL” u destilovanoj vodi

Dobijeni rezultati merenja zapremine pene za različite koncentracije i u određenom vremenskom intervalu dati su u Tablici 1. i na osnovu njih nacrtani su grafici koji su prikazani Slikama 5 i 6. Na Slici 5. data je promena zapremine pene od vremena za 2% rastvor deterdženta u destilovanoj vodi, i vidi se da zapremina pene opada sa vremenom, od 120 cm3 do 106 cm3.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0.5 1 1.5 2 2.5

c (%)

V (

cm

3) Series1

Series2

Series3

Series4

― za t=0 s, ― za t=300 s, ― za t=600 s, ― za t=900 s

Slika 6. Zavisnost zapremine (V) pene od koncentracije (c) deterdženta „ARIEL” u destilovanoj vodi

Na Slici 6. prikazana je zavisnost zapremine pene od koncentracije rastvora deterdženta u destilovanoj vodi merene u različitim vremenskim intervalima. Sa slike se vidi da je najveća promena zapremine sa povećanjem koncentracije deterdženta od 0 do oko 0,25 % rastvora za sve vrednosti t. Daljim povećanjem koncentracije za t=0 zapremina pene najpre neznatno raste, a zatim blago opada. Za ostale vrednosti t sa povećanjem koncentracije, zapremina pene opada (za t=600 i 900 s nešto izraženije) do oko 0,5 % rastvora. Daljim povećanjem udela deterdženta u rastvoru zapremina i dalje varira, na taj način što ponovo raste a potom opada (t = 600 i 900s).

21

5.2. „PLAVI RADION”

Sastav : 5 – 15 % anjonskih tenzida

fosfatiizbeljivači na bazi kiseonika

Tablica 2. Zapremine pene za različite koncentracije deterdženta „PLAVI RADION” u destilovanoj vodi očitane u vremenskom intervalu t=0-900 s

C1 2 % C2 1 % C3 0,5 % C4 0,25 % C5 0,125 % C6 0,0625 %t

(s)V

cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)0 110 0 114 0 112 0 90 0 70 0 50

300 98 300 102 300 100 300 80 300 62 300 34600 92 600 90 600 88 600 78 600 58 600 32900 88 900 82 900 84 900 76 900 50 900 28

0

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

t (s)

V (

cm

3)

Series1

Slika 7. Zavisnost zapremine pene od vremena za koncentraciju (c1) deterdženta „PLAVI RADION” u destilovanoj vodi

22

Sa Slike 7. se vidi da zapremina pene za 2%-tni rastvor deterdženta „PLAVI RADION” opada sa vremenom. Zapremina pene opada od 110 cm3, kolika je u trenutku nastajanja do 88 cm3

kolika je posle 15 minuta.

0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2 2.5

c (%)

V (

cm

3) Series1

Series2

Series3

Series4


Slika 8. Zavisnost zapremine (V) pene od koncentracije (c) deterdženta „PLAVI RADION” u destilovanoj vodi

Na Slici 8. prikazana je zavisnost zapremine pene od koncentracije rastvora deterdženta u destilovanoj vodi merene u različitim vremenskim intervalima. Vidi se da se zapremina pene povećava sa povećanjem koncentracije deterdženta za sve vrednosti t. Najveća promena zapremine pene je u intervalu koncentracija od 0 do oko 0,5 % rastvora, dok pri daljem povećanju koncentracije rastvora, zapremina pene se slabo menja.

23

5.3. „CLEAN PRONET”

Sastav :< 5 % polikarboksilsapunkatjonske materijenejonske materije15 – 30 % anjonskih materijafosfatienzimi

Tablica 3. Zapremine pene za različite koncentracije deterdženta „CLEAN PRONET” u destilovanoj vodi očitane u vremenskom intervalu t=0-900s

C1 2 % C2 1 % C3 0,5 % C4 0,25 % C5 0,125 % C6 0,0625 %t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)0 130 0 128 0 120 0 124 0 80 0 34

300 120 300 106 300 108 300 100 300 60 300 30600 98 600 82 600 74 600 98 600 58 600 30900 86 900 70 900 62 900 80 900 56 900 28

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

t (s)

V (

cm

3)

Series1

Slika 9. Zavisnost zapremine pene od vremena za koncentraciju (c1) deterdženta „CLEAN PRONET” u destilovanoj vodi

24

Na Slici 9. data je grafička zavisnost zapremine nastale pene za 2%-tni rastvor deterdženta „CLEAN PRONET” od vremena. Pena u trenutku nastajanja za ovu koncentraciju ima zapreminu 120 cm3 a posle 15 minuta izmerena zapremina je 86 cm3.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 0.5 1 1.5 2 2.5

c (%)

V (

cm

3) Series1

Series2

Series3

Series4


Slika 10. Zavisnost zapremine (V) pene od koncentracije (c) deterdženta „CLEAN PRONET” u destilovanoj vodi

Na Slici 10. se vidi da sa povećanjem koncentracije deterdženta od 0 do oko 0,25 % rastvora, zapremina pene naglo raste, posle čega opada (osim za t=300 s) do koncentracije~0,5 % i ponovo raste.

25

5.4. „BILJANA”

Sastav :5 – 15 % anjonskih tenzida

15 – 30 % zeolitamiris

Tablica 4. Zapremine pene za različite koncentracije deterdženta „BILJANA” u destilovanoj vodi očitane u vremenskom intervalu t=0-900s

C1 2 % C2 1 % C3 0,5 % C4 0,25 % C5 0,125 % C6 0,0625 %t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)0 190 0 168 0 160 0 140 0 110 0 80

300 170 300 158 300 140 300 120 300 100 300 62600 148 600 116 600 122 600 106 600 88 600 60900 128 900 100 900 98 900 94 900 84 900 56

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

t (s)

V (

cm

3)

Series1

Slika 11. Zavisnost zapremine pene od vremena za koncentraciju (c1) deterdženta „BILJANA” u destilovanoj vodi

26

Promena zapremine nastale pene za 2%-tni rastvor deterdženta „BILJANA” data je na Slici 11. Zapremina pene ovog deterdženta opada sa vremenom linearno, od početne vrednosti 190 cm3 do zapremine 128 cm3 koju zauzima posle 15 minuta.

Iz Tablice 4. se vidi da i za ostale koncentracije deterdženta zapremina pene opada sa vremenom.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 0.5 1 1.5 2 2.5

c (%)

V (

cm

3) Series1

Series2

Series3

Series4


Slika 12. Zavisnost zapremine (V) pene od koncentracije (c) deterdženta „BILJANA” u destilovanoj vodi

Sa Slike 12. se vidi da se zapremina nastale pene strmo povećava sa povećanjem udela deterdženta u rastvoru, od 0% do rastvora koji ima 0,5% deterdženta za sve vrednosti t. Daljim povećanjem koncentracije rastvora zapremina pene se i dalje menja, za t = 0s i t = 300s blago raste, dok za t = 600s i t = 900s zapremina najpre opada, a posle vrednosti od 1% rastvora ponovo raste.

27

5.5. „CLASSIC NILA SOFT” (za ručno i mašinsko pranje)

Sastav :< 5 % nejonskih tenzidasapun5 – 15 % anjonskih tenzida15 – 30 % fosfata

Tablica 5. Zapremine pene za različite koncentracije deterdženta „CLASSIC NILA SOFT” u destilovanoj vodi očitane u vremenskom intervalu t=0-900s

C1 2 % C2 1 % C3 0,5 % C4 0,25 % C5 0,125 % C6 0,0625%t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)t

(s)V

(cm3)

0 120 0 118 0 126 0 90 0 60 0 18300 94 300 96 300 90 300 74 300 34 300 6600 92 600 92 600 34 600 26 600 14 600 4900 92 900 80 900 26 900 16 900 10 900 4

28

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

t (s)

V (

cm

3)

Series1

Slika 13. Zavisnost zapremine pene od vremena za koncentraciju (c1) deterdženta „CLASSIC NILA SOFT” u destilovanoj vodi

Promena zapremine pene 2%-tnog rastvora deterdženta „CLASSIC NILA SOFT” sa vremenom prikazana je na Slici 13. Zapremina pene opada od 120 cm3 (zapremina u trenutku nastajanja) do 94-92 cm3 posle 5 minuta. Ovaj grafik se razlikuje od grafika dobijenih za ostale deterdžente, jer se ovde zapremina pene posle 5 minuta ustali, što bi ukazivalo na stabilnost pene u periodu od t = 300s do t = 900s od trenutka formiranja pene. Primenom nekih drugih metoda (Ross-Miles-ova metoda) može pouzdanije da se izvrši ispitivanje pena, vezano za stabilnost i vreme razrušavanja.

29

0

20

40

60

80

100

120

140

0 0.5 1 1.5 2 2.5

c (%)

V (

cm

3) Series1

Series2

Series3

Series4


Slika 14. Zavisnost zapremine (V) pene od koncentracije (c) deterdženta „CLASSIC NILA SOFT” u destilovanoj vodi

Na Slici 14. se vidi da se zapremina pene naglo povećava sa povećanjem koncentracije deterdženta za vrednosti t=0 i 300s u intervalu koncentracije od 0 do oko 0,5 % rastvora, dok za ostale vrednosti t zapremina pene se sporo povećava do 0,5% rastvora, dostiže maksimum na oko 1% rastvora, posle čega malo varira.

5.6. „ARIEL” U ČESMENSKOJ VODI

Sastav :< 5 % polikarboksilata, katjonskih i nejonskih tenzida5 – 15 % anjonskih tenzida15 – 30 % fosfataenzimiizbeljivači na bazi kiseonikaoptička sredstva za beljenje

30

parfem : butilfenilmetilpropional, linalol

Tablica 6. Zapremine pene za različite koncentracije deterdženta „ARIEL” u česmenskoj vodi očitane u vremenskom intervalu t=0-900s

C1 2 % C2 1 % C3 0,5 % C4 0,25 % C5 0,125 % C6 0,0625 %t (s)

V(cm3)

t (s)

V(cm3)

t (s)

V(cm3)

t (s)

V(cm3)

t (s)

V(cm3)

t (s)

V(cm3)

0 130 0 150 0 130 0 110 0 20 0 14300 128 300 124 300 114 300 96 300 18 300 12600 114 600 120 600 102 600 84 600 16 600 10900 96 900 102 900 100 900 82 900 14 900 8

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

t (s)

V (

cm

3)

Series1

Slika 15. Zavisnost zapremine pene od vremena za koncentraciju (c1) deterdženta „ARIEL” u česmenskoj vodi

Izmerene zapremine pene za različite koncentracije rastvora date su u Tablici 6. i na osnovi njih nacrtani su grafici koji su prikazani Slikama 15 i 16. Na Slici 15. data je promena zapremine pene od vremena za 2%-tni rastvor deterdženta u česmenskoj vodi i vidi se da opada sa vremenom.

31

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0.5 1 1.5 2 2.5

c (%)

V (

cm

3) Series1

Series2

Series3

Series4


Slika 16. Zavisnost zapremine (V) pene od koncentracije (c) deterdženta „ARIEL” u česmenskoj vodi

Zapremina pene za deterdžent „ARIEL” u česmenskoj vodi intenzivno raste sa povećanjem koncentracije od 0% do oko 0,25% deterdženta, a dalje sa povećanjem koncentracije promena je dosta manja. Poređenjem Slike 6. i 16. vidi se da je maksimalna zapremina pene u česmenskoj vodi za deterdžent „ARIEL” približno ista za vreme t = 0s. Međutim, za koncentracije manje od 0,25% izmerena zapremina pene manja je nekoliko puta za rastvore u česmenskoj vodi od rastvora u destilovanoj vodi (Tablice 1. i 6.). Da bi se preciznije ispitalo penušanje rastvora u destilovanoj i česmenskoj vodi potrebno je uraditi preciznija merenja zapremine pene koja se postižu Ross-Miles-ovom metodom. Ovom metodom može se odrediti i vreme razrušavanja što je svakako bitno kod ispitivanja pena.

32

Deterdžent Anjonske PAM

Katjonske PAM

Nejonske PAM

Polikarboksilati Fosfati Sapun Zeoliti

„BILJANA”5.4. 5-15% - - - - -

15-30%

„ARIEL”5.1. 5-15% < 5% < 5% < 5%

15-30% - -

„CLEAN PRONET”

5.3.15-30% + + < 5% + + -

„CLASSIC NILA SOFT”

5.5.5-15% - < 5% -

15- 30% + -

„PLAVI RADION”

5.2.5-15% - - - + - -

Tablica 7. Sastav deterdženata za ručno pranje dat na ambalaži

Upoređivanjem očitanih zapremina datih u Tablicama 1.-6., i upoređivanjem grafičkih zavisnosti zapremine pene od koncentracije deterdženta u destilovanoj vodi (Slike 5.-16.) za iste vrednosti t dobijeno je da zapremina pene merena na sobnoj temperaturi opada sledećim redosledom: 5.4. > 5.1. > 5.3. > 5.5. > 5.2.

Ovim redosledom navedeni su deterdženti u Tablici 7. i dat je njihov sastav uzet sa ambalaže.

Da bi ispunili određene zahteve i postigli što efikasnije pranje u sastav komercijalnih deterdženata dodaju se supstance koje ne utiču na penušanje kao što su: sredstva za beljenje, enzimi, optičko belilo, miris, polikarboksilati kad se dodaju kao punila, zeoliti. Polikarboksilati, zeoliti i fosfati služe za uklanjanje Ca2+ i Mg2+ iz vode, a s obzirom da su eksperimenti rađeni u destilovanoj vodi ovi sastojci nisu uticali na moć penušanja posmatranih deterdženata. Na moć penušanja tj. zapreminu ili visinu pene deterdženata utiču anjonske ili nejonske PAM, a u nekim slučajevima i katjonske PAM zbog sinergijskog dejstva prisutnih PAM u složenim sistemima kao što su deterdženti. Deterdžentima koji puno penušaju dodaju se sapuni kao antipenušavci [1c].

33

Deterdžent „BILJANA” 5.4. gradi penu najveće zapremine pri istim uslovima ispitivanja kao i ostali deterdženti. U svom sastavu ima samo anjonske PAM za koje je poznato iz literature da najbolje penušaju [1,2]. Međutim, i deterdžent 5.2. je sličnog sastava (ima samo anjonske PAM) ali gradi penu najmanje zapremine. Ova razlika može da potiče od same strukture i građe prisutnih PAM u deterdžentima [2]. Na ambalaži nije naveden tačan % supstanci koje ulaze u sastav deterdženta već veoma širok interval (5-15%) u kome je anjonska PAM prisutna. Ako je njen udeo u deterdžentu 5.2 manji nego u detrdžentu 5.4, a u granicama navedenih vrednosti, uticaće na penušanje na taj način što će zapremina pene u rastvoru 5.2 biti manja. Deterdženti 5.1. i 5.3. se po svom sastavu razlikuju samo u prisutnom sapunu u deterdžentu 5.3. koji se dodaje deterdžentima da smanji penušanje, pa se može pretpostaviti da je to uzrok boljeg penušanja deterdženta 5.1. U sastav deterdženta 5.5. ne ulaze katjonske PAM koje sinergijski sa ostalim komponentama PAM utiču na penušanje i ima sapun koji je antipeneće sredstvo, tako da verovatno oba navedena razloga utiču da ovaj deterdžent gradi penu najmanje zapremine. Za deterdžent 5.1. zapremina pene merena je osim u destilovanoj i u česmenskoj vodi (Tablice 1. i 6.). Zapremina pene u obe sredine je približno ista. Ovako neočekivane rezultate trebalo bi proveriti još nekim metodama. Zbog znatno veće tvrdoće česmenske vode očekuje se da deterdženti bolje penušaju i grade veću zapreminu pene u destilovanoj vodi.

Ako uporedimo deterdžente za ručno i deterdžente za mašinsko pranje, može se zaključiti da deterdženti za ručno pranje imaju veću zapreminu pene [6], što se objašnjava razlikom u samom procesu pranja. Veliko penušanje rastvora deterdženata za mašinsko pranje nije poželjno zbog mogućeg kvara mašine za pranje.

34

ZAKLJUČAK

U ovom radu je ispitivana moć penušanja pet komercijalnih deterdženata za ručno pranje. Merena je zapremina pene za rastvore različitih koncentracija u destilovanoj vodi na sobnoj temperaturi od trenutka nastajanja pene i u toku 15 minuta.

Poređenjem izmerenih zapremina nastalih pena dobijeno je da rastvori deterdženta „BILJANA” najbolje penušaju jer u svom sastavu imaju samo anjonske PAM. Deterdženti „ARIEL” i „CLEAN PRONET” imaju katjonske, nejonske i anjonske PAM, a deterdžent „CLEAN PRONET” pored njih sadrži i sapune i ima slabiju moć penušanja. Manju zapreminu pene ima deterdžent „CLASSIC NILA SOFT” koji nema katjonske PAM. Rastvore deterdženta „PLAVI RADION” trebalo bi ispitivati i nekim drugim metodama.

Kod svih 2%-tnih rastvora deterdženata sa promenom vremena zapremina nagrađene pene opada, osim kod rastvora „CLASSIC NILA SOFT”.

Penušanje deterdženta „ARIEL” je određeno i u česmenskoj vodi. Na osnovu dobijenih eksperimentalnih rezultata ne može se doneti zaključak u kojoj vodi ovaj deterdžent bolje peni. Ispitivanja bi trebalo proširiti na veći broj deterdženata za ručno pranje u česmenskoj vodi.

Zapremina pene se može odrediti preciznije metodom po Ross-Miles-u, a rezultati ovog eksperimenta mogu poslužiti kao polazna tačka za dalja istraživanja.

LITERATURA

35

[1] Džokić D.,„Površinski aktivne materije (tenzidi)”, Naučna knjiga, Beograd, 1985a) st. 16-50 b) st. 103-113 c) st. 151-166 d) st. 130-149 [2] Dokić P., „Emulzije, pene i aerosoli (osobine i ponašanje)”, skripta, st. 107-132[3] Stalmans M., Sabaliumas D., „Retrospective Review of Surfactant Environmental Assessments”, SÖFW Journal, 130 (2004) 42-50 [4] Vuleta G., „Farmaceutska tehnologija sa biofarmacijom”, pripučnik za praktičnu nastavu, NAUKA, Beograd, 2003, a) 18-21 [5] Đaković Lj., „Koloidna hemija”, Zavod za izdavanje udžbenika, Novi Sad, 1990[6] Marjanović S., „Sposobnost penušanja rastvora nekih komercijalnih deterdženata za mašinsko pranje”, diplomski rad, Viša tehnološka škola, Šabac, u štampi

36

Documents

Sredstva za pranje