Влияние состава и содержания глинистых минералов на моющую способность мылоподобных веществ

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлены результаты исследования влияния состава и содержания глинистых минералов на моющую способность мылоподобных веществ, а также изменений их физико-химических показателей. Установлено, что глинистые минералы повышают моющую способность мыл и снижают их пенообразующие свойства, что необходимо для получения абразивных мылоподобных веществ для очистки поверхностей металлов, керамики и т.п.

ABSTRACT

This article presents the results of a study of the effect of the composition and content of clay minerals on the washing ability of soap-like substances, as well as changes in their physical and chemical parameters. It was found that clay minerals increase the washing ability of soaps and reduce their foaming properties, which is necessary to obtain abrasive soap-like substances for cleaning the surfaces of metals, ceramics, etc.

Ключевые слова: глинистые минералы, бентониты, каолины и другие, адсорбенты, мылоподобные вещества, ПАВ, отработанные  адсорбенты.

Keywords: clay minerals, betonies’, kaolin’s and others, adsorbents, soap-like substances, surfactants, waste adsorbents.

Современные требования экологии к промышленным предприятиям предусматривают сокращение твердых отходов с их захоронения в городских свалках. При этом особое внимание уделяется таким отходам, которых можно утилизировать и использовать в качестве вторичного сырья в производствах необходимых веществ. Отработанные жирные глины относятся к числу таких веществ. В настоящее время на масложировых предприятиях Узбекистана преимущественно используют глинистые адсорбенты, полученные на основе местных  бентонитов и каолины. Отличительной особенностью данных глинистых минералов является их химический и минералогические составы, которые отражаются на адсорбционных свойствах получаемых адсорбентов. Так например, бентониты преимущественно состоят из монтмориллонитовых минералов, которые легко смачиваются водой, сильно набухают и диспергируется хорошо при перемешивании таких глинистых минералов и наоборот, каолины смешивании таких  глинистых минералов и наоборот, каолины состоят из каолинитовых минералов, имеет слабую смачивающую способность, набухают мало и придают моющему веществу белый оттенок [1-3].

В табл. 1 представлены результаты химического анализа Навбахарского щелочного бентонита (Навоийская обл.) и обогащенного Ангренского каолина (Ташкентская обл.), широко используемых в масложировой промышленности

Республики при отбелке и очистке растительных масел, жирных кислот и др. При этом в качестве контрольной глины использован Грузинский асканит (бентонит), используемый на масложировых предприятиях стран СНГ.

Таблица 1.

Химические составы местных бентонитов и каолина

Из табл.1 видно, что обогащенном Ангренском каолине (ОАК) содержание окиси алюминия (Al₂O₃ ) примерно в 2 раза больше, чем в щелочном бентоните Навбахарского месторождения (НЩБ), что усиливает адсорбционные свой свойства первого. Кроме того, в щелочном бентоните Навбахарского месторождения содержания окислов железа (Fe₂O₃ и FeO) примерно в 5 раза больше, чем в обогащенном Ангренском каолине. Это безусловно отражается на цветности получаемых моющих средств особенно для стирки и очистки светлых поверхностей. Как видно, по химическому составу местные глинистые минералы (НЩБ и ОАК) близки к контрольному образцу асканита-бентонита из Грузии.

Известно, что для абразивных моющих средств не  последняя роль принадлежит дисперсности, т.е. гранулометрическому составу используемых глинистых минералов [4-6].

Нами изучены гранулометрические составы подобранных глинистых  минералов, результаты которых представлены в табл.2

Таблица 2.

Гранулометрические составы подобранных глинистых минералов

Из табл. 2 видно, что по гранулометрическому составу подобранные глинистые минералы близки друг другу. Это дает основание использовать их в составе получаемых моющих средств без их предварительного измельчения на микромельницах.

На практике основным  показателем мыла, паст, порошков и т.п. является их моющая способность, которая определяется по известной методике. При этом заготавливается 1%-ный водный раствор и с его помощью осуществляется стирка определенного количества материал (ткани, керамика и т.п.). При этом измеряется так же пенообразующая способность раствора в мм, которая имеет определенные ограничения как с точки зрения работы мыловарнях аппаратов так и санитарно-гигиенических условий в мыловарням производстве [7].

В диаграммах, представленных на рис. 1 показаны достигнутые значения моющей и пенообразующей способностей 1%-ного водного растворов, приготовленных с использование подобранных глинистых минералов НЩБ, ОАК и ГАБ.

Рисунок 1. Диаграммы моющей (МС) и пенообразующей (ПС) способностей 1% - них водных растворов из подобранных бентонитов и каолина

Из рис.1. видно, что как лучшая моющая способность 1%-ного водного раствора наблюдается при использовании обогащенного Ангренского каолина (ОАК) в пределах 210% и наоборот, наименьшая при использовании Грузинского асканита-бентонита (ГАБ) в пределах 160%. Промежуточное положение между подобранными глинами занимает Навбахарский щелочной бентонит (НЩБ) который равен 180%.

Как указывалось ранее, пенообразующая способность подобранных глинистых минералов также считается необходимым показателем получаемых моющих средств. Из рис.1 видно, что наибольшая пенообразующая способность (340 мм ) наблюдается при использовании Грузинского асканита-бентонита (ГАБ) в вида 1%-ного водного раствора, для НЩБ она равна 310 мм, а для ОАК-290 мм.

Из рис.1. следует сделать вывод о том, что полученные моющие средства в зависимости от вида использованных глинистых  минералов (НЩБ, ОАК и ГАБ) могут иметь сильно разлагающиеся коллоидно-химические показатели,  что следует учитывать при определении области их применения [8].

Следует отметить, что подобранны глинистые минералы, т.е. отработанные адсорбенты, имеют поверхностно-активные свойства, которые отражаются и на их эмульгирующей способности [9,10]. Нами изучены эмульгирующая способность и поверхностное натяжение 1% - них водных растворов, полученных из НЩБ, ОАК и ГАБ.

Полученные результаты в виде диаграмм представлены на рис.2.

Рисунок 2. Диаграммы эмульгирующей способностей (ЭС) и поверхностного натяжения (ПН) 1%-них водных растворов, полученных с использованием подобранных глинистых минералов НШБ,ОАК и ГАБ

Из рис.2. видно, что наибольшая эмульгирующая способность 1%-ного водного раствора наблюдается при использовании ОАК, далее, НЩБ и ГАБ. При этом наибольшие поверхностное натяжение 1%-ного водного раствора наблюдается при использовании ОАК далее, НЩБ и ГАБ.

Это можно объяснить тем, что ОАК по своему химическому составу и адсорбционной способности является удачным химическим минералом для получения абразивных моющих веществ для очистки керамических изделий (санузлов, кафеля и т.п.).

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Природа глинистых минералов (бентонит, каолин и т.п.) влияет на моющую и пенообразующую способности получаемых моющих средств.

2. Эмульгирующая способность имеет максимальное значение при использовании ОАК при получении 1%-ного водного раствора.

3. Из подобранных глинистых минералов целесообразно использовать обогащенный Ангренский каолин, который в 5 раза богаче Al₂O₃ чем НЩБ.

4. Для получения наилучших абразивных моющих средств (из бентонита, каолина и т. п.) целесообразно использовать отработанный Ангренский каолин (ОАК), который по своим структурно-химическим свойствам может повысить моющие и другие способности получаемых средств.

Список литературы:

1. Плесовских В.А., Дубовик О.А., Безденежных А.А. Физико-химия и технология производства мыла//СПб: Химиздат. 2007. - 336с
2. Шинода К., Накагава Т., Тамамуси Б., Исемура Т. Коллоидные поверхностно-активные вещества: Пер.сангл.Н.В.Коноваловой, Н.З.Костовой, Е.Д.Яхниной // М.: Мир. 1966.-320 с.
3. Андерсон Д. Методы анализа ПАВ. В кн.: Поверхностно-активные вещества /Под ред. К.Р. Ланге.- СПб: Профессия, 2005.- с. 125
4. Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение./К.Р. Ланге. - СПб.: Профессия, 2005.- 240 с
5. Плетнёв М.Ю. Поверхностно-активные вещества и композиции. Справочник.- М.: 2002.- 500 с.
6. Вахнина О.Н. Моющие и чистящие средства. - Екатеринбург, 2008
7. Горшенко Л. Синтетические моющие средства // Конъюнктура товарных рынков. 2005. № 4
8. Абдрахманова, Г. А. Синтетические моющие средства: польза и вред / Г. А. Абдрахманова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 9 (89). — С. 60-62.
9. Дубовик O.A., Тришин В.М. Модель процесса моющего действия натриевых мыл//Химическая пром-сть.-2006.-№ 12.-C.553-561.
10. Дубовик O.A., Тришин В.М., Сушка мыльной основы натриевых мыл в вакуум-сушильных установках//Химическая пром-сть.-2006.-№1 l-c.544-551.