شایع ترین فرآیند های تولید صابون

  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۷/۰۷/۱۱

محصولات تمیزکننده نقش مهمی در زندگی روزمره ما ایفا می کند. با ایمنی بالا و موثر برای از بین بردن خاک، میکروب ها و سایر آلاینده ها، آنها به ما کمک می کنند که سالم بمانیم. برای درک آنچه لازم است برای رسیدن به تمیز کردن موثر، مفید است که دانش پایه ای از صابون و مواد شوینده شیمیایی داشته باشید.

آب، مایع که معمولا برای تمیز کردن استفاده می شود، دارای خصوصیاتی به نام تنش سطحی است. شما می توانید تنش سطحی را در محل کار با قرار دادن یک قطره آب بر روی مقطع بالایی ببینید. قطره شکل خود را حفظ خواهد کرد و گسترش نخواهد یافت.

در روند تمیز کردن، سطح تنش باید کاهش یابد تا آب بتواند گسترش یابد و سطوح مرطوب را حفظ کند. مواد شیمیایی قادر به انجام این کار به طور موثر هستند که عامل های سطح فعال یا سورفکتانت هستند. گفته می شود که آنها با آب “مرطوب تر” می شوند.

سورفکتانت ها در عمل تمیز کردن، مانند سست کردن، امولسیون (پراکنده شدن در آب) و نگهداری خاک در تعلیق، تا زمانی که می توان آن را شستشو داد، عملکردهای دیگر را انجام می دهند. سورفاکتانتها همچنین می توانند اثرقلیایی داشته باشند، که در برداشتن خاک اسیدی سودمند است.
واکنشهای سطحی توسط خواص یونی (بار الکتریکی) در آب طبقه بندی می شوند: آنیونی (بار منفی)، غیر یونی (بدون بار)، کاتیونی (بار مثبت) و آمفوتریک (بار مثبت یا منفی).
صابون سورفکتانت آنیونی است. دیگر آنیونها و سورفکتانتهای غیر یونی، مواد اصلی در مواد شوینده امروز هستند. حالا بیایید نگاه کنیم به شیمی سورفکتانت ها.

صابون ها:
صابون نمک سدیم یا پتاسیم محلول در آب اسید های چرب است. صابون ها از چربی ها و روغن ها و یا اسیدهای چرب آنها بوسیله مواد شیمیایی با مواد قلیایی قوی ساخته می شوند.
ابتدا ترکیب چربی ها، روغن ها و قلیا را بررسی میکنیم. سپس روند صابون را بررسی خواهیم کرد.

چربی ها و روغن ها:
چربی ها و روغن های استفاده شده در صابون از منابع حیوانی یا گیاهی می آیند. هر چربی یا روغن از یک ترکیب متمایز از چندین تری گلیسیرید مختلف تشکیل شده است.
در مولکول تری گلیسیرید، سه مولکول اسید چرب به یک مولکول گلیسیرین متصل می شوند. انواع مختلفی از تری گلیسیرید وجود دارد. هر نوع ترکیبی خاص از اسیدهای چرب است.

اسیدهای چرب جزء چربی ها و روغن هایی هستند که در ساخت صابون استفاده می شوند. آنها اسیدهای ضعیف متشکل از دو بخش هستند: یک گروه اسید کربوکسیلیک متشکل از یک اتم هیدروژن (H)، دو اتم اکسیژن (O) و یک اتم کربن (C) و یک زنجیره هیدروکربنی متصل به گروه اسید کربوکسیلیک است.
به طور کلی، آن از یک زنجیره مستقیم طولانی از اتم های کربن (C) تشکیل شده که هر دو دو اتم هیدروژن (H) را حمل می کنند.

مواد قلیایی:
مواد قلیایی نمک محلول یک فلز قلیایی مانند سدیم یا پتاسیم است. در اصل، قلیایی که در ساخت صابون استفاده می شود از خاکستر گیاهان است، اما اکنون آنها به صورت تجاری ساخته شده اند. امروزه اصطلاح قلیایی یک ماده را توصیف می کند که به طور شیمیایی پایه است (مخالف اسید) و با اسید واکنش می دهد و خنثی می کند.
مواد قلیایی معمولی که در ساخت صابون استفاده می شود، هیدروکسید سدیم (NaOH) است، همچنین به نام سدیم سودا؛ و هیدروکسید پتاسیم (KOH)، همچنین به نام پتاس است.

چگونه صابون ساخته شده است:
از بین بردن چربی ها و روغن ها، فرآیند صابون به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. این روش شامل گرم کردن چربی ها و روغن ها و واکنش آنها به مواد قلیایی مایع برای تولید صابون و آب صابون به همراه گلیسیرین است.

دیگر پروسه تولید صابون، خنثی کردن اسید های چرب با قلیایی است. چربی ها و روغن ها با یک بخار فشار بالا برای تولید اسیدهای چرب خام و گلیسیرین هیدرولیز شده تقسیم می شوند. سپس اسیدهای چرب با تقطیر تصفیه شده و با قلیایی خنثی می شوند تا صابون و آب تولید کنند.

هنگامی که ماده قلیایی هیدروکسید سدیم است، یک صابون سدیم تشکیل شده است. صابون سدیم صابون “سخت” است. هنگامی که ماده قلیایی هیدروکسید پتاسیم است، صابون پتاسیم تشکیل می شود. صابون های پتاسیم نرم تر هستند و در برخی از صابون های دستی مایع و کرم های اصلاح وجود دارد.

در پایان کربوکسیلات از مولکول صابون به آب جذب می شود. آن به عنوان آبلیمو نامیده می شود. زنجیره هیدروکربن به روغن و گریس جذب می شود و آب را دفع می کند. این به عنوان پایان آب هیدروفوب شناخته شده است.

چقدر سختی آب بر عمل تمیز کردن تاثیر می گذارد:
اگر چه صابون یک ماده تمیز کننده خوب است، هنگام استفاده در آب سخت، اثر آن کاهش می یابد. سختی در آب ناشی از حضور نمک های معدنی مانند کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) و گاهی اوقات آهن (Fe) و منگنز (Mn) است.

نمک های معدنی با صابون واکنش نشان می دهند تا رسوب نامحلول به نام صابون یا پوسته شناخته شود.

ورق نازک صابون به راحتی شستشو داده نمی شود. این تمایل دارد که باقی بماند و لکه های قابل توجهی را روی لباس ایجاد کند و پارچه ها احساس سفتی می کنند. این ماده به داخل حمام، سینک ظرفشویی و ماشین لباسشویی رسوب می کند. برخی از صابون ها با واکنش با مواد معدنی آب سخت برای تشکیل ورقه نازک استفاده می شود.

باعث کاهش میزان صابون موجود در تمیز کردن می شود. حتی زمانی که لباس ها در آب نرم شسته می شوند، برخی از مواد معدنی سخت به شکل خاک در لباس پدیدار می شوند. مولکول های صابون چند منظوره نیستند و نمی توانند با الیاف امروز، درجه حرارت شستن و شرایط آب سازگار باشند.

سورفاکتانت ها در مواد پاک کننده:
مواد شوینده یک محصول تمیز کننده موثر است زیرا حاوی یک یا چند سورفاکتانت می باشد. به دلیل ترکیبات شیمیایی آنها، سورفکتانت ها در مواد شوینده استفاده می شود تا بتوانند به خوبی در شرایط مختلف طراحی شوند. چنین سورفکتانت ها نسبت به صابون به مواد معدنی سختی در آب کمتر حساس هستند و اکثر آنها لایه نازک را تشکیل نمی دهند.

سورفکتانت های شوینده در پاسخ به کمبود چربی ها و روغن های گیاهی در طول جنگ جهانی اول و جنگ جهانی دوم توسعه یافتند. علاوه بر این، برای تمیز کردن موثرتر، یک ماده مقاوم به آب سخت لازم بود. در آن زمان، نفت به عنوان منبع فراوانی برای تولید این سورفکتانت ها یافت شد. امروزه سورفاکتانتهای شوینده از انواع مختلف پتروشیمی (حاصل از نفت) و یا روغن های شیمیایی (حاصل از چربی ها و روغن ها) ساخته می شوند.

پتروشیمی و شیمی درمانی:
مانند اسید های چرب استفاده شده در صابون، هر دو نفت و چربی ها و روغن ها حاوی زنجیرهای هیدروکربن هستند که توسط آب دفع می شوند، اما در خاک به روغن و گریس جذب می شوند. این منابع زنجیره ای هیدروکربنی برای خنثی کردن آب مولکول سورفاکتانت استفاده می شود.

سایر مواد شیمیایی:
مواد شیمیایی مانند سولفور تری اکسید، اسید سولفوریک و اتیلن اکسید برای تولید پایان آب از مولکول سورفاکتانت استفاده می شود.

مواد قلیایی:
همانطور که در ساخت صابون، مواد قلیایی برای ساخت سورفکتانت های شوینده استفاده می شود. هیدروکسید سدیم و پتاسیم شایع ترین مواد قلیایی هستند.

چگونگی ساخت واکنش های مواد شوینده:
سطوح آنیونی: این شیمی با هیدروکربن های مشتق شده از روغن یا چربی ها و روغن ها واکنش می دهد تا اسیدهای جدیدی مشابه اسیدهای چرب تولید کنند. واکنش دوم یک ماده قلیا را به اسیدهای جدید اضافه می کند تا یک نوع مولکول سوراج دار آنیونی تولید شود.
سطوح غیر یونی: مولکول های غیر آلی سورفکتانت توسط اولین تبدیل هیدروکربن به الکل تولید می شود و سپس الکل چرب را با اتیلن اکسید واکنش می دهند. این سورفاکتانت های غیر یونی می توانند با اسیدهای حاوی گوگرد واکنش نشان دهند تا نوع دیگری از سورفکتانت های آنیونی را تشکیل دهند.

مواد شوینده چگونه کار می کنند؟
این مواد با انواع انرژی در تعامل هستند و باید در تعادل مناسب باشند.
بیایید فرض کنیم خاکی چرب داریم. آب به تنهایی این خاک را حذف نخواهد کرد. یک دلیل مهم این است که روغن و گریس موجود در خاک، مولکول های آب را دفع می کنند. حالا اجازه دهید صابون یا مواد شوینده اضافه کنیم. پایان آب برای از بین بردن آب سورفکتانت توسط آب دفع می شود، اما به نفت در خاک جذب می شود. در عین حال، پایان آب به مولکول های آب جذب می شود. این ماده نیروهای متضاد زمین را خاموش می کنند و در آب آن را تعلیق می کنند. آب گرم به حل روغن در خاک کمک می کند. که آشفتگی ماشین لباسشویی یا مالش دست کمک می کند خاک را آزاد کند.