Неионогенные ПАВ – наиболее экологически безопасные на сегодняшний день поверхностно-активные вещества. Они снижают агрессивность других видов ПАВ, нейтрализуя их токсическое действие, прежде всего на человеческий организм и окружающую среду. При этом выполняют все функции, которых современный потребитель ожидает от моющих средств и промышленных реагентов.
Следует учитывать, что с поверхностно-активными веществами мы сталкиваемся буквально во всех сферах нашей деятельности. Спектр их применения поражает. Мы контактируем с ПАВ и используем свойства этих веществ, нередко даже не подозревая об этом.
Давайте разберемся, что такое поверхностно-активные вещества, какую роль они играют в нашей жизни и с чем их едят – и в данном случае это не шутка, а констатация факта – и почему именно неионогенные ПАВ сегодня имеют такое большое значение.
Начнем с механизма действия ЮАР, который и делает их такими незаменимыми в современных реалиях.
Поверхностно-активные вещества – это общее название для огромной группы химических соединений, обладающих общим свойством снижать поверхностное натяжение жидкостей, облегчая их растекание. При чем ПАВ работают на стыке разных сред – вода-масло, жидкость-воздух, воздух-твердая поверхность, жидкость-твердая поверхность и т.п.; и с разными жидкостями – вода, неполярные жиры, органические растворители. И в каждом случае пленка из ПАВ обеспечивает эффект «облегчения» такого взаимодействия, снижения количества усилий, необходимых для смешивания разных сред или стабилизации мелких частиц. Это происходит за счет «двуликой» природы соединений ПАВ: каждая частица в них имеет гидрофильную и гидрофобную части, которые соответственно взаимодействуют с водной или «неводной» средой и позволяют этим совершенно непохожим средам взаимодействовать.
Если приводить пример, который будет понятен всем: когда мы моем руки, вода не смывает грязь. Потому что грязь прилипает к нашим кожным покровам за счет тонкого слоя кожного жира и пота, а вода, как мы знаем, не смешивается с жирами (кстати, именно поэтому на рубцах и келоидных шрамах грязь не задерживается – у них нет сальных и потовых желез). И вот именно с этим жирным слоем и контактирует мыло (главным действующим веществом которого является ПАВ) – связывает кожные выделения вместе с грязью и переводит их в коллоидную форму. Только тогда вода может смыть всю эту смесь из нашей кожи.
Или: задумывались ли вы, как образуется аэрозоль? Если даже простой водяной пар должен получить значительный энергетический заряд в виде вложенных в него калорий тепла, чтобы соединиться с воздухом в виде отдельных молекул. Причем пар очень быстро конденсируется, снова переходя в жидкое состояние. А вот аэрозоли, в составе которых более сложные вещества, чем вода, распределяются в воздухе очень мелкими частицами, но все же не отдельными молекулами, и остаются в таком состоянии, чтобы выполнить возложенное на них действие, не конденсируясь и не забрызгивая нам пол. Как это возможно? Именно благодаря действию поверхностно-активных веществ. Они снижают поверхностное натяжение веществ – составляющих жидкости, находящейся внутри бутылки с этикеткой аэрозоля. И когда с помощью насоса это действующее вещество смешивается с воздухом, то именно ПАВы позволяют ему разделиться на очень маленькие капельки, однако все же не разлагая его на молекулы. Потом уже эта невесомая смесь зависает в воздушном объеме помещения, очень медленно опускаясь под действием гравитации или наоборот, стремительно двигаясь благодаря кинетической энергии и выполняя те функции, которые мы возлагаем на аэрозоль – наполняя помещение ароматом, или связываясь с молекулами, которые создают неприятный для нас запах, и я цвет, если это аэрозольная краска.
Поэтому ПАВы – это вещества, которые позволяют человеку сочетать несоединяемые, как кажется, вещества. Это вещества, которые меняют сам принцип взаимодействия разных сред. Без них:
- В металлургии были бы очень энергозатратными и низкоэффективными процессы уменьшения трения на прокатных станах. Конечно, возможно использование машинных смазочных масел, но они сгорают при высоких температурах. А вот ПАВы – выдерживают;
- Теплоэнергетика потеряла бы по меньшей мере половину эффективности. Ведь здесь важно не просто донести «тепло» по трубам до потребителей, не менее значимо сохранить эти трубы в рабочем состоянии на долгие годы. А это значит, что следует исключить взаимодействие между металлом теплообменников, труб и батарей и водой, которая приведет металл к коррозии или образованию жесткого минерального налета, а воду – к попаданию в нее нежелательных примесей. С этим отлично справляются ПАВы;
- Пищевая промышленность (именно здесь мы и возвращаемся к «не-шутке» о том, с чем едят ПАВ). Способность эмульгировать, образовывать суспензии, сочетать разные виды продуктов – это просто must do в производстве пищевых продуктов. Тесто и кремы, напитки и суфле – все это требует свойств, принадлежащих ПАВ.
- Медицина, фармакология и косметология просто не смогли бы существовать в современном виде без ПАВ. Следует просто вспомнить самые распространенные формы лекарств и косметических средств – суспензии, эмульсии, кремы, аэрозоли.
- а также сельское хозяйство, кожевенную, лакокрасочную промышленность, производство тканей, строительство, бумажное производство и типографское дело. Во всех этих сферах незаменимо использование ПАВ.
С осознанием огромной роли ЮАР в нашей повседневной жизни у нас появляется масса вопросов. Все мы слышали, что ПАВ не слишком полезны для здоровья, могут накапливаться в организме человека, что приводит к негативным последствиям для здоровья. А как же тогда быть, если мы их, как оказывается, едим и пьем, употребляем в составе лекарства и косметики, стираем ими одежду?
Вот здесь нам и понадобится понимание разницы между разными видами ЮАР.
Они бывают:
Ионогенные ПАВ, в свою очередь, разделяются на анионные, катионные и амфотерные.
Анионные ПАВ обладают высокой эффективностью, моющей способностью, дают сильную и устойчивую пену. Они лучше для выведения жиров и загрязнений. Однако именно они могут быть слишком агрессивными, так сказать, превышать свои полномочия, приводя не только к обезжириванию, но и избыточной потере влаги, оказывать токсическое и аллергическое действие.
Катионные ПАВы – это не столько моющие средства, сколько связующие. Они эффективно вступают во взаимодействие с взвешенными веществами, ускоряя процесс выпадения их в осадок. Катионные ПАВ нейтрализуют негативные последствия применения анионных ПАВ. Можно сказать так: если анионные ПАВ – это стиральный порошок, то катионные ПАВ – это кондиционер для белья.
Амфотерные ПАВ – настоящие трансформеры. В щелочной среде они будут вести себя как анионные, а в кислой – как катионные. При этом они имеют действительно супергеройские качества: неагрессивные, биоразлагаемые, кроткие ко всему, с чем работают. На этом, вероятно, и закончился бы перечень поверхностно-активных веществ, если бы не одно «но»: стоимость производства амфотерных ПАВ слишком высока, чтобы их можно было производить в достаточных для промышленности количествах.
Поэтому такое большое значение имеет еще один вид ПАВ – неионогенный.
Они называются так потому, что в водной среде не распадаются на ионы. То есть если в ионогенном ПАВ каждый ион, будь то положительный или негативный, работает как отдельный воин, то неионогенный ПАВ – это единственная система, которая состоит из одной длинной углеводородной цепи. Эти ПАВ в основном получают из растительного сырья, то есть они являются биологически безопасными.
По своему действию неионогенные ПАВ очень похожи на амфотерные. Они обладают низкой способностью к пенообразованию, но прекрасной моющей способностью.
Итак, о них и расскажем подробнее.
Основные характеристики
Неионогенные поверхностно-активные вещества – это поверхностно-активные вещества, молекулы которых в водных растворах не способны к диссоциации на ионы. Представляют собой прозрачные маслянистые жидкости от бесцветного до желтоватого цвета, получаемые через взаимодействие этиленоксида и спиртов, карбоновых кислот, алкилфенолов и алкилнафтолов, аминов, амидов, имидазолов, сульфамидов, меркаптанов. Преимуществом неионогенных поверхностноактивных веществ является возможность регулирования их гидрофильности. Также положительной чертой является то, что твердость воды не влияет на их растворимость, а также то, что они могут использоваться с катионными и анионными ПАВ.
Основные представители неионогенных ПАВ:
- полиспирты
- полиэтиленгликоли
- кислоты RCOOH с высоким уровнем диссоциации
- мины
- алкилгликозиды
- этоксисилаты, пропоксилаты и бутоксилаты
- неонол
- синтанол.
Основные сферы применения
- Химическая промышленность:
o Входят в состав бытовых и технических моющих средств.
o Используются как активный пеногаситель.
o Является основой для производства смазочных, гидравлических и охлаждающих жидкостей.
- Текстильная промышленность:
o Используются как компонент для синтеза активного основания текстильных материалов.
- Целлюлозно-бумажная промышленность:
o Применяются для очистки и обработки сырья для получения высококачественной продукции.
- Деревообрабатывающая промышленность:
o Используются для обработки древесины в процессе производства мебели.
- Нефтедобывающая отрасль:
o Повышают эффективность нефтедобычи за счет интенсификации добычи и заводнения пластов.
o Применяются при бурении скважин.
- Металлургия:
o Служат основой средств для мытья технологического оборудования.
- Растениеводство:
o Используются для создания препаратов для защиты растений от болезней и вредителей, а также для регулирования их роста.
- Автомобильная отрасль:
o Входят в состав автошампуней и зимних жидкостей для стеклоомывателей.
________________________________________
Преимущества использования:
- Высокая биоразлагаемость, что делает неионогенные ПАВ экологически безопасным.
- Нелетучи и безопасны при вдыхании.
- Универсальность применения в технических и бытовых сферах.
