Transcript tenzidi_1 - Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije
Sveučilište u Zagrebu
Kolegij: TENZIDI
Predmetni nastavnik:
Prof. dr. sc. Sanja Papić
[email protected]
TENZIDI
1. Uvod
Kolegij: TENZIDI
Studijski program
Kemijsko inženjerstvo
(KI)
Primjenjena kemija
(PK)
Razina sveučilišnog
obrazovanja
Preddiplomski studij
Preddiplomski
studij
Godina studija
3.
2.
Satnica
2+1
(predavanja+vježbe)
2+0
(predavanja+vježbe
Cilj kolegija:
Stjecanje znanja o tenzidima ili površinski aktivnim
tvarima;
o specifičnostima kemijske strukture molekula tenzida
o svojstvima tenzida i površinskim pojavama (T/T; T/Č,
T/P) bitnim za njihovu primjenu kao močila, stabilizatora
emulzija i pjena, te u detergentima.
o kemijskim karakteristikama, postupcima proizvodnje i
područjima primjene različitih skupina tenzida (anionskih,
kationskih, neionskih i amfolitskih
o detergentima; o procesu pranja,
detergenata i njihovoj funkciji, o
detergenata za različite namjene
o sastojcima
formulacijama
Nastavne jedinice:
1. Svojstva tenzida
definicije osnovnih pojmova (površinska napetost, tenzidi, miceli,
kritična micelarna koncentracija, solubilizacija)
povezanost
svojstvima
specifične
građe
molekula
tenzida
s
njihovim
opće kemijske karakteristike, svojstva i primjena pojedinih skupina
tenzida (anionskih, kationskih, neionskih i amfolitskih)
2. Površinske pojave važne za primjenu tenzida
- pojave na površini i na granici faza T/T, T/P, T/Č
- emulzije, pjene , detergenti
3. Procesi proizvodnje tenzida
-procesi proizvodnje odabranih anionskih, kationskih, neionskih i
amfolitskih tenzida
4. Detergenti
-ukratko o procesu pranja
- sastav detergenata
- uloga pojedinih spojeva u formulaciji detergenata
- primjeri formulacija detergenata za određene namjene
Literatura:
1. R.J. Farn, Chemistry and technology of surfactants, Blackwell
publishing, Oxford, 2006.
2. K.Holmberg, Novel surfactants-preparation, applications and
biodegradability, Surfactant science serie, vol. 114, Marcel Dekker,
New York, 2003.
3. A.Davidsohn, B.M. Milwidsky, Synthetic detergents, John
Wiley&Sons, New York, 1978.
4. Lj. Đaković, Koloidna kemija, Tehnološki fakultet, Novi Sad, 1985.
5. E. Smulders, Laundry Detergents, Wiley-VCH, 2002.
Način polaganja ispita:
1. Kolokviji / parcijalni ispiti
Ispitni kriterij:
31 – 37 = dovoljan (2)
38 – 45 = dobar (3)
46 – 53 = vrlo dobar (4)
54 – 60 = odličan (5)
Tenzidi (engl. surfactants)
najstariji tenzid je SAPUN, poznat više od 2000 god.
moderna industrija tenzida bitno se razvija od 2. sv. rata
koristeći razvoj petrokemijske industrije zbog izvora sirovina
velika je važnost tenzida u modernom svakodnevnom
životu;široko je područje njihove primjene
Tenzidi imaju važnu ulogu u mnogim praktičnim primjenama
i u sastavu su mnogih proizvoda. Koriste se u:
detergentima za pranje i čišćenje u kućanstvu i industriji,
tekstilnoj industriji kao omekšivači tkanina i močila,
prehrambenoj industriji,
naftnoj industriji,
proizvodnji premaznih sredstava,
industriji agrokemikalija,
industriji papira,
kao aditivi za cement,
kod fluidizacije ugljena i flotacije ruda,
kod površinske obrade metala,
u emulzijskoj polimerizaciji,
u farmaceutskoj i kozmetičkoj industriji.
-Tenzidi se klasificiraju u četiri skupine , ovisno o ionskom
naboju prisutnom na površinski aktivnom dijelu molekule
(dio s ugljikovodičnim lancem-eng. chain-carrying portion) nakon
disocijacije u vodenoj otopini.
-Neionski tenzidi ne disociraju u vodenoj otopini (fenomen
adsorpcije se tumači hidrofobnim interakcijama)
ANIONSKI TENZIDI
NEIONSKI TENZIDI
KATIONSKI TENZIDI
AMFOTERNI TENZIDI
odabiru tenzida za određenu namjenu potrebno je
pored primjenskih svojstava razmotriti i relevantnu
legislativu koja ograničava korištenje nekih produkata
-pri
-pri tome je važna biodegradacija ili mineralizacija tenzida
1) European Detergents Regulation
2) Dangerous Substances and Preparations Directives
3) Biocidal Products Directive
4) REACH (Registration, Evaluation and Authorization of
Chemicals)
Tenzidi ili površinski aktivne tvari su organski spojevi koji u
molekuli sadrže barem jednu liofilnu i jednu liofobnu
grupu.
Općenito
Liofilna grupa (“solvent- loving” group)
Liofobna grupa (“solvent- fearing” group)
Ako je otapalo voda
Hidrofilna grupa
Hidrofobna grupa
Pojednostavljeno
Polarna (ili ionska) grupa
Nepolarna grupa
LIOFILNOST
LIOFOBNOST
Iz ovih suprotnih sila unutar iste molekule rezultiraju
dvije pojave:
ADSORPCIJA
AGREGACIJA
Npr. u vodenom mediju molekule tenzida će migrirati prema graničnoj
površini voda/zrak, T/P, i orijentirati se tako da, što je moguće više,
smanje kontakt između njihovih hidrofobnih grupa i vode:
proces se naziva ADSORPCIJA
rezultira u promjenama površinskih svojstava
Alternativni put smanjenju kontakta hidrofobnih grupa i vode je da se
molekule tenzida nakupljaju u masi otopine sa hidrofilnim grupama
orijentiranim prema vodenoj fazi
proces se naziva AGREGACIJA ili MICELIZACIJA
rezultira promjenama u masi otopine
ADSORPCIJA
AGREGACIJA ili MICELIZACIJA
MICELI su nakupine ili agregati molekula tenzida
MICELI se počinju stvarati kod KRITIČNE MICELARNE
KONCENTRACIJE (KMK)
-u vodenom mediju miceli rezultiraju u hidrofobne
domene
unutar
otopine
čime
tenzidi
mogu
SOLUBILIZIRATI ili EMULGIRATI određenu tvar u
otopini
TENZIDI MOGU MIJENJATI SVOJSTVA U OTOPINI
(“in the bulk solution”) I NA GRANICI FAZA (“at the
interface”)
Površinski aktivna svojstva koja pokazuju tenzidi jesu:
-močenje
-pjenjenje/odpjenjivanje
-emulgiranje/deemulgiranje
-disperzija/agregacija krutina
-topivost i solubilizacija (hidrotropna
svojstva)
-adsorpcija
-micelizacija
-detergentnost(=kompleksna kombinacija
nekoliko predhodnih svojstava)
-sinergističko međudjelovanje s drugim
tenzidima
Ovisno o kemijskom sastavu određenog tenzida neki mogu
imati važna dodatna svojstva što uključuje:
-inhibiciju korozije
-substantivnost (afinitet) prema vlaknima i
površinama
-biocidna svojstva
-lubrikativna svojstva
-stabilnost u jako kiselom ili alkalnom mediju
-modifikaciju viskoznosti
Svjetska proizvodnja tenzida
oko 11 miliona tona godišnje
Svjetska potrošnja tenzida po glavnim područjima primjene:
(podaci za 2000. god., ukupno 10,5 miliona tona)
Industrija
41 %
Kućanstva
51 %
Osobna njega 8 %
Svjetska potrošnja tenzida po glavnim područjima primjene:
(podaci za 2000. god., ukupno 10,5 miliona tona)
Osobna
njega; 8%
Kućanstva;
51%
Industrija ;
41%
Potrošnja proizvoda za kućanstvo (koji sadrže tenzide)
(podaci za 2000. god. za SAD, ukupno 2.7 miliona tona)
Univerzalni detergenti
53%
Tekući lagani detergenti
7%
Detergenti za predpranje
1%
Detergenti za mašinsko pranje posuđa 6%
Izbjeljivači
15 %
Omekšivači tkanina
7%
Detergenti za osjetljive tkanine
1%
Sredstva za jače čišćenje površina
10 %
Potrošnja proizvoda za kućanstvo (koji sadrže tenzide)
(podaci za 2000. god. za SAD, ukupno 2.7 miliona tona)
Omekšivači
tkanina
7%
Detergenti za
osjetljive
tkanine
1%
Sredstva za
čišćenje
površina
10%
Izbjeljivači
15%
Detergenti za
mašinsko
pranjeposuđa
6%
Detergenti zaTekući lagani
pretpranje detergenti
7%
1%
Univerzalni
detergenti
53%
Potrošnja proizvoda za osobnu njegu (koji sadrže tenzide)
(podaci za 2000. god.za SAD, ; ukupno 2,2 miliona tona)
Preparati za brijanje
3%
Zubne paste
6%
Tekući sapuni
5%
Toaletni sapuni
13 %
Proizvodi za kupanje i tuširanje 6 %
Proizvodi za njegu kože
13 %
Proizvodi za njegu kose
28 %
Ostalo
26 %
Potrošnja proizvoda za osobnu njegu (koji sadrže tenzide)
(podaci za 2000. god.za SAD, ; ukupno 2,2 miliona tona)
Ostalo
26%
Proizvodi za
njegu kose
28%
Preparati za
brijanje
3%
Zubne paste
6%
Tekući sapuni
5%
Toaletni
sapuni
13%
Proizvodi za
njegu kože
13%
Proizvod
i za
kupanje
i
tuširanje
6%