Концепция моющих средств.
(Внеплановая работа по
заказу моей супруги)
Моющие средства - детергент (лат. detergeo —
«стираю») — вещество или смесь, помогающее отмывать что-либо от грязи, моющее средство.
Наиболее распространены три вида детергентов: мыло, стиральный
порошок и шампуни.
Определимся с терминологией.
Загрязнение – спонтанное
попадание какого-либо вещества на поверхность другого вещества (пятно жира на
скатерти, грязь на капоте машины, помарка на лице и пр.), оно является
нежелательным и его необходимо удалять. Следует отличать направленное
«загрязнение» – окрашивание (цвет ткани, краска на металле, макияж на лице).
Это «загрязнение» требует стабильности и длительного времени. Очистка, мытье – удаление загрязняющих
веществ с поверхности или из объема загрязненного объекта. Способы очистки – механический, физический, химический.
Постановка задачи
Процесс загрязнения происходит путем адсорбции одного вещества
на другое, реже путем химической реакции молекул загрязняющего вещества с
молекулами загрязняемого (хемосорбция). В первом случае необходимо провести десорбцию, во втором –
обратную химическую реакцию, что практически не возможно на бытовом уровне
кроме отдельных случаев. В последнее время становится актуальным
электростатическая сорбция – загрязнение экранов телевизоров, компьютеров,
одежды различной пылью.
Таким образом, для удаления любых
загрязнений необходимо правильно провести процесс десорбции молекул
загрязняющего вещества, хотя бы так, как на рисунке.
Теоретический анализ
Способов очистки загрязнений (десорбции) достаточно много. Остановимся на способах
с использованием «моющих средств». Теоретически, если поместить загрязненную
ткань в проточную чистую воду, то за бесконечно долгое время молекулы
загрязняющего вещества перейдут в жидкость, это обусловлено явлениями диффузии
и распределения, которые идут по экспоненте. Для ускорения этого процесса
используют моющие средства, которые являются поверхностно-активными
веществами.
Первое
мыло, самое простое моющее средство, было
получено на Ближнем Востоке более 5 000 лет назад. Поначалу оно использовалось
главным образом для стирки и обработки язв и ран. И только с I века н. э.
человек стал мыться с мылом. Мыло получают в результате химического
взаимодействия жира и щелочи. Скорее всего, оно было открыто по чистой случайности,
когда над костром жарили мясо, и жир стек на золу, обладающую щелочными
свойствами. Взяв в руки горсть этого простейшего мыла, древний человек
обнаружил, что оно легко растворяется в воде и смывается вместе с грязью. Производство
мыла имеет давнюю историю, а вот первое синтетическое моющее средство появилось
только в 1916 году. Изобретение немецкого химика Фрица Понтера предназначалось
для промышленного использования, бытовые синтетические моющие средства, почти
безвредные для рук, стали выпускать в 1935 году. С тех пор был разработан целый
ряд синтетических моющих средств (CMC) узкого назначения, а их производство
стало важной отраслью химической промышленности.
В процессе очистки поверхности вещества от
грязи обычно используют традиционный растворитель – воду, реже другие, и
соответствующие поверхностно-активные вещества (ПАВ). Спектр последних весьма
широк, но выполняют они одну функцию – уменьшают силы взаимодействия молекул
грязи с веществом. Для успешной очистки нужно правильно классифицировать загрязнения
и правильно выбрать средство. В основном ПАВы относятся к продуктам химической
промышленности и проходят долгий путь деградации в естественной среде (даже
простой мыльный раствор не улучшает свойства почвы). Природные моющие средства,
которые употреблялись с древнейших, щелочные соли (поташ из растительной золы,
природная сода), гидрофильные глины (например, бентонитовые), сок или водная
вытяжка из некоторых растений, в настоящее время практически не используются.
Однако, некоторые попытки доведены до товарной формы, например, экологический стиральный
порошок "Эковер".
Еще один подход в
создании стиральных порошков, основанных на включении в состав ряда ферментов
(например, proБИО). Доля рационального в этом есть, т.к. ферменты
могут разлагать органические молекулы грязи или создавать с ними устойчивые
комплексы, но… много аргументов против.
Для идеального моющего средства необходимо два
условия – хорошее удаление грязи и безопасность для окружающей среды, и,
конечно, приемлемые цены.
Концепция решения
задачи
Решение этих задач вполне
возможно в рамках программы «Органические наночастицы». С развитием нанотехнологий может резко изменится
концептуальный подход к моющим средствам, пока известно только предложение о
включение наночастиц серебра в состав стирального порошка.
Одно из свойств
наночастиц – доминирование поверхностных эффектов, т.е. их можно отнести к
поверхностно-активным веществам. Доминирование точки зрения, что все компоненты
стирального порошка должны быть хорошо
растворимыми, не позволяет обратить внимание на возможность использования
дисперсных и коллоидных растворов в процессе удаления грязи.
Предлагается простое решение
– создать композицию на основе органических наночастиц без использования
синтетических ПВА. Во-первых, это упрощает технологию (отпадает экстракция),
во-вторых, дает возможность использовать поверхностную активность наночастиц,
в-третьих, подобный состав совместим с окружающей средой.
Методика
Из подручных средств:
– зола из камина (в ее состав входит около 30
элементов: калий, фосфор, кальций, магний, железо, бор и пр.)
– почки каштана, который растет во дворе (содержат
эфирное масло, смолы, крахмал, дубильные вещества, горькое вещество
(пиницикрин) и пр).
– орехи Фундук,
были в шкафу (содержат жиры, белки, углеводы, и скорее всего ферменты).
– лепестки розы, которую подарил жене (отдушка для запаха).
Все это в произвольной
количественной пропорции («на глаз», по интуиции) дробится до уровня микро и
наночастиц (органика в криогенных условиях) и получаем порошок, который
претендует на звание «Стиральный».
Условно назовем его –
«Экибано», красивый термин из Японии.
Практические
результаты
В качестве эксперта
выступает супруга – большой специалист в области чистоты.
В качестве контроля – просто вода и
стиральный порошок Tide.
В качестве загрязнения – домашнее вино из аронии
(черноплодная рябина).
До стирки После
стирки
Первые же эксперименты
использования композиции наночастиц из золы, орехов, почек и лепестков розы
показали хорошую «стирающую» способность.
Мнение эксперта: «Порошок «Экибано» не уступает по эффекту воздействия стиральному порошку
Tide. Возможно
даже при стирке «вручную» превосходит его. На запах приятно пахнет розой.
Материал после стирки сохраняет этот запах. Главное – ни какой химии! Процесс изготовления порошка контролировала
сама»
Обсуждения и выводы
Таким образом, совершенно простой композит из
«подручных» составляющих, обладает высокой способностью отстирывать
загрязненную ткань. При более тщательном составлении композиции можно получить
серию экологически чистых нанопорошков серии Экибано© для стирки любых
тканей. А при наличии такой лаборатории
и таких специалистов, которых показывают в рекламе Ariel и
Tide, наверное можно создать идеальное моющее средство для тканей.
Литература
http://www.tide.com/en-US/index.jspx
http://magneticliquid.narod.ru/autority/437.htm
http://revolution.allbest.ru/manufacture/00120628.html