十二烷基硫酸鈉-正丁醇-二甲苯-水微乳體系的洗滌效果研究

蘇布道，賈容，陳建軍

(1.內(nèi)江師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，四川 內(nèi)江 641112;2.四川邛崍市環(huán)境監(jiān)測站，四川 邛崍 611500)

微乳液是由表面活性劑、助表面活性劑、油和水等在一定配比下自發(fā)形成的熱力學(xué)穩(wěn)定體系，目前，對微乳液相關(guān)理論和應(yīng)用的研究主要集中于微乳液的制備、性質(zhì)和相行為及分離萃取中的應(yīng)用等［1-4］。微乳體系因其超低的界面張力，其中表面活性劑的氣泡、潤滑、乳化、增溶、分散和柔軟性等性能，使微乳體系在去污方面具有優(yōu)良的性能［5-8］。用微乳體系洗滌衣物，無需洗衣機或人工搓洗等外供能量即可實現(xiàn)對衣物的高效洗滌，這為研發(fā)浸泡型洗滌劑提供了可能。

浸泡型洗滌劑通常由微乳體系組成，它能滲透到固體表面或織物的毛細(xì)孔中，有效分散污物，解決傳統(tǒng)洗滌方法帶來的洗后收縮、扭曲、褪色、衣物不挺實、表面起球等問題，洗滌效果也優(yōu)于傳統(tǒng)洗滌。同時可以避免機洗產(chǎn)生的噪聲和振動，盡可能保持衣物原有的手感和質(zhì)地，具有減少機械或人力造成的磨損，延長衣物使用壽命等優(yōu)點。

本文采用十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑，考察了形成增溶作用最大的微乳體系最優(yōu)質(zhì)量配比，通過測定溫度和鹽對微乳體系洗凈效果的影響，發(fā)現(xiàn)該微乳體系洗滌效果明顯高于其它對照組，洗滌效果良好，同時對選擇和控制該微乳體系的具體洗滌條件具有一定的理論指導(dǎo)意義。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

十二烷基硫酸鈉、正丁醇、二甲苯、氯化鈉均為分析純;去離子水;色拉油、豬油、柴油、棉布均為工業(yè)品。

HH-S 數(shù)顯恒溫水浴鍋;ME204E 電子天平。

1.2 微乳液的配制

1.2.1 微乳1 稱取十二烷基硫酸鈉100 g，加入正丁醇198 mL，二甲苯62 mL，去離子水490 mL。常溫靜置，可得澄清透明的微乳液。

1.2.2 微乳2 稱取十二烷基硫酸鈉100 g，加入正丁醇198 mL，二甲苯52 mL，去離子水410 mL。常溫靜置，形成微乳液。

1.2.3 加鹽微乳 制取方法和配比同微乳1，形成穩(wěn)定微乳液后，稱取該微乳液500 g，加入氯化鈉0.5 g，攪拌，使氯化鈉溶解，形成加鹽微乳液。

1.3 洗滌過程

棉布洗凈，剪成規(guī)格9 cm ×9 cm 布塊若干，室溫陰干，標(biāo)記、稱重。將棉布展平，分別浸入色拉油、豬油、柴油中，15 min 后取出，室溫晾干、稱重。其中常溫豬油需適當(dāng)加熱后使用。

分別稱取微乳液40 g 于25，35，45 ℃恒溫靜置。將污染過的布塊浸泡于各微乳液中，恒溫3 h，期間不對布塊施加任何外力作用。取出布塊，漂洗4 次，室溫自然風(fēng)干至恒重，稱量，計算洗凈度P(%)。

式中 m0——空白布塊質(zhì)量，g;

m1——污染后布塊質(zhì)量，g;

m2——洗滌后布塊質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面活性劑與助表面活性劑的比例

十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量分別為0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0，1.1 g，各加入正丁醇2 mL、去離子水3 mL，恒溫(35 ±0.1)℃。各種配比的體系增溶油相二甲苯的能力見表1。

表1 表面活性劑與助表面活性劑的比例對二甲苯增溶能力的影響Table 1 Effect of surfactant and cosurfactant ratio on solubilization of dimethylbenzene

由表1 可知，加入十二烷基硫酸鈉1.0 g 和1.1 g 時，增溶油相二甲苯最多，即微乳區(qū)相圖較大［9］，此時表面活性劑與助表面活性劑的配比分別為1.0 g∶2 mL 和1.1 g∶2 mL。當(dāng)配比為1.1 g∶2 mL時，泡沫較多，且十二烷基硫酸鈉的使用量更大。故選取十二烷基硫酸鈉與正丁醇的配比為1.0 g∶2 mL。此時m (十二烷基硫酸鈉)∶m (正丁醇)=5∶8 (質(zhì)量比)。

2.2 微乳液的洗滌效果

選取微乳1、微乳2、加鹽微乳、十二烷基硫酸鈉-正丁醇-水混合液、十二烷基硫酸鈉水溶液各40 g，分別記作A、B、C、D 和E，質(zhì)量比如下:

A、微乳1:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(正丁醇)∶W(二甲苯)∶W(水)=5∶8∶2.5∶24.5

B、微乳2:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(正丁醇)∶W(二甲苯)∶W(水)=5∶8∶2.1∶20.4

C、加鹽微乳:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(正丁醇)∶W(二甲苯)∶W(水)∶W(氯化鈉)=5∶8∶2.5∶24.5∶0.001

D、十二烷基硫酸鈉水溶液:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(水)=5∶35

E、十二烷基硫酸鈉-正丁醇-水:W(十二烷基硫酸鈉)∶W(正丁醇)∶W(水)=5∶8∶27

在(35 ±0.1)℃下，用五種洗滌劑浸泡被色拉油、豬油和柴油污染的棉布，并恒溫3 h。洗滌效果見表2。

表2 不同配比洗滌劑的洗滌效果Table 2 Washing effect of different ratio of detergents

由表2 可知，不論是微乳1、微乳2，還是加鹽微乳液，洗滌效果都超過90 %，明顯優(yōu)于非微乳體系。微乳液中適當(dāng)增加二甲苯的用量，洗滌效果更好。

2.3 電解質(zhì)、溫度和洗滌時間對微乳液洗滌效果的影響

電解質(zhì)的濃度對微乳液的增溶能力有很大影響。當(dāng)電解質(zhì)的濃度較低時，微乳液增溶非極性油相的能力增強;當(dāng)微乳液中電解質(zhì)濃度較大時，增溶油相的能力大幅下降。本實驗采用電解質(zhì)氯化鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%。

選取微乳液A 和加鹽微乳C 進行洗滌效果比較，分別控制在25，35，45 ℃對色拉油、豬油和柴油的洗滌效果見圖1 ～圖3。

圖1 不同溫度下體系A(chǔ) 和C 對色拉油的洗滌效果Fig.1 Washing effect on salad oil of system A and C at different temperature

圖2 不同溫度體系A(chǔ) 和C 對豬油的洗滌效果Fig.2 Washing effect on lard oil of system A and C at different temperature

圖3 不同溫度體系A(chǔ) 和C 對柴油的洗滌效果Fig.3 Washing effect on diesel oil of system A and C at different temperature

由圖可知，加入低濃度電解質(zhì)對微乳液的洗滌效果影響如下:①低溫時，少量電解質(zhì)可以顯著提高微乳液的洗滌效果。在離子型表面活性劑中加入無機電解質(zhì)，會使臨界膠束濃度顯著下降，膠團數(shù)量增多，增溶油污的量增加，故洗滌效果高于無鹽微乳液［9］。升高溫度，微乳液增溶油污能力的增幅降低。溫度較高時，電解質(zhì)使微乳液的洗滌效果變差;②相同時間內(nèi)，溫度升高，加鹽微乳液洗滌效果的增幅不及無鹽微乳液明顯;③相同溫度下，洗滌時間增加，加鹽微乳液洗滌效果增幅不及無鹽微乳液明顯。

3 結(jié)論

在十二烷基硫酸鈉-正丁醇-二甲苯-水微乳體系中，十二烷基硫酸鈉與正丁醇的最優(yōu)質(zhì)量配比是5∶8。少量電解質(zhì)對微乳液的洗滌效果有較大的影響，低溫時可顯著提高微乳液的洗滌效果，高溫下使洗滌效果變差，升高溫度或延長時間加鹽微乳液洗滌效果增幅小。

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