ПАВ — поверхностно-активные химические вещества, которые широко используются в современной промышленности для производства моющих, косметических средств и дезинфектантов.
Их получают из жирных спиртов, глицерина, сорбитола и некоторых других реагентов.
ПАВ представляют собой органические соединения с гидрофильным (полярным – солевая часть) и гидрофобным (неполярным – углеводородная часть) компонентами. В растворе гидрофильная часть притягивает молекулы воды, а гидрофобная – взаимодействует с загрязняющим веществом.
Как действуют ПАВ
Основное ценное качество ПАВ состоит в том, что они снижают поверхностное натяжение во время концентрации на границе двух фаз.
Фаза — однородная по строению часть системы (раствора). Это могут быть жидкость, газ, твёрдые частицы. Между ними есть граница раздела. Так вот, ПАВ улучшает взаимодействие между этими частями одной системы. Это особенно важно для создания эффективных моющих препаратов.
Поверхностная активность — это количественная характеристика ПАВ. Она разная у каждого вида.
Добавлять в раствор ПАВ до бесконечности нецелесообразно, т.к. они имеют предел растворимости. При достижении его ПАВ перестают повышать свою концентрацию и самоорганизуются в так называемые мицеллы.
ПАВ обладают многими полезными свойствами: моющее, пенообразующее, антисептическое, смачивающее, стабилизирующее и т.д. Однако, следует учитывать, что отрицательное воздействие у них также имеется. Они могут вызывать аллергические реакции у человека и животных, накапливаться в природных водоёмах и ухудшать качества воды (снижение её поверхностного натяжения, специфический вкус и запах).
Виды ПАВ
По физико-химическим свойствам ПАВ подразделяются на:
- пенообразователи (природные и синтетические – алкилсульфаты);
- смачиватели (силикаты, полифосфаты);
- стабилизаторы (камеди аравийская и другие белковые ПАВ;
- диспергаторы (ДКМ);
- моющие (анионные и неионные).
Все поверхностно активные вещества также можно разделить на две большие группы:
- ионогенные;
- неионогенные.
Первые при растворении в воде образуют положительно заряженные (катионы) и отрицательно заряженные (анионы) частицы.
Вторые таких зарядов не имеют, в воде не диссоциируют, могут растворяться и в щелочной, и в кислой среде.
Ионогенные ПАВ
Ионогенные ПАВ делятся на:
- катионные – с положительным зарядом;
- анионные – с отрицательным зарядом;
- амфотерные – с двумя противоположными зарядами.
Катионные проявляют свою поверхностную активность больше в кислой среде. Они агрессивны, токсичны, плохо разлагаются в окружающей среде, слабо пенятся и могут вызвать раздражение кожи. Их применяют в производстве дезинфицирующих и бактерицидных препаратов, средств от коррозии, антистатиков, в технологических процессах при добыче нефти. Они оказывают противогрибковый эффект и консервирующее действие. Самым ярким примером являются соли четвертичных аммониевых оснований. Кроме того, это соли аминов, фосфониевые и сульфониевые соединения и др.
По использованию они находятся на 3 месте после других (10% всех производимых ПАВ). Чаще всего их добавляют к другим видам ПАВ из-за их мощных антисептических свойств.
Первое место по праву занимают анионные ПАВ (около 60%), содержащие функциональные группы с (-) зарядом (фосфат, сульфат, карбоксилат и др.). Примеры: лаурилсульфат аммония, алкилбензолсульфокислота (LABSA) и др.
У них есть масса преимуществ: отличные очищающие свойства, невысокая стоимость и простота в производстве, образование стабильных эмульсий, высокое пенообразование.
Они активны в щелочной среде и входят в состав многих моющих средств, но могут быть жёсткими, например, для волос и кожи.
Амфотерные ПАВ имеют обе группы (+ и -), выпускаются в ограниченном количестве, т.к. у них высокая стоимость производства и низкое пенообразование. Примеры: динатрия лауроамфодиацетат, кокаминопропил бетаин и др.
Иногда их используют в комплексе с анионными ПАВ для улучшения пенообразования. Кроме того, они мягкие, подходят для чувствительной кожи, поэтому полезны в качестве добавок в парфюмерии.
Неионогенные ПАВ
Эти вещества находятся на 2 месте в производстве всех ПАВ (около 30%). Примеры — многоатомные спирты, полиэтиленгликоль.
Они не обладают способностью диссоциировать на ионы, растворяются в обеих средах (щелочная, кислая). Просты в изготовлении, хорошо разлагаются в окружающей среде. У них неплохие моющие свойства, поэтому они нашли широкое применение в создании чистящих, фармацевтических препаратов и парфюмерии, используются в пищевой промышленности.
Из преимуществ: химическая стойкость в жёсткой воде, способность удерживать загрязнения в растворе без всяких дополнительных добавок.
Применение ПАВ
Благодаря своим полезным свойствам, ПАВ широко используются в различных производствах.
В основном, они активно применяются для создания моющих, чистящих и дезинфицирующих средств (мыла, гели для мытья посуды, мебели, поверхностей в помещении, стирки вещей, чистки автомобилей и т.п.).
Кроме того, они нужны в производстве косметики: шампуни, лосьоны, тоники, зубные пасты и порошки.
Некоторые катионные ПАВ задействованы в текстильной и кожевенной промышленности в качестве антистатиков для синтетических тканей, средств против слипания и повреждения кожаных изделий.
В бумагоперерабатывающей отрасли ПАВ помогают разделять чернила и целлюлозу, благодаря своей адсорбирующей способности.
Свойства снижать трение и выдерживать высокие температуры дают возможность использовать их в металлургии для смазки прокатных станов, в нефтедобыче и строительстве.
Пищевая промышленность применяет ПАВ в форме эмульгаторов для улучшения вкусовых качеств соусов, шоколада, мороженого и других продуктов.
Медицина и агрономия тоже имеют свой интерес к ионогенным ПАВ. Эти вещества влияют на проницаемость клеточных мембран микробов и ингибируют их ферменты, поэтому обладают достаточно сильным противомикробным действием. Их добавляют в антисептики.
Таким образом, полезные свойства ПАВ, несомненно, помогают человеку во многих сферах его жизни. Надо их изучать, исследовать перспективы и развивать производство, но не забывать о сохранении окружающей среды и здоровья людей.