高效路面油污清洗劑的研制

王 文，蔡衛權，李玉軍，涂文輝

（武漢理工大學化學工程學院，湖北 武漢 430070）

隨著人們生活和消費水平的逐步提高，各城市涌現出了大量提供餐飲服務的美食街。但美食街也給周圍的環境造成了很大的困擾，其附近路面因長期粘附油污和灰塵而形成了一層厚厚的像油漆一樣的重油垢，嚴重影響了市容、行人出行和車輛通行[1]。

美食街路面油污的源頭主要有食用油[2]、礦物油及其它污物塵埃等[3]。其中礦物油是不可皂化的，只能依靠乳化或溶解的作用脫除[4]。小吃店烹飪過程中食用油在高溫下形成油煙附著于街道地面上，其中的不飽和油脂通過聚合形成結合力很強的致密薄膜型污垢[5]，加上由于老化等原因形成的脫落物、車輛產生的尾氣或泄漏的礦物油及人們行走帶來的微小塵埃和其它固體小顆粒等吸附在地面上，形成常規清洗劑很難除去的重油垢?？紤]到相關路面油污清洗劑的研發報道很少[6-7]，如何研制高效路面重油垢清洗劑是一項重要而緊迫的工作。

選用去污力好、生物降解性迅速的烷基糖苷（APG）[8-9]和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES），經與直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）[10]、環境友好型無磷堿性助劑檸檬酸三鈉、有機堿三乙醇胺[11]和從柑橘、檸檬等果皮中提取出來的助溶劑D-檸檬烯桔子油[12-17]復配后，借助正交實驗研制了一種用于美食街路面稠油垢清洗的高效綠色半水基清洗劑[18]，并與市售“威猛先生”的pH值、外觀、去污力、漂洗性和高低溫穩定性等性能指標[19]進行了比較。

1 實驗部分

1.1 清洗劑的配制

根據配方組成及其百分含量準備原料，先投入一定量自來水，在60～65 ℃下邊加表面活性劑邊攪拌，按一定加料順序，先加入增溶成分或其它易溶的表面活性劑，再投入較難溶的表面活性劑或助劑成分，避免出現凝膠等。投加助劑時溫度控制在40 ℃左右，原料投加完畢后繼續在40～60 ℃下攪拌，直至形成透明的溶液。

1.2 清洗實驗

清洗方式：將 50 mm×50 mm×3 mm 的1Cr18Ni9Ti拉絲不銹鋼片清洗后干燥，冷卻后稱重，記為a。用毛刷在鋼片單面規定部位涂敷實際油污后干燥，冷卻陳化一段時間稱重，記為b。將試片置于盛有200 g 清洗劑的燒杯中，在一定溫度下浸泡10 min，再擺洗5 min。置于相同溫度的自來水中擺洗30 s，干燥后冷卻稱重，記為c。去污力計算公式見式（1）。

式中，f 為洗去油污的質量分數；a 為鋼片 的質量；b 為污片洗前的質量；c 為污片洗后的 質量。

1.3 性能測試

所配清洗劑和市售廚房多用清洗劑“威猛先生”的外觀、氣味、pH 值、去污力、漂洗性、高溫穩定性和低溫穩定性等測試均按國家標準和相關文獻進行[20-21]。

2 結果與討論

2.1 正交實驗

為確定合理的清洗劑配方成分及其最佳配方比例，首先采用正交實驗對清洗劑配方進行優化。將配方組分和污片制備的干燥溫度作為正交表的因素，通過變換組分組成進行復配，棄去其中分層的樣品，得到透明、穩定均一的樣品進一步篩選。

以去污力為主要試驗指標計算極差，確定正交實驗中各因素的主次順序：Ki表示任一列上水平號為i（i=1，2 或3）時所對應去污力的試驗結果之和；ki=Ki/s，s 為任一列上各水平出現的次數，ki表示任一列因素取水平i 時所得去污力試驗結果的算術平均值；R 為極差，任一列上 R=max{K1，K2，K3}-min{K1，K2，K3}，或R=max{k1，k2，k3}-min{k1，k2，k3}[22]。正交實驗結果及分析如表1 所示。

由表1 知，影響去污力各因素從主到次的順序依次為：A（干燥溫度）、B（AES）、G（三乙醇胺）、D（APG）、F（桔子油）、H（檸檬酸三鈉）、C（LAS）、E（AEO-9）。進一步取去污力指標大的水平，即各列Ki（或ki）中最大那個值對應的水平，則優選方案為A2B3C1D2E1F2G2H2，即干燥溫度150℃、AES 6%、LAS 1%、APG 4%、AEO 1%、桔子油 1.5%、三乙醇胺 4%、檸檬酸三鈉 3%。通過極差分析得到的該優選方案并不包含在正交表中已做18 個試驗方案中。

2.2 與市售清洗劑的比較

進一步進行上述優選方案清洗劑配方A2B3C1D2E1F2G2H2的清洗性能測試試驗，其去污力高達99.8%。該清洗劑和市售廚房多用清洗劑“威猛先生”的質量指標和性能測試試驗結果的比較見表2。由表2 可知，自制清洗劑的各項指標均優于質量標準要求。與市售廚房多用清洗劑“威猛先生”相比，其去污力及生物降解性能更優，綜合效果更好。經在小吃店和燒烤集中的洪山區工大路現場應用，能較好地去除路面的油污，使路面重新潔凈。

3 結 論

（1）成功研制出主要適用目標為美食街附近重油垢路面的環境友好型高效清洗劑，其主要配方組成為易生物降解的廉價表面活性劑和植物性助溶劑D-檸檬烯桔子油。在本文實驗條件下該清洗劑的pH值為9 左右，去污力高達99.8%，不會對油污路面產生破壞，對人體皮膚基本無刺激性，低溫穩定性和高溫穩定性等各項質量指標均達到或超過國家 標準。

（2）與市售廚房多用清洗劑“威猛先生”相比，該清洗劑的滲透、乳化和抗再沉積能力強，去污的綜合效果更好，顯示出廣闊的應用前景。

表1 正交實驗結果與分析

表2 清洗劑質量指標及性能試驗對比結果

[1] 趙樂義. 廚房油垢的形成及清洗劑研究[J]. 日用化學工業，1999，（4）：52-54.

[2] Pashley R M，Rzechowicz M，Pashley L R，etal. De-gassed water is a better cleaning agent[J]. The Journal of Physical Chemistry B，2005，109（3）：1231-1238.

[3] 江麗，王小淳，張蕾. 水基油煙機重油垢清洗劑配方設計[J]. 日用化學品科學，2011，34（8）：27-30.

[4] 房春媛. 新型高效水基金屬清洗劑的研制[D]. 遼寧：遼寧師范大學，2006.

[5] Tsutsui Takuya，Natsuhara Masahiko，Yamada Kaoru，et al. Oily grime formed on hard surfaces of kitchen appliances：Chemical composition and oxidation mechanism[J]. Journal of Surfactants and Detergents，2007，10（1）：53-59.

[6] 戴庭. 高速公路收費站車道專用清洗劑：中國，02112962.2[P]. 2003-11-05.

[7] 劉憲秋，李守榮. 我國工業清洗中化學清洗技術的發展[J]. 化工進展，1999，18（6）：8-11.

[8] 王青寧，呂興連，李瀾，等. 淀粉基烷基糖苷制備環保型洗滌劑[J] . 蘭州理工大學學報，2006，32（4）：67-69.

[9] 黃菊芳. 烷基多苷復配體系在餐具洗滌劑中的應用[J]. 日用化學品科學，2005，28（2）：35-44.

[10] 姜聚慧，王全坤，王玉璽. 餐具洗滌劑的制備及性能測定[J]. 河南師范大學學報，2003，31（2）：79-81.

[11] 張大權，李桂華.多用高效清洗劑及其生產方法：中國，200910220518.5[P]. 2010-06-16.

[12] 李小玉，陳靜靜. 一種含D - 檸檬烯的油墨清洗劑的研制[J]. 日用化學工業，2010，40（3）：178-180.

[13] 李梅，李志強，霍曉燕. 一種機場道面油污清洗劑及其制備方法：中國，200610015634.X[P].，2007-02-21.

[14] 蔣建平，李小玉. 利用d-檸檬烯制備O/W 乳化型油墨清洗劑的研究[J]. 應用化工，2008，37（10）：1185-1187.

[15] Wang Yonglei，Eli Wumanjiang，Liu Yuanfeng，et al. Synthesis of environmentally friendly calcium oleate detergent[J]. Ind. Eng. Chem. Res.，2008，47（22）：8561-8565.

[16] 陳紀綱. 含蒎烯類溶劑的清洗劑：中國，200410060927.0[P]. 2005-5-25.

[17] Kharkate S K，Karadbhajne V Y，Gogte B B. Some resin based ecofriendly liquid detergents[J]. Journal of Scientific & Industrial Research，2005，64（10）：752-755.

[18] 劉子蓮. 電子工藝用新型水基清洗劑的研發及清洗機理的研究[D]. 廣州：華南理工大學，2010.

[19] 谷磊，劉有智，申紅艷，等. 陶瓷膜處理乳化懸浮液過程中的膜清洗工藝[J]. 化工進展，2007，26（2）：226-229.

[20] 中國日用化學工業研究所. GB/T 9985—2000，手洗餐具用洗滌劑[S] .

[21] 劉慶剛. N-月桂基-亞氨基二丙酸鈉在家居清潔產品中的應用研究[D]. 廣東：華南理工大學，2010.

[22] 李云雁，胡傳榮. 試驗設計與數據處理[M]. 北京：化學工業出版社，2005.