竹炭粉及其在濃縮洗衣皂粉中的應用

郭俊華，張洪霞

（山東豐益生態(tài)科技有限公司，山東 禹城 251200）

竹炭粉及其在濃縮洗衣皂粉中的應用

郭俊華，張洪霞

（山東豐益生態(tài)科技有限公司，山東 禹城 251200）

竹炭粉具有凈化水質(zhì)、去除有害物質(zhì)等作用，是一種有益于環(huán)境保護的洗滌用品原料。選用綠色環(huán)保的植物源組分，對有色的活性原料進行脫色處理并與天然皂粉進行多元復配，使產(chǎn)品從外觀到內(nèi)在質(zhì)量都符合節(jié)能環(huán)保的要求。試驗表明，研制出的含竹炭粉的天然濃縮洗衣皂粉可減少化學品對人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害。

皂粉；竹炭；環(huán)保；配制工藝

洗滌劑應確保人體健康和環(huán)境的安全性。采用可再生資源或植物提取濃縮物質(zhì)為原料制造的洗滌產(chǎn)品，在洗滌過程中符合嚴格的環(huán)境要求，不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害和破壞，且資源利用率高、能源消耗低。

天然皂粉的特點是綠色、天然，其皮膚低刺激性，對人體和環(huán)境的安全性好，且保護織物、去污力強、超低泡、易漂清。本文依據(jù)綠色、低碳、環(huán)保的理念研制了天然濃縮洗衣皂粉，將從馬來西亞進口的高活性天然皂粉與天然植物濃縮的茶皂素和無患子皂苷復配使用，加入采用環(huán)保綠色的螯合劑、復合生物洗滌酶。經(jīng)過實驗，產(chǎn)品具有與同洗衣粉同樣優(yōu)異的使用性能，如使用方便、去污力強、泡沫低、易漂清、節(jié)約能耗等。然而，其綠色環(huán)保的特性較洗衣粉更為突出。

1. 主要原料與試驗設備

1.1 主要原料

茶皂素（白色粉末，95.0%），西安楚康生物科技有限公司；無患子皂苷（70.0%），成都市三禾田生物技術有限公司；馬來西亞皂粉（82.0%），廣州博峰化工科技有限公司進口提供；亞氨基二琥珀酸（99.0%），上海嶅稞實業(yè)有限公司；無水碳酸鈉（99.0%），天津博迪化工有限公司；復合生物活性酶（丹麥諾維信），南京東日進出口貿(mào)易有限公司；白色竹炭粉末，天津鴻雁天山石業(yè)納米技術有限公司；固體粉末微膠囊香精，自制。

1.2 試驗設備

電熱真空干燥箱 DZF-6020，北京中科環(huán)試儀器有限公司；DSH雙螺旋錐形混合機WH-0.05，常州超寶干燥設備有限公司；電子臺秤YZ-803，浙江永康市永州衡器有限公司；樣品脫水機JR-150，佛山市精柯紡織印染設備有限公司。

2. 配方設計原則和主要原料的特性

為順應全社會倡導綠色、低碳、環(huán)保的消費潮流，天然濃縮洗衣皂粉的配方實驗應盡可能選用綠色環(huán)保的植物資源加工的原料，盡量避免化學品對生態(tài)環(huán)境和身體健康的危害。為確保產(chǎn)品真正符合開發(fā)宗旨，配方研究從篩選原料等入手，精心做好基礎工作。

2.1 茶皂素

茶皂素（Tea Saponin）又名茶皂甙。自日本學者青山次郎于1931年首次分離出茶皂素以來，經(jīng)過幾代人的潛心鉆研與實踐，茶皂素的應用取得了重大進展。研究證明：茶皂素具有溶血抗菌殺蟲的作用，是一種性能優(yōu)良的天然非離子型表面活性劑。它具有濕潤速度快、分散性能強、能夠降低水的表面張力等優(yōu)點，并具有很強的去污能力，且其使用不受水質(zhì)硬度的影響。此外，含茶皂素的洗滌劑能夠保持織物的鮮艷色彩（護色），延長織物使用壽命。

2.2 無患子皂苷

無患子皂苷是一種天然的非離子型表面活性劑。它富含多種功能成份，能降低水的表面張力，且受溫度、水硬度、鹽度、pH值的影響小。將之應用于洗滌劑配方中時，具有與其他表面活性劑復配性好、清潔去污力強、溶油性良好等特點，對人體皮膚具有抗菌消炎作用。無患子皂苷可100%降解，性質(zhì)溫和無刺激。

2.3 高活性皂粉

馬來西亞進口的高活性皂粉具有天然、強去污、超低泡、易漂洗、保護織物等特點，是一種能夠?qū)⑾础⒆o功能結(jié)合起來的綠色環(huán)保的洗滌產(chǎn)品原料。其中的活性物質(zhì)主要是脂肪酸，90%以上的原料來自于植物油脂，不含聚磷酸鹽和其他有害物質(zhì)。它還具有皮膚刺激性低、衣物洗后無需使用柔順劑就能變得蓬松柔軟等優(yōu)點，解決了織物多次洗滌后容易出現(xiàn)污垢積淀而導致的變硬、產(chǎn)生靜電等問題。

2.4 竹炭粉

竹炭內(nèi)部含有各類孔隙，包括微孔、中孔和大孔。竹炭具有孔隙分布豐富和高比表面積的特征，進而賦予它良好的吸咐特征。試驗結(jié)果表明，竹炭的比表面積在360m2/g左右，是普通木炭比表面積的2～5倍。因此，竹炭可以吸附凈化水中的有害物質(zhì)，明顯地改善主要水質(zhì)指標。將竹炭粉末添加至配方中，可以提高水的pH值，有助于提高洗滌劑的洗滌能力。

2.5 螯合劑

近年來，檸檬酸鈉作為螯合劑的使用量有所上升。實踐證明，檸檬酸鈉的綜合絡合能力較差，為達到與磷酸鹽同樣的效果，其在洗滌劑中應用時還必須與其他物質(zhì)如沸石、聚合物等同時使用。但沸石不溶于水，而是利用鈉交換鈣和鎂，故而其脫除鎂的能力遠不如磷酸鹽，為此必須同時加入純堿以增加洗滌液的堿性。然而，這樣做雖然可以起到提高去污力的效果，卻會對水質(zhì)確造成污染。為了保護我們賴以生存的環(huán)境，應在洗滌劑中倡導使用完全生物降解的綠色螯合劑。

亞氨基二琥珀酸（簡稱I D H A）的分子式為NH(COOHCHCH2COOH)2，是一種新型的氨基酸基綠色螯合劑。它以順丁烯二酸酐為主要原料，合成的最終產(chǎn)品是含有氨基和羧基、結(jié)構(gòu)與EDTA類似的螯合劑。其絡合能力強，且進入環(huán)境后能夠完全生物降解，因此是EDTA及檸檬酸鈉的理想替代品（二者的性能特點比較詳見表1）。

3. 試驗配方

由于天然濃縮洗衣皂粉所采用的主活性物與普通洗衣粉明顯不同，為此也應對其配方結(jié)構(gòu)進行相應的調(diào)整。經(jīng)研究，添加竹炭粉的天然濃縮洗衣皂粉的試驗配方及主要原料組成如表2所示。

需要注意的是，茶皂素可以選擇色澤微黃或白色高含量的品種直接使用；而無患子皂苷提取物的色澤較重，直接使用會影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，因此應先對其進行脫色處理，干燥后備用。

表1 新型螯合劑和普通螯合劑的性能及其區(qū)別

4. 配制工藝

濃縮皂粉由高活性的天然皂粉與茶皂素、無患子皂苷復配而成，配方中還添加了特種螯合分散劑、竹炭粉，所以其去污力是普通洗衣粉的2至3倍，環(huán)保效果更加出色。同時，微膠囊香精使衣物洗后留香更持久。這種洗滌劑適合在各種不同的環(huán)境下使用，包括在低溫下和在高硬度水中都表現(xiàn)出優(yōu)良的洗滌性能，并克服了洗衣粉易刺激皮膚的缺點。

4.1 無患子皂苷脫色處理工藝

將無患子皂苷溶解于水中（水溫50～60℃），加入適量活性炭，保溫攪拌120min，然后冷卻至室溫；用濾布將含有活性炭的無患子皂苷混合液進行過濾，再減壓濃縮；將濃縮物質(zhì)經(jīng)脫水后烘干，即可得到白色無患子皂苷樣品。

4.2 濃縮洗衣皂粉的配制

將干燥后的無患子皂苷和其他皂粉原料及助劑加入到雙螺旋錐形混合機中，攪拌混合30min；再加入適量的自制粉末微膠囊香精和液體香精，攪拌混合20min即得到成品。產(chǎn)品經(jīng)檢驗合格后包裝入庫。

本研究采用自制的微膠囊粉末香精和液體香精復配使用。微膠囊香精可以延長香精在衣服等織物上的留香時間，加入適量的液體香精則可增加產(chǎn)品的頭香，使產(chǎn)品品質(zhì)得到提升。

4.3 制備工藝及流程

對皂苷進行脫色處理并制備天然濃縮洗衣皂粉的工藝及流程詳見圖1。

表2 天然濃縮洗衣皂粉試驗配方及用量參數(shù)

圖1 天然濃縮洗衣皂粉的配制工藝流程

5. 效果與分析

5.1 竹炭粉對水質(zhì)的吸附凈化作用

將0.2g竹炭粉末加入80mL污水中，經(jīng)竹炭吸附處理后，污水的色度可降低80%；濁度可降低73%。在一定條件下，用強氧化劑處理水樣時所消耗的氧化劑的量作為水的一項重要指標，稱為化學耗氧量（COD）。將適量竹炭加入污水中，經(jīng)竹炭吸咐處理后，COD值可降低54%。經(jīng)竹炭吸附處理后，污水中總氮的去除率可達71%，對污水中總余氯的去除率接近100%。

水體中過量氯離子是引起人體組織癌變的機因，而自來水廠需使用漂白粉對水體進行凈化，因此余氯含量是衡量水質(zhì)的重要指標。現(xiàn)有研究表明，竹炭對水體中2,4-二氯苯酚的吸附量較大，原水加竹炭處理后，水樣中未檢出2,4-二氯苯酚成分；同時，竹炭對污水中的有機磷農(nóng)藥也有一定的去除效果，如樂果的去除率達70%、甲基對硫磷的去除率達60%。

5.2 洗滌效果

天然皂粉采用植物提取濃縮的活性物質(zhì)復配而成，因而具有了天然的特性。與合成洗衣粉相比，它對皮膚的刺激性低，對人體和環(huán)境的安全性更高，且衣物洗后蓬松柔軟（即使不用柔順劑），穿著舒適，解決了用合成洗衣粉洗滌后織物容易出現(xiàn)的積垢、硬化、帶靜電等問題。

同時，其中添加了特種鈣皂分散劑和綠色環(huán)保的螯合劑，在洗滌時能阻止肥皂形成鈣皂，增加其溶解度，因而去污力更強，在低溫和高硬度水中仍然表現(xiàn)出優(yōu)良的洗滌性能。配方中的微膠囊香精香氣濃郁，織物洗干后留香更持久。

此外，天然皂粉泡沫超低，更易于漂洗和凈洗。在歐、美、日等發(fā)達國家市場，超低泡衣物洗滌劑目前已占市場絕對份額。可以說，超低泡的天然洗滌皂粉更符合國際洗滌劑發(fā)展趨勢。

5.3 濃縮洗衣皂粉和洗衣粉的主要區(qū)別

天然皂粉和洗衣粉配方原料結(jié)構(gòu)的不同決定了其功能差異，天然皂粉要優(yōu)于洗衣粉，更適合洗貼身衣物。

天然皂粉的活性物主要是脂肪酸，其起始原料90%以上來自于可再生的植物油脂；另外，配方中將純天然茶皂素、無患子皂苷和高活性天然皂粉復配，進一步提高了其凈洗效果。而洗衣粉的活性物主要是烷基苯磺酸鈉，其起始原料是石油。兩者的配方結(jié)構(gòu)決定了其使用特性明顯不同，例如，洗衣粉中含有不利于人體健康的化學品成分，且泡沫較多，不易漂清。

6. 結(jié)語

天然洗衣皂粉是將洗、護功能結(jié)合起來的綠色洗滌產(chǎn)品，具有天然、強去污、超低泡、易漂洗、凈洗方便等特點。其主要活性物原料來自可再生的植物油脂，并添加了竹炭粉、茶皂素和無患子皂苷物質(zhì)，配合綠色環(huán)保的螯合劑及復合生物洗滌酶的使用，產(chǎn)品不僅具有形同洗衣粉、使用方便、節(jié)約資源等特點，而且順應了綠色環(huán)保的消費潮流，真正實現(xiàn)了綠色洗滌。

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