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.內江師范學院 化學化工學院，四川 內江 641112;2.四川邛崍市環境監測站，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形成的熱力學穩定體系，目前，對微乳液相關理論和應用的研究主要集中于微乳液的制備、性質和相行為及分離萃取中的應用等［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對衣物的高效洗滌，這為研發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孔中，有效分散污物，解決傳統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，洗滌效果也優于傳統洗滌。同時可以避免機洗產生的噪聲和振動，盡可能保持衣物原有的手感和質地，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質量配比，通過測定溫度和鹽對微乳體系洗凈效果的影響，發現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、棉布均為工業品。

HH-S 數顯恒溫水浴鍋;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，剪成規格9 cm ×9 cm 布塊若干，室溫陰干，標記、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，室溫自然風干至恒重，稱量，計算洗凈度P(%)。

式中 m0——空白布塊質量，g;

m1——污染后布塊質量，g;

m2——洗滌后布塊質量，g。

2 結果與討論

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 %，明顯優于非微乳體系。微乳液中適當增加二甲苯的用量，洗滌效果更好。

2.3 電解質、溫度和洗滌時間對微乳液洗滌效果的影響

電解質的濃度對微乳液的增溶能力有很大影響。當電解質的濃度較低時，微乳液增溶非極性油相的能力增強;當微乳液中電解質濃度較大時，增溶油相的能力大幅下降。本實驗采用電解質氯化鈉，質量分數為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 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 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 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，加入低濃度電解質對微乳液的洗滌效果影響如下:①低溫時，少量電解質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，會使臨界膠束濃度顯著下降，膠團數量增多，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，電解質使微乳液的洗滌效果變差;②相同時間內，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質量配比是5∶8。少量電解質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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