聚天冬氨酸鈉鹽在多功能洗滌劑中的研究與應用

郭俊華，常領山

（1. 山東潔能集團有限公司，山東樂陵，253600；2. 山東遠聯化工有限公司，山東濟寧，272000）

隨著社會科學及現代工業的發展，“環保”和“綠色”聚焦成為大眾生活的議題，綠色產品與低碳排放亦為業界所重視并形成一個趨勢，研制開發符合環境保護要求可生物降解的環境友好型螯合劑，也是洗化行業的一個研究方向。由于常用螯合助劑EDTA生物降解性差，STPP會導致河流、湖泊富營養化、破壞生態環境，這些傳統洗滌助劑將逐漸被綠色螯合劑產品所取代。聚天冬氨酸（PASP）是近年來受海洋動物代謝過程啟發而研制成功的一種“綠色環?！毙蜕锔叻肿硬牧希渚哂嘘庪x子表面活性劑的特征，在民用洗滌、設備清洗、日用化工等領域的應用效果表明其具有較好的耐電解質、耐堿和低泡性以及良好的螯合、分散作用，并可防止洗落的油垢重新玷污在衣物纖維上的作用，同時還具有非常好的生物相容性和生物降解性，是公認的“綠色聚合物”，有明顯提高洗滌劑去污力的作用，并且含有PASP的廢水不會造成環保污染，PASP分子結構中同時具有酰胺鍵和羧基鍵，集中性和陰離子性于一身 ，在水溶液中可以解離成負離子，再加上酰胺鍵上N、O上所帶的孤對電子，因此，可以通過物理吸附和化學吸附把水溶液中的Cd2+吸附聚集起來，因其分子中含有親水和疏水基團，因此具有表面活性，可以降低表面張力，通過它的親水性，使水?膠體復合體吸附在顆粒上而形成外殼，使顆粒屏蔽起來免受電解質所引起的絮凝作用影響，這樣也給予分散體系以穩定性，如用于洗滌劑中可作為抗再沉積劑，可以改進含硅鋁酸鹽洗滌劑的去污性能，從而達到去除污垢的目的。并且PASP耐高溫、熱穩定性好，是一種可應用于高溫水系統的水處理劑。在普通硬水、高鈣、高堿、高pH值的條件下對碳酸鈣仍具有良好的阻垢效果，具有緩蝕與阻垢雙重功效，對碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、磷酸鈣等成垢鹽類具有良好的阻垢效果，PASP同時具有分散作用并可有效防止金屬設備的腐蝕。本實驗選用聚天冬氨酸鈉鹽作為螯合助劑，考察了其阻垢能力和去污能力。

1 主要原料與實驗設備

試驗設備 NDJ7型旋轉粘度計，天津鳳洋儀器工貿有限公司；低溫冷儲箱，深圳市德爾制冷設備有限公司；均質乳化機JRJ-300-I，上?；旌蠘吮灸Ｐ蛷S；超級恒溫水浴501型，上海屏儀錦器公司；電子天平TD-500型，余姚市金諾天平儀器有限公司。

主要原料 竹醋液，食用級（通過了FDA認證），江陰中利生物科技有限公司；葡萄糖酸鈉，食用級，上海田源生物技術有限公司；聚天冬氨酸鈉鹽（PASP），山東遠聯化工有公司生產銷售提供。

2 聚天冬氨酸鈉鹽與洗滌劑常用螯合助劑分散性測試與比較

測試步驟如下：

（1）取3只1000mL的實驗用燒杯，加入溫度體積質量相同的去離子水。

（2）在上述3只燒杯中分別加入適量品質相同的植物混合油攪拌均勻備用。

（3）將上述提前稱量備用好的螯合助劑分別滴加到3只燒杯中，觀察燒杯液面上混合油漂浮層有無分散、擴散現象，同時觀察螯合助劑沉入水底時有無分散、擴散現象。

（4）用玻璃棒攪拌3只燒杯中的液體30s，靜止30min后觀察液面漂浮的混合油層情況。

表1為聚天冬氨酸鈉鹽與常用螯合助劑分散性測試比較結果。由表1可以看出，由于聚天冬氨酸鈉鹽含有親水和疏水基團，含有表面活性成分，能降低液體的表面張力，分散乳化油污，添加到洗滌劑中有助于提高去除污漬的作用。

3 聚天冬氨酸鈉鹽與常用洗滌用螯合助劑的CaCO3阻垢性能比較

PASP阻垢率測試方法及操作步驟如下：

表1 聚天冬氨酸鈉鹽與常用螯合助劑的分散性測試比較

表2 聚天冬氨酸鈉鹽與常用螯合助劑的阻垢性能測試結果

（1）配制0.1mol/L的碳酸氫鈉溶液并取25mL，用蒸餾水稀釋至250mL，加入定量的PASP樣品搖均，再加入0.005mol/L的氯化鈣溶液250mL混合均勻。

（2）將此液放入到60℃的恒溫水浴中保溫10h備用。

（3）把上述樣品冷卻至室溫，靜止過濾后取上清液50mL加入5mL的氨水-氯化銨緩沖液，加入1～2滴鉻黑T，用0.02mol的EDTA溶液滴定，當溶液由酒紅色變為純藍色即為滴定終點。

（4）以此方法分別測試含有PASP樣品、常溫及60℃時不含PASP樣品的阻垢率。

PASP阻垢率 =（Va-Vo）/（Vb-Vo）×100%

式中：Va?加入PASP所消耗EDTA溶液的用量，mL；

Vb?不加PASP常溫下所消耗EDTA溶液的用量，mL；

Vo?不加PASP在60℃時所消耗EDTA溶液的用量，mL。

表2為常用螯合助劑的阻垢性能測試結果對比。

表2數據顯示，PASP阻垢效果優良，即使在高堿度、高硬度水質條件下仍然獲得很好的阻垢效果。

4 多功能環保洗滌劑原料組成及去污能力測試

以聚天冬氨酸鈉鹽為環保螯合助劑，采用植物提取原料椰油酸鉀皂、茶皂素、無患子提取物、葡萄糖酸鈉、竹醋液作為實驗配方原料。其中，葡萄糖酸鈉對鈣、鎂、鐵鹽具有很強的絡合能力，特別是對Fe3+有極好的螯合作用，適量的葡萄糖酸鈉和聚天冬氨酸鈉鹽配伍使用效果突出良好，有助于水對固體的濕潤溶解，對油漆、涂料、顏料、填料、粘土等之類物質在水中的分散特別有利，可以提高清洗劑、洗滌劑的去污性能。

表3 不同螯合助劑配方的洗滌劑去污力測試數據

按上述實驗配方配制一份符合國家標準的洗滌劑樣品，稱重分為兩份，一是加入以PASP為洗滌助劑的洗滌劑樣品，二是加入以檸檬酸鈉為洗滌助劑的洗衣液樣品，然后進行洗滌能力測試，樣品經齊魯大學試驗中心依照GB/T13174-2008《衣料用洗滌劑去污力及循環洗滌性能的測定》標準規定進行測定，數據如表3。

表3數據表明，采用聚天冬氨酸鈉鹽的1#配方樣品，比采用檸檬酸鈉的2號配方樣品綜合去污力提高了23.21%，綜合去污性能優良。

5 結語

通過選用聚天冬氨酸鈉鹽環保螯合助劑提高了洗滌劑的生物降解性和去污能力，經過測試，聚天冬氨酸鈉對碳酸鈣阻垢率達到了97%，洗滌去污力比較常用螯合劑提高了23.21%，綜合性能優良。

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