پاک‌کننده‌های غیر صابونی نوعی از پاک‌کننده‌ها هستند که از یک سر یونی یا قطبی و یک زنجیره هیدروکربنی غیرقطبی تشکیل شده‌اند. این پاک‌کننده‌ها بر خلاف صابون‌ها از چربی طبیعی به وجود نیامده و در آزمایشگاه تولید می‌شوند. پاک‌کننده غیر صابونی نوعی ماده فعال سطحی یا ترکیبی از چند ماده فعال است که در محلول‌های رقیق خاصیت پاک‌کنندگی دارد. نام دیگر این ترکیبات دترجنت (Detergent) است. این ترکیبات در سه نوع آنیونی، کاتیونی و بدون بار ساخته می‌شوند. در این مطلب از مجله فرادرس می‌آموزیم پاک کننده غیر صابونی چیست و چه تفاوتی با پاک کننده صابونی دارد.

در ابتدای این مطلب می‌آموزیم پاک کننده غیر صابونی چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است. سپس تفاوت‌های صابون را با پاک‌کننده‌های غیر صابونی بررسی می‌کنیم. در ادامه، فرمول و عملکرد این مواد را توضیح داده و عملکرد آن‌ها را بررسی می‌کنیم. پس از آن، با انواع پاک‌کننده‌های غیر صابونی آشنا شده و روش تولید آن‌ها را می‌آموزیم. در نهایت، با ترکیبات، مزایا و معایت، کاربرد و خطرات این مواد پاک کننده آشنا می‌شویم. با مطالعه این مطلب تا انتها می‌توانید به شکلی کامل بیاموزید پاک کننده غیر صابونی چیست.

پاک کننده غیر صابونی چیست؟

پاک‌کننده‌های غیر صابونی نوعی ماده شوینده هستند که مانند صابون‌ها نیازی به روغن‌های گیاهی و چربی‌های حیوانی برای تولید آن‌ها به کار نمی‌رود. این ترکیبات از اتصال زنجیره‌های کربنی به گروه‌های سولفونات به وجود آمده‌اند. این ترکیبات ممولا آلکیل‌بنزن سولفونات هستند. این گروه مولکولی مشابه صابون است اما در آب سخت راحت‌تر حل شده و کف می‌کنند و می‌توانند به پاک شدن آلودگی‌ها کمک کنند. این حل شدن بهتر و پاک‌کنندگی بهتر به دلیل وجود گروه سولفونات است که یک گروه قطبی است و با راحتی بیشتری در آب حل می‌شود. این گروه برخلاف گروه کربوکسیلات در صابون، می‌تواند به کلسیم و سایر یون‌های موجود در آب سخت پیوند برقرار کند.

در مصارف خانگی شوینده‌ها و پاک کننده غیر صابونی (دترجنت) معمولا به شوینده‌های لباس یا ظرف اطلاق می‌شود. این ترکیبات معمولا به صورت پودری یا مایع غلیظ تولید و ارائه می‌شوند. ترکیبات پاک کننده غیر صابونی مانند صابون‌ها ترکیباتی آمفی‌پاتیک (آمفی‌فیلیک) هستند. این ترکیبات از یک زنجیره کربنی غیرقطبی و یک گروه مولکولی قطبی یا یونی تشکیل شده‌اند. سر غیرقطبی این ترکیبات به مولکول‌های چربی یا‌ آلودگی‌ها متصل شده و آن‌ها را در بر می‌گیرد. در مقابل سر قطبی سولفونات یا یونی آن، می‌تواند به حل شدن لکه‌ها در آب و جدا شدن آن کمک کند. در تصویر زیر ساختار پاک کننده غیر صابونی مشخص شده است.

یادگیری شیمی دوازدهم با فرادرس

برای درک بهتر اینکه پاک کننده غیر صابونی چیست، ابتدا باید با مفاهیمی چون ترکیب قطبی، قطبیت، یون، انحلال پذیری مواد در آب و پاک‌کننده‌های خورنده آشنا شویم. پیشنهاد می‌کنیم برای یادگیری بهتر این مفاهیم، به مجموعه فیلم آموزش دروس پایه دوازدهم، بخش شیمی مرجعه کنید که با زبانی ساده ولی کاربردی به توضیح این مفاهیم می‌پردازد.

همچنین، با مراجعه به فیلم‌های آموزش فرادرس که در ادامه آورده شده است، می‌توانید به آموزش‌های بیشتری در زمینه پاک کننده غیر صابونی دسترسی داشته باشید.

تفاوت پاک کننده غیر صابونی و صابون

صابون‌ها و پاک‌کننده‌های غیر صابونی، برای پاک کردن لکه‌های چربی و آلودگی‌ها از سطوح استفاده می‌شوند. با این تفاوت که صابون‌ها از سالیان قدیم به شکل طبیعی تولید می‌شدند و برای تولید آن‌ها از چربی‌های طبیعی و بازهای مختلف استفاده می‌شود. در مقابل، پاک‌کننده‌های غیر صابونی پس از تحقیقات دانشمندان دو در آزمایشگاه‌های شیمی تولید شدند. این مواد نسبت به صابون‌ها در آب سخت بهتر عمل می‌کنند و راحت‌تر لکه‌ها و آلوگی‌ها را از روی سطوح پاک می‌کنند.

پاک‌کننده‌های غیر صابونی اغلب برای بسیاری از آلودگی‌ها و پاک کردن لکه‌های معمول استفاده می‌شوند و می‌توانند در آب سخت به خوبی عمل کرده و ترکیبات رسوبی حاصل از واکنش با یون‌های آب سخت را تشکیل نمی‌دهند. درحالی‌که صابون‌ها بیشتر برای پاک کردن لکه‌های ملایم‌تر و شست‌وشوی بدن و دست استفاده می‌شوند. این ترکیبات در آب سخت کف نمی‌کنند و خوب شسته نمی‌شونند. در جدول زیر مشخص شده است که تفاوت‌های صابون و پاک کننده غیرصابونی چیست.

ساختار صابون

صابون‌ها از ترکیب چربی‌ها و اسید‌های چربی مانند گلیسرول و بازهایی مانند سدیم هیدروکسید تولید می‌شوند. این ترکیبات درواقع نمک اسیدهای چرب هستند. ترکیب اسید چرب و باز اضافه شده طی واکنش خنثی شدن نمکی تولید می‌کند که خاصیت پاک‌کنندگی و ساختاری آمفی‌پاتیک دارد. این ساختار به گونه‌ای است که یک زنجیره هیدروکربنی آلی غیرقطبی و یک سر مولکولی قطبی دارد. این سر قطبی معمولا از گروه‌های هیدروکسید تشکیل شده‌ است. در تصویر زیر، واکنش صابونی شدن گلیسریل تری استئارات به وسیله افزودن سدیم هیدروکسید را مشاهده می‌کنید.

ساختار پاک کننده غیرصابونی

پاک‌کننده‌های غیرصابونی ترکیباتی سنتزی هستند که در آزمایشگاه تولید می‌شوند. این ترکیبات از مواد پتروشیمیایی یا ترکیبات روغنی به دست می‌آیند. برخلاف صابون‌ها برای تولید این ترکیبات نیازی به وجود چربی‌ها و روغن‌ها در فرآیند تولید نیست. در عوض این ترکیبات از مواد شیمیایی خام گوناگونی مانند سورفکتانت‌ها، بهسازها، آنزیم‌ها و بسیاری دیگر از مواد افزودنی شیمیایی تولید می‌شوند تا عملکرد بهتری در پاک کنندگی داشته باشند.

ترکیبات مشتق شده از اسید سولفوریک نقش مهمی در ساختار پاک کننده غیر صابونی و افزودن گروه سولفونیل به آن را دارد. برای مثال، در واکنش زیر، از افزودن سولفوریک اسید غلیظ به یک الکل بلندزنجیر، ترکیب پاک کننده غیرصابونی آلکیل سولفونیک اسید و آب تولید شده است.

فرمول پاک کننده غیر صابونی

این ترکیبات معمولا از خانواده آلکیل‌بنزن‌سولفونات‌ها هستند. موادی که از نظر ساختار شیمیایی به صابون شباهت دارند اما در آب سخت راحت‌تر حل می‌شوند. دلیل این موضوع آن است که گروه قطبی سولفونات در پاک‌کننده‌های غیر صابونی کمتر از گروه قطبی کربوکسیلات در صابون‌ها با یون‌های کلسیم و سایر یون‌های موجود در آب سخت واکنش می‌دهد.

سنتز آلکیل بنزن سولفونات‌ها شامل دو مرحله کلی زیر است.

• واکنش آلکیل‌بنزن با اسید سولفوریک غلیظ یا گاز گوگرد تری اکسید
• خنثی سازی با سدیم هیدروکسید

در مرحله اول که شامل واکنش آلکیل‌بنزن با اسید سولفوریک غلیظ یا گاز گوگرد تری اکسید است،‌ یک آلکیل بنزن سوفونیک اسید تولید می‌شود. تصویر زیر نمایش‌دهنده واکنش کلی انجام شده در این مرحله است.

در مرحله دوم، آلکیل بنزن سولفونیک اسید با سدیم هیدروکسید خنثی شده و یک نمک آلکیل بنزن سولفونات و آب تولید می‌شود. این واکنش در تصویر زیر مشخص شده است.

عملکرد پاک کننده غیر صابونی

در قسمت‌های قبل آموختیم پاک کننده غیر صابونی چیست. پاک‌کننده‌های غیر صابونی مولکول‌های آمفی‌پاتیکی هستند که از یک بخش غیرقطبی عموما آلی و یک بخش قطبی یونی تشکیل شده‌اند. برای پاک کردن لکه‌ها، آلودگی‌ها یا چربی‌ها،‌ این مولکول‌ها از سر غیرقطبی خود به آلودگی نزدیک می‌شوند و کل مولکول‌ها و لکه چربی را در بر می‌گیرند. بدین ترتیب یک ساختار کروی شکل از مولکول‌های پاک کننده غیر صابونی دور تا دور لکه ایجاد می‌شود. به این ساختار، میسل گفته می‌شود.

یکی از ویژگی‌های خاص پاک‌کننده‌های غیر صابونی این است که این ترکیبات حتی در آب سخت نیز می‌توانند میسل تشکیل دهند. همچنین، پاک‌کننده‌های غیر صابونی می‌توانند شامل بسیاری از مواد افزودنی مختلف (مانند آنزیم) باشند که می‌توانند ساختارهای مختلف را شکسته و به فرآیند پاک‌کنندگی کمک کنند. سپس این ساختارهای مسیل که بخش بیرونی آن‌ها از بسیاری از مولکول‌های قطبی یا یونی تشکیل شده‌است می‌توانند با مولکول‌های آب یا یون‌های آب سخت پیوند برقرار کرده و در آب حرکت کنند. بدین ترتیب لکه‌ها از سطح مورد نظر جدا شده و شسته می‌شوند.

پاک‌کننده‌های غیر صابونی توانایی دارند آلودگی‌ها را امولسیون یا پراکنده کنند و آن‌ها را در آب معلق نگه دارند. عامل اصلی این فرآیند سورفکتانت یا سطح فعال‌کننده است، ترکیبی که در همه پاک‌کننده‌های غیر صابونی وجود دارد. این توانایی ناشی از ساختار مولکولی سورفکتانت و فعالیت سطحی آن است.

سورفکتانت‌ها

سورفکتانت‌ها آمفیفیلیک، یعنی دارای بخشی آب‌دوست و بخشی آب‌گریز هستند. بخش آب‌دوست باعث جذب مولکول‌های آب و کاهش کشش سطحی می‌شود، در حالی که بخش آب‌گریز با آلودگی‌ها تعامل می‌کند. این ویژگی، آب را برای پراکندگی و شستشوی آلودگی‌ها آماده می‌کند.

سورفکتانت‌ها علاوه بر کاهش کشش سطحی، می‌توانند خوشه‌هایی به نام میسل تشکیل دهند. در میسل، انتهای قطبی مولکول‌ها به سمت آب و انتهای غیرقطبی در مرکز قرار می‌گیرد. این ساختار باعث کاهش تماس زنجیره هیدروکربنی با آب و کاهش انرژی آزاد سیستم می‌شود. میسل‌ها در حالت تعادل دینامیک هستند و با افزایش غلظت سورفکتانت، تعداد و اندازه آن‌ها افزایش می‌یابد. تولید کف نیز یکی از نشانه‌های کاهش مقدار کشش سطحی آب است.

عملکرد اصلی پاک‌کننده غیر صابونی

عامل اصلی پاک‌کننده‌های غیر صابونی سورفکتانت است، که معمولا ترکیبی از چند سورفکتانت به کار می‌رود. مهم‌ترین دسته‌های سورفکتانت شامل کربوکسیلات‌ها (صابون‌های اسید چرب)، سولفات‌ها (آلکیل سولفات‌ها، آلکیل اتر سولفات‌ها و آلکیل آریل سولفونات‌ها) و فسفات‌ها هستند.

بالاتر بودن درجه حرارت آب در فرایند شست‌وشو باعث ذوب شدن چربی‌ها و روغن‌ها شده و باعث راحت‌تر جدا شدن این مواد توسط پاک کننده غیر صابونی یا صابون‌ها می‌شود.

انواع پاک کننده غیر صابونی

پاک‌کننده‌های غیر صابونی بسته به بار الکتریکی سورفکتانت آن‌ها به سه دسته آنیونی، کاتیونی و غیر یونی تقسیم می‌شود. در ادامه، هر یک از این انواع پاک کننده غیر صابونی را معرفی خواهیم کرد.

پاک کننده غیر صابونی آنیونی

نوع آنیونی این پاک‌کننده‌ها شامل آلکیل‌بنزن‌سولفونات‌ها (ABS) است. بخش آلکیل‌بنزن در این ترکیبات خاصیت چربی‌دوستی دارد و گروه سولفونات آن آب‌دوست است. این ترکیبات در دو نوع اصلی با زنجیره‌های آلکیلی شاخه‌دار و با زنجیره‌های خطی وجود دارند.

تصویر زیر نشان‌دهنده ساختار یک پاک کننده غیر صابونی آنیونی به نام سدیم لوریل سولفات است که به شکل گسترده‌ای در تولید شامپو‌های سر و بدن، خمیردندان و شوینده‌های صورت استفاده می‌شود. آلکیل سولفات‌ها مانند این ساختار از رایج‌ترین و پرکاربردترین مواد پاک کننده آنیونی در صنایع هستند.

آلکیل بنزن سولفونات‌ شاخه دار

آلکیل بنزن سولفونات‌ شاخه دار (BAS) نسبت به صابون‌های معمولی عملکرد بهتری در آب سخت دارند و کف بیشتری ایجاد می‌کنند، اما ساختار شاخه‌دار این مواد، مانع از تجزیه زیستی آسان می‌شود. به همین دلیل، حضور آن‌ها در فاضلاب باعث تشکیل کف‌های پایدار در رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و سواحل می‌شود و در تصفیه‌خانه‌ها نیز ایجاد مشکل می‌کند. با وجود این، آلکیل بنزن سولفونات‌ شاخه دار هنوز در برخی کاربردهای صنعتی و کشاورزی استفاده می‌شود.

پیشنهاد می‌کنیم برای تشخیص بهتر انواع هیدروکربن‌های خطی و شاخه‌دار، مطلب فرمول هیدروکربن‌های گوناگون مجله فرادرس را مطالعه کنید.

آلکیل بنزن سولفونات خطی

آلکیل‌بنزن‌سولفونات‌های خطی (LAS) از واکنش سولفونه کردن آلکیل‌بنزن‌های خطی (LABs) به‌دست می‌آیند. واژه «خطی» به ساختار اولیه آلکن‌ها اشاره دارد. این ترکیبات در مقایسه با انواع شاخه‌دار، تجزیه‌پذیری بسیار بالاتری دارند و از نظر زیست‌محیطی انتخاب ایمن‌تری محسوب می‌شوند.

در محیط‌های دارای اکسیژن، LAS در بازه‌ای حدود یک تا سه هفته تجزیه می‌شود، اما در شرایط بی‌هوازی تجزیه آن بسیار کند است یا انجام نمی‌شود. در تصویر زیر، ساختار آلکیل بنزن سولفونات خطی به نام سدیم ۴- دودسیل بنزن سولفونات مشخص شده است.

پاک کننده غیر صابونی کاتیونی

این نوع پاک‌کننده‌ها شباهت زیادی به نوع آنیونی دارند و هر دو شامل بخشی آبدوست می‌شوند. تفاوت اصلی آن‌ها در این است که به جای گروه سولفونات منفی، گروه قطبی آن‌ها از نوع آمونیوم چهارتایی با بار مثبت است که رفتار متفاوتی ایجاد می‌کند.

تصویر زیر نشان‌دهنده یک پاک کننده غیر صابونی کاتیونی با نام هگزادسیل تری متیل آمونیوم کلرید است.

پاک کننده غیر صابونی غیر یونی

پاک‌کننده‌های غیر یونی سرهای آبدوست بدون بار دارند و معمولا بر پایه پلی‌اکسی‌اتیلن یا گلیکوزید ساخته می‌شوند. نمونه‌های رایج شامل توئین، تریتون و مجموعه بریج هستند. این ترکیبات به‌عنوان «اتوکسیلات» (ethoxylates) یا «پگیلات» (PEGylates) شناخته می‌شوند و متابولیت آن‌ها شامل نونیل‌فنول است. گلیکوزیدها نیز سرهای آبدوست قندی بدون بار مانند اکتایل‌تیوگلوکوزید و مالتوزیدها دارند.

نوع دیگری از پاک‌کننده‌های خنثی، پاک‌کننده‌های «زویتریونی»‌ (Zwitterionic) هستند. این پاک کننده‌ها دارای بارهای مثبت و منفی برابرند و در مجموع بدون بار خالص‌اند. نمونه معروف آن CHAPS است که ترکیبی از گروه‌های آمونیوم و سولفونات دارد. این عبارت خلاصه‌ی نام ماده شیمیایی «۳-[(۳-کولآمید پروپیل) دی متیل آمینو] – ۱- پروپان سولفات» است. از این پاک‌کننده‌ها در مایع‌های ظرفشویی استفاده می‌شود. پاک‌کننده‌های غیر صابونی غیر یونی نسبت به پاک‌کننده‌های یونی کف کمتری تولید می‌کنند و با یون‌های موجود در آب سخت پیوند و واکنش برقرار نمی‌کنند. این ترکیبات باید حتما شامل قسمت‌های قطبی باشند تا بتوانند در آب حل شوند.

مزایا و معایب پاک کننده غیر صابونی

پاک‌کننده‌های غیر صابونی نسبت به صابون‌ها قدرت پاک‌کنندگی بیشتر، انحلال بهتر و کارایی در آب سخت و اسیدی دارند. اما برخی از آن‌ها تجزیه‌ناپذیرند و باعث آلودگی و ایجاد کف پایدار در محیط‌های آبی می‌شوند. در ادامه مزایا و معایب این مواد را بررسی می‌کنیم.

پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با ساختار تشکیل‌دهنده صابون‌ها، دترجنت‌ها، پاک کننده‌های خورنده و …، فیلم آموزش فرمولاسیون مواد شوینده فرادرس که لینک آن در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.

روش تولید پاک کننده غیر صابونی

پاک‌کننده‌های غیرصابونی شامل گروهی از ترکیبات آلی سنتزی محلول در آب یا مایع هستند که از مخلوطی از مواد فعال سطحی، تقویت‌کننده‌ها، پرکننده‌ها و سایر اجزای کمکی تشکیل شده‌اند. فرمول این ترکیبات به‌طور ویژه برای افزایش اثر شست‌وشو یا قدرت پاک‌کنندگی طراحی شده است.

پاک‌کننده‌های غیر صابونی دو قطبی (زویتریونی) دارای بار خالص صفر هستند، زیرا تعداد گروه‌های مثبت و منفی در ساختار آن‌ها برابر است. برای تولید این مواد از روش‌ها و مواد اولیه مختلفی بسته به نوع ماده و نیاز مصرف کننده استفاده می‌شود.

ترکیبات پاک کننده غیر صابونی

در ترکیب پاک‌کننده‌های غیر صابونی مدرن، کل محصول (نه فقط ماده فعال سطحی) از چند بخش اصلی تشکیل می‌شود. سه جزء مهم آن شامل مواد سازنده یا نرم‌کننده آب (حدود ۵۰ درصد وزنی)، ماده فعال سطحی آلکیل‌بنزن‌سولفونات (حدود ۱۵ درصد) و مواد سفیدکننده (حدود ۷ درصد) هستند.

در ادامه هر یک از این موارد را توضیح می‌دهیم.

مواد سازنده

مواد سازنده یا (Builders)، نقش نرم‌کننده آب را دارند و با حذف یون‌های کلسیم از طریق تشکیل کمپلکس یا رسوب‌دادن، کارایی شست‌وشو را افزایش می‌دهند. از مواد رایج در این گروه می‌توان به سدیم‌کربنات، عوامل کمپلکس‌کننده، صابون و زئولیت‌ها اشاره کرد. یکی از پرکاربردترین مواد سازنده، سدیم‌تری‌فسفات است که در مقیاس وسیع برای این منظور استفاده می‌شود.

مواد سفیدکننده

مواد سفیدکننده به‌طور معمول ترکیبات گیاهی مانند کلروفیل، رنگدانه‌های آنتوسیانین، تانن‌ها، اسیدهای هیومیک و کاروتنوئیدها را هدف قرار می‌دهند. بیشتر این مواد از نوع اکسیدکننده‌ مانند سدیم‌پربورات یا سدیم‌هیپوکلریت هستند. برای افزایش اثرگذاری، معمولا فعال‌کننده‌هایی مانند تترااستیل‌اتیلن‌دی‌آمین به آن‌ها اضافه می‌شود.

آنزیم ها

در بسیاری از پاک‌کننده‌های غیر صابونی، آنزیم‌ها به کار می‌روند و معمولا تا حدود ۲ درصد وزنی محصول را شامل می‌شوند. این آنزیم‌ها برای تجزیه لکه‌های مقاوم شامل پروتئین‌ها، چربی‌ها یا کربوهیدرات‌ها لازم‌اند. هر نوع لکه نیاز به آنزیم خاصی دارد. برای مثال پروتئاز برای پروتئین‌ها، لیپاز برای چربی‌ها و آمیلاز برای کربوهیدرات‌ها استفاده می‌شود.

سایر افزودنی ها

سایر افزودنی‌ها در پاک‌کننده‌های غیر صابونی به منظور بهبود عملکرد، محافظت از تجهیزات و افزایش کیفیت ظاهری و حس محصول اضافه می‌شوند. این افزودنی‌ها عملکرد محصول را در شستشو، حفاظت از البسه و کنترل خواص فیزیکی و شیمیایی آن ارتقا می‌دهند.

در ادامه برخی از این خواص معرفی شده‌اند. برای مثال، برخی افزودنی‌ها باعث تثبیت یا کاهش کف می‌شوند تا شستشو بهینه انجام شود.

• تنظیم ویسکوزیته: افزودنی‌هایی که غلظت محلول را افزایش یا کاهش می‌دهند و مواد دیگر را در آن حل می‌کنند.
• مهار خوردگی: محافظت از تجهیزات شستشو و جلوگیری از آسیب به دستگاه‌ها
• مهار انتقال رنگ: جلوگیری از انتقال رنگ از یک لباس به لباس دیگر
• عوامل ضد رسوب: مانند کربوکسی متیل سلولز که مانع از چسبیدن دوباره ذرات ریز خاک می‌شود.
• روشن‌کننده‌های نوری: افزایش درخشندگی و ظاهر بهتر البسه
• رنگ‌دهنده‌ها: افزودن رنگ یا تقویت ظاهر محصول
• عطرها: ترکیبات عطری معمولا شامل چند ماده هستند که رایحه مطبوع ایجاد کرده و با دیگر اجزا سازگارند.

اثر پاک کننده غیر صابونی بر محیط زیست

پاک‌کننده‌های غیر صابونی با وجود موثر بودن برای پاک کردن لکه‌ها در آب سخت، خطراتی را با خود به همراه دارند و می‌توانند به محیط زیست آسیب برسانند. این ترکیبات گروه‌های مولکولی دارند که زیست تخریب‌پذیر نیستند و می‌توانند در طبیعت باقی‌بمانند. در ادامه برخی از مهم‌ترین خطرات پاک‌کننده‌های غیر صابونی برای محیط زیست را معرفی می‌کنیم.

زیست تخریب ناپذیری

ترکیبات پاک کننده غیر صابونی شامل ترکیبات فسفات هستند. این ترکیبات زیست تخریب‌پذیر نیستند و می‌توانند به عنوان آلودگی در محیط‌زیست باقی بمانند. در مقابل، ترکیبات صابونی زیست تخریب‌پذیر هستند و ترکیبات آن‌ها به مرور زمان تجزیه می‌شود.

آلودگی فسفاتی

تحقیقات نشان داده است که استفاده از پاک‌کننده‌های غیر صابونی که حاوی ترکیبات فسفات هستند باعث «پرغذایی» آب می‌شود. این واژه به معنی رشد بیش از حد گیاهان و جانوران در آب است که آن را غیرقابل زیست می‌کند و غلظت اکسیژن آب را بسیار پایین می‌آورد. به همین دلیل در بسیاری از مناطق طبیعی، استفاده از ترکیبات فسفات دار ممنوع است.

کاربرد پاک کننده غیر صابونی

پاک‌کننده‌های غیرصابونی امکان ایجاد پراکندگی یکنواخت بین موادی که معمولا با هم مخلوط نمی‌شوند (مثل آب و روغن) را فراهم می‌کنند. علاوه بر کمک به تجزیه و حذف لکه‌ها یا آلودگی‌ها از منسوجات، سطوح سخت و پوست انسان، این پاک‌کننده‌ها کاربردهای گسترده‌ای در فناوری غذایی، پاک‌سازی نشت نفت و سایر فرآیندهای صنعتی دارند. برای مثال جداسازی مواد معدنی از سنگ معدن، بازیابی نفت از ذخایر طبیعی و تولید مواد سرامیکی از پودرها از کاربردهای این مواد است.

در ادامه برخی دیگر از کاربردهای پاک کننده غیر صابونی را بررسی می‌کنیم.

محصولات لباسشویی

هدف اصلی محصولات لباسشویی، پاک کردن آلودگی از پارچه‌ها است. پاک‌کننده غیر صابونی باید سه عملکرد داشته باشد: سطح پارچه را خیس کند، آلودگی را جدا کند و از بازنشست شدن آن جلوگیری کند. رسیدن به این هدف معمولا با استفاده از ترکیب سورفکتانت‌ها انجام می‌شود.

بهترین پاک‌کنندگی زمانی اتفاق می‌افتد که کشش سطحی به حداقل مقدار خود برسد و این کار نیاز به سورفکتانت‌های با زنجیره ۱۲ تا ۱۴ کربنه دارد. برای جلوگیری از بازنشست ذرات، آن‌ها باید در محلول تثبیت شوند که معمولا توسط سورفکتانت‌های غیر یونی از نوع پلی‌اتیلن اکسید انجام می‌شود.

به طور کلی، سورفکتانت‌های غیر یونی در جدا کردن آلودگی به اندازه آنیونیک‌ها موثر نیستند، بنابراین ترکیبی از سورفکتانت‌های آنیونیک و غیر یونی استفاده می‌شود. با این حال، در حذف آلودگی‌های روغنی، غیر یونی‌ها موثرتر هستند زیرا کشش سطحی روغن و آب را کاهش می‌دهند بدون آن که کشش روغن و سطح را کم کنند.

صابون‌های بهداشتی

از دیگر کاربردهای پاک کننده غیر صابونی، تولید صابون‌های بهداشتی است. صابون‌های سنتتیک (Syndet) با استفاده از سورفکتانت‌های مصنوعی ساخته می‌شوند و در واقع صابون واقعی نیستند. این نوع صابون‌ها بسیار ملایم و مرطوب‌کننده هستند. برند Dove اولین صابون سنتتیک در بازار بود.

معدن و فرآوری مواد معدنی

به دلیل اینکه مواد معدنی به صورت خالص یافت نمی‌شوند، ماده موردنظر باید از مواد سنگی جدا شود. پاک‌کننده‌های غیر صابونی برای استخراج فلزات از سنگ معدن از طریق فرآیند شناورسازی کف استفاده می‌شوند. در این روش، ابتدا سنگ معدن خرد و با روغن پوشانده می‌شود که به ذرات فلز می‌چسبد اما به سنگ ناخواسته نمی‌چسبد.

سپس سنگ معدن در آب حاوی پاک‌کننده غیر صابونی غوطه‌ور شده و هوا به آن تزریق می‌شود. کف ایجاد شده ذرات فلز را به سطح می‌آورد تا جمع‌آوری شوند، در حالی که سنگ‌های ناخواسته در محلول باقی می‌مانند.

بازیابی پیشرفته نفت (EOR)

این فرآیند برای استخراج نفت باقی‌مانده پس از روش‌های اولیه و ثانویه استفاده می‌شود. در بازیابی نفت با سورفکتانت-پلیمر، آب با ترکیب سورفکتانت و پلیمر مخلوط می‌شود. سورفکتانت نفت را از سنگ جدا می‌کند و پلیمر جریان را در سنگ توزیع می‌کند. این روش می‌تواند ۱۵ تا ۲۵ درصد از نفت اصلی را بازیابی کند.

پراکندگی سرامیک

سرامیک یک ماده غیر فلزی است و پراکندگی آن پایه بسیاری از کاربردهاست. استفاده از پاک‌کننده‌های غیر صابونی یا سورفکتانت‌ها باعث افزایش خیس‌کنندگی چسب روی ذرات سرامیک و کمک به پراکندگی پودرها در مایع می‌شود. به عنوان پراکنده‌کننده، آن‌ها ویسکوزیته مخلوط‌های با مواد جامد بالا را کاهش می‌دهند و پایداری ذرات ریز را حفظ می‌کنند.

سورفکتانت‌ها به تجمع ذرات سرامیک کمک می‌کنند. در تصفیه فاضلاب، پاک‌کننده‌ها به کاهش میزان لخته‌ها در پراکندگی‌های سرامیکی کمک می‌کنند.

اثر پاک کننده غیر صابونی بر سلامتی

پاک‌کننده‌های غیر صابونی می‌توانند اثرات منفی و مخربی بر سلامت پوست بگذارند. این ترکیبات بر خلاف صابون‌ها، باعث حساسیت پوست می‌شوند. در ادامه برخی از اثرات پاک‌کننده‌های غیر صابونی بر سلامت انسان و جانداران را بررسی خواهیم کرد.

حساسیت پوستی

تحقیقات انجام شده نشان داده است که پاک‌کننده‌های غیر صابونی می‌توانند بر سلامت پوست اثر گذاشته و باعث خشکی و حساسیت آن شوند. این اثرات به خصوص برای افرادی که پوست‌های حساس یا مشکلات زمینه‌ای پوستی دارند، بیشتر است.

مشکلات تنفسی

تنفس بخارات برخی از پاک کننده‌های غیر صابونی می‌تواند باعث حساسیت ریه‌ها، سرفه و علائم آسم شود.

حساسیت چشم

پاشیده شدن برخی از پاک کننده‌های غیر صابونی می‌تواند باث قرمزی چشم، سوختن و حتی آسیب به چشم شود.

اثرات سمی

بلع برخی از پاک کننده‌های غیر صابونی (خصوصا برای کودکان) می‌تواند باعث تهوع، استفراغ یا علائم مسمومیت شود.

یادگیری شیمی آلی با فرادرس

برای درک بهتر این موضوع که پاک کننده غیر صابونی چیست، ابتدا باید با مفاهیمی چون انواع هیدروکربن‌ها، ایزومرهای ساختاری، هیدروکربن‌های آروماتیک، گروه‌های عاملی و خواص و ویژگی‌های آن‌ها آشنا شویم. پیشنهاد می‌کنیم برای یادگیری بیشتر این مفاهیم، به مجموعه فیلم آموزش دروس شیمی از دروس دانشگاهی تا کاربردی فرادرس مراجعه کنید که با زبانی ساده ولی کاربردی به توضیح این مفاهیم می‌پردازد.

همچنین، با مشاهده فیلم‌های آموزش فرادرس که در ادامه آورده شده است، می‌توانید به آموزش‌های بیشتری در زمینه پاک‌کننده‌ها دسترسی داشته باشید.

تاریخچه پاک کننده غیر صابونی

در این مطلب از مجله فرادرس آموختیم پاک کننده غیر صابونی چیست. پاک‌کننده غیر صابونی در آلمان و در جنگ جهانی اول ساخته شد. کمبود مواد صابون باعث تولید ماده‌ای با پایه سولفات آلکیل شد. واژه detergent از لاتین به معنی پاک کردن گرفته شده است. پیش از آن از سدیم کربنات برای شست‌وشو استفاده می‌شد. نخستین مایع ظرفشویی در آمریکا در دهه ۱۹۳۰ و در اروپا در ۱۹۴۲ با نام Teepol تولید شد.

پاک‌کننده لباس هم در همین زمان وارد بازار شد و ترکیباتی مانند آنزیم، سفیدکننده، عطر و مواد براق‌کننده داشت. نوع خالص آن در آزمایش‌های زیستی به کار می‌رود.