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Industrielles Monosodiumglutamat, auch als Tenside bekannt, ist eine Substanzart, die bei geringen Mengen die Oberflächenspannung des Lösungsmittels (normalerweise Wasser) erheblich reduzieren und den Grenzflächenzustand des Systems ändern kann; Wenn es eine bestimmte Konzentration erreicht, bildet es Mizellen in der Lösung. Daher erzeugt es Benetzungs- oder Anti -Benetzungs-, Emulgierung und Demulgierung, Schäumen oder Entlassung, Solubilisierung, Waschen und andere Effekte, um die Anforderungen praktischer Anwendungen zu erfüllen. Monosatriumglutamat als Umami -Substanz ist in unserer Ernährung und unserem täglichen Leben allgegenwärtig. In der industriellen Produktion sind Tenside Substanzen, die dem Monosodiumglutamat ähnlich sind, die keine große Menge benötigen und wundersame Auswirkungen haben können. Diese Substanzen sind allgemein als Tenside bekannt.

 

Einführung in Tenside

 

Tenside haben eine zwitterionische molekulare Struktur: Ein Ende ist eine hydrophile Gruppe, die als hydrophile Gruppe abgekürzt wird und auch als oleophob oder oleophobe Gruppe bekannt ist und Tenside in Wasser als Monomere auflösen kann. Hydrophile Gruppen sind häufig polare Gruppen, die Carboxylgruppen (- COOH), Sulfonsäuregruppen (- SO3H), Aminogruppen (- NH2) oder Aminogruppen und deren Salze sein können. Hydroxylgruppen (- OH), Amidgruppen, Etherbindungen (- O-) usw. können auch polare hydrophile Gruppen sein; Das andere Ende ist eine hydrophobe Gruppe, die als oleophile Gruppe abgekürzt wird, die auch als hydrophobe oder hydrophobe Gruppe bekannt ist. Hydrophobe Gruppen sind normalerweise nicht Pololische Kohlenwasserstoffketten wie hydrophobe Alkylketten R - (Alkyl), AR (Aryl) usw.
Tenside sind in ionische Tenside (einschließlich kationischer und anionischer Tenside), nichtionischen Tensiden, amphoteren Tensiden, Verbundtensiden und anderen Tensiden unterteilt.

In einer Tensidlösung bilden die Tensidmoleküle, wenn die Konzentration des Tensids einen bestimmten Wert erreicht, verschiedene geordnete Kombinationen, die als Mizellen bezeichnet werden. Die Mizellierung oder die Bildung von Mizellen ist eine grundlegende Eigenschaft von Tensidlösungen, und einige wichtige Grenzflächenphänomene sind mit der Bildung von Mizellen zusammenhängen. Die Konzentration, bei der Tenside Mizellen in Lösung bilden, wird als kritische Mizellenkonzentration (CMC) bezeichnet. Mizellen sind keine festen kugelförmigen Formen, sondern extrem unregelmäßige und dynamisch verändernde Formen. Unter bestimmten Bedingungen können Tenside auch einen umgekehrten Mizellenzustand aufweisen.

 

Die Hauptfaktoren, die die kritische Mizellenkonzentration beeinflussen

 

Struktur von Tensiden
Addition und Arten von Zusatzstoffen
Der Einfluss der Temperatur

 

Wechselwirkung zwischen Tensiden und Proteinen

 

Proteine ​​enthalten nicht-polare, polare und geladene Gruppen, und viele amphiphile Moleküle können auf verschiedene Weise mit Proteinen interagieren. Tenside können molekular geordnete Kombinationen mit unterschiedlichen Strukturen unter verschiedenen Bedingungen wie Mizellen, umgekehrten Mizellen usw. bilden, und ihre Wechselwirkungen mit Proteinen sind ebenfalls unterschiedlich. Es gibt hauptsächlich elektrostatische und hydrophobe Wechselwirkungen zwischen Proteinen und Tensiden (PS), während die Wechselwirkung zwischen ionischen Tensiden und Proteinen hauptsächlich auf die elektrostatische Wechselwirkung von polaren Gruppen zurückzuführen ist, und auf die hydrophobe Wechselwirkung von hydrophoben Kohlenstoffketten, die an polare und hydrophobe Wechselwirkung von hydrophoben Kohlenstoffketten bin, bilden die polarischen und hydrophoben Teile von Proteinen, die PS -Komplexe bilden. Nicht ionische Tenside interagieren hauptsächlich mit Proteinen durch hydrophobe Kräfte, und die Wechselwirkung zwischen ihren hydrophoben Ketten und den hydrophoben Gruppen von Proteinen kann einen gewissen Einfluss auf die Struktur und Funktion von Tensiden und Proteinen haben. Daher bestimmen die Art, die Konzentration und die Systemumgebung von Tensiden, ob sie Proteine ​​stabilisieren oder destabilisieren, aggregiert oder dispergieren.

 

HLB -Wert des Tensids

 

Um eine einzigartige Grenzflächenaktivität zu haben, müssen Tenside ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen hydrophoben und hydrophilen Gruppen aufrechterhalten. HLB (hydrophiler lipophiler Gleichgewicht) ist der hydrophile oleophile Gleichgewichtswert von Tensiden, der ein Indikator für die hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften von Tensiden ist.

Der HLB -Wert ist ein relativer Wert (zwischen 0 und 40) wie Paraffin -Wachs mit HLB -Wert = 0 (keine hydrophile Gruppe), Polyoxyethylen mit HLB -Wert von 20 und SDS mit starker Hydrophilie mit HLB -Wert von 40. Der HLB -Wert kann als Referenz für die Auswahl von Surfaktants verwendet werden. Je höher der HLB -Wert, desto besser die Hydrophilie des Tensids; Je kleiner der HLB -Wert ist, desto schlechter die Hydrophilie des Tensids.
Die Hauptfunktion von Tensiden

 

Emulgierungseffekt

Aufgrund der hohen Oberflächenspannung von Öl in Wasser wird das Öl in feine Perlen zerkleinert und miteinander gemischt, um eine Emulsion zu bilden, aber die Rührstopps und die Schichten werden wieder geschichtet. Wenn ein Tensid hinzugefügt und energisch gerührt wird, aber nach dem Stoppen nicht leicht zu trennen ist, ist dies eine Emulgierung. Der Grund dafür ist, dass die Hydrophobizität des Öls von den hydrophilen Gruppen des aktiven Mittel umgeben ist, eine Richtungsattraktion bildet und die für die Öldispersion in Wasser erforderlichen Arbeiten verringert, was zu einer guten Emulgierung des Öls führt.

 

Benetzungseffekt

Es gibt oft eine Schicht aus Wachs, Fett oder Skala wie Substanz, die an der Oberfläche der Teile gehalten werden, die hydrophob sind. Aufgrund der Verschmutzung dieser Substanzen wird die Oberfläche der Teile nicht leicht durch Wasser benetzt. Wenn Tenside zu der wässrigen Lösung zugesetzt werden

 

Solubilisierungseffekt

Nach dem Zugabe von Tensiden zu Ölsubstanzen können sie sich nur "auflösen", aber diese Auflösung kann nur auftreten, wenn die Konzentration der Tenside die kritische Konzentration von Kolloiden erreicht und die Löslichkeit durch das Solubilisierungsobjekt und die Eigenschaften bestimmt wird. In Bezug auf den Solubilisierungseffekt sind lange hydrophobe Genketten stärker als kurze Ketten, gesättigte Ketten stärker als ungesättigte Ketten, und der Solubilisierungseffekt von nichtionischen Tensiden ist im Allgemeinen signifikanter.

 

Verbreitungseffekt

Feste Partikel wie Staub und Schmutzpartikel neigen dazu, sich leicht zu versammeln und sich leicht im Wasser zu säumen. Die Moleküle von Tensiden können die festen Partikelaggregate in kleine Partikel unterteilen, sodass sie in Lösung dispergieren und suspendieren können und die gleichmäßige Dispersion fester Partikel fördern.

 

Schaumaktion

Die Bildung von Schaum ist hauptsächlich auf die gerichtete Adsorption des Wirkstoffs und die Verringerung der Oberflächenspannung zwischen Gas- und Flüssigkeitsphasen zurückzuführen. Im Allgemeinen ist ein niedrigem molekulares Wirkstoff leicht zu schäumen, ein hohes molekulares Wirkstoff hat weniger Schaum, Myristatgelb weist eine höhere Schaumeigenschaft auf und Natriumstearat hat die schlechteste Schaumeigenschaft. Das anionische Wirkstoff hat eine bessere Schaumeigenschaft und die Schaumstabilität als nichtionisches Wirkstoff wie Natriumalkylbenzolsulfonat hat eine starke Schaumeigenschaft. Zu den häufig verwendeten Schaumstoffstabilisatoren gehören aliphatische Alkoholamid, Carboxymethylcellulose usw. Zu den Fettsäure, Fettsäureester, Polyether usw. und andere nichtionische Tenside.

 

Klassifizierung von Tensiden

 

Tenside können in anionische Tenside, nichtionische Tenside, zwitterionische Tenside und kationische Tenside unterteilt werden, die auf ihren molekularen Struktureigenschaften basieren.

 

Anionisches Tensid

Sulfonat
Zu den häufigen aktiven Wirkstoffen dieser Art gehören Natrium -Linear -Alkylbenzenesulfonat- und Natriumalpha -Olefinsulfonat. Natrium -lineares Alkylbenzolsulfonat, auch als LAS oder ABS bezeichnet, ist ein weißes oder hellgelbes Pulver oder Flockenfest mit guter Löslichkeit in komplexen Tensidsystemen. Es ist relativ stabil zu Alkali, verdünntem Säure und hartem Wasser. Es wird üblicherweise in Geschirrspülflüssigkeit (Geschirrspülmittel) und flüssiges Waschmittel verwendet. In der Regel wird es in Shampoo nicht verwendet und selten in Duschgel verwendet. Bei Geschirrspülmittel kann die Dosierung etwa die Hälfte der Gesamtmenge an Tensiden ausmachen, und der tatsächliche Einstellbereich seines Anteils an flüssigen Waschmittel ist relativ breit. Ein typisches zusammengesetztes System, das im Spülwasser verwendet wird, ist das ternäre System "LAS (lineares Alkylbenzenesulfonat -Natrium) - AEs (Alkoholethersulfat -Natrium) - FFA (Alkylalkohol -Amid)". Die herausragenden Vorteile von Natrium -linearem Alkylbenzenesulfonat sind eine gute Stabilität, eine starke Reinigungsleistung, minimale Umweltschaden und die Fähigkeit, biologisch in harmlose Substanzen zu einem günstigen Preis ausgestattet zu werden. Der herausragende Nachteil ist, dass er hoch anregend ist. Natriumalpha -Olefinsulfonat, auch als AOS bekannt, ist in Wasser sehr löslich und weist eine gute Stabilität über einen weiten Bereich von pH -Werten auf. Bei Sulfonsäure -Salz -Sorten ist die Leistung besser. Die herausragenden Vorteile sind gute Stabilität, gute Wasserlöslichkeit, gute Verträglichkeit, geringe Reizung und idealer mikrobieller Abbau. Es ist einer der wichtigsten Tenside, die üblicherweise in Shampoo und Duschgel verwendet werden. Sein Nachteil ist, dass es relativ teuer ist.

 

Sulfat
Zu den häufigen Wirkstoffen dieser Art gehören Natriumfettalkohol -Polyoxyethylen -Ether -Sulfat und Natriumdodecylsulfat.

Natriumfettalkohol -Polyoxyethylen -Ethersulfat, auch als AES oder Natriumalkohol -Ethersulfat bekannt.

In Wasser leicht auflösen, kann es in Shampoo, Duschgel, Geschirrspülmittel (Geschirrspülmittel) und Waschflüssigkeitswaschmittel verwendet werden. Die Wasserlöslichkeit ist besser als Natriumdodecylsulfat und kann bei Raumtemperatur zu einem Anteil der transparenten wässrigen Lösung hergestellt werden. Die Anwendung von Natriumalkylbenzenesulfonat in flüssigen Detergenzien ist umfangreicher und hat eine bessere Kompatibilität als die von geradem Kettenalkylbenzenesulfonat; Es kann mit vielen Tensiden in binären oder mehreren Formen komplexiert werden, um transparente wässrige Lösungen zu bilden. Die herausragenden Vorteile sind geringe Reizungen, gute Wasserlöslichkeit, gute Kompatibilität und gute Leistung bei der Verhinderung der Hauttrockigkeit, des Knackens und der Rauheit. Der Nachteil ist, dass die Stabilität in sauren Medien etwas schlecht ist und die Reinigungsleistung dem linearen Natrium -Alkylbenzenesulfonat und Natriumdodecylsulfat unterlegen ist.

Natriumdodecylsulfat, auch als AS, K12, Natrium -Kokoylsulfat und Natriumlaurylsulfat -Schaumschaumstoff, unempfindlich gegenüber Alkali und hartem Wasser. Seine Stabilität unter sauren Bedingungen ist der von allgemeinen Sulfaten und nahe an dem von Fettalkohol -Polyoxyethylen -Ethersulfat unterlegen. Es ist leicht abbaubar und hat einen minimalen Umweltschaden. Bei Verwendung in flüssigen Detergenzien sollte der Säure nicht zu hoch sein. Die Verwendung von Ethanolamin- oder Ammoniumsalzen in Shampoo und Körperwäsche kann nicht nur die Säurestabilität erhöhen, sondern auch dazu beitragen, die Reizung zu verringern. Mit Ausnahme der guten Schaumfähigkeit und seiner starken Reinigungskraft ist die Leistung in anderen Aspekten nicht so gut wie die von Natriumalkohol -Äthersulfat. Der Preis für gemeinsame anionische Tenside ist im Allgemeinen höher.

 

Kationisches Tensid

Im Vergleich zu verschiedenen Arten von Tensiden haben kationische Tenside den wichtigsten Anpassungseffekt und den stärksten bakteriziden Effekt, obwohl sie Nachteile wie schlechte Reinigungsleistung, schlechte Fähigkeit zur Schäumung, schlechte Kompatibilität, hohe Reizbarkeit und hoher Preis aufweisen. Kationische Tenside sind nicht direkt mit anionischen Tensiden kompatibel und können nur als Konditionierungsmittel oder Fungizide verwendet werden. Kationische Tenside werden üblicherweise als Hilfs -Tenside in flüssigen Waschmitteln (als kleinere Konditionierungskomponente in Formulierungen) für höhere Produkte verwendet, hauptsächlich für Shampoo. Als Einstellungsmittelkomponente kann es nicht durch andere Arten von Tensiden in High-End-Flüssigkeits-Waschmittel-Shampoo ersetzt werden.

Häufige Arten von kationischen Tensiden umfassen Hexadecyltrimethylammoniumchlorid (1631), Octadecyltrimethylammoniumchlorid (1831), kationisches Guargummi (C-14 S), kationisches Panthenol, kationisches Silikonöl, Dodecyldimethylnamen-Oxid (OB-2) usw. (OB-2) usw. usw. usw.

 

Zwitterionic Tensid

Bipolare Tenside beziehen sich auf Tenside, die sowohl anionische als auch kationische hydrophile Gruppen haben. Daher weisen diese Tenside kationische Eigenschaften in sauren Lösungen, anionischen Eigenschaften in alkalischen Lösungen und nichtionische Eigenschaften in neutralen Lösungen auf. Bipolare Tenside sind in Wasser, konzentrierten Säure- und Alkali -Lösungen und sogar in konzentrierten Lösungen von anorganischen Salzen leicht löslich. Sie haben eine gute Resistenz gegen hartes Wasser, geringe Hautreizungen, gute Weichheit des Stoffes, gute antistatische Eigenschaften, eine gute bakterizide Wirkung und eine gute Kompatibilität mit verschiedenen Tensiden. Wichtige Arten von amphoteren Tensiden sind Dodecyl -Dimethyl -Betain und Carboxylat -Imidazolin.

 

Nichtionischer Tensid

Nicht ionische Tenside haben gute Eigenschaften wie Solubilisierung, Waschen, Antistatik, niedrige Reizung und Calciumseife-Dispersion; Der anwendbare pH -Bereich ist breiter als der von allgemeinen ionischen Tensiden; Mit Ausnahme von Fouling- und Schaumeigenschaften sind andere Eigenschaften den allgemeinen anionischen Tensiden häufig überlegen. Das Hinzufügen einer geringen Menge an nichtionischem Tensid zum ionischen Tensid kann die Oberflächenaktivität des Systems erhöhen (verglichen zwischen demselben aktiven Substanzgehalt). Die Hauptsorten umfassen Alkylalkoholamide (FFA), Fettalkohol -Polyoxyethylen -Ether (AE) und Alkylphenol -Polyoxyethylen -Ether (APE oder OP).

Alkylalkoholamide (FFA) sind eine Klasse von nichtionischen Tensiden mit überlegener Leistung, breiten Anwendungen und hohen Gebrauchsfrequenz, die häufig in verschiedenen Flüssigkeitswaschmitteln verwendet werden. In flüssigen Reinigungsmitteln wird es häufig in Kombination mit Amiden mit einem Verhältnis von "2: 1" und "1,5: 1" (Alkylalkohol -Amid: Amid) verwendet. Alkylalkoholamide können in im Allgemeinen leicht sauren und alkalischen Reinigungsmitteln verwendet werden und sind die billigste Vielfalt nichtionischer Tenside.

 

Anwendung von Tensiden

Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie, insbesondere des Fortschritts der chemischen Industrie und der Durchdringung verwandter Disziplinen, sind die Rolle und die Anwendung von Tensiden zunehmend weit verbreitet und detailliert. Von der Mineration von Mineralien und der Entwicklung von Energie bis hin zu den Auswirkungen von Zellen und Enzymen können die Spuren von Tensiden gefunden werden. Heutzutage ist die Anwendung von Tensiden nicht auf Waschmittelreinigungsmittel, Zahnpastusreinigungsmittel, kosmetische Emulgatoren und andere tägliche chemische Industrien beschränkt, hat sich jedoch auf andere Produktionsfelder wie Petrochemikalien, Energieentwicklung und Pharmazieindustrie ausgeweitet.

 

Ölextraktion
Bei der Ölgewinnung kann die Verwendung von verdünnten Wasserlösungen von Tensiden oder konzentrierten gemischten Lösungen von Tensiden mit Öl und Wasser die Rohölrückgewinnung um 15% bis 20% erhöhen. Aufgrund der Fähigkeit von Tensiden, die Lösungsviskosität zu verringern, werden sie während des Bohrers eingesetzt, um die Rohölviskosität zu verringern und Bohrunfälle zu verringern oder zu verhindern. Es kann auch alte Brunnen herstellen, die kein Öl mehr sprühen.

Energieentwicklung
Tenside können auch zur Energieentwicklung beitragen. In der aktuellen Situation der steigenden Weltölpreise und der engen Ölquellen hat die Entwicklung von Brennstoffen mit Ölkohle eine tiefgreifende Bedeutung. Durch das Hinzufügen von Tensiden zum Prozess kann eine neue Art von Kraftstoff mit hoher Fließfähigkeit erzeugt werden, die Benzin als Stromquelle ersetzen kann. Das Hinzufügen von Emulgatoren zu Benzin, Diesel und schwerem Öl spart nicht nur Ölquellen, sondern verbessert auch die thermische Effizienz und verringert die Umweltverschmutzung. Daher haben Tenside eine tiefgreifende Bedeutung für die Energieentwicklung.

Textilindustrie
Die Anwendung von Tensiden in der Textilindustrie hat eine lange Geschichte. Synthetische Fasern haben Nachteile wie Rauheit, unzureichende Flauschigkeit, Anfälligkeit für die elektrostatische Adsorption von Staub und eine schlechte Feuchtigkeitsabsorption und das Handgefühl im Vergleich zu natürlichen Fasern. Wenn diese Defekte in synthetischen Fasern mit spezialisierten Tensiden behandelt werden, können sie erheblich verbessert werden. Tenside werden auch als Enthärter, antistatische Mittel, Benetzungs- und Durchdringungsmittel sowie Emulgatoren in der Textildruck- und Färbenindustrie verwendet. Die Anwendung von Tensiden in der Textildruck- und Färbenindustrie ist sehr umfangreich.

Metallreinigung
In Bezug auf die Metallreinigung umfassen traditionelle Lösungsmittel organische Lösungsmittel wie Benzin, Kerosin und Kohlenstofftetrachlorid. Laut relevanten Statistiken beträgt die Menge an Benzin, die zur Reinigung von Metallteilen in China verwendet wird, bis zu 500000 Tonnen pro Jahr. Mit Tensiden formulierte Metallreinigungsmittel auf Wasserbasis können Energie sparen. Nach Berechnungen kann eine Tonne Metallreinigungsmittel 20 Tonnen Benzin ersetzen, und eine Tonne Erdölrohmaterial kann verwendet werden, um 4 Tonnen Metallreinigungsmittel zu produzieren, was darauf hinweist, dass Tenside eine tiefgreifende Bedeutung für die Energieeinsparung haben. Metallreinigungsmittel mit externen Tensiden haben auch die Merkmale, ungiftig, nicht brennbar, nicht umweltverschmutzt in die Umwelt zu sein und die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten. Diese Art von Metallreinigungsmittel wurde häufig zum Reinigen verschiedener Arten von Metallkomponenten wie Luft- und Raumfahrtmotoren, Flugzeugen, Lagern usw. verwendet.

Lebensmittelindustrie
In der Lebensmittelindustrie sind Tenside multifunktionale Additive, die bei der Herstellung von Lebensmitteln verwendet werden. Nahrungsmittel -Tenside haben hervorragende Emulgierung, Benetzung, Anti -Sticking, Konservierung und Flockungseffekte. Aufgrund des speziellen additiven Effekts kann es Gebäck knusprig, schaumige Lebensmittel schöpfen lassen, Brot weich und gleichmäßig verteilt und emulgieren Rohstoffe wie künstliche Butter, Mayonnaise und Eis, die einzigartige Auswirkungen auf die Verbesserung des Produktionsprozesses und die interne Qualität der Produkte haben.

Landwirtschaftliche Pestizide sind Emulsionsflüssigkeiten, die aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit den Nachteil haben, dass es schwierig ist, sich auf Pflanzenblätter zu verbreiten. Wenn der Pestizidlösung ein Tensid zugesetzt wird, kann das Tensid die Oberflächenspannung der Flüssigkeit verringern, dh die Lotion verliert seine Oberflächenaktivität und die Pestizidlotion kann leicht auf der Blattoberfläche verteilt werden, sodass sein insektizide Effekt besser ist.