原金海，鄧穎，劉心會(huì)，徐塬林

（重慶科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶401331)

隨著石油管道高黏度油污和廚房抽油煙機(jī)等重油地帶清理問題的不斷出現(xiàn)，高效去油洗滌劑的研發(fā)已成為洗滌行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)[1-2]，加上環(huán)境不斷惡化，人們對(duì)洗滌劑的要求更加環(huán)保化[3]。在工業(yè)清洗劑中，有機(jī)溶劑清洗劑可燃，易揮發(fā)，有毒有害，使用和處理價(jià)格昂貴；水基清洗劑穩(wěn)定性差，清洗效果受溫度影響，清洗工藝相對(duì)復(fù)雜；半水基清洗劑不穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)成本較高，不利于普遍推廣使用[4]。因此，亟待研發(fā)高效環(huán)保、清洗工藝簡(jiǎn)單、安全且經(jīng)濟(jì)的液體洗滌劑[5]。本文選用具有協(xié)同增效作用的陰-非離子表面活性劑（LAS/AES/AEO）進(jìn)行復(fù)配[6]，研究其復(fù)配洗滌劑對(duì)石油管道和廚房油煙機(jī)等重油帶的清洗效果，為實(shí)現(xiàn)洗滌劑的高效化、濃縮化和環(huán)?；峁┭芯炕A(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

十二烷基苯磺酸鈉（LAS，成都市科隆化工試劑廠）；月桂醇醚硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚（AES、AEO，青島優(yōu)索化學(xué)科技有限公司）；標(biāo)準(zhǔn)油脂污布（全國(guó)表面活性劑洗滌用品標(biāo)準(zhǔn)化中心)；其余試劑均為分析純。

立式去污測(cè)定機(jī)，上海銀澤儀器設(shè)備有限公司；改進(jìn)型羅氏泡沫儀，上海耶茂儀器儀表有限公司；JDS-105U+紅外分光測(cè)油儀，吉林市北光分析儀器廠；WSD-3全自動(dòng)白度儀，北京康光儀器有限公司；全自動(dòng)表面張力儀，大晶華嘉商業(yè)（中國(guó)）有限公司；NDJ-8S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；JRJ-300-I剪切乳化攪拌機(jī)，上海標(biāo)本模型廠。

1.2 研究方法

相同或不同類型表面活性劑配合使用所發(fā)揮的特殊性能就是表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)[7-8]。清洗油污為O/W型[9]，本配方選擇陰離子表面活性劑LAS、AES和非離子表面活性劑AEO復(fù)配的方案。LAS對(duì)油性污垢有顯著的去污效果，去污力隨洗滌溫度的升高而增強(qiáng)，泡沫豐富。LAS具有良好的表面活性，親水性較強(qiáng)，能有效降低油-水界面的張力，達(dá)到乳化作用。AES具有優(yōu)良的生物降解性和低溫性能，活性物含量較高，不受水硬度的影響。離子型表面活性劑還有導(dǎo)電作用，因而可以使靜電及時(shí)泄漏，從而降低因靜電造成的危險(xiǎn)及不便。AEO-9具有良好的乳化、去污、凈洗等性能，廣泛用于金屬清洗劑。

1.2.1 洗滌劑的復(fù)配

取6 g AES、40 g去離子水，在40℃下，將AES緩慢加入水中，攪拌，溶解均勻。取13 g LAS在50℃下充分溶解于剩余去離子水中，加入其余原料，攪拌。降溫至40℃時(shí)，將AES溶液倒入其中，使用剪切乳化攪拌機(jī)攪拌120 min至混合均勻[10]。

1.2.2 理化實(shí)驗(yàn)

采用均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)法[11]，確定表面活性劑與助劑配方，對(duì)油脂污布進(jìn)行洗滌，從而測(cè)試其各項(xiàng)性能。用立式去污測(cè)定機(jī)在40℃、120 r/min下，采用標(biāo)準(zhǔn)[12]測(cè)定去污力。用改進(jìn)型羅氏泡沫儀測(cè)定發(fā)泡力。用WSD-3全自動(dòng)白度儀測(cè)定白度。用紅外測(cè)油儀測(cè)定除油量。用表面張力儀測(cè)定表面張力。再利用歸一化法對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行處理，應(yīng)用Excel軟件，在各因素取值范圍內(nèi)，使用Linest函數(shù)回歸分析，規(guī)劃求解出各因素的最佳值，由此篩選出最佳配方[13]。再采用紫外可見分光光度計(jì)檢測(cè)不同溫度和不同時(shí)間洗滌劑的穩(wěn)定性。使用涂抹大慶油田原油的鐵片進(jìn)行模擬檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 配方的篩選

本實(shí)驗(yàn)選用表面活性劑LAS、AES和AEO為主要配方，共3個(gè)因素，每個(gè)因素取6個(gè)水平，選用U6*（64)均勻設(shè)計(jì)表來(lái)安排實(shí)驗(yàn)，LAS:X1（3.00-13.00)；AES:X2（1.00-6.00)；AEO:X3（0.10-1.10)。助劑一定，CMC 0.39%、EDTA 0.097%、NaSiO30.17%、NaCO30.17%、NaCl 0.54%、凱松0.01%。實(shí)驗(yàn)測(cè)試其發(fā)泡力、白度、除油量、粘度、表面張力，結(jié)果見表1。

表1 均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)U6*（64)

測(cè) 試 結(jié) 果 中 的 ΔH、R、O、η 用 公 式 x-min（max-min)進(jìn)行歸一化。歸一化結(jié)果加權(quán)公式：Y=0.25 ΔH'+0.25 R'+0.25 O'+0.25η'。由加權(quán)結(jié)果 Y，通過Linest函數(shù)回歸分析得回歸函數(shù)：Y=0.05X1+0.04X2-0.2 X3，規(guī)劃求解出：X1=13.00 ；X2=6.00 ；X3=0.10（R2=0.87)。即LAS13%、AES6%、AEO 0.1%時(shí)，洗滌效果最佳。

規(guī) 劃 結(jié) 果 經(jīng) 驗(yàn) 證 ，ΔH=1 cm，R=17.2，O=142.23 mg/L，η=98 mPa·s，ST=26.203 mN/s，pH=9.32，結(jié)果符合。

由上述結(jié)果可知，對(duì)表面活性劑去污力、發(fā)泡力、白度、粘度的影響順序?yàn)閄1＞X2＞X3，即 LAS對(duì)洗滌性能的影響最大，AES次之，AEO最弱。從各因素對(duì)洗滌性能的影響結(jié)果，分析其可能原因是：油脂污布表面帶負(fù)電，陰離子表面活性劑LAS、AES帶負(fù)電，同種電荷相互排斥，使得陰離子表面活性劑不易被污布表面吸附，能有效地去除污垢。非離子表面活性劑不帶電，不會(huì)被帶負(fù)電的油脂污布通過靜電吸附束縛在污布表面，卻能與污布表面基團(tuán)形成氫鍵而發(fā)生吸附[14]，即X3的系數(shù)為-0.2。LAS在水溶液中溶解性好，能完全電離，具有良好的去污能力。AES發(fā)泡力強(qiáng)，泡沫豐富且對(duì)硬水具有很好的耐受力，利于攜帶和去除污垢；AEO水溶液的潤(rùn)濕、乳化能力較強(qiáng)，有利于除去污垢，在堿性條件下具有很好的穩(wěn)定性。從驗(yàn)證結(jié)果可知，LAS、AES、AEO具有很好的協(xié)同作用，可有效增強(qiáng)洗滌能力。

2.2 穩(wěn)定性測(cè)試

采用紫外分光光度法對(duì)洗滌劑配方進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試。在室溫（10℃）下作洗滌劑的吸收曲線，得最大吸收波長(zhǎng)為237.0 nm。分別測(cè)定不同溫度（T=20℃～40℃），不同時(shí)間（t=0～96 h）下洗滌劑的吸光度以檢測(cè)其穩(wěn)定性，結(jié)果如圖1。

圖1 溫度和時(shí)間對(duì)穩(wěn)定性的影響

由方差分析可知，F(xiàn)＜F0.05（7，16）=2.657，P-value＞0.05，表明溫度對(duì)吸光度的影響不顯著。由圖1可知，隨著溫度的上升，洗滌劑的吸光度基本保持在同一水平。在試驗(yàn)的溫度范圍內(nèi)，洗滌劑在不同溫度下穩(wěn)定性都較好，但最佳使用溫度不得超過40℃，否則洗滌劑中的有效成分AES容易分解，使洗滌能力降低。

由實(shí)驗(yàn)可知，溫度對(duì)洗滌劑穩(wěn)定性的影響較顯著。在前24 h內(nèi)，各溫度下洗滌劑的吸光度均存在不同程度的下降，可能原因是此洗滌劑配方的抗沉積能力不佳。24 h后，溫度在20℃時(shí)，洗滌劑的穩(wěn)定性較好，與最大吸收波長(zhǎng)下的吸光度2.599相近。綜上，本配方在溫度為20℃時(shí)的穩(wěn)定性最好，使用效果最佳。

2.3 原油鐵片驗(yàn)證

圖2含油鐵片的清洗效果

圖2 反映了復(fù)配洗滌劑對(duì)涂有大慶油田原油鐵片的清洗效果。比較洗前和洗后的鐵片含油量可知，洗滌劑高效地去除了鐵片表面附著的原油，說明此洗滌劑的去污除油效果十分顯著。

3 結(jié)論

（1）以LAS、AES和AEO三種表面活性劑為主，輔以適當(dāng)助劑的復(fù)配洗滌劑體系，能有效降低水的表面張力，去污、發(fā)泡效果好，pH=9.32，各項(xiàng)性能測(cè)試均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（2）表面活性劑LAS、AES和AEO復(fù)配體系，具有良好的協(xié)同增效作用，能高效去除石油管道和廚房等重油污帶的油污。

（3）此洗滌劑配方使用條件受時(shí)間、溫度因素影響，久置不穩(wěn)定，易分層，配制后在24 h內(nèi)使用，最佳使用溫度為20℃。