环保原料在油污净中的应用研究

卢志敏，赵建红，李健玲

（广州市浪奇实业股份有限公司，广东 广州 510660）

环保原料在油污净中的应用研究

卢志敏，赵建红，李健玲

（广州市浪奇实业股份有限公司，广东 广州 510660）

研究了环保型丙二醇醚溶剂和聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂与磺酸盐类阴离子表面活性剂复配油污净的应用性能，并与传统的非环保型的乙二醇醚和壬基酚聚氧乙烯醚复配的油污净的性能进行比较。结果表明，经过溶剂和表面活性剂的复配，环保型的溶剂和表面活性剂可以取代传统的非环保部分，产品性能明显提高。

非离子表面活性剂；环保；油污净；可生物降解

目前，洗涤剂市场的竞争非常激烈，针对各种不同的洗涤对象，洗涤剂产品的结构与品种朝着高效、无污染、多功能、专用化方向发展。

随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭在使用铝合金无烟灶和抽油烟机或排气扇等厨房设施。由于厨房污垢基本为黏稠、附着力很强的油垢，过去人们常常用强碱加钢丝刷来清洗，对人的皮肤和铝合金等材质都有一定的损伤。因此，人们要求洗剂在带给大家许多方便的同时，对人体无毒、对环境无害。

表面活性剂和溶剂是油污净中最重要的部分，其生物降解性直接关系到洗涤剂对生态的影响。开发和使用可降解的、低毒的表面活性剂和溶剂是洗涤剂行业的发展方向。

1. 实验部分

1.1 实验材料和试剂

圆形帆布片：使用GB/T 2029-1994中规定的202号帆布，截取直径为30mm的圆片备用。

棉布片：使用GB/T 13174-2008中规定的JB-00白棉布，裁成6cm×6cm大小备用。

油污：使用抽油烟机油污，陈化半年以上。

铝片：使用表面光滑铝片，裁成4.5cm×15cm大小备用。

壬基酚聚氧乙烯醚（Tx-10，工业品）；脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO7，AEO9，工业品，壳牌）；C-13羰基合成醇聚氧乙烯醚（Lutensol To8，Lutensol To10，简称To-8和To-10，工业品，德国巴斯夫）；Gerbet癸醇（2-丙基庚醇）聚氧乙烯醚（Lutensol XP-80，简称XP-80）（工业品，德国巴斯夫）；C-12仲醇聚氧乙烯醚（Tergitol 15-s-9，Tergitol 15-s-7，简称15-s-9和15-s-7，工业品，美国陶氏）；二丙二醇丁醚（DPnB，工业品，美国陶氏）；二乙二醇丁醚（工业品，美国陶氏）；支链十二烷基二苯醚二磺酸钠（Dowfax 2A1，45%，简称2A1，工业品，美国陶氏）；仲烷基磺酸钠（SAS，60%，工业品，瑞士科莱恩）；白矿油（工业品）。

1.2 实验仪器

秒表；具塞量筒；电子天平；擦洗试验机。

1.3 测试方法

1.3.1 渗透试验

将待测样品用去离子水稀释至浓度为1.5%，测量圆形帆布片在该溶液中下降6cm所用时间。

1.3.2 乳化试验

量取浓度为0.1%待测样品40mL与白矿油40mL，置于100mL具塞量筒中，上下摇动10min，静置1min，如此重复操作3次，测量分离出上层油层为10mL所需时间。

1.3.3 去油率试验

在干净干燥、已知质量的铝片上均匀地涂上一层取自抽油烟机的油污，油重0.400±0.001g，涂油面积约4.2cm×9.5cm，静置0.5h，然后在已涂油的铝片上滴加0.410±0.005g待测样品，令其均匀铺展，固定在擦洗试验机上，并将棉布片包裹刷头，负重450g擦洗铝片10个来回，称其清洁后铝片的质量。

去油率计算公式：

2. 结果与讨论

2.1 油垢的形成

厨房污垢主要是由烹调用油和食物中所含的油受热后部分蒸发，然后在空中粘附尘埃、盐粒、水分等疏油性杂质以及清洗对象表面质变的产物等所组成的，呈粘稠状富油沉淀，在灶台、炊具、抽油烟机、墙壁等表面凝结，如焦油、树脂状。由于油脂受高热发生分解、氧化、聚合等反应，日积月累，故其成分非常复杂，既有脂肪酸甘油酯（单酯、双酯、三酯）、二聚酸、三聚酸甚至更高级的聚合物及不皂化物（如甾族化物、萜烯类等），形成一种牢固、黏稠的油垢，这种油垢用一般洗涤剂难以清除。

2.2 非离子表面活性剂和溶剂对渗透和乳化性能的影响

厨房油污净与一般洗洁精、洗衣液等的特性大相径庭，其主要的去污对象是厨房抽油烟机、排气扇、炉灶等厨具，主要污垢为油脂、积尘等，因此对表面活性剂有特殊的要求。非离子表面活性剂亲油能力强、临界胶束浓度低，在该类清洁剂中扮演着极为重要的角色。溶剂对油污溶解能力强，添加恰当的溶剂有利于油脂污垢的溶解，被增溶到表面活性剂形成的胶束中。但是，溶剂用量过多容易引起清洗剂分层，用量过少则对油污的溶解能力不够，如果选择不当，两种情况均有可能出现。

传统使用的Tx-10对油脂的增溶能力强，润湿性能和渗透性好，洗涤性能优异，能与大部分阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及有机溶剂配合使用，可操作性强且易于冲洗，因此广泛用于洗涤剂、脱脂剂、纸张和织物整理剂、涂料、衣物预去渍液、农田化学品、油田化学品和金属切割液等。然而，随着社会的进步和环保意识的提高，人们健康意识和自我保护意识日益增强，酚类表面活性剂必将退出民用洗涤剂市场。乙二醇醚系列溶剂如卡必醇（二乙二醇乙醚）、丁基卡必醇（二乙二醇丁醚）等，对水溶性污垢和油溶性污垢都有很好的去除效果，且气味小，是性能良好的有机溶剂和清洗剂，但其毒性较大，生物降解性能差。

寻找性能相当于甚至高于Tx-10和乙二醇醚的环保替代品，同时又保证去污力不下降，成为环保型油污净研究的重要环节。通过渗透试验及乳化试验，比较了传统的非离子表面活性剂Tx-10和AEO7与AEO9复配的清洗剂的效果，结果如表1所示。

由表1可见，保持非离子表面活性剂浓度相同，以AEO9、AEO7取代Tx-10后，渗透时间变化不大，说明两类非离子表面活性剂的渗透能力相当；但乳化效果就大有不同，Tx-10的乳化分离时间几乎是AEO7/AEO9体系的2倍，Tx-10乳化能力远强于AEO9和AEO7，如果单纯用AEO9和AEO7代替Tx-10，则去污能力略有下降。

影响清洗剂渗透能力和乳化能力的因素除了非离子表面活性剂以外，溶剂也是一个不可忽略的因素。综合考虑溶剂与表面活性剂的影响，采用L9（34）进行正交实验，影响因素为DPnB用量、To-10用量、AEO7用量和15-s-9用量，测定渗透时间和乳化分离时间，确定各因素对油污净渗透能力和乳化能力的影响程度，结果如表2所示。

从表3可见，在渗透能力方面，To-10的影响最大，其次是AEO7和15-s-9，而溶剂的影响却最小；在乳化能力方面，溶剂的影响较大，其次是AEO7，然后是To-10，而15-s-9则影响较小。溶剂用量减小，乳化能力增加；表面活性剂浓度增加，乳化能力增强。为保证油污净的去油污效果，应同时考虑乳化能力和渗透能力，必须选择相配伍的溶剂与非离子表面活性剂。

表1 非离子表面活性剂对渗透性能和乳化性能的影响

表2 体系对渗透能力和乳化能力的影响

表3 测试数据分析

2.3 非离子表面活性剂对去污力的影响

固定清洗剂溶剂为DPnB，用量为3%（wt）以及其他添加剂，改变非离子表面活性剂的种类及用量，采用L9（34）进行正交实验，结果如表4所示。

从表5可见，To-10和To-8对去污率的影响较大，XP-80次之，AEO7影响不大。

基于以上分析，DPnB与To-10和To-8有较佳的配伍性，复配使用明显增加去污力。其原因可能为，DPnB有较好的油脂亲和性，To-10和To-8属于C-13羰基合成醇聚氧乙烯醚，包括2-位支链系列，还包括更多二支链以上的支链，支链含量接近100%，亲油链长度适中，对油脂乳化和渗透能力好，而且EO链段分别为10和8，复配使用可调节亲水亲油性能。而其他非离子表面活性剂中，AEO系列的碳链长度为12，为伯醇的直链结构，亲油性和渗透能力比To系列复配略差，XP系列的烷基链只有10个碳，对油脂的去除效果不佳。

表4 非离子表面活性剂对去污率的影响

2.4 阴离子表面活性剂的影响

阴离子表面活性剂对非离子表面活性剂的去油能力起协同效果，而

且有利于积尘等带电污垢的去除。本试验固定清洗剂溶剂为DPnB，用量为3%（wt）以及其他添加剂，比较了仲烷基磺酸钠（SAS）和烷基二苯醚二磺酸盐（Dowfax 2A1）的去油污效果，结果如表6所示。

表5 去污力数据分析

作为比对的配方含溶剂w（二乙二醇丁醚）为3%，w（Tx-10）为5.35%，去污率为87.93%。从表6可知，通过阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂进行复配，去污率可以明显提高，远高于以Tx-10为表面活性剂的配方。在去污率的提高方面，SAS比2A1更有优势。而且通过表面活性剂的复配，To系列和15-s系列表面活性剂的差异缩小。

表6 SAS和Dowfax 2A1对配方去污率的影响

3. 结论

1）使用环保溶剂二丙二醇丁醚和表面活性剂C-13羰基合成醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂、C-12仲醇聚氧乙烯醚系类表面活性剂与支链十二烷基二苯醚二磺酸钠或仲烷基磺酸钠复配的效果明显优于传统的非环保的二乙二醇丁醚与Tx-10复配的油污净配方。

2）非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配后，效果明显优于非离子表面活性剂的油污净配方。

3）在阴离子表面活性剂的选择方面，仲烷基磺酸钠的效果稍优于支链十二烷基二苯醚二磺酸钠。