Di norma, i tensioattivi sono composti organici con struttura anfifila, cioè le loro molecole contengono una parte polare, una componente idrofila (gruppi funzionali -OH, -COOH, -SOOOH, -O-, ecc., o, più spesso, i loro sali -ONa, -COONa, -SOOONa ed ecc. .) e parte non polare (idrocarburi), componente idrofoba. Un esempio di tensioattivo è il sapone ordinario (una miscela di sali di sodio di acidi carbossilici grassi - oleato, stearato di sodio, ecc.) e sms(detergenti sintetici) e alcoli, acidi carbossilici, ammine, ecc.

Classificazione dei tensioattivi

Tensioattivi anionici
- contengono uno o più gruppi polari nella molecola e si dissociano in soluzione acquosa con formazione di anioni a catena lunga, che ne determinano l'attività superficiale. Questi sono i gruppi: COOH (M), OSO 2 OH (M), SO 3 H (M), dove M è metallo (mono-, di- o trivalente). La parte idrofoba della molecola è solitamente rappresentata da catene alifatiche sature o insature o da radicali alchilaromatici.

Nei tensioattivi anionici, il catione può essere non solo con un metallo, ma anche con una base organica. Questo è spesso di- o trietanolammina. L'attività superficiale inizia a manifestarsi alla lunghezza della catena idrofobica idrocarburica C 8 e all'aumentare della lunghezza della catena, aumenta fino ad una completa perdita di solubilità del tensioattivo in acqua. A seconda della struttura dei gruppi funzionali intermedi e dell'idrofilia della parte polare della molecola, la lunghezza della parte idrocarburica può raggiungere C 18 .

Tensioattivi cationici
- si dissocia in una soluzione acquosa per formare un catione tensioattivo con una lunga catena idrofoba e un anione (solitamente un alogenuro, talvolta un anione dell'acido solforico o fosforico).

I composti contenenti azoto predominano tra i tensioattivi cationici; utilizzate anche sostanze che non contengono azoto: composti di solfonio + X- e solfossonio + X-, fosfonio + X-, ardonio + X-, iodonio.

I tensioattivi cationici abbassano la tensione superficiale meno dei tensioattivi anionici, ma interagiscono chimicamente con la superficie dell'adsorbente, per esempio. con proteine ​​cellulari di batteri, causando un effetto battericida.

Tensioattivi anfolitici
- a seconda del valore del pH, presentano le proprietà dei tensioattivi cationici o anionici.

Contengono nella molecola un radicale idrofilo e una frazione idrofoba in grado di essere un accettore o un donatore di protoni, a seconda del pH della soluzione. Tipicamente, questi tensioattivi includono uno o più gruppi basici e acidi e possono anche contenere un gruppo poliglicolico non ionico. Ad alcuni valori di pH, chiamato. punto isoelettrico, i tensioattivi esistono sotto forma di zwitterioni. Le costanti di ionizzazione dei gruppi acidi e basici di tensioattivi anfoteri veramente solubili sono molto basse, tuttavia, si incontrano più spesso ioni zwitter orientati ai cationi e agli anioni. Il gruppo cationico è solitamente un gruppo ammonico primario, secondario o terziario, un residuo di piridina o imidazolina. Invece di Nm. atomi S, P, As, ecc. I gruppi anionici sono gruppi carbossilici, solfonici, solfoeteri o fosfato.

PA . non ionico
- composti ad alto peso molecolare che non formano ioni in soluzione acquosa.

La loro solubilità è dovuta alla presenza nelle molecole di etere idrofilo e gruppi idrossilici, molto spesso una catena di polietilenglicole. Quando disciolti, si formano idrati a causa della formazione di un legame idrogeno tra gli atomi di ossigeno del residuo di polietilenglicole e le molecole d'acqua. A causa della rottura del legame idrogeno con l'aumentare della temperatura, la solubilità dei tensioattivi non ionici diminuisce, quindi per loro il punto di intorbidamento è il massimo. il limite di temperatura della formazione delle micelle è un indicatore importante. Molti composti contenenti un atomo di H mobile (acidi, alcoli, fenoli, ammine) reagiscono con l'ossido di etilene per formare tensioattivi non ionici RO (C2H4O) nH. La polarità di un gruppo ossietilene è significativamente inferiore alla polarità di qualsiasi gruppo acido nei tensioattivi anionici. Pertanto, per conferire alla molecola l'idrofilia e il valore HLB richiesti, a seconda del radicale idrofobo, sono necessari da 7 a 50 gruppi ossietilene. Una caratteristica dei tensioattivi non ionici è lo stato liquido e la bassa formazione di schiuma in soluzioni acquose.

I tensioattivi non ionici si combinano bene con altri tensioattivi e sono spesso inclusi nelle formulazioni

Grazie alle loro proprietà detergenti, bagnanti, emulsionanti, disperdenti e altre preziose proprietà, i tensioattivi sono ampiamente utilizzati nella produzione di detergenti e prodotti per la pulizia, cosmetici e prodotti farmaceutici. lattice, gomma. polimeri, prodotti chimici per la protezione delle piante, tessuti, pelle e carta, materiali da costruzione, inibitori di corrosione, durante l'estrazione, il trasporto e la lavorazione del petrolio, ecc. La maggior parte dei tensioattivi viene utilizzata per la produzione di detergenti sintetici (CMC).

L'uso di tensioattivi (tensioattivi)

I tensioattivi sono ampiamente utilizzati nell'industria, nell'agricoltura, nella medicina e nella vita quotidiana. La produzione mondiale di tensioattivi cresce ogni anno e la quota di sostanze non ioniche sulla produzione totale è in costante aumento. Tutti i tipi di tensioattivi sono ampiamente utilizzati nella preparazione e nell'uso di polimeri sintetici. L'area più importante di consumo di tensioattivi che formano micelle è la produzione di polimeri mediante polimerizzazione in emulsione. Il tipo e la concentrazione dei tensioattivi selezionati (emulsionanti) dipendono in gran parte dalle proprietà tecnologiche e fisico-chimiche dei lattici risultanti. I tensioattivi sono utilizzati anche nella polimerizzazione in sospensione. Solitamente utilizzati tensioattivi ad alto peso molecolare - polimeri solubili in acqua (alcool volivinilico, derivati ​​della cellulosa, adesivi vegetali, ecc.). Mescolando vernici o composizioni di resine oleose liquide con acqua in presenza di emulsionanti, si ottengono emulsioni che vengono utilizzate nella fabbricazione di materie plastiche, similpelle, materiali non tessuti, tessuti impregnati, vernici a base d'acqua, ecc. Tensioattivi idrosolubili ad alto peso molecolare, oltre ad essere utilizzati nella tecnologia di cui sopra. vengono utilizzati come flocculanti in vari tipi di trattamento delle acque. Con il loro aiuto, gli inquinanti sospesi vengono rimossi dalle acque reflue e dall'acqua potabile..

1) www.wikipedia.org

3) www.hydrodynamictechnology.com

O CMC), al raggiungimento del quale, aggiungendo un tensioattivo a una soluzione, la concentrazione all'interfaccia rimane costante, ma allo stesso tempo si verifica l'auto-organizzazione delle molecole di tensioattivo in una soluzione di massa (formazione o aggregazione di micelle). Come risultato di questa aggregazione, si formano le cosiddette micelle. Una caratteristica distintiva della formazione delle micelle è la torbidità della soluzione tensioattiva. Le soluzioni acquose di tensioattivi, durante la formazione delle micelle, acquisiscono anche una tinta bluastra (tonalità gelatinosa) a causa della rifrazione della luce da parte delle micelle.

Metodi per determinare la CMC:

• Metodo della tensione superficiale
• Metodo per misurare l'angolo di contatto (angolo di contatto) con la TV. o superficie liquida (angolo di contatto)
• Metodo Spindrop / Spinning drop

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  Di norma, i tensioattivi sono composti organici con struttura anfifilia, cioè le loro molecole contengono una parte polare, una componente idrofila (gruppi funzionali -OH, -COOH, -SOOOH, -O-, ecc., o, più spesso, i loro sali -ONa, -COONa, -SOOONa ed ecc. .) e parte non polare (idrocarburi), componente idrofoba. Un esempio di tensioattivo è il sapone ordinario (una miscela di sali di sodio di acidi carbossilici grassi - oleato, stearato di sodio, ecc.) E CMC (detergenti sintetici), nonché alcoli, acidi carbossilici, ammine, ecc.

  Classificazione dei tensioattivi

  L'uso di alcoli grassi superiori per la produzione di tensioattivi

  Classe tensioattivo	Tipo di tensioattivo		Formula chimica	Reagente di sintesi	Schema di sintesi	Fonti di
  Tensioattivi non ionici	Alcossilati	etossilati	R − O− (CH 2 CH 2 O) n H	ossido di etilene	ROH + n (CH 2 CH 2) O → RO− (CH 2 CH 2 O) n H Questa reazione avviene in presenza di un alcali a una temperatura fino a 160 ° C e una pressione fino a 0,55 MPa. Tipicamente, gli alcoli C 9 -C 15 vengono utilizzati in combinazione con 6-7 moli di ossido di etilene.	: [P. 31, 35]: [pag. 137-139]
  		propossilati	R − O− (CH 2 CH (CH 3) O) n H	ossido di propilene
  		butossilati	R − O− (CH 2 CH (C 2 H 5) O) n H	ossido di butilene
  	Glicosidi alchilici		R− (O − C 6 H 10 O 5) n H	glucosio	ROH + nC 6 C 12 O 6 → R− ​​​​(O − C 6 H 10 O 5) n H + nH 2 O Questa reazione avviene in presenza di acidi solfonici ad una temperatura fino a 140 ° C. Un'altra opzione è la produzione preliminare di eteri butilici seguita dalla transesterificazione. Il numero di gruppi glicosidici varia da 1 a 3.	: [P. 38] : [P. 149]
  Tensioattivi anionici	Carbossietossilati		R − O− (CH 2 CH 2 O) n СH 2 COOH	acido cloroacetico	RO (CH 2 CH 2 O) n H + ClCH 2 COOH → RO (CH 2 CH 2 O) n СH 2 COOH + HCl La reazione procede in presenza di alcali, si libera l'acido acidificando la soluzione acquosa e separando la fase acqua-sale.	: [P. 40] : [P. 126-127]
  	Fosfati e polifosfati		ROP (OH) 2 O; (RO) 2 P (OH) O	ossido di fosforo (V)	3ROH + P 2 O 5 → ROP (OH) 2 O + (RO) 2 P (OH) O Aggiunta di ossido di fosforo in polvere ad alcoli anidri in un mezzo anidro a 50-70 ° C e agitazione vigorosa.	: [P. 54] : [P. 122-123]
  	solfosuccinati		ROC (O) CH 2 CH (SO 3 Na) COOH; ROC (O) CH 2 CH (SO 3 Na) COOR	anidride maleica, solfito di sodio	ROH + (COCH = CHCO) O → ROC (O) CH = CHCOOH ROC (O) CH = CHCOOH + Na 2 SO 3 → ROC (O) CH 2 CH (SO 3 Na) COONa Esterificazione di alcoli con anidride di lampone (T fino a 100 ° C) e ulteriore aggiunta all'etere di solfito di sodio per riscaldamento.	: [P. 52-53]
  	Alchil solfati		R − O − SO 3 H	acido solforico, ossido di zolfo (VI), acido clorosolfonico	ROH + SO 3 → ROSO 3 H Solfonazione diretta di alcoli con successiva neutralizzazione della soluzione con alcali.	: [P. 55-56]
  	Alchil etere solfati		R− (CH 2 CH 2 O) n OSO 3 H

  Alcuni altri alcoli sono utilizzati anche nella produzione di tensioattivi: glicerina (esteri con acidi grassi - emulsionanti), sorbitolo (sorbitani), monoetanolammina e dietanolammina (alcanolamidi).

  Influenza dei tensioattivi sui componenti ambientali

  I tensioattivi si dividono in quelli che vengono rapidamente distrutti nell'ambiente e quelli che non vengono distrutti e possono accumularsi negli organismi in concentrazioni inaccettabili. Uno dei principali effetti negativi dei tensioattivi nell'ambiente è la diminuzione della tensione superficiale. Ad esempio, nell'oceano, un cambiamento nella tensione superficiale porta ad una diminuzione della ritenzione di CO 2 e ossigeno nel corpo idrico. Solo pochi tensioattivi sono considerati sicuri (alchilpoliglucosidi), poiché i carboidrati sono i prodotti della loro degradazione. Tuttavia, quando i tensioattivi vengono adsorbiti sulla superficie delle particelle di terra/sabbia, il grado/velocità della loro degradazione diminuisce molte volte. Poiché quasi tutti i tensioattivi utilizzati nell'industria e nelle famiglie hanno un assorbimento positivo su particelle di terra, sabbia, argilla, in condizioni normali possono rilasciare (desorbire) ioni di metalli pesanti trattenuti da queste particelle e quindi aumentare il rischio che queste sostanze entrino nell'organismo umano .

  I tensioattivi sono composti che influenzano l'entità della tensione superficiale. Nel processo di interazione delle molecole liquide, si formano forze di adesione tra di loro. Questa forza sarà diversa negli strati superficiale e interno (profondo). Considerando lo stato del liquido, è facile stabilire che le particelle che vengono dirette nel sistema sono circondate da lati diversi dalle stesse molecole che le influenzano. La risultante di tutte le forze che agiscono su tale molecola è zero. Pertanto, i liquidi hanno la superficie più piccola per un dato volume. Questo si manifesta chiaramente nella forma sferica delle goccioline. La presenza di impurità di vari composti nei liquidi determina l'entità della tensione superficiale.

  La struttura delle molecole di tensioattivo

  Le particelle di acidi grassi e alcoli sono costituite da due parti, che hanno proprietà diverse; pertanto, questi composti sono spesso chiamati strutture difiliche. Una parte della molecola è rappresentata da una catena idrocarburica, mentre l'altra è rappresentata da diversi gruppi funzionali (gruppo amminico, idrossile, carbossilico, solfo). Più lunga è la catena idrocarburica, più pronunciate saranno le particelle, che interagiranno più deboli con l'acqua.

  Organico: proteine, saponi, alcoli, chetoni, aldeidi, tannidi, chetoni, ecc. I tensioattivi non influiscono sulla tensione superficiale (amido, glucosio, fruttosio).

  I tensioattivi non ionici (NSAS) sono biocomposti ad alto peso molecolare che non formano ioni nell'acqua. Queste sostanze entrano nei corpi idrici insieme alle acque reflue industriali (chimiche, tessili, domestiche (l'uso di vari detergenti sintetici nella vita quotidiana), nonché alle acque reflue dei terreni agricoli (erbicidi, fungicidi, insetticidi e fogli come emulsionanti).

  Tensioattivi: danno e beneficio

  La tensione superficiale è di grande importanza per i processi di assorbimento intestinale. Ad esempio, grassi e lipidi entrano nel tratto alimentare come goccioline. Questi ultimi vengono emulsionati nell'intestino tenue con l'aiuto degli acidi biliari. Solo allora questi grassi vengono idrolizzati dagli enzimi lipolitici. Molto spesso, agli insetticidi viene aggiunto sapone (tensioattivi) per migliorare le prestazioni. La manipolazione eseguita consente agli insetticidi di interagire meglio con la superficie del corpo dell'insetto. Tuttavia, i tensioattivi hanno effetti non solo positivi ma anche negativi sul corpo. Ad esempio, lo shampoo contiene agenti schiumogeni (tensioattivi) molto dannosi come sodio e ammonio laurilsolfato, ammonio e sodio laureth solfato. Si ritiene che questi componenti abbiano un effetto cancerogeno.

  La disinfezione dell'acqua avviene sotto l'influenza delle radiazioni ultraviolette del sole. Anche altri fattori influenzano negativamente i processi di autodepurazione dei corpi idrici. L'inquinamento chimico dei corpi idrici con effluenti industriali, elementi biogeni (azoto, fosforo, ecc.) Inibisce i processi ossidativi naturali, uccide i microrganismi. Il tasso di auto-purificazione di un serbatoio e la decomposizione dei composti contenenti carbonio, inclusi i tensioattivi, dipende dalla temperatura, dalla disponibilità di ossigeno, dal regime nutrizionale dell'ambiente acquatico, ad es. da quei fattori che ne determinano l'attività microbiologica. Nell'acqua povera di ossigeno, la decomposizione dei composti contenenti carbonio è generalmente rallentata.

  I tensioattivi (tensioattivi) sono composti chimici che, concentrandosi sull'interfaccia acqua-aria, provocano una diminuzione della tensione superficiale.

  In base alla loro struttura chimica, i tensioattivi sono composti organici con una "struttura difila", cioè le loro molecole contengono una parte polare, una componente idrofila (gruppi funzionali - OH, - COOH, - O-, ecc.) e non polare parte (idrocarburi), componente idrofoba.

  Un esempio tradizionale di tensioattivi può essere il sapone ordinario (una miscela di sali di sodio di acidi carbossilici grassi - oleato di sodio, stearato, ecc.) E CMC (detergenti sintetici), nonché alcoli, acidi carbossilici, ammine, ecc. I tensioattivi possono anche contenere agenti sbiancanti, inibitori di corrosione, enzimi e fragranze. I prodotti formati dall'idrolisi stessi non rappresentano una minaccia per gli esseri umani e gli animali che vivono nell'acqua. Tuttavia, bisogna tener conto dell'effetto del fosforo sulle piante. Un eccesso di fosforo avvia la seguente catena: rapida crescita delle piante - morte delle piante - decadimento - esaurimento dell'ossigeno nei corpi idrici - deterioramento della vita degli organismi.

  In una soluzione acquosa, l'auto-organizzazione delle molecole di tensioattivo avviene in speciali strutture associate chiamate micelle. Una caratteristica distintiva della formazione delle micelle è la torbidità della soluzione tensioattiva. Le soluzioni acquose di tensioattivi, durante la formazione delle micelle, acquisiscono anche una tinta bluastra (tonalità gelatinosa) a causa della rifrazione della luce da parte delle micelle.

  Al raggiungimento del limite di solubilità, i tensioattivi formano conglomerati o micelle, una sorta di accumulo di molecole che hanno una struttura sferica o piastriforme

  Nella produzione mondiale di tensioattivi, le sostanze anioniche ne costituiscono la maggior parte. Tra questi, si possono distinguere i seguenti gruppi principali: acidi carbossilici, nonché loro sali, alchil solfati (solfoesteri), alchil solfonati e alchil aril solfonati, ecc. prodotti.

  I più comuni sono i saponi di sodio e potassio degli acidi grassi e resinosi; prodotti neutralizzati di solfonazione di acidi grassi superiori, olefine, alchilbenzeni. Il secondo posto in termini di produzione industriale è occupato da tensioattivi non ionici - eteri di glicole polietilenico. La maggior parte dei tensioattivi non ionici si ottiene per aggiunta di ossido di etilene ad alcoli alifatici, alchilfenoli, acidi carbossilici, ammine e altri composti con un atomo di idrogeno reattivo.

  La gamma di tensioattivi è estremamente ampia. Le applicazioni dei tensioattivi includono:

  Detergenti. L'uso principale dei tensioattivi è come componente attivo di detersivi e detergenti, sapone, per la cura di stanze, piatti, vestiti, cose, automobili, ecc. Nel 2007, la Russia ha prodotto più di 1 milione di tonnellate di detergenti sintetici, principalmente lavaggio polveri...

  Cosmetici. La direzione principale dell'uso dei tensioattivi nei cosmetici è l'uso negli shampoo, dove il contenuto di tensioattivi può raggiungere le decine di percento della composizione. I tensioattivi sono utilizzati anche in piccole quantità in dentifrici, lozioni, tonici e altri prodotti.

  Industria tessile. I tensioattivi vengono utilizzati principalmente per rimuovere l'elettricità statica sulle fibre sintetiche.

  Industria della pelle. Protezione dei prodotti in pelle da danni leggeri e incollaggi.

  Industria delle vernici e delle vernici. I tensioattivi vengono utilizzati per abbassare la tensione superficiale in modo che il materiale della vernice possa facilmente penetrare e riempire piccole depressioni sulla superficie del pezzo, spostando altro materiale dalla depressione (ad es. acqua).

  Industria della carta. I tensioattivi vengono utilizzati per separare l'inchiostro e la cellulosa cotta quando si ricicla la carta usata. Le molecole di tensioattivo vengono adsorbite sul pigmento dell'inchiostro. Il pigmento diventa idrofobo. Quindi l'aria viene fatta passare attraverso una soluzione di pigmento e cellulosa. Le bolle d'aria vengono adsorbite sulla parte idrofoba del tensioattivo e le particelle di pigmento dell'inchiostro galleggiano sulla superficie. Vedi galleggiamento.

  Metallurgia. Le emulsioni tensioattive vengono utilizzate per lubrificare i laminatoi. Riduce l'attrito ed è stabile alle alte temperature mentre l'olio brucia.

  Protezione delle piante. I tensioattivi sono ampiamente utilizzati in agronomia e agricoltura per formare emulsioni. I tensioattivi vengono utilizzati per aumentare l'efficienza del trasporto dei nutrienti nelle piante attraverso le pareti della membrana. Industria alimentare. I tensioattivi sono utilizzati in gelati, cioccolato, panna montata e salse per insalate e altri piatti.

  Produzione di olio. I tensioattivi vengono utilizzati per l'idrofobizzazione della zona di formazione del fondo pozzo (BHZ) al fine di aumentare il recupero dell'olio.

  Perché i tensioattivi sono così terribili per l'ambiente e per l'uomo? Il fatto è che i tensioattivi possono degradarsi rapidamente nell'ambiente o, al contrario, non degradarsi, ma accumularsi negli organismi in concentrazioni inaccettabili. Uno dei principali effetti negativi dei tensioattivi nell'ambiente è la diminuzione della tensione superficiale. Ad esempio, nell'oceano, i cambiamenti nella tensione superficiale riducono la ritenzione di anidride carbonica CO2 nel corpo idrico. Secondo alcuni dati, il tensioattivo adsorbito sulla superficie dell'acqua nei serbatoi aumenta l'assorbimento delle onde del segnale radar. In altre parole, radar e satelliti raccolgono il segnale da oggetti sott'acqua in corpi idrici con una certa concentrazione di tensioattivi peggiori.

  Solo pochi tensioattivi sono considerati sicuri (alchilpoliglucosidi), poiché i carboidrati sono i prodotti della loro degradazione. Tuttavia, dopo essere stato adsorbito sulla superficie delle particelle di terra/sabbia, il grado/velocità di degradazione del tensioattivo diminuisce più volte. Poiché quasi tutti i tensioattivi utilizzati nell'industria e nelle famiglie hanno un assorbimento positivo su particelle di terra, sabbia, argilla, in condizioni normali possono rilasciare (desorbire) ioni di metalli pesanti trattenuti da queste particelle e quindi aumentare il rischio che queste sostanze entrino nell'organismo umano .

  La maggior parte dei tensioattivi ha una gamma estremamente ampia di effetti negativi sia sul corpo umano e sugli ecosistemi acquatici, sia sulla qualità dell'acqua. Innanzitutto, conferiscono all'acqua odori e sapori specifici persistenti e alcuni di essi possono stabilizzare gli odori sgradevoli causati da altri composti. Quindi, il contenuto di tensioattivi nell'acqua nella quantità di 0,4-3,0 mg / dm3 gli conferisce un sapore amaro e 0,2-2,0 mg / dm3 gli conferisce un odore di cherosene saponoso.

  Una delle principali proprietà fisico-chimiche dei tensioattivi è l'elevata capacità schiumogena e in concentrazioni relativamente basse (circa 0,1-0,5 mg/dm3). L'aspetto di uno strato di schiuma sulla superficie dell'acqua rende difficile lo scambio di calore e di massa del serbatoio con l'atmosfera, riduce il flusso di ossigeno dall'aria nell'acqua (del 15-20%), rallentando la sedimentazione e la decomposizione della materia sospesa, i processi di mineralizzazione delle sostanze organiche, e quindi pregiudica i processi di autodepurazione. Alcuni tensioattivi insolubili, quando colpiscono la superficie dell'acqua, formano film insolubili, diffondendosi con un'area di diffusione sufficiente in monostrati.

  Una parte significativa del carico antropico sui corpi idrici superficiali è costituita dalle acque reflue contenenti tensioattivi sintetici (SAS), che fanno parte di tutte le acque reflue domestiche e industriali.

  Il 95-98% della quantità totale di detersivi utilizzati nel nostro paese - i detersivi sintetici (CMC), prodotti dall'industria, sono tensioattivi anionici e non ionici e detersivi a base di essi, che, di regola, sono caratterizzati da bassa biodegradabilità e, a causa per la loro natura chimica, hanno un impatto negativo significativo sui corpi idrici.

  Una volta nei corpi idrici, i tensioattivi sono attivamente coinvolti nei processi di ridistribuzione e trasformazione di altri inquinanti (quali clorofos, anilina, zinco, ferro, butil acrilato, agenti cancerogeni, pesticidi, prodotti petroliferi, metalli pesanti, ecc.), attivando la loro sostanza tossica effetto. I tensioattivi sono associati al 6-30% di rame, al 3-12% di piombo e al 4-50% di mercurio in forma colloidale e disciolta. Una concentrazione insignificante di tensioattivi (0,05-0,10 mg/dm3) in acqua è sufficiente per attivare le sostanze tossiche.

  Con un basso contenuto di tensioattivi in ​​acqua, si osserva spesso coagulazione e sedimentazione di impurità, a causa di una diminuzione o addirittura rimozione del potenziale elettrocinetico delle particelle a causa dell'assorbimento di ioni organici di carica opposta del tensioattivo.

  Inoltre, i tensioattivi inibiscono in qualche modo il decadimento delle sostanze cancerogene, inibiscono i processi di consumo biochimico di ossigeno, ammonificazione e nitrificazione.

  Durante l'idrolisi di tensioattivi e detergenti nell'ambiente acquatico, si forma un complesso di fosfati che porta all'eutrofizzazione dei corpi idrici. Il CMC fornisce, in media, dal 20 al 40% del fosforo totale alle acque naturali.

  I tensioattivi possono anche contribuire ad aumentare il rischio epidemiologico dell'acqua e anche contribuire all'inquinamento chimico dell'acqua con sostanze ad alta attività biologica.

  La maggior parte dei tensioattivi e dei loro prodotti di decadimento sono tossici per vari gruppi di organismi acquatici: microrganismi (0,8-4,0 mg/dm3), alghe (0,5-6,0 mg/dm3), invertebrati (0,01-0,9 mg/dm3) anche a basse concentrazioni, soprattutto con esposizione cronica. I tensioattivi possono accumularsi nel corpo e causare alterazioni patologiche irreversibili.

  Molti ricercatori hanno notato la dipendenza del grado e della natura dell'effetto dei tensioattivi sugli organismi acquatici sulla struttura chimica delle sostanze. L'effetto negativo più forte è esercitato dagli alchilaril solfonati, ad es. sostanze con un anello benzenico nella loro molecola e alcune sostanze non ioniche. I tensioattivi meno tossici a base di polimeri sono alchil solfati e alchil solfonati un po' più tossici. I composti con una catena laterale diritta sono più tossici di quelli con una catena di carbonio altamente ramificata.

  La tossicità dei tensioattivi nell'ambiente acquatico è ampiamente ridotta grazie alla loro biodegradabilità. I tensioattivi, in un modo o nell'altro, vengono assorbiti dall'intera flora e fauna dei corpi idrici.

  Tra le principali ragioni dell'inquinamento dei corpi idrici con queste sostanze si nota spesso anche la capacità dei tensioattivi, emessi dalle imprese che li rilasciano nell'aria in quantità significative, di penetrare con precipitazioni atmosferiche in corpi idrici aperti e di penetrare nel vicino strati sotterranei di acque sotterranee. I tensioattivi entrano anche nelle acque sotterranee durante il trattamento delle acque reflue nei campi di filtrazione e, di regola, portano con sé altri contaminanti. I tensioattivi delle acque sotterranee passano praticamente senza ostacoli nelle fonti di acque superficiali e attraverso gli impianti di trattamento nell'acqua potabile. Inoltre, entrando nelle acque naturali, i tensioattivi vengono assorbiti dalle particelle di origine minerale e organica in essi contenute, si depositano sul fondo dei serbatoi e creano così centri di inquinamento secondario.

  La grande difficoltà nella purificazione dell'acqua dai tensioattivi risiede nel fatto che vari tensioattivi nei corpi idrici si trovano più spesso sotto forma di una miscela di singoli omologhi e isomeri, ognuno dei quali mostra proprietà individuali quando interagisce con l'acqua e i sedimenti di fondo, e il anche il meccanismo della loro decomposizione biochimica è diverso. Studi sulle proprietà delle miscele di tensioattivi hanno mostrato che in concentrazioni prossime alla soglia, queste sostanze hanno l'effetto di riassumere i loro effetti nocivi. Si osserva sinergia anche nell'interazione delle sostanze anioniche presenti nella miscela, pertanto l'effetto totale di N esercitato dalla miscela di tensioattivi si determina come segue:

  specchio d'acqua autodepurazione naturale biologico

  N = Q1P1 + Q2P2 +… + QnPn = 2% QiPi,

  dove Qi è l'influenza esercitata da ciascuna sostanza anionica-attiva inclusa nella miscela, assunta ad una concentrazione pari alla concentrazione totale della miscela; Pi è la proporzione relativa di ciascuna sostanza inclusa nella miscela.

  La maggior parte dei tensioattivi di nuova sintesi che entrano nei corpi idrici e nei corsi d'acqua con acque reflue sono in grado di accumularsi in essi per lungo tempo, specialmente se sono costituiti da una miscela di isomeri con diversi tassi di scissione. Sulla base di ciò, il razionamento della presenza di una miscela di tensioattivi nei corpi idrici dovrebbe essere effettuato secondo le regole raccomandate per le miscele di prodotti chimici.

  La concentrazione massima ammissibile (MPC) di tensioattivi nell'acqua dei serbatoi è 0,5 mg / dm3, non ionici - 0,1 mg / dm3. L'indicatore limitante della nocività dei tensioattivi sintetici è la loro capacità schiumogena, che deve essere presa in considerazione anche quando si riutilizzano le acque reflue trattate nell'approvvigionamento idrico tecnico delle imprese industriali.

  Una delle caratteristiche distintive dell'impatto dei tensioattivi sull'ambiente è che possono potenziare gli effetti di altri inquinanti. Questo effetto negativo si ottiene migliorando l'infiltrazione (penetrazione) degli inquinanti dal suolo nei corpi idrici che contengono concentrazioni eccessive di tensioattivi. I tensioattivi sono anche in grado di lavare via gli inquinanti fissi dalla superficie e distruggere l'equilibrio degli inquinanti nell'ambiente, inibendo il processo della loro naturale trasformazione.

  Pertanto, la necessità di un trattamento delle acque reflue dai tensioattivi è ovvia. Le imprese chimiche smaltiscono ogni anno più di 100 mila tonnellate di tensioattivi nei corpi idrici. Sulla superficie dell'acqua contenente tensioattivi si forma una schiuma stabile che impedisce il flusso di ossigeno dall'aria nei bacini idrici inquinati e, quindi, ostacola i processi di autodepurazione e provoca gravi danni sia alla flora che alla fauna.

  I tensioattivi hanno una struttura molecolare polare (asimmetrica), in grado di essere adsorbiti all'interfaccia tra due mezzi e di abbassare l'energia superficiale libera del sistema. Aggiunte abbastanza insignificanti di tensioattivi possono modificare le proprietà della superficie delle particelle e conferire nuove qualità al materiale. L'effetto dei tensioattivi si basa sul fenomeno dell'adsorbimento, che porta contemporaneamente a uno o due effetti opposti: una diminuzione dell'interazione tra le particelle e la stabilizzazione dell'interfaccia tra loro a causa della formazione di uno strato interfase. La maggior parte dei tensioattivi è caratterizzata da una struttura lineare di molecole, la cui lunghezza supera significativamente le dimensioni trasversali (Fig. 15). I radicali delle molecole sono costituiti da gruppi che sono legati nelle loro proprietà alle molecole di solvente e da gruppi funzionali con proprietà nettamente diverse da esse. Questi sono gruppi idrofili polari, avere legami di valenza pronunciati e avere un certo effetto sulla bagnatura, lubrificazione e altre azioni associate al concetto di attività superficiale . In questo caso, la fornitura di energia gratuita diminuisce con il rilascio di calore per adsorbimento. I gruppi idrofili alle estremità delle catene idrocarburiche non polari possono essere idrossile - OH, carbossile - COOH, ammino - NH 2, solfo - SO e altri gruppi fortemente interagenti. I gruppi funzionali sono radicali idrocarburici idrofobici caratterizzati da legami di valenza laterali. Le interazioni idrofobiche esistono indipendentemente dalle forze intermolecolari, essendo un fattore aggiuntivo che contribuisce alla convergenza, "attaccandosi" di gruppi o molecole non polari. Lo strato monomolecolare di adsorbimento delle molecole di tensioattivo dalle estremità libere delle catene di idrocarburi è orientato da

  superficie delle particelle e lo rende non bagnabile, idrofobo.

  L'efficacia di questo o quell'additivo tensioattivo dipende dalle proprietà fisico-chimiche del materiale. Un tensioattivo che ha un effetto in un sistema chimico può non avere effetto o, chiaramente, il contrario, in un altro. In questo caso è molto importante la concentrazione dei tensioattivi, che determina il grado di saturazione dello strato di adsorbimento. A volte i composti ad alto peso molecolare mostrano un'azione simile ai tensioattivi, sebbene non cambino la tensione superficiale dell'acqua, ad esempio alcol polivinilico, derivati ​​​​di cellulosa, amido e persino biopolimeri (composti proteici). L'azione dei tensioattivi può essere esercitata da elettroliti e sostanze insolubili in acqua. Pertanto, è molto difficile definire il concetto di "tensioattivo". In senso lato, questo concetto si riferisce a qualsiasi sostanza che, in piccole quantità, modifica notevolmente le proprietà superficiali di un sistema disperso.

  La classificazione dei tensioattivi è molto varia e in alcuni casi contraddittoria. Sono stati fatti diversi tentativi di classificare secondo criteri diversi. Secondo Rebinder, tutti i tensioattivi sono divisi in quattro gruppi in base al meccanismo d'azione:

  - agenti bagnanti, antischiuma e schiumogeni, cioè attivi all'interfaccia liquido-gas. Possono ridurre la tensione superficiale dell'acqua da 0,07 a 0,03-0,05 J / m 2;

  - disperdenti, peptizzanti;

  - stabilizzanti, plastificanti assorbenti e diluenti (riduttori di viscosità);

  - detergenti con tutte le proprietà tensioattive.

  All'estero è molto diffusa la classificazione dei tensioattivi per scopo funzionale: diluenti, bagnanti, disperdenti, deflocculanti, schiumogeni e antischiuma, emulsionanti, stabilizzanti di sistemi dispersi. Vengono inoltre rilasciati leganti, plastificanti e lubrificanti.

  In base alla struttura chimica, i tensioattivi sono classificati in base alla natura dei gruppi idrofili e dei radicali idrofobici. I radicali sono divisi in due gruppi: ionici e non ionici, il primo può essere anionico e cationico.

  Tensioattivi non ionici contengono gruppi terminali non ionizzabili con elevata affinità per il mezzo di dispersione (acqua), che solitamente includono atomi di ossigeno, azoto e zolfo. I tensioattivi anionici sono composti in cui una lunga catena idrocarburica di molecole con bassa affinità per il mezzo di dispersione fa parte dell'anione formato in una soluzione acquosa. Ad esempio, COOH è un gruppo carbossilico, SO 3 H è un gruppo solfo, OSO 3 H è un gruppo etereo, H 2 SO 4, ecc. I tensioattivi anionici includono sali di acidi carbossilici, alchil solfati, alchil solfonati, ecc. Sostanze cationiche forma in soluzioni acquose cationi contenenti un lungo radicale idrocarburico. Ad esempio, ammonio 1-, 2-, 3- e 4-sostituito, ecc. Esempi di tali sostanze possono essere sali amminici, basi di ammonio, ecc. A volte viene isolato un terzo gruppo di tensioattivi, che include elettroliti anfoteri e sostanze anfolitiche, che, a seconda della natura, la fase dispersa può presentare proprietà sia acide che basiche. Gli anfoliti sono insolubili in acqua, ma attivi in ​​mezzi non acquosi, come l'acido oleico negli idrocarburi.

  I ricercatori giapponesi propongono una classificazione dei tensioattivi in ​​base alle loro proprietà fisico-chimiche: peso molecolare, struttura molecolare, attività chimica, ecc. I gusci gelatinosi su particelle solide formati da tensioattivi a seguito di diversi orientamenti di gruppi polari e non polari possono causare effetti vari: liquefazione; stabilizzazione; dispersione; antischiuma; azioni leganti, plastificanti e lubrificanti.

  Il tensioattivo ha un effetto positivo solo a una certa concentrazione. Ci sono opinioni molto diverse sulla quantità ottimale di tensioattivi da introdurre. P.A.Rebinder sottolinea che per le particelle

  1–10 µm, la quantità richiesta di tensioattivo dovrebbe essere 0,1–0,5%. Altre fonti forniscono valori dello 0,05–1% e oltre per diverse dispersioni. Per le ferriti, è stato riscontrato che per la formazione di uno strato monomolecolare durante la macinazione a secco di un tensioattivo, è necessario assumere in ragione di 0,25 mg per 1 m 2 della superficie specifica del prodotto iniziale; per macinazione a umido - 0,15-0,20 mg / m 2. La pratica mostra che la concentrazione di tensioattivi in ​​ciascun caso specifico dovrebbe essere selezionata sperimentalmente.

  Nella tecnologia del SEM ceramico si possono distinguere quattro aree di applicazione dei tensioattivi, che consentono di intensificare i cambiamenti e le trasformazioni fisico-chimiche nei materiali e di controllarli durante la sintesi:

  - intensificazione dei processi di macinazione fine delle polveri per aumentare la dispersione del materiale e ridurre i tempi di macinazione al raggiungimento di una data dispersione;

  - regolazione delle proprietà dei sistemi fisico-chimici dispersi (sospensioni, barbottine, paste) nei processi tecnologici. Qui sono importanti i processi di liquefazione (o diminuzione della viscosità con aumento della fluidità senza diminuzione del contenuto di umidità), stabilizzazione delle caratteristiche reologiche, antischiuma in sistemi dispersi, ecc.;

  - controllo dei processi di formazione della torcia quando si spruzzano sospensioni quando si ottiene una data dimensione, forma e dispersione della torcia di spruzzatura;

  - un aumento della plasticità delle masse stampabili, in particolare quelle ottenute quando esposte a temperature elevate, e della densità dei semilavorati fabbricati a seguito dell'introduzione di un complesso di leganti, sostanze plastificanti e lubrificanti.

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