基本介紹
- 中文名：合成洗滌劑
- 外文名：Syndet
- 類別：洗滌劑
- 分類標準：產品外觀、用途
- 特點：流動性好、視比重穩定
- 發展趨勢：綠色環保化、濃縮化、安全健康化
發展與演變,基本種類,發展趨勢,廢水危害,廢水處理技術,總結,
發展與演變
合成洗滌劑（Syndet）是指由合成的表面活性劑和輔助組分混合而成的具有洗滌功能的復配製品。其形態主要有粉劑、液體、固體或膏體等。由於合成洗滌劑是由表面活性劑和助劑組成，因而，其發展過程實際上就是表面活性劑和洗滌助劑不斷發展、進步和演變的過程。
合成表面活性劑的起源和發展
表面活性劑是一類能夠降低溶液表面張力的化學物質。正是由於表面活性劑的這種性質使它能夠在形成的水溶液中發揮潤濕、乳化、分散、增溶等一系列作用而達到清洗和去除污垢的目的。
人們最初所認識的具有表面活性的物質要追溯到肥皂時代。大約公元前2500年，在美索不達米亞等地區就開始用肥皂洗滌羊毛、衣服等。
我國在二十世紀初由上海開始正式生產肥皂。二十世紀中，鑒於肥皂的鹼性和不耐硬水性，人們開始尋找肥皂的代用品，才開啟了合成洗滌劑的發展時代。
德國Henkel公司和美國的P&G公司相繼於1932年和1933年生產此類產品。二戰以後，利用四聚丙烯為原料的十二烷基苯生產技術的開發成功，可以製造去污性良好的支鏈烷基苯磺酸鈉（Alkyl Benzene Sulfonate簡稱ABS）。
1950年後，合成洗滌劑所使用的表面活性劑大都採用了ABS，從而代替了部分肥皂。然而，四聚丙烯苯的磺酸鹽（ABS）出現了生物降解方面的問題。產生了大量的泡沫污水，使其發展受到限制。
直鏈烷基苯磺酸鈉（Linear AlkylBenzene Sulfonate 簡稱LAS）的使用使合成洗滌劑出現了相當驚人的結果。與ABS相比，LAS的重垢洗滌劑配方的去污力提高10%左右，而且中和後的單體溶液有較低的濁度，有利於噴霧乾燥。它在相當長的時期乃至今天都占據洗滌劑用表面活性劑的主導地位。
70～80年代開始，脂肪醇聚氧乙烯醚成本的下降，使非離子表面活性劑套用有了較大發展，AEO作為復配表面活性劑廣泛套用於洗滌劑生產。
當今，隨著洗滌劑功能的不斷擴展，越來越多種類的表面活性劑套用於洗滌劑生產，陰離子表面活性劑主要有AOS、AES、MES等。
同時，作為織物柔軟劑、抗菌劑、抗靜電劑的陽離子和兩性離子表面活性劑也得到了廣泛套用。
洗滌助劑的發展和演變
洗滌助劑的發展和演變促進了合成洗滌劑工業的發展最初的洗滌劑，對反覆洗滌的白色棉織物不能被洗到原來的那樣白。研究發現：活性物雖能將污垢從衣物上洗掉，但不能使污垢在水中保持懸浮狀態，洗滌過程中，污垢的小斑點又有可能重新沉積在衣物表面，使衣物外觀顯得灰白或多次洗滌後泛黃。
羧甲基纖維素鈉鹽（CMC）的出現解決了這個問題，因為它能消除污垢的再沉積。因而獲得了較大的工業套用。為了提高重垢洗滌劑的洗滌性能，洗滌劑配方中採用了碳酸鈉、矽酸鹽、硼砂和磷酸鹽等鹼性洗滌助劑。
這些助劑在單獨或是聯合使用的試驗中都獲得良好效果。尤其是三聚磷酸鈉，因無毒、廉價、螯合鈣鎂離子能力強，且具有乳化、分散、增溶以及與主表面活性劑LAS顯著的協同效應等性能，而成為當時工業界公認的最好助劑。
後來，一些已開發國家出現了水質富營養化問題，藻類瘋長，水底細菌過量繁殖，含氧量下降，使水質變壞。究其原因歸結為水域含磷量較高。
因此，歐美等一些國家相繼限制含磷洗滌劑的生產，同時出現了碳酸鈉、檸檬酸鈉、氮川三乙酸或4A沸石等一系列代磷助劑。
1958年，丹麥諾和諾德公司推出鹼性蛋白酶，後來洗滌劑用脂肪酶和纖維素酶也相繼出現。酶製劑的套用和發展使合成洗滌劑工業又跨入了一個新的時代。
除此之外，增白、漂白、防腐、殺菌等各類功能助劑的出現和發展，也對洗滌劑的發展起到了很大的促進作用。
基本種類
加酶洗滌劑的發展與套用
市場之中加酶洗滌劑的份額占據很大，酶是一種生物製品，是無毒無害的，對於環境中存在的某些破壞物質會起到降解作用，進而達到改善生態平衡的目的。
例如衣服在穿過之後，會留下人體上的皮脂類污垢，而酶卻可以起清潔的作用，將酶添加到洗滌劑之後可以將這些污垢游清除乾淨，對於血跡、奶漬、汗腺分泌物及各種蛋白質食品等污垢都有著良好的清除效果，尤其是對於長年留存下來的污垢，清除效果也非常理想。
低磷和無磷洗滌劑的發展與套用
而低磷和無磷洗滌劑包含表面活性劑，同時還包含各種助劑，這些對於污垢的清除十分有效，正是因為如此，所以合成洗滌劑都會把磷融入其中，但是低磷有一定的污染性，對於環境的破壞也很強。
例如會影響河流的生態平衡，且四聚丙烯基苯磺酸鹽是無法進行降解的，久而久之，河流之中就會堆積大量的泡沫，那么河水的生態將會受到嚴重的污染，魚類、水草類、水生物等等都會大量的死亡，而居民用水的質量也會下降，基於此，洗滌劑企業直接用鏈烷基苯磺酸鈉來代替四聚丙烯基苯磺酸鹽，基本解決了泡沫的問題，但是三聚磷酸鈉本身對於水體以及人們的用水質量都是有影響的。
正在在這些問題的影響之下，人們逐步意識到洗滌劑對於環境的破壞力，會直接造成生態環境的失衡，為此，各大企業針對如何生產出能與環境相容的洗滌用品而進行鑽研，這將會成為未來洗滌工業所關注的重要問題之一。
螢光增白劑的發展與套用
螢光增白劑就是白色燃料，可以吸收紫外線，並釋放出藍紫色或者藍色有機化合物，在其中加入螢光增白劑可以提升衣服的光澤和白度，其洗滌原理是在洗滌劑中加入適量的螢光增白劑，這些增白劑會附著在衣服上，並吸收不可見紫外光，將其轉化為可見光，這可以有效提升衣服的反射率。
由於反射出可見光，那么反射光強度可以得到有效的增強，因此，從視覺上來看，就達到了增白的效果。另外根據光源上互補色的原理，織物含有色物質而泛黃以及經多次洗滌後織物逐漸泛黃，螢光增白劑發出的藍色或紫色與黃色為互補色，可抵消織物原有的黃色，使之潔白。
因此，在洗衣粉#液體洗滌劑中，螢光增白劑可起增白的作用，也可提高產品白度和使用的細膩感。
4A沸石高聚物洗滌劑的套用與發展
世界各國都在努力的進行研究，希望可以通過各種有效除污製劑來代替三聚磷酸鹽，而4A沸石高聚物就是一種有效的物質，4A沸石高聚物具有很強的除污功能，同時對環境的破壞性極低，在套用4A沸石高聚物之後，洗滌劑企業開始全面投產無磷洗衣粉及無磷洗衣液，通過實驗表明，無磷洗衣粉及無磷結構液可以大大的減少環境污染，同時也不會影響居民的正常生活質量。4A沸石高聚物對於衣物上的污垢清除效果非常好，同時在產生大量的泡沫之後，可以直接被消除消化，同時不會對人體造成傷害，不會影響到人們的身體健康，而三聚磷酸鹽有可能造成人體皮膚的腐蝕，這對於人們的健康是十分不利的。
近年來，我國無磷洗衣粉及無磷洗衣液被廣泛推廣，特別是一些大型企業，在研發無磷洗衣粉及無磷洗衣液時，花費了更大的精力，投入了大量的人力、物力和財力，讓品牌得以在市場之中發展，人們也越來越關注這一新型的洗滌產品。
發展趨勢
綠色環保化
洗滌行業“綠色”環保化，不僅限於所採用表面活性劑的綠色環保，而且包含從產品生產到流通等各個環節的環保，這是新時期可持續發展戰略對合成洗滌劑發展的要求。就表面活性劑而言，世界範圍內的表面活性劑生產已經達到相當可觀的規模，其產量和品種逐年增加。國際上，目前是朝著生態安全、無環境污染、生物降解性好、功能性強、化學和熱穩定性好、成本低的方向發展。
在產品的生產流通方面，優先採用能耗低的工藝進行生產，在原料易得或便於銷售流通的地區建廠，以儘量減少運輸能耗。
濃縮化
近年來，濃縮洗滌劑成為了全球洗滌的主流。美國20世紀80年代開始將洗衣粉濃縮化，2003年開始洗衣液濃縮化。日本20世紀70年代開始洗衣粉的濃縮化，到目前為止，市場上幾乎全部都是濃縮型洗衣粉，洗衣液也於90年代開始推廣濃縮化，2009年開始出現高濃縮液體產品，日本花王ATTACK NEO的洗衣液表面活性劑含量為74%；獅王名為TOPNANOX的洗衣液，表面活性劑含量為55%。
國內織物洗滌劑的濃縮化進程較為緩慢，調查數據顯示，目前，我國濃縮洗滌劑使用率僅為3%左右，而美國是90%，日本幾乎達100%。
液體化
目前行業內，洗衣液呈急劇上升的趨勢，而洗衣粉的增長速度放緩。根據中國洗滌用品工業協會統計，2014年合成洗衣粉產量為468.26萬噸，同比增長4.44%。液體洗滌劑產量為760.64萬噸，同比增長30.82%。合成洗滌劑產量為1228.9萬噸，同比增長19.34%。由此可見近幾年合成洗滌劑的液體化趨勢明顯。
安全健康與時尚化
洗滌劑已經成為人們日常生活的必需品。近年來，消費者對生活品質追求的日益增加，使得洗滌劑種類繁多，添加劑及原料含量也各不相同。安全和健康已經成為洗滌產品研發的主旋律。同時，人們更注重洗滌產品的柔護、清新和減少衣物上的殘留物等。
廢水危害
合成洗滌劑廢水主要成分是以直鏈烷基苯磺酸鈉為主的陰離子表面活性劑，並含洗滌去除的油脂、脂肪酸和磷酸鹽等污染物，成分複雜。廢水中的LAS以分散態和膠粒表面吸附兩種形式存在，水體受洗滌劑污染後會出現大量泡沫，阻礙水與空氣的接觸並消耗水中的溶解氧，使水體的自淨作用下降、水質變壞，從而間接地對水生生物產生毒性。目前，我國的合成洗滌劑還沒有全無磷化，有些未禁磷地區，合成洗滌劑廢水中磷含量較高，它是引起水體富營養化的主要原因之一。水體中磷營養基含量的增加能導致自養性生物生成密度的增加，由於富營養化，地面水體的生態系統及水的用途受到嚴重的影響。
LAS如果進入水體，與泄露的石油、多氯聯苯等疏水性有機物接觸發生乳化作用，污染物大面積分散，增加處理污染水體的難度，也容易造成二次污染。合成洗滌劑廢水對皮膚有刺激作用，長時間接觸容易過敏或導致接觸性皮炎。另外，合成洗滌劑能通過皮膚進入人體，抑制人體酶的作用，影響肝臟和消化系統，降低人體免疫抵抗力，其致癌性到目前為止還沒有明確的研究結果，但危害已經引起了人們的重視。合成洗滌劑廢水具有COD含量高、起泡性強、毒性大、生物難降解等特點，直接排放必將對環境造成危害。因此，合成洗滌劑廢水的處理顯得尤為重要。
廢水處理技術
國內外對合成洗滌劑廢水處理技術的研究始於上世紀70年代初期，當時主要脫除污染量較大的磷和烷基苯磺酸鈉。隨著合成洗滌劑廢水處理技術的不斷發展及完善，合成洗滌劑廢水處理不僅要降低LAS含量，還要去除其他污染物質，已經朝著系統化方向發展。我國對合成洗滌劑廢水處理技術的研究稍晚，但發展迅速。目前所採用的合成洗滌劑廢水處理方法基本沿用國外經驗，生物接觸氧化法和化學混凝法是比較成熟的合成洗滌劑廢水處理技術，在此基礎上也開發了很多針對性的合成洗滌劑廢水處理技術，取得了一定的成果。
生物接觸氧化法
生物接觸氧化法是在生物接觸氧化池內裝填一定數量的填料，利用附著生長於生物膜表面的微生物進行有機污水處理的方法。生物膜上聚集了高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態系統，合成洗滌劑廢水進入氧化池內，由好氣層的好氣菌將其分解，再進入厭氣層進行厭氧分解，處理達飽和的生物膜被流動的水層衝掉再換取新的生物膜，如此往復以達到淨化污水的目的。
生物接觸氧化技術處理合成洗滌劑廢水處理效果好，一次投資費用低，還能抵抗一定的衝擊負荷。但是單級的生物氧化工藝難以完全降解廢水中指標污染物，一般都聯用幾種處理技術，綜合各自優點，針對性處理合成洗滌劑廢水。
目前，我國廣泛套用生物接觸氧化法直接處理偏鹼性的LAS廢水，其設備簡單，各項處理指標均能達到國家規定廢水排放標準。填料的選擇直接影響廢水處理效果，是生物接觸氧化處理廢水技術的關鍵，研發高性能的填料是今後的研究熱點，同時生物接觸氧化技術亦存在啟動慢、對水質依賴性高等劣勢，因此要更加重視複合工藝的獨到優勢，做好合成洗滌劑水質檢測及預處理工作。
化學混凝法
合成洗滌劑廢水中含有大量帶負電荷的膠體顆粒，彼此之間存在很強的靜電斥力，不能相互靠近；另外，許多水分子被吸引在膠體顆粒周圍形成水化膜，阻止膠體顆粒與帶相反電荷的離子中和，因此無法聚沉，處理難度加大。在合成洗滌劑廢水中加入混凝劑能夠有效地打破膠體之間的穩定性，壓縮雙電層，降低或消除膠體離子表面的電位，加快膠體的聚集，最終以沉澱物的形式除去。
合成洗滌劑廢水有機物濃度高，生物降解率低，用化學混凝工藝作為預處理，可以將水中的懸浮物和膠體及某些溶解性組分除去，再結合末端生物處理方法，能達到良好的處理效果。化學混凝法處理量大，設備簡單，經濟性高，是工業廢水處理最常用的方法之一。
目前，處理合成洗滌劑生產廢水多用無機混凝劑，其中鋁鹽和鐵鹽研究比較多，但是單獨使用鐵鹽或鋁鹽處理效果不理想，很多研究者將目光聚集到複合混凝劑上來，取得了一定的成果。針對常規鋁鹽、鐵鹽去除洗浴廢水中陰離子洗滌劑（LAS）效果不理想的狀況，研究者採用高鹼化度鈣型聚合鋁矽混凝劑（CPASC）進行了試驗研究，同時與聚合氯化鋁（PAC）作了比較。在相同條件下，高鹼化度鈣型聚合鋁矽的處理效果好於氯化鋁，特別對LAS、COD的去除率分別比PAC高10%和8%以上，且具有絮體形成速度快、形成的絮體顆粒大、結構好等特點，可以更好地套用到混凝-沉澱、混凝-氣浮及微絮凝纖維過濾等工藝中。
微電解能改變廢水中污染物的性質，從而實現大分子有機污染物的斷鏈、發色與助色基團的脫色，提高廢水的可生化性，便於後續處理。有學者採用微電解石灰乳混凝沉澱法處理高濃度的LAS廢水，CODcr去除率在90%以上，LAS去除率達97%，處理後，出水中的LAS、CODcr和p H值3項指標均達到國家排放標準。此方法具有流程短、設備簡單、去除率高等特點，同時，在運行過程中僅消耗少量的酸、鐵屑和石灰，所以，藥劑費用較低，具有廣泛的推廣價值。
氣浮法利用高度分散的微氣泡作為載體去黏附廢水中的懸浮物，使其密度小於水而上浮到水面以實現固液分離。廢水的表面張力決定了氣浮效果，投加合適的混凝劑可以改變表面活性劑廢水的表面張力，同時與懸浮顆粒形成礬花截留氣泡，靠氣泡浮力將礬花帶到水面以去除。LAS由極性-非極性分子組成，自身起到氣浮處理中的浮選劑作用，因此在混凝的基礎上結合氣浮法能達到合成洗滌劑廢水理想的處理效果。
我國對合成洗滌劑廢水用無機混凝劑的研究比較成熟，目前存在的問題主要集中在開發高效的複合混凝劑，以及多種工藝聯用對合成洗滌劑廢水進行一次處理，因此對混凝機理還要進行更加深入的研究，明確混凝劑在廢水處理中的具體作用；同時還要注重處理工藝的最佳化，減少合成洗滌劑廢水處理成本。
總結
當今世界合成洗滌劑的發展由於受環境、安全、節能等社會因素的影響，有以下特點: 原料易生物降解、無磷化和高密度化; 主要發展趨勢是超濃縮、高密度、低溫低泡、對環境和人體安全並具有多種功能。而國際上對於無磷洗衣粉及無磷洗衣液的研究也非常重視，世界各國都在為新型合成洗滌劑的開發做出了努力，特別是針對於污染性弱，清除功能強，除菌效果佳的合成洗滌劑進行大量的研究。
另外，合成洗滌劑廢水污染物濃度大，成分複雜，排放量大，對環境及人類健康存在潛在危害，其中，LAS是合成洗滌劑廢水中首要處理的化學物質。同時還要兼顧COD和BOD的去除，並協調好處理技術的經濟性和實用性。生物接觸氧化法和化學混凝法是工業套用前景比較看好的處理技術，生物接觸氧化技術對水質依賴性較強，適用於末端處理，但高性能填料研發能增大廢水處理量，亟待解決；化學混凝法近年來多與生物接觸氧化技術及其他末端處理技術聯用，對合成洗滌劑進行一次處理，避免繁瑣工藝及二次污染，成效較好，同時，高性能的複合混凝劑的研究也加快了步伐。相信在科研工作者的努力下，一套成本低、處理效果好的合成洗滌劑廢水處理技術將會工業化推廣。
