Корзина
79 отзывов

Интернет-магазин продукции ООО "Нова-Хим" профессиональные моющие концентраты

+380 показать номер
+380 показать номер
+380 показать номер

ДВА ВЗГЛЯДА НА РАЗВИТИЕ БЕСФОСФАТНЫХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ

ДВА ВЗГЛЯДА НА РАЗВИТИЕ БЕСФОСФАТНЫХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ

ДВА ВЗГЛЯДА НА РАЗВИТИЕ
БЕСФОСФАТНЫХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ
В результате растущих требований к защите окружающей среды, всё большее внимание уделяется рецептуре СМС. При этом важную роль играет интерес общественности к экологической ситуации и относительно высокое потребление этих продуктов.
Проблема загрязнения водоёмов ПАВ была практически решена в начале 70-х годов прошлого столетия, когда во многих странах, производящих СМС и ПАВ, были приняты законодательные меры, запрещающие использование в СМС ПАВ с биоразлагаемостью ниже 80% (в Германии не ниже 90%), и ограничивающие содержание ПАВ в стоках.
Проблема загрязнения медленно текущих и стоячих вод фосфатами, приведшая к эвтрофикации водоёмов (бурному росту водной растительности), что, в конечном итоге, приводит к нарушению экологического равновесия, ухудшению качества воды, условий жизни животного мира в воде и т.п., осталась не решённой.
Поэтому не случайно в центре дискуссий об экологических свойствах компонентов СМС с конца 70-х годов прошлого столетия стала проблема замены фосфатов в рецептурах СМС, возлагая основную вину по загрязнению водоёмов фосфатами на моющие средства.
Первой реакцией на явление эвтрофикации, связав его только с фосфатами СМС, был запрет на производство и использование СМС, содержащих фосфаты, или ограничение их использования в ряде стран.
Так, с 1 июля 1986 года в Швейцарии, впервые в Европе, введён в действие запрет на использование фосфатов. Далее введён запрет в ФРГ, ранее – в 1985-м – в Японии и ряде штатов США. Целый ряд стран Европы ограничил применение фосфатов в СМС.
Так, уже в 1976 г. на рынках ФРГ и Швейцарии появился первый представитель СМС с частичной заменой ТПФ на цеолиты, что стало началом нового периода в развитии рынка моющих средств.
При дальнейшем изучении этой проблемы определились три основных направления:
1. Полный вывод фосфатов из рецептур моющих средств, и замена их другими компонентами;
2. Ограничение содержания фосфатов в СМС с частичной их заменой другими веществами;
3. Очистка сточных вод от фосфатов и соединений фосфора.
Первыми компонентами, которыми пытались заменить фосфаты, стали синтетические цеолиты, затем нитрилтриуксусная кислота (НТА), поликарбоновые кислоты, как низкомолекулярные (лимонная, янтарная, адипиновая и др.), так и высокомолекулярные типа полиакриловой к-ты и её различных модификаций, и целый ряд других компонентов.
Работы по поиску эффективных заменителей фосфатов продолжаются в исследовательских центрах всего мира, однако, равноценной замены полифосфатам нет.
Полифосфаты обладают специфическим моющим действием, в частности, триполифосфат (ТПФ) называют неорганическим моющим веществом, которое проявляет как специфические, так и неспецифические эффекты. Неспецифические эффекты могут быть получены в моющем растворе при помощи и других добавок. Это такие эффекты, как щёлочность, влияние на межповерхностное натяжение, влияние на ионную силу раствора.
К специфическим, т.е. присущим только ТПФ, относится:
- высокое моющее действие (особенно на х/б ткани), как растворов ТПФ, так и растворов ПАВ/ТПФ;
- специфическая адсорбция на гидрофильных поверхностях;
- вытеснение ПАВ с некоторых типов поверхностей;
- комплексообразования с ионами щелочно-земельных металлов и тяжёлых металлов.
Фосфаты в моющем растворе выполняют функции умягчения воды, инициирования процесса мицелеобразования, диспергирования твёрдых частиц, омыления жиров, буферной добавки, стабилизатора загрязнений в растворе.
ТПФ влияет на первичное моющее действие моющего средства (СМС), препятствует отложению осадков на деталях стиральных машин и ткани, повторному осаждению загрязнений на ткани (вторичное моющее действие), вызывающее посерение ткани.
Конденсированные фосфаты обладают множеством преимуществ: они не повреждают волокна ткани, не влияют на красители, они не оказывают токсического действия на организм человека, животных, растений, не вызывают аллергических реакций.
Ни один из используемых до настоящего времени заменителей не выполняет указанных функций столь блестяще, как их выполняют конденсированные фосфаты.
С целью замены полифосфатов в составе СМС было изучено большое количество химических соединений, которые можно разделить на три основные группы:
1. Комплексообразователи, образующие водорастворимые соединения с солями жёсткости (Са** и Мg**).
Это нитрилтриуксусная кислота (НТА), Трилон А, ЭДТА; комплексообразователи на основе оксикарбоновых и полиоксикарбоновых кислот, оксидиацетаты натрия, оксидисукцинаты, производные цитратов, аминокарбоновые кислоты, соли лимонной кислоты, гидроксиацетат, глюконовая кислота, сорбитол, фосфонаты и др.
2. Водорастворимые полиэлектролиты, обладающие ионообменными свойствами, и не содержащие фосфора, серы, азота.
Это поликарбоксилаты, полиакрилаты, полималеинаты и др., сополимеры малеинового ангидрида с винилбутиловым, винилэтиловым, винилметиловым эфирами и т.п., сульфированный продукт конденсации лимонной кислоты и др.
3. Водонерастворимые неорганические ионообменники – алюмосиликаты (цеолиты).
Цеолиты являются кристаллическими водными алюмосиликатами, относятся к группе каркасных алюмосиликатов.
Состав цеолита можно изобразить следующей эмпирической формулой:
M2/n.Al2O3.xSiO2.yH2O,
где: n – валентность катиона; х ≥ 2.
Считают, что действие цеолитов как комплексообразователей в моющих средствах основано на их способности связывать путём обмена присутствующие в воде катионы жёсткости (Ca** и Mg**).
В связи с нерастворимостью цеолита, кинетика обмена у него замедлена, и цеолиты не могут в полной мере препятствовать кристаллизации слаборастворимых солей, что вызывает инкрустацию (отложение солей) на волокнах тканей и деталях машин (стиральных).
Цеолиты производятся всё более тонкодисперсными, чтобы их частички могли легче проходить через ячейки ткани и легче выполаскиваться, что приводит к повышенному расходу горячей воды. Тонкодисперсность цеолита способствует его медленному оседанию в водоёмах, и с водой он попадает в жабры рыб, оседая на них, что вызывает нарушение их жизнедеятельности и возможную гибель.
Кроме того, цеолит повышает содержание веществ, которые оседают в канализации и сточных водах.
Нитрилтриуксусная кислота (НТА), хотя и является эффективной добавкой, но это дорогостоящее соединение. Кроме того, существуют некоторые сомнения относительно его безопасности, у него низкая биоразлагаемость, азот также вызывает эвтрофикацию, поэтому его применение в ряде стран ограничено.
За годы действия закона о запрете на фосфатные СМС в ряде штатов США, и проводимый постоянный контроль над состоянием водоёмов и содержанием в них фосфатов, информация свидетельствует, что эвтрофикация исследуемых водоёмов, как следствие запрета фосфатов, не была уменьшена, зато качество моющих средств было снижено. Потери потребителей исчислялись миллионами долларов в год. Было использовано больше экстра-добавок и горячей воды. Необходимо учесть, кроме того, изнашиваемость тканей и элементов стиральных машин.
При переходе специальных СМС на бесфосфатные рецептуры или СМС с пониженным содержанием фосфатов ухудшилось вторичное моющее действие, усилилось посерение тканей, инкрустация, изменение окраски.
В условиях стирки высокой и средней жёсткости воды («европейской стирки») невозможно создать рецептуру СМС, используя в качестве заменителя ТПФ только цеолиты или другие заменители поодиночке, СМС должны содержать несколько активных добавок, чтобы получить моющее средство, обладающее приемлемым моющим действием.
Накопленные данные о состоянии водоёмов, содержании в них фосфатов за длительный период запретов и ограничений фосфатов в СМС, не дали ожидаемых результатов по решению проблемы эвтрофикации, но прояснили, что основными источниками поступления фосфатов в водоёмы являются:
- смываемые с полей удобрения;
- хозяйственно-фекальные стоки населённых пунктов;
- стоки животноводческих комплексов, откормочных пунктов, птицефабрик и т.п.
Фосфаты, входящие в состав СМС, были реабилитированы. Не они являются основными загрязнителями, на их долю приходится от 10% до 20% в общем количестве фосфатов, загрязняющих водоёмы, хотя, и это немало.
Рабочая группа химии воды Общества Германских Химиков провела исследовательские работы по фосфору, и представила баланс количества фосфора, попадающего в ФРГ (1987г.), согласно которым:
- 16,7% происходит от СМС,
- 55% составляют фосфаты сточных вод,
- остальное – не локализованные источники (природные, сельскохозяйственные),
70% фосфатов сточных вод дают пищевые отходы.
Т.к. для эвтрофикации водоёмов достаточно 0,01 г/л фосфора, то очевидно, что даже при полном выводе фосфатов из рецептур моющих средств, количества фосфора, попадающего в водоёмы из других источников достаточно для процесса эвтрофикации.
В связи с этим делается вывод, что решение проблемы эвтрофикации возможно только путём очистки сточных вод на трёхступенчатых установках с механической, биологической и химической очистками. Необходимо подвергать очистке все стоки, несущие фосфаты.
Международная Ассоциация мыла и моющих средств считает, что выгоднее удалять фосфаты из сточных вод, чем исключать их из состава СМС. Такое решение проблемы эвтрофикации реализуется в Швеции и ФРГ. В Швеции уже в конце 1980-х работало более 500 сооружений с химической стадией очистки от фосфатов. Процессу дефосфорилирования подвергалось 98% сточных вод (т.е., удаляются фосфаты, поступающие не только от СМС, но и от других источников). Дополнительная очистка заключается в введении в систему очистки сточных вод ещё одной стадии – в осаждении фосфора солями железа. Это позволило снять с повестки дня вопрос эвтрофикации, хотя среднее содержание триполифосфатов в моющих средствах Швеции достигает 27%.
Поэтому в ближайшем будущем не ожидается дальнейшего ужесточения требований к содержанию фосфатов в СМС.
Так, например, в США фирма «Procter & Gamble» приняла решение исключить заменитель фосфатов из СМС «Tide», а в ряде штатов США отменено действие законов, исключающих фосфаты в СМС.
С целью улучшения процесса стирки при применении малофосфатных СМС стали использовать «Калгон» - умягчитель, где основной составной частью являются полифосфаты. И его рекомендуют как панацею для сохранения стиральных машин и улучшения процесса стирки. Т.е., выведя из рецептур СМС, или существенно уменьшив количество ТПФ, его вводят отдельно. И настоятельно рекомендуют!
В настоящее время производятся и «Калгон» без фосфатов, с совокупностью нескольких заменителе ТПФ. Его эффективность изучена недостаточно.
Существует ли проблема замены ТПФ в СМС в настоящее время и в будущем? Да, существует. Она обусловлена не столько экологическими, сколько экономическими факторами. Высказывается предположение, что снижение фосфатов (а не их исключение) в моющих средствах будет определяться, прежде всего, соотношением «себестоимость/моющая способность».
Проблема замены фосфатов в СМС будет по-прежнему актуальной для производителей СМС.
Причины этого – исчерпание мировых запасов фосфатов, которые относятся к числу невозобновляемых, а также возрастающая потребность в фосфатах (кормовых добавках, удобрениях) для решения продовольственных проблем, как в мировом, так и региональном масштабах.
Производители СМС уже столкнулись (и это будет продолжаться) с удорожанием фосфатов, вызванных сокращением мировых запасов сырья, большими затратами энергоресурсов при производстве фосфатов.
При решении проблемы частичной или полной замены СМС выработаны основные требования к их заменителям, а именно:
- обеспечение высокого моющего действия;
- обеспечение экологической безвредности;
- они не должны отрицательно влиять на изделия;
- не снижать срок носки изделий;
- не должны снижать время эксплуатации стиральных машин;
- не должны быть причиной дополнительных затрат в процессе водоочистки;
- должны быть конкурентоспособными на свободном рынке.
И, если во всём мире решением этой проблемы занимаются активно, то в Украине это вялотекущий процесс на уровне отдельных несистематизированных работ предприятий, производящих СМС, которые у нас представлены зарубежными фирмами, рецептуры СМС которых зачастую закрыты.
Проблема же эвтрофикации будет полностью решена путём строительства очистных сооружений. Для Украины это очень серьёзная проблема, которую даже не рассматривают. Надо идти не пути запрета ТПФ в моющих средствах, а путём реконструкции имеющихся городских сооружений. Такие же эффективные очистные сооружения должны быть на стоках ферм, откормочных пунктах, птицефабриках.
В Украине нет ни одного сооружения по очистке сточных вод современного уровня с узлом очистки от фосфатов, ведь бытовых фосфатов в сточных водах более 50%, а запрет использования ТПФ в моющих средствах не решает проблему эвтрофикации водоёмов Украины, а она, кроме запрета и снижения фосфатов в СМС, даже не рассматривается.
Если мы действительно печёмся об экологической ситуации, то и действовать должны грамотно, а не лоббировать чьи-то интересы, и не повторять ошибок других стран.
ВЫВОДЫ:
1. Не следует запрещать использование полифосфатов (ТПФ) в моющих средствах, прикрываясь борьбой за экологию – это не даст ожидаемого результата.
2. Ограничение содержания ТПФ в СМС в пределах 20-25% оправдано.
3. Вести строгий контроль по введению в рецептуры СМС заменителей ТПФ (в экологическом плане).
4. В борьбе за экологию включить в государственную программу обязательное наличие на всех очистных сооружениях сточных вод участков по очистке фосфатов, в т.ч. на животноводческих комплексах, птицефабриках, откормочных пунктах и т.п.

Доклад зачитан на отраслевом совещании производителей ТБХ и СМС.