تعریف سورفکتانت
احتمالا برایتان سوال شده باشد که سورفکتانت چیست؟ در جواب باید گفت که سورفکتانت (Surfactant) به ماده ای گفته می شود که باعث کاهش کشش سطحی بین مواد و فازهای مختلف می شود. از این ماده در تولید مواد شوینده و دترجنت ، تولید مرطوب کننده ها، امولسیفایرها، حشره کش، خمیر دندان، اطفا حریق، محصولات کف کننده و در تولیدات و صنایع بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد.
اجزای سورفکتانت
این دسته از مولکول ها دارای دو بخش مجزا در ساختمان خود می باشد، یک قسمت آبدوست (چربی گریز) و یک قسمت آبگریز (چربی دوست). در واقع سورفکتانت برای کاهش کشش سطحی بین ماده های مختلف به کار برده می شود . برای مثال کشش سطحی بین دو مایع ، کشش سطحی بین گاز یا مایع مورد استفاده قرار می گیرد .
سورفکتانت جزو مواد آلی و جزو آمفی فیلیک محسوب می شود . قسمت آب گریز (چربی دوست) اکثر سورفکتانت ها درواقع یک زنجیر هیدروکربنی است که طول متوسط آن معمولاً از ۱۲ تا ۱۸ اتم کربن است. یکی از خاصیت های مهم این مواد پخش شدن در آب می باشد و همچنین به دلیل داشتن دو بخش آبدوست و آبگریز می تواند بین روغن و آب نیز جذب شود. در این حالت، گروه نامحلول در آب از فاز آب خارج‌شده و به سمت فاز هوا یا روغن حرکت می‌کند. از سوی دیگر، سر محلول در آب آن معمولا در فاز آب باقی مهم‌اند.
انواع سورفکتانت
سورفکتانت به سه دسته سورفکتانت غیریونی ، سورفکتانت آنیونی ، سورفکتانت کاتیونی تقسیم بندی می شود .
سورفکتانت غیر یونی
سر آبدوست قطبی می باشد، اما یصورت کامل باردار نیست. سورفکتانت‌های غیریونی کاربردهای متنوعی در تولید منسوجات دارند و حجم مورداستفاده از انواع مختلف سورفکتانت‌های غیریونی زیاد می باشد. رایجترین انواع سورفکتانت های غیر یونی، اسیدهای اتوکسیله، اکسید آمین، الکل، و آمین‌های اتوکسیله می باشد.
برای استفاده خاص می‌توان خواص یک سورفکتانت غیریونی را با کنترل مقادیر نسبی خصوصیات آبدوست و آبگریز تا حدودی تنظیم نمود . استرهای اسید چرب سوربیتول ، سوربیتان ، مونوستارات سوربیتان ، تریستارات سوربیتان از دسته سورفکتان غیر یونی می باشند .
سورفکتانت آنیونی
دارای سر آبدوست با بار منفی می باشد به همین دلیل به آن آنیونی گفته می‌شود. پرکاربردترین نوع برای کاربرد در دترجنت صنعتی و تولید انواع مایع ظرف‌شویی و شامپو به دلیل خاصیت پاک کنندگی عالی و بالای این نوع سورفکتانت می باشد. برای تمیز کردن خاک هایی که روغنی شده اند نیز استفاده از سورفکتانت یونی بسیار کاربردی است. برای غیر فعال کردن آن نیز می توان با آب سخت با بار مثبت ترکیب نماییم. هر چه میزان سختی آب ( میزان یون های کلسیم و منیزیم ) بیشتر باشد ، سیستم سورفکتانت آنیونی بیشتر غیر فعال می شود، به همین دلیل است که شستشو با آبسرد به میزان بیشتری از شوینده نیاز داریم .
از پر کاربردترین نوع سورفکتانت آنیونی می توان به آلکیل اتوکسیلات سولفات، استرهای فسفات، استرهای سولفوسوکسینات و کربوکسیلات‌ها نام برد .
سورفکتانت کاتیونی
سورفکتانت کاتیونی برخلاف نوع آنیونی، دارای سر هیدروفیلیک با بار الکتریکی مثبت می باشد. این نوع سورفکتانت در واکنش‌هایی تشکیل می‌شود که آلکیل هالیدها با آمین‌های چرب اولیه، ثانویه یا سوم واکنش می‌دهند. سورفکتانت‌های کاتیونی کشش سطحی را کاهش می‌دهند و به‌عنوان عوامل مرطوب‌کننده در محیط‌های اسیدی استفاده می‌شوند. وقتی به یک محلول قلیایی مانند نمک‌های آمونیوم چهارتایی اضافه می‌شوند، هیچ اثر شوینده‌ای ندارند که این یک نقطه‌ضعف یک عامل فعال سطحی کاتیونی می باشد .دستیابی به سورفکتانت آمین یا آلکیل آمونیوم نیازمند زنجیره‌ای از واکنش‌های شیمیایی است که کم و بیش انتخابی هستند و لزوماً کامل نیستند.
سورفکتانت‌های کاتیونی گران‌تر از سورفکتانت‌های آنیونی مانند سولفونات‌ها یا سولفات‌ها می باشد علت آن هم این است که ، تنها بخش کوچکی از مواد واکنش‌دهنده به محصول نهایی موردنظر تبدیل می‌شود. از این رو سورفکتانت‌های کاتیونی تنها در مواردی استفاده می‌شوند که نمی‌توان آن‌ها را با سورفکتانت‌های دیگر جایگزین کرد. در صنعت نساجی برای ایجا تاخیر در جذب رنگ از سورفکتانت کاتیونی استفاده می شود تا جذب رنگ را کند نمیاد تا رنگ یکنواختی ایجاد شود. در جلوگیری از خورندگی در محیط اسیدی نیز از این نوع سورفکتانت‌ها استفاده می شود.
کاربرد سورفکتانت
سورفکتانت ها کاربرد وسیعی در صنایع مختلف دارد ، از سورفکتانت برای آنکه مواد شوینده به راحتی با آب مخلوط شوند به عنوان فعال سطحی استفاده می شود تا به کمک این مواد آلودگی های سطحی پاک شوند. اگر سورفکتانت ها به مواد شوینده اضافه نشود ، مواد شوینده با آب مخلوط نمی شود و این باعث می شود فرآیند تمیز کردن بسیار سخت تر می شود. به همین دلیل سورفکتان ها نقش مهمی در تمیز کردن ، مرطوب کردن ، امولسیون و کف کردن و عوامل ضد کف دارند .
در صنایع شیمیایی و کشاورزی مانند علف کش ها ، حشره کش ها ، ضدعفونی کننده ها از سورفکتانت ها استفاده می شود . امولسیفایر ماده ایست که از طریق کاستن از سرعت واکنش‌های شیمیایی باعث پایداری یک امولسیون می‌شود.
در تولید محصولات آرایشی ، مانند نرم کننده های مو، شامپو ، خمیر دندان ، لوازم آرایشی و دیگر محصولات نیز از سورفکتانت ها استفاده می شود . در خطوط لوله به عنوان ماده کاهنده کشش مایع ، در آتش نشانی ها ، در تولید روان کننده ها برای جلوگیری از چسبیدن ذرات به قطعات موتور از سورفکتانت ها استفاده می شود .
سورفکتانت در جلوگیری از خوردگی فلوتاسیون سنگ معدن و در صنایع نفتی برای تولید ذرات معلق در هوا و به جریان انداختن نفت کاربرد بسیار فراوانی دارد .
نکات ایمنی درباره سورفکتانت
در استفاده از تمامی مواد شیمیایی باید نکات ایمنی را رعایت کنیم. از سورفکتانت به دلیل غلظت زیاد این ماده به همراه فلزات دیگر می تواند خطرات زیست محیطی بسیاری را به وجود آورد. به همین دلیل میزان استفاده از این ماده باید در حد استاندارد و کم باشد و به دلیل میزان آزاد شدن این ماده در محیط تجزیه بیولوژیکی بسیاری اتفاق می افتد که بایستی از عواملی این مورد را کاهش دهیم.