目录
1 引言 1
1.1 表面活性剂与去污力 1
1.2 洗涤助剂 2
1.3 层状结晶二硅酸钠的合成 6
1.4 层状结晶二硅酸钠性质 7
1.5 课题的主要内容与意义 13
2 实验部分 14
2.1 实验原料 14
2.2 主要实验仪器 15
2.3 实验方法 16
3 结果与讨论 19
3.1 温度对层钠pH值的影响 19
3.2 层钠的吸水性能 20
3.3 层钠在不同钙镁离子浓度下交换性能 22
3.4 不同介质环境下的钙镁离子交换性能 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 引言
洗衣粉是我们日常生活中不可缺少的去污化学品,其组成部分有表面活性剂、助洗剂、碳酸钠、元明粉(Na2SO4)、水玻璃、酶和香料等,是由多种化学物质混合而成的产品。其中最主要的组成部分是表面活性剂和助剂，起洗涤作用的主要是表面活性剂，但在洗衣粉的使用过程中，水中的钙、镁离子会与洗涤剂中的表面活性剂作用形成不易溶解的化合物，影响其使用效率。因此在洗涤剂中需要软化洗涤用水，提高洗涤剂中表面活性剂的使用效率。助剂最重要的功能便是能够有效阻止钙、镁离子与表面活性剂相结合,降低水的硬度,即水中的钙、镁离子浓度，提高表面活性剂及其他组分的洗涤效果[1]。
在过去的助剂中，三聚磷酸钠(STPP)是公认的使用性能最好的助剂，但是，由于磷元素的大量存在会使水体过肥化而导致藻类过量生长，消耗水中的氧气，造成水中生物大量死亡等现象，引起封闭或半封闭水域水体过营养化而导 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
致环境问题，研究表明，STPP占磷污染的比例是20~30%，因此,限磷、禁磷对降低水体中磷含量,减轻水体的富营养化具有重要意义。60年代这一问题已引起全球注意，70年代以来，欧、美一些工业发达国家开始禁止或限制含磷洗涤剂的使用。
关于助剂的研究发展至今，公认的可以替代STTP的洗涤助剂主要有：层状二硅酸钠、柠檬酸钠、氮川三乙酸钠、乙二胺四乙酸钠(EDTA)、4A沸石及水合偏硅酸钠等[2]。
1.1 表面活性剂与去污力
1.1.1 表面活性剂
表面活性剂是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质。表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶团，从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品[3]。
洗涤过程中，表面活性剂起到主要的去污作用。表面活性剂是分子结构中含有亲水基和亲油基两部分的有机化合物。在织物的水洗中只有阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂，对织物去污能够起到正面有效的作用。洗涤过程通常是在水溶液中进行。
1.1.2 水硬度对去污力的影响
无论是地表水，地下水，天然水或通常用的自来水，含有从土地、岩石溶解出来的或因流入的废水带来的盐类，这些盐中的钙镁离子使水的硬度变大，而含钙镁离子的硬水破坏表面活性剂的洗涤效果[4]。这是因为：（1）表面活性剂，特别是阴离子表面活性剂，易与水中的钙镁离子结合，形成不溶性的钙镁盐，从而降低了真正起洗涤作用的表面活性剂浓度，不仅造成价格昂贵表面活性剂的浪费，而且直接降低洗涤效果。（2）由于水溶液中钙镁离子与污垢的结合和架桥作用，使已离开被洗物表面的污垢再次沉积下来，附着于被洗物表面，间接地降低洗涤效果。洗涤液中钙离子溶度与表面活性剂去污力关系，如图1-1所示：
图1-1 游离Ca2+浓度对去污力影响
为了减轻，甚至消除洗涤液中钙镁等离子对洗涤效果的影响，充分发挥表面活性剂应有的去污能力，提高洗涤剂的洗涤性能，减少表而活性剂的使用量，降低成本，人们在洗涤剂中引入洗涤助剂。洗涤助剂本身不起任何洗涤作用，但它可以通过螯合、沉淀或离子交换等方式与水中的钙镁等硬离子相结合，将水溶液中处于自由状态的钙镁离子捕获下来，以降低洗涤液中钙镁离子浓度，增强洗涤作用[5]。
1.2 洗涤助剂
1.2.1 洗涤助剂性能要求
助洗剂的性能如何将直接影响洗涤剂产品的质量及洗涤去污效果,因此作为性能优良的洗涤助洗剂应具备以下性能:
(1) 软化水性能:充分结合掉水中的钙、镁离子,促进硬水软化,才能发挥出洗涤剂的去污洗涤效果,即为软化水性能[6]。
(2) 提供一定的碱性(pH 在12 左右) 并缓慢释放,即碱缓冲效果、稳定pH值[7]。
(3) 能使洗涤液中的污物分散、悬浮,以免再沉淀到洗涤物上,造成二次污染、漂洗困难及形成积聚物,即有悬浮、分散性能。另外在毒理学方面、生态学方面及降低洗涤剂成本方面也极为重要[8]。
1.2.1 早期助剂
(1) 碳酸钠和硅酸钠类助洗剂
在使用STPP以前，合成洗涤剂所用的助洗剂是碳酸钠、硅酸钠，它们能与水中的Ca2+、Mg2+等 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
结合生成沉淀，达到软化硬水的目的，另外还能保持洗涤液处于碱性条件下，使表面活性剂发挥去污作用，但是生成的沉淀会沉积在衣物上，使衣物变硬，且在手洗条件下对皮肤有刺激，同时使水溶液的pH值升高，因而被STPP取代[9]。
(2) 聚合磷酸盐助洗剂
作为助洗剂使用的磷酸盐有正磷酸盐和聚合磷酸盐两类。在洗涤剂中，聚合磷酸盐最为重要，其通式用xMe2O∶yP2O5来表示，常见种类有：焦磷酸钠(TSPP)Na4P2O7，三聚磷酸钠(STPP)Na5P3O10和六偏磷酸钠(SHMP)(NaPO3)6。聚合磷酸盐能螯合多价金属离子，使水软化，应用最多的是STPP。到20世纪70年代，在一些发达国家人口密集地区的水域中发现了“富营养化”问题，为此，一些发达国家相继颁布法律在洗涤剂中禁磷、限磷。
1.2.3 代磷助剂的发展方向
1.2.3.1 新型螯合剂的开发与应用
(1) 偏硅酸钠
偏硅酸钠的化学分子式为Na2SiO3nH2O，作为洗涤助剂主要无水偏硅酸钠和五水偏硅酸钠。它们是沉淀型洗涤助剂，是通过为洗涤溶液提供碱性；而将水中的钙镁离子沉淀下来，以达到软化水的目的。优点是对油脂有较强的洗涤能力，缺点是没有分解能力，也不能防止污垢的再沉积，抗硬水性差，只能部分取代STPP生产低磷洗涤剂[10]。在无磷洗涤剂中需和分散力好的丙烯酸钠配合使用。
偏硅酸钠是速溶性洗涤助剂，结晶水含水量越多，越易溶于水。对水中镁离子有去除能力，但去除钙离子的能力较弱；有很强的pH缓冲能力，复洗能力较强；对油脂有较强的润湿、乳化、皂化作用，能提高洗涤效能，特别适用于餐具洗涤及家用洗涤；对金属、玻璃、陶瓷具有保护光泽作用，特别对轻金属，有色金属具有防止腐蚀的作用，对黏土污垢具有较强的分散作用。偏硅酸钠性能不稳定，受热易分解；在其水溶液中加入酸很容易分解而析出无定型二氧化硅沉淀。水合偏硅酸钠在空气中有较强的吸潮性，结晶水含量越高，其吸潮性越强[11]。偏硅酸钠加入到洗涤剂中会影响含氯有机组分和过氧化物稳定性，影响洗涤效果。

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