华师溶胶的制备与洗涤剂的配制实验报告

华南师范大学实验报告

【实验目的】

1、了解表面活性剂的结构、性质和应用

2、掌握洗涤剂各组分的性状及其配方原理

3、学会评价洗涤剂的质量，了解一些评价方法

4、学会制备Fe(OH)3溶胶及半透膜

【实验原理】

一、洗涤剂的配制

配制洗涤剂的时候，既要保证实验产品的性能，也应考虑生产成本及制备工艺。洗涤剂的成本则主要由原料的价格决定，性能则由配方所使用的原料的性质及不同组分之间的配合。除了价格因素外，配方原料的选择需综合考虑以下四点：①从洗涤的角度看，配制的洗涤剂要具有洗涤、润湿、增溶、气泡和消泡、乳化等作用，以满足去除污垢的作用；

②为使所配制的洗涤剂发挥作用，需要添加一些具有特定性质的组分，来调节洗涤剂的酸碱度以及来自于杂质元素的影响；

③为使所配制的洗涤剂具有好的应用性能，有时需要通过在洗涤剂中加入特别组分，如使其具有漂白、消毒等作用；

④从环保的角度出发，还要求使所使用的药品具有较好的生物易降解性能。洗涤剂的主要成分是表面活性剂。表面活性剂具有两亲结构，在清除固体表面粘附污物的洗涤过程中，可通过一个物理、化学过程，明显降低体系的表面张力，并发生润湿、乳化、分散、起泡、增溶等一系列作用，最终在其他组分和外界机械搅拌因素的协同作用下，使污垢得到清除，根据所具有的功能基团的差异，表面活性剂可分为阴离子型表面活性剂和阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、两亲表面活性剂及特种表面活性剂等。其中，阴离子表面活性剂在价格、洗涤效果、生物降解性等方面有明显优势，使用广泛，是现在使用的绝大部分洗涤剂的主要成分。其中，多用洗洁精的配方（100g）如下：

十二烷基苯磺酸钠10g 椰子油酸3g

粗盐2g 柠檬酸1g

三聚磷酸钠4g 氢氧化钠1g

脂肪酸聚氧乙烯醚9g 水70g

二、溶胶的制备

溶胶是溶解度极小的固体在液体中高度分散所形成的胶态体系，其颗粒直径变动在10-7～10-9m 范围。一般来说，溶胶的制备有两种常见的方法，是分散法和凝聚法。分散法是用适当方法把较大的物质颗粒变成溶胶大小的质点，凝聚法是先制成难容物的分子（或离子）的过饱和溶液，再使之相互结合成溶胶粒子大小而得到溶胶。Fe(OH)3溶胶的制备就是采用化学法即通过化学反应使产物呈现过饱和状态，然后粒子再结合为溶胶。

【仪器与药品】

SBDY型数显白度仪；量筒；烧杯；托盘天平；锥形瓶；玻璃棒

椰子油酸；十二烷基苯磺酸钠；柠檬酸；三聚磷酸钠；脂肪酸聚氧乙烯醚；粗盐；氢氧化钠；水；香精；10% FeCl3溶液；火棉胶溶液；AgNO3溶液；KSCN 溶液

【实验步骤】

1、洗涤剂的配制

根据实验原理中多用洗洁精的配方，依次用称取十二烷基苯磺酸钠10g、粗盐2g、三聚磷酸钠4g、脂肪酸聚氧乙烯醚9g、椰子油酸3g、柠檬酸1g、氢氧化钠1g、水70g，加入顺序为：粗盐、三聚磷酸钠、水、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸、氢氧化钠、脂肪酸聚氧乙烯醚、椰子油酸。

2、洗涤剂效果的测试（利用白度计测定所配制洗涤剂的洗涤效果）

①白度计的校正：用已知白度的白板校正仪器；

②用白度计测定布条在洗涤前的白度；

③将白布条弄脏，如在窗台上擦拭；

④用白度计测定弄脏了的布条的白度；

⑤用刚刚所配制的洗涤剂清洗弄脏了的布条，洗涤干净后吹干；

⑥用白度计测量洗涤剂洗涤后布条的白度。

3、水解法制备Fe(OH)3溶胶

量取150mL蒸馏水，置于300mL烧杯中，先煮沸2min，用刻度移液管移取10% FeCl3溶液20ml，逐滴加入沸水中，并不断搅拌，继续煮沸3min，得到棕红色Fe(OH)3溶胶。

4、 Fe(OH)3溶胶的纯化

为了纯化已制备好的溶胶，需要用半透膜。选择一个300mL的内壁光滑的锥形瓶，洗涤烘干，倒入约20mL火棉胶溶液，小心转动烧瓶，使火棉胶均匀地在瓶内形成一薄层，倒出多余的火棉胶，倒置烧瓶于铁圈上，流尽多余的火棉胶，并让乙醚蒸发，直至用手指轻轻接触火棉胶膜而不粘着为止。然后加水入瓶内至满，浸膜于水中约10min，倒去瓶内的水。再在瓶口剥开一部分膜，在此膜与玻璃瓶壁间灌水至满，膜即脱离瓶壁，轻轻地取出所成之袋，检查是否有漏洞。把水解法制得的溶胶，置于半透膜袋内，用线拴住袋口，置于500mL烧杯中，加入蒸馏水，保持温度为60-70°C，进行热渗析。每半小时换一次水，并取出少许蒸馏水检验其中的Cl-和Fe3+离子。

【结果讨论与思考】

1、依次加入各配料后的现象

配料现象

粗盐

三聚磷酸钠水形成白色悬浊液，底部有少量白色固体残留液，液体表面有少量小泡沫

十二烷基苯磺酸钠变成乳白色悬浊液，底部残留的固体全

部溶解，液体表面铺满泡沫

柠檬酸无明显变化

氢氧化钠溶液的稠度变小，略变稀

脂肪酸聚氧乙烯醚溶液略变稠，闻到有洗洁精的气味

椰子油酸变成乳白色粘稠状，外观均匀

2、洗涤剂的表征与评价

（1）本实验所配制的洗涤剂为乳白色粘稠状液体，外观均匀；有洗洁精的气味，味道清淡；洗涤污布时，能比较迅速地洗干净，去污效率较好，但双手直接接触洗涤剂一会后明显感觉手部皮肤有紧绷感，说明该洗涤剂碱性较强，常用易伤手。放置一段时间后，洗涤剂仍然均匀无沉降。

（2）洗涤剂去污率：

R0=51.9 R S=37.3 R w=46.3

则DE=[（R w—R S）/（R0—R S）]×100%

=[（46.3-37.3）/（51.9-37.3）]×100%

=61.6%

3、在实际应用中，洗涤剂的配方必须遵循以下几点基本原则：

①对人体无害；

②能较好地洗去动植物油垢；

③清洗剂和清洗方式不损伤餐具、灶具及其它器具；

④洗涤蔬果时应无残留，且不影响外观及原有风味；

⑤发泡性好，泡沫细腻洁白；

⑥可有效杀灭细菌且不危害人体健康；

⑦储存稳定性好

在实际工业生产中的洗洁精，应该是透明液体，浓度、粘度合适，具有较高碱性，可以提高去污能力和节省活性物，但pH不应大于10，同时还会加入少量香精，增加其芳香性。一些高档的餐具洗涤剂还会加入釉面保护剂如醋酸铝、甲酸铝、硼酸酐及其混合物，保护餐具。

液体洗涤剂的主要成分是表面活性剂，它的分子中既有亲油的原子团，又有亲水的原子团。洗涤的时候，利用表面活性剂来降低油水界面的张力，发生乳化作用，经过搅拌、搓擦，油垢分散溶解在洗涤液中，从而简单除去。故设计洗涤剂配方时，一定要充分考虑表面活性剂的配伍效应及各种助剂的协同作用。因此，表面活性剂种类和用量的选择是配制高效洗涤剂的关键。在实际选择上，要根据各组分的增效作用进行优化，从而得到实用有效的洗涤剂。洗洁精的基本配方公式：发泡剂+除油乳化剂+增稠剂+防腐剂+香精=洗洁精。

4、本次实验的8种配方，其对应作用如下：

（1）十二烷基苯磺酸钠：白色或淡黄色粉状，属阴离子型表面活性剂，具有良好的去污、湿润、乳化、分散能力，能产生丰富的泡沫，增溶效果显著，生物降解度＞90%，很好的生物降解性，所以广泛应用于洗衣粉、餐具洗涤剂及工业清洁剂中。

（2）椰子油酸：合成表面活性剂的中间体，跟其它表面活性剂有良好的复配性和协同效用；具有良好的增泡作用，乳化去油效果显著。

（3）粗盐：是一种辅助原料，氯化钠能使阴离子表面活性剂的水溶液增稠，但