肥皂的制造過程
肥皂是一種表面活性劑,是以動植物油脂為主要原料制成的,是油脂在工業(yè)上最重要的用途之一。制肥皂時,大多以混合油脂為原料,如洗衣皂就是以硬化油為主,再加入一定比例的豬油、椰子油、棉籽油、米糠油等,這樣做不僅保證了質(zhì)量,而且降低了成本。隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展,現(xiàn)在還以石油煉制中得到的
石蠟作為原料,將其在一定溫度、壓力和催化劑存在下進行氧化得到脂肪酸,用它來代替食用的動植物油脂生產(chǎn)肥皂。
制皂過程簡述如下:
(1)皂化 把混合油脂和30%的NaOH溶液按一定比例(根據(jù)混合油脂的皂化值計算)放在皂化鍋內(nèi)混合后,加以煮沸,并適當(dāng)攪拌,此時油脂發(fā)生堿性水解,生成甘油和高級脂肪酸的鈉鹽,后者就是肥皂。
(2)鹽析 皂化后生成的肥皂和
甘油、水份及雜質(zhì)混溶在一起成糊狀。利用肥皂不溶于濃食鹽溶液而甘油和少量雜質(zhì)卻能溶于食鹽溶液的性質(zhì),在皂化鍋內(nèi)加入食鹽或飽和食鹽水使肥皂析出,并浮于上層(因肥皂比重小),從而和甘油以及一些能溶于鹽溶液的雜質(zhì)分離開來。
(3)堿析 分出的肥皂(俗稱皂膠)里還含有少量未反應(yīng)的油脂,因此還需再加入NaOH進行補充皂化,使皂化率達到99.8%以上,這個過程叫做堿析。堿析還能進一步洗去含在皂膠中的甘油和食鹽,也能除去一些不溶于食鹽水而能溶于堿水的雜質(zhì)。一般堿析操作要反復(fù)進行2~3次,分離出的堿析廢液可循環(huán)使用。
(4)整理 目的是調(diào)整經(jīng)過堿析處理后的皂膠內(nèi)的水份、游離堿、脂肪酸鹽等的比例,以適應(yīng)不同用途的要求。整理后的皂膠內(nèi)加入一定量的
水玻璃、松香等填料后,再經(jīng)過冷凝、干燥、成型等手續(xù)就得肥皂成品。
皂化鍋下層分出的堿性甘油水用酸加以中和,并經(jīng)沉淀、過濾、精餾、脫色等處理,可得純度為98%的甘油。甘油是無色、粘稠的液體,吸濕性很大。主要用于制造炸藥(硝化甘油)、醫(yī)藥、塑料增塑劑、潤滑劑以及汽車、飛機、坦克等散熱器里的防凍劑等。
肥皂的去污原理
肥皂能去污,這是人所共知的。但為什么能去污呢?毛主席教導(dǎo)我們:“每一物質(zhì)的運動形式所具有的特殊的本質(zhì),為它自己的特殊的矛盾所規(guī)定。”肥皂之所以能作為洗滌劑來使用,是由肥皂分子的特殊矛盾規(guī)定的。
肥皂是高級脂肪酸的鈉鹽,在水溶液中能離解為Na+和R-COO-,在R-COO-原子團中,極性的-COO-部分易溶于水,叫做親水基,非極性的烴基長鏈R-部分易溶于油,叫做憎水基。當(dāng)肥皂與油污相遇時,親水基的一端溶于水中,而憎水基的一端則沒入油中,由于肥皂分子的既親水又親油的兩重性,把原來互不相溶的水和油分子聯(lián)系起來,使附著在織物表面的油污或塵土微粒易被潤濕,進而與織物逐漸松開,由于搓洗作用,肥皂液滲入了空氣,又產(chǎn)生了大量泡沫,泡沫不僅增加了肥皂液的表面積,而且具有較強的表面張力,這樣,油污就更易脫離織物而被分散成細小的油滴進入肥皂液中。這時,肥皂液中的憎水烴基就插入到搓洗下來的油滴顆粒里,而親水的-COO-部分則伸在油外面的水中,由于油滴顆粒被一層親水基團團包圍起來而不能再彼此結(jié)合(見圖3-1),因此,經(jīng)水漂洗后就可達到去污的目的。由此看來,肥皂的去污作用,是肥皂分子內(nèi)存在著的親水基團和憎水基團這樣一對特殊矛盾同時起作用的結(jié)果。
肥皂雖具有優(yōu)良的去污作用,但不宜在含較多鈣鹽或鎂鹽的硬水中使用,因為在硬水中,肥皂能生成不溶于水的高級脂肪酸鈣鹽或鎂鹽沉淀而不起泡沫,這不僅浪費了肥皂,而且還能使沉淀粘附在織物上不易洗掉。