ВОДОРАСТВОРИМОЕ МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО (ВАРИАНТЫ)
WATER-SOLUBLE DETERGENT (VERSIONS)

Изобретение относится к области химии, а именно к водорастворимым моющим средствам, предназначенным для очистки различного рода поверхностей от органических загрязнений, таких как нефть, нефтепродукты, смазки, технические и бытовые жиры и масла.
Изобретение может быть использовано для механизированной мойки технологического оборудования - емкостных аппаратов, химического оборудования, железнодорожных и автоцистерн, а также металлического проката, профиля перед покраской и гальванической обработкой.
Изобретение также может быть применено для очистки загрязненных нефтепродуктами грунтов, а также в аварийных ситуациях для ликвидации проливов нефтепродуктов и продуктов их переработки.
В настоящее время известен целый ряд составов водорастворимых моющих средств, применяемых в виде водных растворов для очистки различных поверхностей от загрязнений органической природы.
Так известно моющее средство [RU 2387704], содержащее поверхностно-активные вещества (ПАВ) - неонол и синтамид, соду каустическую (едкий натр), а также активную составляющую, содержащую смесь неорганических солей - метасиликата натрия, жидкое стекло с кремнеземистым модулем 2, 7, силикат с кремнеземистым модулем 4, полифосфат натрия, соду кальцинированную (карбонат натрия), сульфат натрия.
Данный состав обладает хорошей очищающей способностью в отношении органических загрязнений, в том числе в отношении загрязнений, находящихся в труднодоступных местах и микротрещинах.
Однако при использовании данного средства не достигается расслоение отработанной эмульсии с возможностью повторного использования осветленного рабочего раствора.
Существенным недостатком рассматриваемого средства является также то, что оно содержит относительно большое количество щелочно-активных агентов (едкого натра и карбоната натрия), обуславливающих значение pH раствора моющего средства, лежащее в щелочной области, что ухудшает экологическую безопасность технологии его использования.
Известны водорастворимые моющие средства, в которых наряду с высокой моющей способностью обеспечивается баланс эмульгирующих - деэмульгирующих свойств, благодаря чему достигается быстрое расслоение отработанной эмульсии и возможность повторного использования раствора моющего средства [см., например, RU 2132367, RU 2456340].
Так водорастворимое моющее средство, описанное в RU 2456340, содержит смесь неионогенных ПАВ (синтанол и ОП-10), деэмульгатор, щелочь и активную составляющую, включающую смесь солей щелочных металлов - карбоната натрия, фосфата натрия и сульфата аммония.
При использовании указанного средства достигается быстрое расслоение отработанной эмульсии, что позволяет повторно использовать осветленный рабочий раствор для очистки загрязнений.
Однако из-за присутствия в составе данного средства относительно большого количества щелочи водный раствор средства имеет значение pH, лежащее в щелочной области, что ухудшает его экологическую безопасность.
Известно водорастворимое моющее средство [RU 2132367], каждый из альтернативных вариантов выполнения которого выбран в качестве ближайшего аналога соответственно первого, второго и третьего варианта заявляемого изобретения.
Данное средство содержит неионогенное ПАВ, полиэлектролит, в качестве которого использован, в частности, полиакрилат натрия, а также активную составляющую трех видов, каждая из которых включает, по меньшей мере, одну соль щелочного металла.
Так активная составляющая рассматриваемого средства может содержать карбонат натрия и карбамид.
Состав рассматриваемого средства с указанной выше активной составляющей выбран в качестве ближайшего аналога для первого варианта заявляемого изобретения.
Альтернативно активная составляющая рассматриваемого средства может содержать карбонат натрия, метасиликат натрия и карбамид.
Состав рассматриваемого средства с указанной выше активной составляющей выбран в качестве ближайшего аналога для второго варианта заявляемого изобретения.
Альтернативно активная составляющая рассматриваемого средства может содержать карбонат натрия и метасиликат натрия.
Состав рассматриваемого средства с указанной выше активной составляющей выбран в качестве ближайшего аналога для третьего варианта заявляемого изобретения.
Рассматриваемое средство обладает высокой моющей способностью в отношении органических загрязнений различного вида, при этом за счет баланса эмульгирующих и деэмульгирующих свойств обеспечивается возможность многократного использования водного раствора данного средства.
Однако хотя данный состав не содержит сильного щелочного агента, такого как щелочь, в его составе используются значительные количества карбоната натрия, за счет чего рН водного раствора данного средства лежит в щелочной области, что делает его экологически небезопасным и диктует необходимость нейтрализации отработанных водных растворов данного средства перед сбросом их на очистные сооружения.
Задачей заявляемого изобретения по первому, второму и третьему вариантам изобретения является повышение экологической безопасности моющего средства.
Поставленная задача по первому варианту изобретения решается тем, что в водорастворимом моющем средстве, содержащем неионогенное поверхностно-активное вещество, полиакрилат натрия и активную составляющую, включающую соль щелочного металла и карбамид, согласно изобретению в качестве соли щелочного металла активная составляющая содержит сульфат натрия, при этом компоненты средства взяты в следующем соотношении, мас. %:
неионогенное поверхностно-активное вещество
2,7-3,4
полиакрилат натрия
0,1-0,2
сульфат натрия
86,0-88,6
карбамид
8,6-10,4
Поставленная задача по второму варианту изобретения решается тем, что в водорастворимом моющем средстве, содержащем неионогенное поверхностно-активное вещество, полиакрилат натрия и активную составляющую, включающую смесь солей щелочного металла и карбамид, согласно изобретению в качестве солей щелочного металла активная составляющая содержит сульфат натрия, фосфат натрия однозамещенный и фосфат натрия двузамещенный, при этом компоненты средства взяты в следующем соотношении, мас. %:
неионогенное поверхностно-активное вещество
0,5-2,8
полиакрилат натрия
0,1-0,2
сульфат натрия
55,0-69,9
фосфат натрия - однозамещенный
7,0-12,0
фосфат натрия - двузамещенный
15,0-20,0
карбамид
7,5-10,0
Поставленная задача по третьему варианту изобретения решается тем, что в водорастворимом моющем средстве, содержащем неионогенное поверхностно-активное вещество, полиакрилат натрия и активную составляющую, включающую смесь солей щелочного металла, согласно изобретению в качестве солей щелочного металла активная составляющая содержит сульфат натрия, фосфат натрия однозамещенный и фосфат натрия двузамещенный, при этом компоненты средства взяты в следующем соотношении, мас. %:
неионогенное поверхностно-активное вещество
5,0-10,0
полиакрилат натрия
0,1-0,2
сульфат натрия
60,0-79,9
фосфат натрия - однозамещенный
5,0-15,0
фосфат натрия - двузамещенный
10,0-15,0
Состав заявляемого водорастворимого моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения был подобран авторами в ходе экспериментальных исследований. Авторам удалось создать композицию водорастворимого моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения, водный раствор которого эффективно удаляет органические загрязнения с поверхностей различного вида, быстро расслаивается с образованием органической фазы и водной фазы, которая может быть повторно использована для отмыва загрязнений. При этом принципиально важным является то, что водный раствор заявляемого моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения имеет значение рН, близкое к нейтральному.
Использование в составе водорастворимого моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения неионогенного ПАВ обеспечивает хорошую смачиваемость поверхности и высокий солюбилизирующий эффект по отношению к нерастворимым в воде углеводородным загрязнениям при умеренном пенообразовании.
Использование в составе моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения указанного ПАВ в указанных выше количественных пределах обеспечивает требуемую моющую способность средства и при этом не приводит к образованию трудноразрушаемой эмульсии моющего средства в отмываемом продукте.
При этом неионогенное ПАВ в заявляемых пределах концентраций обеспечивает универсальность действия моющего средства по отношению к широкому спектру отмываемых углеводородов (от светлых нефтепродуктов до тяжелых остатков нефти).
В качестве неионогенного ПАВ по первому, второму и третьему вариантам изобретения могут быть использованы соединения, содержащие органическую гидрофобную группу и один гидрофильный остаток, например продукты конденсации алкилфенолов или высших жирных спиртов из этиленоксида, продукты конденсации пропиленгликоля и этиленоксида или пропиленоксида и другие аналогичные соединения. Предпочтительно использовать неионогенные ПАВ, хорошо поддающиеся биоочистке, в частности, такие как нонилфенилэтиленоксид с количеством оксидных групп от 9 до 12 (неонол), смесь оксиэтилированных моноалкилфенолов на основе триммеров пропилена, синтамиды.
Введение в состав моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения полиакрилата натрия в количестве от 0,1 до 0,2 мас.% обеспечивает на стадии очистки высокий эмульгирующий эффект и предотвращение ресорбции загрязнений на отмываемую поверхность, при этом на стадии разделения отработанной эмульсии не оказывает отрицательного влияния на скорость и полноту разделения водной и органической фаз.
Предпочтительным является в составе моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения использовать натрий с м.м. 50000-120000.
Использование в составе моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения активной составляющей, каждая из которых имеет вышеуказанный качественный и количественный состав, позволило в совокупности с неионогенным ПАВ и полиакрилатом натрия, взятыми в вышеуказанных пределах концентраций, сбалансировать свойства моющего средства таким образом, что его водный раствор имеет pH, близкое к нейтральному значению (7,0-8,1).
Указанное нейтральное значение pH достигается за счет использования в составе активной составляющей по первому варианту изобретения натрия сернокислого и карбамида в указанных выше пределах концентраций, по второму варианту изобретения натрия сернокислого, фосфата натрия однозамещенного, фосфата натрия двузамещенного и карбамида, по третьему варианту изобретения - натрия сернокислого, фосфата натрия однозамещенного и фосфата натрия двузамещенного.
Каждый из указанных компонентов не является активным щелочным агентом, при этом указанные минеральные соли - натрий сернокислый и фосфат натрия (одно- и двузамещенный) обуславливают снижение поверхностного натяжения водного раствора заявляемого средства, что повышает его моющую способность. Таким образом, несмотря на то что указанный водный раствор не является щелочно-активным, он имеет высокую моющую способность в отношении органических загрязнений.
При этом за счет выбранного качественного и количественного состава средства образующаяся после отмывки органических загрязнений его водным раствором эмульсия способна к быстрому и полному расслоению с возможностью повторного многократного использования отделенного водного раствора в циклах очистки.
Кроме того, входящие в состав активной составляющей компоненты выполняют некоторые дополнительные функции. Так входящий в состав активной составляющей по первому и второму вариантам изобретения карбамид способствует усилению деэмульгирующего эффекта в отработанной эмульсии и повышению температуры помутнения раствора моющего средства, что расширяет технологические возможности процесса очистки поверхности. Входящие в состав активной составляющей по второму и третьему вариантам изобретения фосфаты натрия дополнительно выполняют функцию ингибирования коррозии, что является важным при отмывке металлических поверхностей.
При этом несмотря на то что указанный водный раствор не является щелочно-активным, он имеет высокую моющую способность в отношении органических загрязнений, при этом образующаяся после отмывки им загрязнений эмульсия способна к быстрому и полному расслоению с возможностью повторного многократного использования отделенного водного раствора циклах очистки, что обуславливает возможность значительного сокращения объема сбрасываемых сточных вод в технологических процессах, использующих заявляемое моющее средство.
Таким образом, техническим результатом изобретения по первому, второму и третьему его вариантам является повышение экологической безопасности заявляемого моющего средства за счет нейтрального характера водного раствора заявляемого средства, а также за счет того, что водный раствор рассматриваемого моющего средства может быть использован в нескольких циклах очистки, что значительно снижает нагрузку на экосистему. При этом заявляемое средство по первому, второму и третьему вариантам изобретения эффективно удаляет органические загрязнения с поверхностей различного вида.
Моющее средство готовят простым смешением компонентов.
Для приготовления моющего раствора сухое моющее средство растворяют в воде в соотношении 1:(24-48).
Возможность реализации изобретения по первому варианту изобретения показана в следующих примерах.
Пример 1
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
неонол АФ9-12
2,3
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,1
сульфат натрия
87,4
карбамид
10,2
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства.
рН водного раствора определяли при помощи рН-метра H1 2214 с буферным раствором.
рН составило 7,2.
Моющую способность раствора определяли массометрически по остаточному загрязнению на контрольных металлических пластинах с нанесенным углеводородным загрязнителем по известной методике (см., например, RU 2132267).
Степень очистки составила 95,4%.
Образовавшуюся в процессе очистки эмульсию сливали в мерный цилиндр и оставляли до полного расслоения органической и водной фаз. Через 60 сек визуально наблюдали полное расслоение эмульсии. Для контроля полноты разделения фаз проводили определение остаточной концентрации загрязнения в водной фазе по отраслевому стандарту ОСТ 38013-78-85 "Определение содержания нефтепродуктов в сточных водах".
Остаточная концентрация составила 0,2 мг/л.
Было проведено 10 циклов очистки, в каждом из которых использовали отделенный от органической фазы моющий раствор с предыдущего цикла. При этом вышеприведенные показатели свойств раствора через 10 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 2
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
синтамид-5
3,4
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
86,0
карбамид
10,4
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,1.
Степень очистки составила 95,5%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 15 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 3
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
оксиэтилированный спирт ОП-10
3,4
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
86,0
карбамид
10,4
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,1.
Степень очистки составила 95,5%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 15 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 4
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Синтанол АЛМ-7
3,4
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
86,0
карбамид
10,4
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,1.
Степень очистки составила 95,5%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 15 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 5
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Этилан CPG7545 (неионогенное ПАВ
на основе алифатических спиртов)
3,4
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
86,0
карбамид
10,4
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,1.
Степень очистки составила 95,5%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 15 циклов испытаний практически не изменились.
Возможность реализации изобретения по второму варианту изобретения показана в следующих примерах.
Пример 6
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Неонол АФ9-12
2,3
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,1
сульфат натрия
60,2
фосфат натрия - однозамещенный
10,2
фосфат натрия - двузамещенный
19,6
карбамид
7,6
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,4.
Степень очистки составила 97,5%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 7
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Синтамид-5
1,0
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
68,5
фосфат натрия - однозамещенный
7,2
фосфат натрия - двузамещенный
15,6
карбамид
7,5
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,3.
Степень очистки составила 97,0%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 8
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Оксиэтилированный спирт ОП 7
2,3
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,1
сульфат натрия
60,2
фосфат натрия - однозамещенный
10,2
фосфат натрия - двузамещенный
19,6
карбамид
7,6
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,3.
Степень очистки составила 97,0%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 9
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Синтанол АЛМ 10
1,0
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
68,5
фосфат натрия - однозамещенный
7,2
фосфат натрия - двузамещенный
15,6
карбамид
7,5
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,3.
Степень очистки составила 97,0%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 10
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
«Plurofak» (неионогенное ПАВ
на основе алифатических спиртов)
1,0
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
68,5
фосфат натрия - однозамещенный
7,2
фосфат натрия - двузамещенный
15,6
карбамид
7,5
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,3.
Степень очистки составила 97,0%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.
Возможность реализации изобретения по третьему варианту изобретения показана в следующих примерах.
Пример 11
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Неонол АФ9-12
10,0
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
62,7
фосфат натрия - однозамещенный
10,3
фосфат натрия - двузамещенный
16,8
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,6.
Степень очистки составила 95,7%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 20 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 12
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Синтамид-5
5,2
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,1
сульфат натрия
78,3
фосфат натрия - однозамещенный
5,0
фосфат натрия - двузамещенный
11,4
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,5.
Степень очистки составила 96,5%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 13
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
«Этилан CPG 7545» (неионогенное ПАВ на основе
алифатических спиртов)
10,0
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,2
сульфат натрия
62,7
фосфат натрия - однозамещенный
10,3
фосфат натрия - двузамещенный
16,8
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,6.
Степень очистки составила 95,7%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 20 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 14
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Оксиэтилированный спирт ОП-10
5,2
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,1
сульфат натрия
78,3
фосфат натрия - однозамещенный
5,0
фосфат натрия - двузамещенный
11,4
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,5.
Степень очистки составила 96,5%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.
Пример 15
Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:
Синтанол АЛМ-7
5,2
полиакрилат натрия с м.м. 50000-120000
0,1
сульфат натрия
78,3
фосфат натрия - однозамещенный
5,0
фосфат натрия - двузамещенный
11,4
Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.
Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.
рН составило 7,5.
Степень очистки составила 96,5%.
Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.