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肥皂的制造过程与去污原理


实验室k / 2019-05-14

肥皂的制造过程

       肥皂是一种表面活性剂,是以动植物油脂为主要原料制成的,是油脂在工业上最重要的用途之一。制肥皂时,大多以混合油脂为原料,如洗衣皂就是以硬化油为主,再加入一定比例的猪油、椰子油、棉籽油、米糠油等,这样做不仅保证了质量,而且降低了成本。随着我国石油工业的发展,现在还以石油炼制中得到的石蜡作为原料,将其在一定温度、压力和催化剂存在下进行氧化得到脂肪酸,用它来代替食用的动植物油脂生产肥皂。
       制皂过程简述如下:
       (1)皂化    把混合油脂和30%的NaOH溶液按一定比例(根据混合油脂的皂化值计算)放在皂化锅内混合后,加以煮沸,并适当搅拌,此时油脂发生碱性水解,生成甘油和高级脂肪酸的钠盐,后者就是肥皂。
       (2)盐析    皂化后生成的肥皂和甘油、水份及杂质混溶在一起成糊状。利用肥皂不溶于浓食盐溶液而甘油和少量杂质却能溶于食盐溶液的性质,在皂化锅内加入食盐或饱和食盐水使肥皂析出,并浮于上层(因肥皂比重小),从而和甘油以及一些能溶于盐溶液的杂质分离开来。
       (3)碱析    分出的肥皂(俗称皂胶)里还含有少量未反应的油脂,因此还需再加入NaOH进行补充皂化,使皂化率达到99.8%以上,这个过程叫做碱析。碱析还能进一步洗去含在皂胶中的甘油和食盐,也能除去一些不溶于食盐水而能溶于碱水的杂质。一般碱析操作要反复进行2~3次,分离出的碱析废液可循环使用。
       (4)整理    目的是调整经过碱析处理后的皂胶内的水份、游离碱、脂肪酸盐等的比例,以适应不同用途的要求。整理后的皂胶内加入一定量的水玻璃、松香等填料后,再经过冷凝、干燥、成型等手续就得肥皂成品。
       皂化锅下层分出的碱性甘油水用酸加以中和,并经沉淀、过滤、精馏、脱色等处理,可得纯度为98%的甘油。甘油是无色、粘稠的液体,吸湿性很大。主要用于制造炸药(硝化甘油)、医药、塑料增塑剂、润滑剂以及汽车、飞机、坦克等散热器里的防冻剂等。

肥皂的去污原理

       肥皂能去污,这是人所共知的。但为什么能去污呢?毛主席教导我们:“每一物质的运动形式所具有的特殊的本质,为它自己的特殊的矛盾所规定。”肥皂之所以能作为洗涤剂来使用,是由肥皂分子的特殊矛盾规定的。
       肥皂是高级脂肪酸的钠盐,在水溶液中能离解为Na+和R-COO-,在R-COO-原子团中,极性的-COO-部分易溶于水,叫做亲水基,非极性的烃基长链R-部分易溶于油,叫做憎水基。当肥皂与油污相遇时,亲水基的一端溶于水中,而憎水基的一端则没入油中,由于肥皂分子的既亲水又亲油的两重性,把原来互不相溶的水和油分子联系起来,使附着在织物表面的油污或尘土微粒易被润湿,进而与织物逐渐松开,由于搓洗作用,肥皂液渗入了空气,又产生了大量泡沫,泡沫不仅增加了肥皂液的表面积,而且具有较强的表面张力,这样,油污就更易脱离织物而被分散成细小的油滴进入肥皂液中。这时,肥皂液中的憎水烃基就插入到搓洗下来的油滴颗粒里,而亲水的-COO-部分则伸在油外面的水中,由于油滴颗粒被一层亲水基团团包围起来而不能再彼此结合(见图3-1),因此,经水漂洗后就可达到去污的目的。由此看来,肥皂的去污作用,是肥皂分子内存在着的亲水基团和憎水基团这样一对特殊矛盾同时起作用的结果。
       肥皂虽具有优良的去污作用,但不宜在含较多钙盐或镁盐的硬水中使用,因为在硬水中,肥皂能生成不溶于水的高级脂肪酸钙盐或镁盐沉淀而不起泡沫,这不仅浪费了肥皂,而且还能使沉淀粘附在织物上不易洗掉。

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