Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

1

Środki pomocnicze dla detergentów

Detergenty są mieszaninami zawierającymi surfaktanty (związki powierzchniowo czynne) i szereg
substancji pomocniczych, które stanowią środki czystości takie jak: proszki, płyny do prania i płyny
zmiękczające tkaniny po praniu, proszki i płyny do mycia naczyń; proszki szorujące, dyspersje,
pasty, płyny i aerozole do czyszczenia i konserwowania wszelkich powierzchni stałych w
gospodarstwie domowym (chemia gospodarcza) i w przemyśle. Szampony, płynne mydła, pasty do
zębów, pianki do golenia w kosmetyce dla utrzymywania w czystości i higienie ciała ludzkiego
(chemia kosmetyczna) szampony myjące, i hydrofobizujące karoserie i plandeki samochodowe
(autokosmetyka), itd.

Fizyczne postacie użytkowe detergentów mogą być różne. Postacie stałe: proszki, granulki, tabletki,
wytłoczyny; ciekłe: płyny, dyspersje, płynne żele; pasty, żele elastyczne i sztywne, pianki, i inne.

Celem niniejszych ćwiczeń laboratoryjnych jest praktyczne zapoznanie się studentów z
podstawowymi zadaniami, jakie czekają na przyszłego specjalisty w obszarze chemii technologii
gospodarczej zarówno od strony chemicznego składu detergentów jak i oceny ich właściwości
użytkowych.

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

2

Część I

Rozeznanie chemicznego składu zadanego detergentu (proszku do prania)

Zadania do wykonania:

1. Wyizolowanie surfaktantów z zadanego proszku do proszku do prania.
2. Rozpoznanie klasy wydzielonych surfaktantów.
3. Ilościowe określenie zawartości poszczególnych surfaktantów w zadanym proszku do prania.
4. Oznaczenie zawartości fosforanów w zadanym proszku do prania
5. Oznaczenie zawartości aktywnego tlenu w zadanym proszku do prania.
6. Oznaczenie zawartości karboksymetylocelulozy (CMC) w zadanym proszku do prania.
7. Oznaczenie zawartości krzemianów w zadanym proszku do prania.

Zadanie 1. Wyizolowanie surfaktantów z zadanego proszku do prania

1.1.

Oznaczenie zawartości substancji rozpuszczalnych w bezwodnym alkoholu etylowym.

Do kolby płaskodennej lub stożkowej pojemności 250 cm

3

odważyć około 10g badanego

proszku do prania z dokładnością do 0,01g. Dodać 100 cm

3

bezwodnego alkoholu etylowego i

ogrzewać przez 10 min pod chłodnicą zwrotną na wrzącej łaźni wodnej. Otrzymany ekstrakt
alkoholowy przesączyć do uprzednio zważonej kolbki okrągłodennej ze szlifem Φ29 o pojemności
500 cm

3

przez miękki sączek lub przez lejek ze spiekiem szklanym G3 lub G4 pod zmniejszonym

ciśnieniem. Pozostały w kolbie osad ekstrahować w powyższy sposób jeszcze dwukrotnie używając
za każdym razem do ekstrakcji 50 cm

3

bezwodnego alkoholu etylowego. Po ostatniej ekstrakcji

osad pozostały w kolbie przenieść na sączek (lub lejek ze spiekiem) i przemyć dwukrotnie
gorącym, bezwodnym alkoholem etylowym, używając do każdego przemycia 25 cm

3

alkoholu. Z

połączonych ekstraktów alkoholowych należy całkowicie usunąć alkohol przez jego dokładne
oddestylowanie na próżniowej wyparce laboratoryjnej. Po ostygnięciu kolby należy ponownie
zważyć kolbę w celu określenia masy wyekstrahowanych substancji rozpuszczalnych w
bezwodnym alkoholu etylowym.

Jeśli otrzymany ekstrakt substancji rozpuszczalnych w bezwodnym etanolu jest

zanieczyszczony solami obecnymi w ekstrahowanym proszku to należy usunąć sole przez ponowne
rozpuszczenie ekstraktu (po oddestylowaniu alkoholu) w mieszaninie alkoholu i acetonu 1:1,
przesączenie otrzymanego roztworu na lejku ze spiekiem i całkowite oddestylowanie
rozpuszczalników. Można do tego celu zastosować również suchy octan etylu lub chloroform.

Należy obliczyć procentową zawartość substancji rozpuszczalnych w bezwodnym etanolu

w analizowanym proszku do prania (m

EA

):

 

%

100

m

m

m

1

EA





gdzie:
m

EA

– zawartość substancji rozpuszczalnych w alkoholu etylowym w analizowanym proszku do

prania, %

m

1

– masa wyekstrahowanych alkoholem etylowym substancji z analizowanego proszku, g

m – naważka badanego proszku, g.

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

3

Zadanie 2. Rozpoznanie klasy wydzielonych surfaktantów.

2.1. Sprawdzenie obecności surfaktantu anionoaktywnego w ekstrakcie substancji

rozpuszczalnych w alkoholu etylowym z zadania 1.1.

Metoda z błękitem metylenowym

Odczynniki:

1. Roztwór błękitu metylenowego (0,03 g błękitu metylenowego, 12 g stężonego kwasu

siarkowego i 50g bezwodnego Na

2

SO

4

rozpuszcza się w wodzie destylowanej i rozcieńcza

do objętości 1 dm

3

)

2. Roztwór 0,05 % surfaktantu anionoaktywnego
3. Chloroform

Wykonanie:

W probówce szklanej o poj. 25 cm

3

z korkiem na szlif umieszcza się 8 cm

3

roztworu błękitu

metylenowego oraz 5 cm

3

CHCl

3

i dodaje po kropli 0,05 % roztwór surfaktantu anionoaktywnego,

okresowo mieszając i odstawiając probówkę dla rozdzielenia się faz, aż do dokładnego zrównania
się intensywności zabarwienia fazy wodnej i fazy chloroformowej. Do tak przygotowanego układu
dwu faz o jednakowym, niebieskim zabarwieniu dodaje się 2 cm

3

ok. 20-krotnie rozcieńczonej

wodą małej próbki analizowanej kompozycji użytkowej, całość dokładnie miesza i odstawia dla
rozdzielenia warstw.

Jeśli zabarwienie warstwy chloroformowej uległo pogłębieniu, przy prawie bezbarwnej

warstwie wodnej, to wskazuje na obecność surfaktantu anionoaktywnego w analizowanej próbce.
Mydła karbonowe nie są wykrywane, ponieważ odczynnik ma odczyn silnie kwaśny.

Pozytywny wynik oznaczenia nie wyklucza obecności surfaktantu kationoaktywnego i

niejonowego w badanym ekstrakcie alkoholowym. Ilość surfaktantu kationoaktywnego może być
mniejsza niż surfaktantu anionowego a surfaktant niejonowy nie tworzy kompleksu z błękitem
metylenowym.

2.2. Sprawdzenie obecności surfaktantu kationoaktywnego w ekstrakcie substancji

rozpuszczalnych w alkoholu etylowym z zadania 1.1.

Metody z błękitem tymolowym. żółcienią metanilową i błękitem bromofenolowym

Odczynniki:

1. Roztwór błękitu tymolowego, 0,1 % (rozetrzeć 0,1 g błękitu tymolowego z 2,15 cm

3

0,1N

NaOH i rozcieńczyć wodą do 100 cm

3

)

2. Roztwór wodny żółcieni metanilowej, 0,1 %
3. Roztwór błękitu bromofenolowego, 0,1 % (rozetrzeć 0,1 g błękitu bromofenolowego z 1,5

cm

3

0,1 N NaOH i rozcieńczyć wodą destylowaną do 100 cm

3

)

4. 0.005N HCl
5. 0.1N HCl
6. Bufor octanowy o pH = 4,6 (na 100 cm

3

buforu zmieszać 51 cm

3

0,2M roztworu kwasu

octowego z 49 cm

3

0,2M roztworu octanu sodowego)

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

4

Wykonanie:

Do 2 cm

3

0,005N HCl dodaje się 1-2 krople roztworu błękitu tymolowego, 2 cm

3

ok 20-

krotnie rozcieńczonej, małej próbki analizowanego środka do mycia (roztwór badany) i dokładnie
miesza. Zmiana zabarwienia z czerwono-żółtego na czerwono-fioletowe wskazuje na obecność
surfaktantu anionoaktywnego w kompozycji.

Do 2 cm

3

buforu octanowego o pH = 4,6 dodaje się 1-2 krople roztworu błękitu

bromofenolowego, 2 cm

3

badanego roztworu i dokładnie miesza. Zmiana zabarwienia roztworu z

niebiesko-fioletowego na czysto niebieskie wskazuje na surfaktant kationoaktywny.

Do 2 cm

3

0,1N HCl dodaje się 1-2 krople roztworu błękitu tymolowego, 2 cm

3

badanego

roztworu i dokładnie miesza. Zmiana zabarwienia z czerwonego na żółte wskazuje na obecność
związku kationoaktywnego.

Surfaktanty niejonowe typu pochodnych polioksyetylenowych nie przeszkadzają w

powyższych oznaczeniach surfaktantów aniono- i kationoaktywnych. Odwrotna relacja nie jest
jednak prawdziwa i warto wykonać poniższe próby na obecność pochodnych polioksy-
etylenowych:

Do 2 cm

3

0,1N HCl dodaje się 1-2 krople roztworu żółcieni metanilowej, 2 cm

3

badanego

roztworu i dokładnie miesza. Zmiana zabarwienia z czerwonego na żółte wskazuje na surfaktant
niejonowy (lub także kationowy).

2.3. Sprawdzenie obecności surfaktantu niejonowego w ekstrakcie substancji rozpuszczalnych

w alkoholu etylowym z zadania 1.1.

Metoda z rodanokobaltynem amonu

Odczynniki:

Roztwór rodanokobaltynu amonowego [(NH

4

)

2

Co(SCN)

4

] ( rozpuszcza się 174 g NH

4

SCN i 28 g

Co(NO

3

)

2

w wodzie destylowanej i rozcieńcza wodą do objętości 1 dm

3

).

Wykonanie:

Do 5 cm

3

10-krotnie rozcieńczonej wodą małej próbki analizowanego detergentu dodaje się

5 cm

3

roztworu rodanokobaltynu amonu, dokładnie miesza i pozostawia na 1 godzinę. W obecności

niejonowego surfaktantu polioksyetylenowego roztwór zabarwia się na niebiesko. W obecności
surfaktantu kationoaktywnego wypada z roztworu niebieski osad a roztwór przyjmuje czerwono-
purpurowe zabarwienie. W przypadku niejednoznacznego wyniku próby (np. wskutek intensyw-
nego, niebieskiego zabarwienia analizowanego płynu do mycia) korzystne jest dodanie 5 cm

3

benzenu lub chloroformu, energiczne wymieszanie układu dwufazowego i obserwowanie, czy
warstwa organiczna zabarwia się na niebiesko. Zabarwienie się warstwy organicznej na niebiesko
jednoznacznie potwierdza obecność surfaktantu niejonowego.

Metoda z odczynnikiem Dragendorffa

Odczynniki:

1. Roztwór KBiI

4

(oddzielnie przygotowuje się (1) roztwór 1,7 g BiONO

3

·H

2

O w 20 cm

3

lodowatego kwasu octowego i rozcieńcza wodą destylowaną do 100 cm

3

oraz (2) roztwór 40

g KI w 100 cm

3

wody destylowanej. Roztwory (1) i (2) miesza się, dodaje 200 cm

3

lodowatego kwasu octowego i rozcieńcza wodą destylowaną do 1dm

3

).

2. Roztwór wodny BaCl

2

, 20 %.

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

5

Wykonanie:

Do mieszaniny 3 cm

3

roztworu KBiI

4

i 3 cm

3

roztworu BaCl

2

dodaje się 4 cm

3

10 krotnie

rozcieńczonej wodą małej próbki analizowanego środka do mycia ciała. Pomarańczowy lub
pomarańczowo-czerwony osad wskazuje na obecność surfaktantu niejonowego typu pochodnej
polioksyetylenowej.

2.4. Sprawdzenie obecności mydła karbonowego w ekstrakcie substancji rozpuszczalnych w

alkoholu etylowym z zadania 1.1.

Małą próbkę wydzielonych w Zadaniu 1. substancji rozpuszczalnych w bezwodnym

alkoholu etylowym (m

EA

) przenieść do probówki szklanej i po rozpuszczeniu w wodzie

destylowanej zadać roztworem rozcieńczonego kwasu solnego lub siarkowego. Jeśli pojawi się
zmętnienie, które znika po wytrząsaniu zawartości probówki z eterem naftowym (lub n-heksanem),
to wskazuje na obecność mydła karbonowego w badanym proszku do prania.

Zadanie 3. Ilościowe określenie zawartości poszczególnych klas surfaktantów w proszku do

prania.

Zadanie 3.1. Określenie zawartości surfaktantu anionoaktywnego w proszku do prania.

Zadanie to obejmuje ilościowe oznaczenie surfaktantów anionowych z grupą siarczanową,

sulfonową i karboksylanową.

Związki hydrotropowe (sulfoniany ksylenu i toluenu) nie przeszkadzają w oznaczaniu w

przypadku, gdy ich zawartość wynosi do 15% substancji czynnej. Mydło, mocznik i sole kwasu
ctylcnodwuaminoczterooctowego nie przeszkadzają w oznaczaniu. Typowe nieorganiczne składniki
receptur, takie jak chlorek sodowy, siarczany, borany, tripolifosforan. nadborany, krzemiany itd. nie
przeszkadzają w analizie, natomiast środki wybielające inne niż nadboran powinny być rozłożone
przed analizą.

Zasada metody. Metoda polega na określeniu zawartości substancji anionowo czynnej w

środowisku składającym się z fazy wodnej i fazy chloroformowej przez miareczkowanie
dwufazowe mianowanym roztworem kationowo czynnym (Hyamine 1622 lub Sterinol) w
obecności wskaźnika składającego się z mieszaniny barwnika kationowego (bromek dimidiowy) i
barwnika anionowego (błękit disulfinowy VN).

Substancja anionowo czynna tworzy z barwnikiem kationowym sól, która rozpuszcza się w

chloroformie nadając tej warstwie zabarwienie czerwono-różowe. W czasie miareczkowania kation
odczynnika miareczkującego wypiera z soli bromek dimidiowy i zabarwienie różowe ustępuje z
warstwy chloroformowej, w miarę tego, jak barwnik przechodzi do fazy wodnej. Nadmiar
odczynnika tworzy z barwnikiem anionowym sól, która rozpuszcza się w warstwie chloroformowej
zabarwiając ją na kolor niebieski.

a) Biureta pojemności 25 cm

3

.

b) Cylinder pomiarowy pojemności 100 cm

3

z doszlifowanym korkiem.

c) Chloroform cz.d.a.
d) Hyamine 1822 roztwór 0,004 mol/dm

3

.

e) Wodorotlenek sodowy, roztwory: 1N i 5N.
f) Wskaźnik mieszany (wodno-alkoholowy roztwór bromku dimidiowego i błękitu disulfinowego).

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

6

Wykonanie oznaczania dla badanej próbki.

W zlewce pojemności 50 cm

3

odważyć próbkę badanego produktu o masie podanej w tabeli w za-

leżności od zawartości substancji czynnej o masie cząsteczkowej 360.

Próbkę rozpuścić w wodzie destylowanej. Dodać 5
kropli

1%

roztworu

fenoloftaleiny i jeżeli to

konieczne zobojętnić 1N roztworem wodorotlenku
sodowego lub 1N roztworem kwasu siarkowego do
lekko różowego zabarwienia. Otrzymany roztwór
przenieść do kolby pomiarowej pojemności 500 cm

3

.

Kolbę dopełnić do kreski wodą destylowaną.
Odmierzyć pipetą 20 cm

3

tak przygotowanego

roztworu do cylindra pomiarowego z doszlifowanym korkiem, dodać 10 cm

3

wody destylowanej,

15 cm

3

chloroformu i 10 cm

3

wskaźnika mieszanego, a następnie zmiareczkować roztworem

Hyamine 1622. W pobliżu końcowego punktu miareczkowania emulsja, która powstaje w trakcie
miareczkowania przy wstrząsaniu łatwo rozbija się. Punkt końcowy ustala się w momencie
całkowitego zniknięcia różowego zabarwienia dolnej warstwy chloroformowej i pojawienia się w
niej zabarwienia szaroniebieskiego.

Obliczanie wyniku oznaczania. Zawartość substancji czynnej (X) należy obliczyć w procen-

tach wg wzoru (1):

m

M

V

X

5

,

2

X

4









(1)

w którym:
X

4

- molarność roztworu Hyamine 1622, mol/dm

3

.

V - objętość roztworu Hyamine 1622, cm

3

.

M - masa cząsteczkowa oznaczanej substancji.
m - naważka badanej próbki, g

Zadanie 3.2. Oznaczanie zawartości alkiloarylosulfonianu sodowego oraz kwasów

tłuszczowych i ich liczby zobojętnienia

Metoda oznaczania zawartości alkiloarylosulfonianu sodowego oraz kwasów tłuszczowych

łącznie i ich liczby zobojętnienia w proszkach do prania.
Oznaczenie polega na wagowym oznaczaniu soli sodowych alkiloarylosulfonianów oraz kwasów
tłuszczowych

rozdzielonych metodą ekstrakcyjną i obliczeniu procentowej zawartości

alkiloarylosulfonianu sodowego oraz w oparciu o zużytą objętość do miareczkowania roztworu
wodorotlenku sodowego - obliczeniu procentowej zawartości kwasów tłuszczowych i ich liczby
zobojętnienia.

Aparatura i szkło:
a) Suszarka z regulacją temperatury.
b) Łaźnia wodna.
c) Rozdzielacze pojemności 500 cm

3

.

d) Dwie kolby stożkowe z szeroką szyjką, każda pojemności 300 cm

3

.

e) Kolba płaskodenna lub stożkowa pojemności 250 cm

3

.

f) Chłodnica zwrotna.
g) Kolba kulista pojemności 500 cm

3

.

Odczynniki i roztwory:

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

7

a) Alkohol etylowy cz.d.a. 96% i roztwór 60%.
b) Eter naftowy cz.d.a. o temperaturze wrzenia 40 + 60°C nie zawierający węglowodorów

nienasyconych i aromatycznych lub n-heksan cz.d.a.

c) Eter etylowy cz.d.a.
d) Fenoloftaletna, roztwór 1-procentowy w 96% alkoholu etylowym,
e) Kwas solny cz.d.a.., roztwory! 10-% i 1N.
f) Oranż metylowy, roztwór 0,2-procentowy.
g) Wodorotlenek sodowy cz.d.a., alkoholowe roztwory mianowane. 0,5N i 0,1N.

Oznaczanie zawartości kwasów tłuszczowych i ich liczby zobojętnienia

Do kolby płaskodennej lub stożkowej pojemności 250 cm

3

odważyć około 10g badanego

proszku do prania z dokładnością do 0,01g. Dodać 100 cm

3

bezwodnego alkoholu etylowego i

ogrzewać przez 10 min pod chłodnicą zwrotną na wrzącej łaźni wodnej. Otrzymany ekstrakt al-
koholowy przesączyć przez miękki sączek lub przez lejek ze spiekiem szklanym G3 lub G4 pod
zmniejszonym ciśnieniem do kolby kulistej pojemności 500 cm

3

. Pozostały w kolbie osad

ekstrahować w powyższy sposób jeszcze dwukrotnie, używając za każdym razem do ekstrakcji 50
cm

3

bezwodnego alkoholu etylowego. Po ostatniej ekstrakcji osad pozostały w kolbie przenieść na

sączek i przemyć dwukrotnie gorącym bezwodnym alkoholem etylowym, używając do każdego
przemycia 25 cm

3

tego alkoholu.

Z połączonych ekstraktów alkoholowych oddestylować połowę alkoholu etylowego, a pozostałość
przenieść ilościowo do rozdzielacza pojemności 500 cm

3

, używając do tego celu 80 cm

3

gorącej

wody destylowanej. Następnie zawartość rozdzielacza należy zakwasić wobec oranżu metylowego
10% roztworem kwasu solnego i ekstrahować czterokrotnie po 50 cm

3

eteru naftowego. W razie

powstania zmętnienia należy dodać niewielką ilość bezwodnego alkoholu etylowego. Połączone
ekstrakty eterem naftowym przemyć dwukrotnie porcjami po 30 cm

3

60% alkoholu etylowego i

sprawdzić, czy roztwór z ostatniego przemycia jest obojętny wobec oranżu metylowego. W
przeciwnym razie przemywanie należy powtarzać aż do uzyskania odczynu obojętnego wobec
oraniu metylowego. Pozostałość po ekstrakcji oraz roztwory alkoholowe z przemycia należy
zachować do oznaczania zawartości alkiloarylosulfonianu sodowego.

Przemyty ekstrakt eterowy należy przesączyć przez sączek z bibuły do wysuszonej do stałej

masy i zważonej kolby stożkowej pojemności 300 cm

3

, rozdzielacz oraz sączek przemyć eterem

naftowym i dołączyć go do przesączu. Następnie eter naftowy oddestylować, a pozostałość
rozpuścić w 50 cm

3

96-procentowego alkoholu etylowego uprzednio zobojętnionego wobec

fenoloftaleiny i miareczkować na gorąco 0,5N alkoholowym roztworem wodorotlenku sodowego
do różowego zabarwienia. Po zmiareczkowaniu alkohol etylowy oddestylować na łaźni wodnej, a
kolbę z pozostałością suszyć w suszarce w temperaturze 120±5°C w ciągu 15 min, studzić kolbę
przez 50 min i zważyć. Operację suszenia i ważenia powtarzać dopóty, dopóki różnica po kolejnych
ważeniach nie będzie większa niż 0,002 g.

Obliczanie zawartości kwasów tłuszczowych (X

1

) wykonuje się w procentach wg wzoru (2):

m

100

)

022

,

0

N

V

m

(

X

1

1











(2)

w którym:
m - naważka badanego proszku do prania, g,
m

1

-masa wysuszonej pozostałości, g,

V - objętość 0,5n roztworu wodorotlenku sodowego zużytego do miareczkowania, cm

3

,

N - stężenie normalne roztworu wodorotlenku sodowego,
0,022 - masa jednego milimola sodu pomniejszona o masę jednego milimola wodoru, g.
Za wynik należy przyjąć średnią arytmetyczną wyników co najmniej dwóch oznaczeń różniących
się od siebie wartością liczbową najwyżej 0,2.

Obliczanie liczby zobojętnienia wydzielonych kwasów tłuszczowych.

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

8

Liczbę zobojętnienia wydzielonych kwasów tłuszczowych (X

2

) obliczyć w mg KOH/g wg wzoru

(3):

022

.

0

N

V

m

1

,

56

N

V

X

1

2













(3)

w którym:
V - objętość 0,5N roztworu wodorotlenku sodowego zużytego do miareczkowania, cm

3

,

N - normalność roztworu wodorotlenku sodowego,
56,1 - masa cząsteczkowa wodorotlenku potasowego,
m

1

- masa wysuszonej pozostałości, g,

0,022 - masa jednego milimola sodu pomniejszona o masę jednego milimola wodoru, g. Za wynik
należy przyjąć średnią arytmetyczną wyników co najmniej dwóch oznaczeń różniących się od
siebie wartością liczbową najwyżej o 2.

Oznaczanie zawartości alkiloarylosulfonianu

Pozostałość po oddzieleniu kwasów tłuszczowych wraz z roztworami z przemycia

odparować na łaźni wodnej do objętości około 50 cm

3

. Pozostałość po odparowaniu przenieść do

rozdzielacza pojemności 500 cm

3

przy użyciu 50 cm

3

wody destylowanej i dodać 25 cm

3

10%

roztworu kwasu solnego. Następnie zawartość rozdzielacza ekstrahować trzykrotnie po 50 cm

3

eteru etylowego. Połączone ekstrakty eterowe przemyć dwukrotnie porcjami 1N roztworu kwasu
solnego i przenieść je ilościowo do uprzednio wysuszonej do stałej masy i zważonej kolby
stożkowej pojemności 300 cm

3

.

Eter etylowy oddestylować, a pozostałość rozpuścić w 50 cm

3

uprzednio zobojętnionego wobec

fenoloftaleiny 96% alkoholu etylowego i miareczkować 0,1N roztworem wodorotlenku sodowego.
Po zmiareczkowaniu alkohol etylowy oddestylować na łaźni wodnej a kolbę z pozostałością
wysuszyć w suszarce w temperaturze 120 ±5°C do stałej masy.

Obliczanie wyniku. Zawartość alkiloarylosulfonianu sodowego (X

3

) obliczyć w procentach

wg wzoru (4):

m

100

m

X

2

3





(4)

w którym:
m - odważka badanego proszku do prania, g.
m

2

- masa wysuszonej pozostałości, g.

Za wynik należy przyjąć średnią arytmetyczną wyników co najmniej dwóch oznaczeń

różniących się od siebie wartością liczbową najwyżej 0,2.

3.3. Określenie zawartości surfaktantu kationoaktywnego w proszku do prania.

Oznaczanie zawartości substancji kationoczynnej metodą miareczkowania dwufazowego

Metoda ilościowego oznaczania surfaktantu kationoaktywnego polega, jak w przypadku

surfaktantów anionowo czynnych również na miareczkowaniu w środowisku dwufazowym,
składającym się z fazy wodnej i fazy chloroformowej, mianowanym roztworem anionowo czynnym
(tetrapropylenobenzenosulfonianem sodowym lub laurylosiarczanem sodowym) w obecności
mieszanego wskaźnika mieszanego, składającego się z mieszaniny barwnika kationowego (bromek
dimidiowy) i barwnika anionowego (błękit disulfinowy VN).

Surfaktanty kationoaktywne zwykle nie występują w proszkach do prania typu „heavy

duty”. Jeśli jednak są obecne w proszkach, to zawartość może być wielokrotnie mniejsza od
anionoaktywnych. Są one

zatem skompleksowane przez surfaktany anionoaktywne co

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

9

uniemożliwia ich ilościowe oznaczenie w warunkach laboratorium. Niemożliwe do wykorzystania i
trudnodostępne (koszty) są również znane metody instrumentalne w analizie mieszanin
surfaktantów. Pozostaje więc tylko jakościowe sprawdzenie ich obecności w analizowanym
proszku jak to przewiduje punkt 2.2. instrukcji. Do sprawdzenia jest jeszcze, oprócz wcześniej
wymienionych prób jakościowych z różnymi odczynnikami na obecność surfaktantów niejonowych
w proszku do prania, wykorzystanie zjawiska mętnienia roztworów wodnych tych surfaktantów
przy ogrzewaniu roztworów aż do temperatury wrzenia.

3.4. Określenie obecności surfaktantu niejonowego w proszku do prania.

Do sprawdzenia jest jeszcze, oprócz wcześniej wymienionych prób jakościowych z różnymi

odczynnikami na obecność surfaktantów niejonowych w proszku do prania, jest wykorzystanie
zjawiska mętnienia roztworów wodnych tych surfaktantów przy ogrzewaniu roztworów aż do
temperatury wrzenia.

Zadanie 4. Oznaczenie zawartości aktywnego tlenu w zadanym proszku do prania.

Przedmiotem zadania jest metoda oznaczania zawartości aktywnego tlenu w proszkach do

prania.
Metodę niniejszą normie należy stosować do oznaczania aktywnego tlenu w proszkach do prania
zawierających syntetyczne substancje powierzchniowo czynne, mydła oraz inne substancje
wypełniające i dodatki.

Metoda polega na redukcji związków zawierających aktywny tlen jodkiem potasowym i

odmiareczkowaniu wydzielonego jodu roztworem tiosiarczanu sodowego.
Odczynniki i roztwory:
Do wykonania analizy, jeżeli nie zaznaczono inaczej, należy stosować wyłącznie odczynniki cz.d.a.
oraz wodą destylowaną lub wodę o równoważnej czystości.
a) Kwas siarkowy, roztwór (1+4).
b) Jodek potasowy.
c) Molibdenian amonowy, roztwór 3% (m/m).
d) Tiosiarczan sodowy, roztwór mianowany o stężeniu c(Na

2

S

2

0

3

) = 0,1 mol/dm

3

.

e) Skrobia, roztwór 0,5% (m/m) przygotowany.
e) Skrobia, roztwór 0,5% (m/m).
Aparatura i przyrządy:
a) Biurem pojemności 25 cm

3

.

b) Kolba pomiarowa pojemności 1 dm

3

.

c) Kolby stożkowe pojemności 250÷300 cm

3

z korkiem szlifowanym.

d) Moździerz agatowy lub porcelanowy.

Wykonanie oznaczenia.
Przed ważeniem próbkę proszku należy dokładnie utrzeć w moździerzu.
Odważyć w małej zlewce z dokładnością do 0,001g próbkę proszku o masie 1,5÷2,0g przy
zawartości 10÷15% (m/m) aktywnego tlenu, lub o masie 0,8÷1,2 g przy zawartości powyżej 15%
(m/m). Próbkę przenieść ilościowo do kolby stożkowej pojemności 250÷300 cm

3

, dodać 100 ml

wody destylowanej o temperaturze 20±2°C, zamknąć kolbę korkiem i mieszać kolistym ruchem aż
do całkowitego jej rozpuszczenia. Następnie dodać 10 ml kwasu siarkowego, 1 cm

3

3% (m/m)

roztworu molibdenianu amonowego i około 2 g jodku potasowego. Kolbę zamknąć korkiem,
wymieszać zawartość i pozostawić przez okres 10 min w ciemnym miejscu. Odmiareczkować
wydzielony jod roztworem tiosiarczanu sodowego do całkowitego odbarwienia roztworu, dodając
pod koniec miareczkowania roztwór skrobi.
Obliczanie wyników oznaczania. Zawartość aktywnego tlenu (X) obliczyć w procentach wg wzoru
(6).

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

10

m

100

008

,

0

c

V

X









(6)

w którym:
V - objętość roztworu tiosiarczanu sodowego, użytego do miareczkowania, cm

3

.

c - stężenie molowe roztworu tiosiarczanu sodowego, mol/dm

3

.

m - masa odważki badanej próbki proszku, g.
0.008 - ilość tlenu równoważna 1 cm

3

roztworu tiosiarczanu sodowego o c(Na

2

S

2

O

3

) = 0.1

mol/dm

3

.

Dopuszczalna różnica między wynikami oznaczeń - 0,06%.
Wynik końcowy oznaczania. Za wynik końcowy należy przyjąć średnią arytmetyczną wyników co
najmniej czterech oznaczeń, nie różniących się więcej niż o 0,06%.

Przykładowy skład różnych proszków do prania

Zawartość w proszku, %

Składniki proszków do prania

A

B

C

C

11

-C

13

Liniowe alkilobenzenosulfoniany

8

10

-

C

12

-C

16

Alkiloetoksysiarczany (2EO)

-

-

5,3

C

14

-C

16

Drugorzędowe siarczany alkilowe

2

-

-

C

14

-C

15

Siarczany alkilowe

-

7

-

C

16

-C

18

Siarczany alkilowe

2

-

-

C

14

-C

15

Alkiloeterosiarczany (2EO)

-

1

-

C

12

-C

15

Oksyetylenowane alkohole (7EO)

3,4

-

-

C

14

-C

15

Oksyetylenowane alkohole (7EO)

-

1

3,3

Tripolifosforan sodowy

-

-

10,7

Zeolit A

18

22

10,7

Węglany

13

19

6

Krzemiany

1,4

1

7

Siarczan sodowy

26

10

40

Nadboran sodowy czterowodny

9

-

5

Nadboran sodowy jednowodny

-

1

-

TAED (Tetraacetyloetylenodiamina)

1.5

-

0,5

NOBS (Nonanoiloksybenzenosulfonian)

-

4

-

HEDP (Kwas 1-Hydroksyetylideno-1,1-difosfonowy)

0,3

-

-

DTPA (Kwas dietylenotriaminopentaoctowy)

-

0.4

-

Proteaza

0,8

0.3

0.3

Amylaza

0,8

0,1

0,1

Lipaza

0,2

-

0,2

Cellulaza

0,15

-

0,3

Kopolimer kwasu akrylowego i maleinowego

0,3

1

0,8

Karboksymetyloceluloza (CMC)

0,2

-

0,2

Polimer typu poliestrowego chroniący tkaninę przed zabrudzeniem

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

11

Część II

Opracowanie i sporządzenie własnej kompozycji proszku do prania oraz dokonanie

porównawczej oceny zdolności pianotwórczej, zwilżania

Po wykonaniu wszystkich zadań z Części I laboratorium, każda grupa studencka

przygotowuje własną propozycję składu proszku do prania, uwzględniając w niej dostępne w
laboratorium składniki niezbędne (surfaktanty: anionowy i niejonowy oraz substancje pomocnicze)
do sporządzenia próbki ok. 50g detergentu (proszku do prania). Po uzgodnieniu własnej koncepcji
proszku i po zaakceptowaniu jej przez prowadzącego laboratorium grupa sporządza próbkę proszku
do prania i wykonuje następujące zadania niezbędne dla porównania własności użytkowych
handlowego proszku do prania z własnościami użytkowymi opracowanego proszku.

Zadanie 8. Oznaczanie zdolności pianotwórczej.

Aparat Rossa-Milesa

Odczynniki i roztwory:
a) Woda destylowana (świeżo przegotowana).
b) Woda o twardości 3,57 mval/dm

3

(10 stopni niemieckich) przygotowana w następujący sposób:

roztwór A - 40g chlorku wapniowego cz. (CaCl

2

• 6H

2

O) rozpuścić w 1 dm

3

wody destylowanej,

roztwór B - 44g siarczanu magnezowego cz. (MgSO

4

• 7H,0) rozpuścić w 1 dm

3

wody destylo-

wanej.
8,5 cm

3

roztworu A i 1,5 cm

3

roztworu B rozcieńczyć wodą destylowaną każdy oddzielnie do 450

cm

3

i otrzymane roztwory przelać do kolby pomiarowej pojemności 1 dm

3

. Dopełnić wodą do

kreski i wymieszać.

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

12

Roztwór proszku do prania:

Naważkę 5,00g proszku rozpuścić w 200 cm

3

wody o twardości 3,57mval/dm

3

(10

0

N),

przenieść ilościowo roztwór do kolby pomiarowej 1,0 dm

3

i uzupełnić wodą twardą o 10

0

N do

kreski.
Zasada metody:

Metoda polega na pomiarze objętości piany wytworzonej przez swobodny wypływ z pipety

200 cm

3

roztworu badanego środka powierzchniowo czynnego z wysokości 900 mm na

powierzchnię tego samego roztworu, znajdującego się w skalibrowanym cylindrze pomiarowym.
Aparatura i przyrządy:
a) Aparat Rossa-Milesa wg rysunku składający się z:
- cylindra pomiarowego 1 z podziałką elementarną co 2 mm zaczynającą się od pojemności 50 cm

3

,

umieszczonego w płaszczu wodnym 2, który jest zaopatrzony w dwa doprowadzenia boczne 6,
służące do połączenia płaszcza z termostatem; górny wylot cylindra zamknięty Jest korkiem 3 z
otworem centrycznym, przeznaczonym do wprowadzenia końcówki pipety 4 i otworem 5 do prze-
puszczania powietrza,
- pipety szklanej 4 pojemności 200 cm

3

; końcówka pipety jest połączona za pomocą węża gu-

mowego z kalibrowaną rurką 7 ze stali nierdzewnej o wymiarach podanych na rys. 2,
- statywu 8.
b) Termostat.
c) Sekundomierz.
d) Pompka wodna lub gumowa gruszka.
Wykonanie oznaczania:

Oznaczanie wykonać w temperaturze 25±1°C. W tym celu połączyć płaszcz cylindra

aparatu z termostatem i doprowadzić ciecz zawartą w płaszczu do temperatury pomiaru.
Jednocześnie około 300 cm

3

roztworu badanego środka powierzchniowo czynnego do temperatury

pomiaru. Z tej ilości pobrać 50 cm

3

roztworu i wlać do cylindra pomiarowego po ściance, tak aby

nie powstała piana. Po 10 min z pozostałej części badanego roztworu pobrać za pomocą gruszki
gumowej lub pompki ssącej 200 cm

3

roztworu i wprowadzić do pipety w taki sposób, aby nie

powstała piana. Pipetę z roztworem umocować w cylindrze i sprawdzić, czy otwór pipety znajduje
się w centralnym punkcie cylindra w odległości 900 mm nad poziomem cieczy w cylindrze.
Otworzyć kran pipety. Po wypłynięciu całej objętości roztworu z pipety włączyć sekundomierz i po
upływie 1 min odczytać na skali cylindra wysokość słupa powstałej piany. Wszystkie czynności
związane z pomiarem należy wykonać możliwie szybko, aby utrzymać stałą temperaturę pomiaru.
Obliczanie wyników.
Zdolność pianotwórczą (X) obliczyć w cm

3

wg wzoru (10):

h

4

d

X

2







(10)

w którym:
d - średnica wewnętrzna cylindra pomiarowego, cm,
h - odczytana wysokość słupa piany, cm.
2.2.8. Wynik końcowy oznaczania. Za wynik należy przyjąć średnią arytmetyczną co najmniej 5
pomiarów objętości piany w cm

3

odczytanej po upływie 1 min.

Wskaźnik trwałości piany (X

1

) obliczyć w procentach wg wzoru (11):

100

V

V

X

1

2

1





(11)

w którym:
V

1

- objętość piany zmierzona po upływie 1 min, cm

3

,

V

2

- objętość piany zmierzona po upływie 10 min. cm

3

.

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

13

Zadanie 9. Oznaczanie zdolności zwilżania.
Określenia:
Czas zwilżania - czas (w sekundach) liczony od momentu całkowitego zanurzenia krążka tkaniny
testowej w roztworze badanego proszku do prania do początku opuszczenia się jego na dno
naczynia.
Zdolność zwilżania - zdolność badanego preparatu do obniżania napięcia powierzchniowego po-
między cieczą a tkaniną i do wypierania powietrza znajdującego się w tkaninie. Zdolność ta
określana jest stężeniem roztworu wyrażonym w g/dm

3

, przy którym czas zwilżania wynosi, w

zależności od wymagań normy przedmiotowej na badany środek powierzchniowo czynny 10 lub
100 s.
Oznaczanie zdolności zwilżania.
Zasada metody:
Metoda polega na pomiarach czasu tonięcia krążka tkaniny technicznej bawełnianej, zanurzonego w
roztworze badanego środka powierzchniowo czynnego rozpuszczonego w wodzie w wodzie o
twardości 10

0

N (3,57 mval/dm

3

) wykonanego przy stężeniu proszku do prania równym 5,00g

proszku w 1 dm

3

roztworu.

Przyrządy i materiały:
a) Przyrząd do oznaczania zdolności zwilżania wg rys. 2.

b) Sekundomierz.
c) Tkanina techniczna bawełniana o splocie płóciennym.
Wykonanie oznaczania:

Roztwór badanego proszku do prania zlewki przyrządu wg rys. 2 i doprowadzić temperaturę

roztworu do 25 ±0.5°C. Z eksykatora wyjąć krążek tkaniny i zaczepić go o haczyk urządzenia do
zaczepiania krążków. Urządzenie wraz z krążkiem umieścić w zlewce z badanym roztworem w ten
sposób, aby korek spoczywał na środku dna zlewki, a krążek był zawieszony pionowo i nie opierał
się o ścianki zlewki, jego górna krawędź powinna znajdować się o około 50mm poniżej
powierzchni roztworu w zlewce. W chwili zanurzenia się krążka uruchomić sekundomierz. W
momencie, gdy krążek zaczyna tonąć, zatrzymać sekundomierz i zanotować czas. Należy wykonać
10 pomiarów, używając do każdego pomiaru nowy krążek.
Z 10 wyników pomiarów czasu zwilżania krążka, nie odbiegających drastycznie od siebie, obliczyć
wartość średnią w sekundach dla danego proszku.

Laboratorium technologii surfaktantów II

Opracował: Dr inż. Ryszard Janik

14

Każda grupa ćwiczeniowa wykonuje wszystkie, przewidziane w programie ćwiczeń, zadania

z Części I instrukcji dla zadanego, handlowego proszku do prania oraz z Części II dla proszku do
prania sporządzonego z dostępnych surfaktantów i środków pomocniczych w oparciu o wyniki
analizy składu proszku handlowego jak i inne dostępne dane dotyczące detergentów typu proszków
do prania.

Część I: Rozeznanie chemicznego składu zadanego detergentu (proszku do prania).
Część II: Opracowanie i sporządzenie własnej kompozycji proszku do prania oraz dokonanie

porównawczej oceny zdolności pianotwórczej i zdolności zwilżania tkaniny dla
handlowego proszku i sporządzonego przez grupę ćwiczeniową. Pomiary
poszczególnych zdolności grupa wykonuje dla tej samej tkaniny.

Dla zaliczenia Laboratorium technologii surfaktantów II - „Środki pomocnicze dla detergentów”
każda grupa ćwiczeniowa przygotowuje dwa sprawozdania (z Części I i oddzielnie z Części II) i
przekazuje prowadzącemu do zaliczenia na ocenę.
Drugą ocenę z laboratorium każdy student otrzymuje za kolokwium ustne (lub pisemne) z całości
materiału zawartego w instrukcji.
Obie uzyskane oceny decydują o końcowej ocenie zaliczenia Laboratorium technologii
surfaktantów II.