В данной статье описывается метод получения более экологичного ПАВ из эфиромасличного сырья и его показатели поверхностного натяжения, вязкости и краевого угла смачивания в ходе эксперимента. Также изучены показатели сырья на различных этапах эксперимента и их сравнительная характеристика.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) используются во многих сферах человеческой жизни, при этом некоторые ионогенные вещества опасны для здоровья людей и окружающей среды. Попадание таких средств в океан приводит к удерживанию CO2 и кислорода в массе воды., поэтому так важно найти способ получения более экологичного ПАВ [1,3].
Эфиромасличное сырье является основой для получения эфирных масел, оно экологично и возобновляемо. Получение эфирных масел из эфиромасличного сырья может происходить за счет экстракции Сокслета [2]. Получение ПАВ происходит в несколько этапов:
1) экстракция эфирномасличных растений для получения эфирных масел;
2) дистилляция;
3) гидролиз эфирных масел;
4) синтез ПАВ [4].
Синтез ПАВ происходит в присутствии белкового изолята и смеси метиловых эфиров жирных кислот. Более подробно получение ПАВ изображено на рисунке 1, где R1 – остатки жирных кислот растительных масел, R2 – функциональная группа остатка одноатомного спирта, R3 – алифатический или ароматический заместитель, в том числе содержащий функциональные группы (-NH2-OH,), R4- водород или метильная группа.
Весь эксперимент условно разделен на три этапа (Ⅰ, Ⅱ и Ⅲ) для более легкого описания результатов. Таким образом показатели замерялись у выделенных эфирных масел, полученного из них мыла и синтезированных из этих продуктов ПАВ. Так, показатель кинематической вязкости повышался на всем протяжении эксперимента, наиболее высокое изменение наблюдалось у грейпфрута на 0,62 мм²/с во втором этапе, в сравнении с первым. Наименьшее изменение показателя вязкости наблюдалось при переходе со второго на третий этап с 0,06 мм²/с до 0,13 мм²/с. Более наглядно изменение показателя вязкости указано на рисунке 2.
Рисунок 1 – Реакции, происходящие при получении ПАВ из эфирных масел
Рисунок 2 – Изменение показателя вязкости в ходе эксперимента
Показатель поверхностного натяжения в ходе эксперимента повышался, что является следствием снижения гидрофильности. Значительное повышение при переходе с первого на второй этап наблюдается у имбиря – на 27,315 Н/м, наименьшее – у укропа – на 5,315 Н/м.
Рисунок 3 – Изменение поверхностного натяжения в процессе эксперимента
При переходе со второго на третий этап эксперимента наибольшее изменение поверхностного натяжения наблюдается у укропа – повышение на 30,662 Н/м, наименьший – у имбиря на 7,399 Н/м. Более наглядно показатели поверхностного натяжения на каждом этапе указаны на рисунке 3.
В ходе эксперимента на основе эфиромасличных растений были получены экологически чистые поверхностно-активные вещества, обладающие как гидрофобными, так и гидрофильными свойствами, средней вязкостью и мылящимися свойствами.
Так же измерялся показатель краевого угла смачивания у синтезированного ПАВ. Показатель краевого угла смачивания на стекле- говорит о гидрофильных свойствах, на парафине- о гидрофобных. Соответственно увеличение гидрофильности говорит о уменьшении краевого угла смачивания на стекле, а увеличение гидрофобности, наоборот, об повышении краевого угла смачивания на стекле. На парафине же обратная ситуация.
ПАВ, разбавленное в 20 раз водой показывало повышение гидрофобности на гидрофильном участке по сравнению с выделенными маслами с одной стороны, и увеличение гидрофильности на гидрофобной среде по сравнению с выделенным маслом с другой.