Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

OBTAINING SURFACE-ACTIVE SUBSTANCES FROM RENEWABLE RAW MATERIALS

Krokhmalyuk Y.V. 1
1 Orenburg State University
This article describes a method for obtaining a more environmentally friendly surfactant from essential oil raw materials and its indicators of surface tension, viscosity and contact angle during the experiment. Also, the indicators of raw materials at various stages of the experiment and their comparative characteristics were studied. Surfactants (surfactants) are used in many areas of human life, while some ionic substances are hazardous to human health and the environment. The release of such agents into the ocean leads to the retention of CO2 and oxygen in the body of water, which is why it is so important to find a way to obtain a more environmentally friendly surfactant.
environmentally friendly surfactants
synthesis
essential oil raw materials

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.