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S - 東京理科大学

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S - 東京理科大学
スピクリスポール酸界面活性剤及びその誘導体
と洗剤との硬水、海水下での洗浄効果の比較
東京理科大学Ⅰ部化学研究部
1. 背景
2. 実験
一般の洗剤の問題点
 実験操作
① S酸からO酸を合成
 生分解性が低いため、使用後は
渡辺延幸 土居諒平
③ 汚染布を入れて洗浄、すすぎを
行った。
下水処理を施す必要がある。
 金属イオンと不溶性の金属塩を形成
NaOH
するため、硬水や海水中では使用
60 ℃
できない。
S酸
O酸
※汚染布:湿式人工汚染布(木綿布)、タンパク質汚れ
② 界面活性剤、洗剤の溶液に対して
スピクリスポール酸(S酸)および
純水、硬水あるいは海水を加えた。
その誘導体のオープンリング酸(O酸)
※硬水用洗剤:酵素を用いた洗剤で界面活性剤は
0.5 %のみ。アルカリ剤、水軟化剤、
分散剤、再汚染防止剤、漂白剤を含む。
海水用洗剤:陽イオン界面活性剤と
両イオン界面活性剤を含む。
※硬水:CaCl2、MgCl2を含む
 生物由来であるため、生分解性が
海水:NaCl、MgSO4、CaCl2、MgCl2、KClを含む
高い。
 構造中に親水基が複数存在するため、
 評価方法
低温の水にもよく溶解する。
洗浄前の布の重さと洗浄後の布の重さの差を用いて、
 硬水や海水中で金属塩を形成しない。
洗浄除去率を計算した。
洗浄前の布の重さ − 洗浄後の布の重さ
洗浄除去率(%) =
× 100
洗浄前の布の重さ
3. 結果
※いずれも3回の測定の平均値
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
③ 硬水中での洗浄効果の比較
8.00
7.00
7.00
6.00
6.00
5.00
4.00
3.00
O酸(純水)
2.00
1.00
 硬水ではO酸、海水ではS酸の方が
0.00
0.00
洗浄効果が高い。
② 純水中での洗浄効果の比較
5.00
10.00
15.00
重量濃度(g/L)
0.00
0.02
0.04 0.06 0.08
濃度(mol/L)
0.10
 S酸の方が洗浄効果が高い。
 濃度が高くなるにつれて、洗浄除去率
増加。0.10 mol/ Lでは洗浄除去率減少。
3.00
O酸
1.00
20.00
25.00
 O酸は濃度が高くなるにつれて、
純水中よりも洗浄除去率が高い。
O酸
4.00
硬水用洗剤
 濃度によっては、硬水中の方が
S酸
5.00
2.00
洗浄除去率が増加。
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
洗浄除去率(%)
S酸 硬水 S酸 海水 O酸 硬水 O酸 海水
洗浄除去率(%)
④ 海水中での洗浄効果の比較
8.00
洗浄除去率(%)
洗浄除去率(%)
① S酸とO酸の洗浄効果の比較
 硬水用洗剤の方がO酸より
洗浄除去率が高い。
 硬水用洗剤は濃度による
洗浄除去率の変化が小さい。
S酸(純水)
海水用洗剤
S酸
0.00
0.00
5.00
10.00 15.00
重量濃度(g/L)
20.00
25.00
 S酸は濃度が高くなるにつれて、
洗浄除去率が増加。
 純水中の方が硬水中より
洗浄除去率が高い。
 海水用洗剤の方がS酸より
洗浄除去率が高い。
 海水用洗剤は濃度による
洗浄除去率の変化が小さい。
4. 考察
① S酸とO酸の洗浄効果
② 硬水および海水中での洗浄効果
 純水中ではS酸の方がO酸よりも
 硬水および海水中で洗浄力が
洗浄効果が高い
 O酸はミセル形成した際の
カルボキシイオン同士の反発が
③ 既製品との比較
 助剤による洗浄カの増強
あまり低下しない
一般の洗剤には、汚れの再付着
S酸、O酸は複数の親水基を
などを防ぐために助剤が含まれて
持つため高いキレート能を有する。
いる。
硬水、海水中でも不溶性の金属塩
界面活性剤単体であるS酸やO酸に
を形成しない。
比べ、洗浄効果が高い。
大きい。
汚れを中心としたミセルが形成
されづらくなり、洗浄効果が減少。
反発
反発
M2+
M2+
 洗剤の濃度過剰
既製品の洗剤は濃度が
過剰になった。

S酸はラクトン環のぶん親油基が長く、
ミセル中に多くの汚れを取り込めた。
洗浄に寄与しない洗剤の量が
 硬水中と純水中での洗浄力の逆転
 0.10 mol/Lでは洗浄除去率減少
増加しただけであるため、
硬水中では、O酸は金属イオンに
S酸、O酸ともに濃度が
洗浄効果がほぼ一定になった。
よって電荷的に中和される。
高くなりすぎた。
ミセル形成した際の負電荷の反発が
過剰となった界面活性剤が
小さくなり、洗浄効果が増加。
バルクとして布に付着した。
5. 展望
6. 総括
 助剤の配合
①硬水に対する洗浄効果
②海水に対する洗浄効果


助剤は界面活性剤との相乗効果で
あまり減少しない。
洗浄効果を増強する。
①分散剤
O酸は硬水中において洗浄効果が

親水基が多く水に溶けやすいため、
S酸は海水中において洗浄効果が
あまり減少しない。

S酸は生分解性がある。
低温の水でも使用できる。
(カルボキシメチルセルロースなど)
遠洋漁業などで海水を汲んで
・汚れの再付着を防止する
・生分解性がある
水道水が硬水、あるいは低温の地域
洗濯ができる。
など幅広い地域で使用できる。
その上、洗浄後の排水を捨てても
環境にほとんど負担を与えない。
カルボキシメチルセルロース
②アルカリ剤 (炭酸ナトリウムなど)
・汚れを落としやすいアルカリ性を
保つ

O酸には生分解性がある。
③S酸とO酸の洗浄効果
下水道設備が整っていない地域でも、
金属イオンを含む水に対して、
排水が環境に与える負担を小さく
S酸とO酸を用いると洗浄を行う
できる。
ことができる。
・汚れをけん化、中和して洗浄力を
金属封鎖剤が不要のため、
高める
環境への負担を軽減できる。
 生分解性の評価
S酸とO酸の生分解性を既製品の洗剤
と比較。
参考文献
メチレンブルーを用いた、簡易な
酵素分解実験による生分解性測定。
1. Y.Ishigami et al, Biodetergent.Ⅰ. 1990,p.1040-1044
2. K.Tokuzo et al, Biodetergent.Ⅱ. 1993,p.493-500
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