CC BY
0
КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
СИНТЕЗ И АНАЛИЗ НЕИОНОГЕННОГО ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА
Муратов Миртохир Мирхалилович
докторант,
Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Эшметов Расул Жумязович
доцент,
Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент.
Салиханова Дилноза Саидакбаровна
профессор,
Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Адизов Бобиржон Замирович
профессор,
Институт общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Султанов Асан Айтмуратович
ассистент,
Каракалпакский государственный университет, Республика Узбекистан, Каракалпакстан, г. Нукус
Усмоналиев Жа^онгир Иномалиевич
ассистент, Алмалыкский филиал Ташкентского государственного технического университета
имени Ислама Каримова, Республика Узбекистан, г. Алмалык
THE SYNTHESIS AND THE ANALYSIS OF A NONIONIC SURFACTANT
Mirtohir Muratov
Post-doctoral student, Institute of General and Inorganic Chemistry of Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, the Republic of Uzbekistan, Tashkent
Rasul Eshmetov
Associate Professor, Tashkent Chemical-Engineering Institute, Uzbekistan, Tashkent
Dilnoza Salihanova
Professor,
Institute of General and Inorganic Chemistry of Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, the Republic of Uzbekistan, Tashkent
Библиографическое описание: СИНТЕЗ И АНАЛИЗ НЕИОНОГЕННОГО ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Муратов М.М. [и др.]. 2024. 10(124). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/18337
Bobirjon Adizov
Professor,
Institute of General and Inorganic Chemistry of Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, the Republic of Uzbekistan, Tashkent
Asan Sultanov
Assistant, Karakalpak State University, Uzbekistan, Karakalpakstan, Nukus
Jahongir Usmonaliyev
Assistant, Almalyk Branch,
Tashkent State Technical University named after Islam Karimov,
Uzbekistan, Almalyk
АННОТАЦИЯ
В статье описан синтез поверхностно-активных веществ с использованием доступных в нашей республике материалов, и их коллоидно-химические свойства. Изучены гидрофильно-липофильный баланс синтезированных с использованием олеиновой кислоты и диэтаноламина. Предложен синтез и исследование физико-химических и коллоидных свойств вновь полученных поверхностно-активных веществ с использованием недорогого и доступного местного сырья. Изучен гидрофильно-липофильный баланс синтезированных с использованием олеиновой кислоты и диэтаноламина поверхностно-активных веществ.
ABSTRACT
The article describes the synthesis of surfactants using materials readily available in our country, as well as their colloid-chemical properties. The study investigates hydrophilic-lipophilic balance of surfactants synthesized using oleic acid and diethanolamine. The synthesis and investigation of the physico-chemical and colloidal properties of newly obtained surfactants using inexpensive and affordable local raw materials are proposed. The hydrophilic-lipophilic balance of surfactants synthesized using oleic acid and diethanolamine has been studied.
Ключевые слова: абсорбент, гидрофильно-липофильный баланс, растительные масла, этерификация.
Keywords: absorbent, hydrophilic-lipophilic balance, vegetable oils, esterification
Введение
Спрос на поверхностно-активные вещества (ПАВ) в потребительских и промышленных секторах стабильно увеличивается на 3-4% в год. Хотя нефтехимические ПАВ остаются популярными благодаря низкой себестоимости и хорошим физико-химическим характеристикам [1], растущий интерес к этим веществам стимулирует разработку новых молекул с высоким содержанием возобновляемых компонентов [2]. Такие ПАВ должны создаваться с использованием устойчивых методов и включать биосовместимые функциональные группы, способные к разложению после применения [3]. Применение возобновляемых ресурсов, таких как олеохимикаты [4], углеводы [5] и аминокислоты [6], полученных из природных источников, является экологически обоснованным подходом.
В последние десять лет среди производителей товаров для личной гигиены и бытовой химии наблюдается устойчивый спрос на ПАВ, получаемых на основе возобновляемого сырья. Этот тренд обусловлен растущим спросом на экологически чистые продукты и повышением осведомленности об экологических проблемах [7]. Доля биоразлагаемых ПАВ на рынке также растет [8]. Однако полная замена нефтехимических ПАВ в промышленности и потребительских товарах сталкивается с вызовами,
такими как упрощение производства и обеспечение экономической эффективности. ПАВ, полученные из натуральных жирных кислот, представляют собой перспективную альтернативу синтетическим веществам благодаря их простоте производства и отличным физико-химическим свойствам [9].
Несмотря на то, что использование ПАВ на основе ДЭА уже известно, их свойства и эффективность в случае переработанного ДЭА остаются малоизученными и слабо отражены в литературе. Оценка этих характеристик важна для более глубокого понимания возможностей и преимуществ ПАВ на базе переработанного ДЭА.
В этом исследовании проведен анализ поверхностных свойств ПАВ, полученных из переработанного диэтаноламин (ДЭА).
Методы и материалы
Олеиновая кислота (ОК) и гидроксид натрия были приобретены у компании MEDCHEMFARMBIULD в Ташкенте (Узбекистан). ДЭА был получен в качестве отхода на ООО «Бухарский нефтеперерабатывающий завод», где он использовался в качестве абсорбента для удаления H2O и ТО2 в процессе переработки газа.
Очищение ДЭА проводилось методом дистилляции в несколько этапов. Далее собирали очищенный ДЭА для дальнейшего использования [10].
Из-за своей химической структуры олеиновая кислота среди жирных кислот является благоприятным реагентом для синтеза поверхностно-активных веществ. Она в большом количестве содержится в растительных маслах.
Таблица 1.
Содержание олеиновой кислоты в различных растительных маслах
В Таблице 1 приведены данные о содержании олеиновой кислоты (в массовых долях) в различных растительных маслах.
Масла Количество олеиновой кислоты, %
Подсолнечное масло 28.64
Хлопковое масло 21.42
Кокосовое масло 6.25
На основе олеиновой кислоты можно синтезировать ПАВ различной природы. Ниже представлена общая схема реакции синтеза:
2 Н3С - (СН2)7 - СН = СН - (СН2)7 - СООН + 2 Н1^(СН2 - СН2 - ОН)
130 "С^аОН
Н3С - (СН2)7 - СН = СН - (СН2)7 - СО - N(^2 - СН2 - ОН)2 + н3с - (сн2)7 - СН = СН - (сн2)7 - со - о - сн2 - СН2 - N - сн2 - сн2 - ОН + 2 н2о
Анализ с использованием ИК-спектроскопии был проведен с помощью спектрометра Вткег^ето^, изготовленного в Германии.
Определение гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) синтезированных ПАВ. В мерный цилиндр объемом 100 мл со шлифом заливают 47,5 мл минерального или индустриального масла, 47,5 мл воды и 5 мл исследуемого ПАВ. Цилиндр плотно закрывают пробкой, встряхивают несколько минут, а затем помещают в термостат при 25°С на 24 часа. После завершения этого периода измеряют
высоту образовавшейся эмульсии. В случае образования белой водной эмульсии расчет ГЛБ производится по формуле:
ГЛБ = 20—
ь
где L1 - высота эмульсионного слоя, L - общая высота содержимого цилиндра.
Результаты и обсуждение
На рисунке 1 представлены ИК-спектры исходных (а и Ь) и полученного (с) продуктов.
с)
Рисунок 1. ИК-спектр а) ОК, б) ДЭА, с) продукта
ИК-спектр полученного ПАВ показал характерные пики, подтверждающие взаимодействие между олеиновой кислотой и ДЭА. Выраженный пик около 1750 см1 свидетельствует об успешной этерифика-ции, а новый пик при 3300 см1 указывает на образование амидной связи [11].
Отсутствие пика С=0 олеиновой кислоты при 1710 см1 подтверждает основную реакцию, однако пик около 1350 см~1 указывает на непрореагиро-вавшую олеиновую кислоту. Пики, связанные с колебаниями О-И и N-H в ДЭА, продемонстрировали сдвиги, что свидетельствует о формировании новых связей.
№ 10 (124)
Пики в диапазоне 2850-2950 см1 отражают колебания С-Н алкильных цепей, а широкий пик 3200-3600 см1 указывает на гидроксильные и амин-ные группы. Пик при 1628 см1 свидетельствует о наличии амидных групп, а пик на 1118 см~1 также ассоциирован с амидными связями. ИК анализ подтвердил реакцию, выявив различия в спектрах исходных компонентов и конечного ПАВ, что указывает на степень этерификации и наличие непрореагировавших веществ.
Также был рассчитан ГЛБ ПАВ, который позволяет определить оптимальные сферы его применения. Объем эмульсии КМ, сформировавшейся в течение суток, составил 82,5 мл. Значение ГЛБ рассчитывалось по формуле:
ГЛБ = (20-82,5)/100 = 16,5
октябрь, 2024 г.
ГЛБ, равный 16,5, свидетельствует о том, что ПАВ обладает большей гидрофильностью, чем липофиль-ностью, что указывает на его лучшее взаимодействие с водой по сравнению с гидрофобными веществами. ПАВ с высоким значением ГЛБ обычно применяются в процессах, где важна высокая растворимость в воде [12].
Заключение
Анализ ИК-спектра реакционного продукта подтвердил, что между исходными веществами образовались химические связи. В результате образовалась смесь амидов и эфиров олеиновой кислоты. Также было установлено, что значение ГЛБ составляет 16,5, что подтверждает относительную гидро-фильность полученного продукта.
Список литературы:
1. Deleo P.C., S.M. Mudge. Environmental Science.: Processes Impacts. 2014, 16, 74-80.
2. Gozlan C., Duclos E.M.-C., Deruer J.M., Aubry V., Molinier N., Duguet A., Redl, Lemaire M. Green Chemistry. 2016, 18, 1994-2004.
3. Эшметов Р.Ж., Адизов Б.З., Салиханова Д.С., Эшметов И.Д. Особенности образования и разрушения устойчивых водонефтегазоконденсатных эмульсий. Химическая технология контроль и управление, Международный науч.-тех. журнал, Ташкент, 2017, №3. 32-37 с.
4. Sakai K., Uka A., Saito Y., Takamatsu Y., Matsuda W., Endo B.T., Kitiyanan, Sakai H., Abe M.J. Oleo Science, 2013, 62, 489-498.
5. Abbasov V.M., Ismayilov I.T., Hany M. Abd El-Lateef, Akhmadbeyova S.F. Anti-corrosive activities of some novel surfactants based on vegetable oils. European chemical Bulletin, 2014, 3(5), 437-440.
6. Pinazo A., Lourdes P., Ponsand R., Infante M.R. Ind. English Chemistry Res., 2011, 50, 4805-4817.
7. Becher P (1990) In: Basel JMR (ed) A review of cationic surfactants: organic chemistry, surfactant science series, vol 34, 1stedn. Marcel Dekker Inc, New York.
8. Clark J.H., Herrero-Davila L., Farmerand T.J., Sherwood J. Green Chemistry, 2016, 18, 3914-3934.
9. Klein R., Muller E., Kraus B., Brunner G., Estrine B., " Touraud D., Heilmann J., Kellermeier M., Kunz W. Biodegradability and cytotoxicity of choline soaps on human cell lines: effects of chain length and the cation.RSC Adv., 2013, 3, 23347.
10. Muratov M., Kurniawan T.A., Eshmetov R., Salikhanova D. et.al. Promoting Sustainability: Micellization and Surface Dynamics of Recycled Monoethanolamine Surfactants // Journal of Molecular Liquids, 414 (2024)126010.
11. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы.- М: Изд-во МГУ, 2012. - 35 с.
12. Hao L, Jiang B, Zhang L, Yang H, Sun Y, Wang B, Yang N. Efficient Demulsification of Diesel-in-Water Emulsions by Different Structural Dendrimer-Based Demulsifiers. Ind. Eng. Chem. Res. 2016, 55:1748-1759.
