1. สารลดแรงตึงผิว
เป็นพวกสารอินทรีย์ ทำหน้าที่เป็นตัวละลายไขมัน ช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำ ทำให้น้ำซึมเข้าไปสัมผัสกับสิ่งสกปรกต่างๆ ได้ จึงสามารถชำระล้างสิ่งสกปรกออกมาได้ทั้งในน้ำกระด้างและน้ำธรรมดา สารนี้ต้องเป็นสารเคมีประเภทมีประจุลบ (anionic) ประจุบวก (cationic) หรือไม่มีประจุ (nonionic) ประเภทใดประเภทหนึ่งหรือผสมกัน ในกรณีที่เป็นสารเคมีประเภทมีประจุลบต้องไม่เป็นแอลคิลเบนซีนซัลโฟเนตที่มี โครงสร้างแบบกิ่ง (branched alkylbenzene sulphonate) ตัวอย่างเช่น โซเดียมแอลคิลอะริลซัลโฟเนต (sodium alkyl aryl sulphonate) ส่วนสารลดแรงตึงผิวประเภทมีประจุบวก เช่น เซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ (cetyl trimethyl ammonium bronide) และสารลดแรงตึงผิวประเภทไม่มีประจุ เช่น เอทิลินออกไซด์ คอนเดนเซต ออฟ แอลคิลแฟตตีแอลกอฮอล์ (ethylene oxide condensate of alkylfatty alcohols) สารเหล่านี้เป็นองค์ประกอบสำคัญที่ทำหน้าที่ชำระล้างสิ่งสกปรกบอลสเต็ป
2. สารลดความกระด้างของน้ำ
เช่น โซเดียมไตรโพลีฟอสเฟต (sodium tripolyphosphare, STPP) โซเดียมไพโรฟอสเฟต (sodium pyrophosphate) เกลือของกรดไนทริโลไตรแอซีติค (nitrilotriacetic acid, NTA) เกลือของกรด เอทิลีนไดแอมีนเททระแอซีติก (ethylenediamine tetracctic acid, EDTA) กรดซิตริก และอนุพันธ์ของกรดซิตริก (citric acid and derivatives) ซีโอไลต์ (zeolite) สารใดสารหนึ่งหรือผสมกัน สารพวกนี้ไม่ช่วยให้สิ่งสกปรกหลุดออกจากเสื้อผ้า หรือจากของใช้โดยตรง แต่ทำหน้าที่เสริมประสิทธิภาพของสารลดแรงตึงผิวโดยทำให้น้ำเป็นด่างเหมาะแก่ การปฏิบัติงานของผงซักฟอก สารลดความกระด้างมีหน้าที่ช่วยแก้ความกระด้างของน้ำ เนื่องจากความกระด้างของน้ำจะรบกวนการทำงานของสารลดแรงตึงผิวที่จะดึงสิ่งสกปรกออกจากผ้า นอกจากนี้ สารลดความกระด้าง ยังช่วยควบคุมสมดุลของค่าความเป็นกรดเป็นด่างให้อยู่ในระดับที่พอเหมาะและคงที่ได้ด้วยบอลสเต็ป
2.1 สารโซเดียมไตรโพลีฟอสเฟต (STPP)
สาร STPP มีสูตรโมเลกุล Na5P3O10 วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตที่สำคัญคือ เทอร์มัล ฟอสฟอริกแอซิด และโซดาแอชเข้มข้น ปฏิกิริยาของกรดฟอสฟอริกกับโซดาแอชเข้มข้นจะให้ของผสมระหว่างโมโนและไดโซเดียม ออร์โทฟอสเฟต STPP ได้จากปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน (dehydration) ผสมระหว่างโมโน และไดโซเดียมออร์โทฟอสเฟต ที่อุณหภูมิสูง (500oC) STPP ที่ผลิตได้ในประเทศไทย ใช้อุตสาหกรรมผลิตผงซักฟอกเป็นส่วนใหญ่ นอกนั้น STPP สามารถที่ใช้ในระบบเตรียมน้ำประปา อุตสาหกรรมกระเบื้องเซรามิก สารช่วยถนอมอาหารทะเล อุตสาหกรรมสี เป็นต้นบอลสเต็ป
สาร STPP ในผงซักฟอกจะลดความกระด้างโดยดึงอนุภาคแคลเซียม (Ca2+)และ แมกนีเซียม (Mg2+) ออกจากน้ำ แคลเซียมหรือแมกนีเซียมจะเข้าแทนที่โซเดียมในโมเลกุลของ STPP ซึ่งเป็นสารลดความกระด้างที่ทำหน้าที่ได้ประสิทธิผลดี แต่สามารถก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมได้ หลายประเทศมีความเห็นว่าฟอสเฟต อาจเป็นต้นเหตุทำให้เกิดปรากฎการณ์ยูโทรฟิเคชัน (eutrophication) ในแหล่งน้ำ ดังนั้น จึงได้ให้ความสนใจกับผงซักฟอกที่ไม่มีส่วนประกอบของฟอสเฟตโดยใช้สารอื่นทดแทนเป็นสารลดความกระด้าง
2.2 สารทดแทนสารประกอบ STPP
สารทดแทนสารประกอบ STPP มีหลายชนิด แต่มีเพียง 5 ชนิดเท่านั้นที่ใช้อยู่ในประเทศต่างๆ ในปัจจุบัน โดยใช้ในรูปของสารลดความกระด้างโดยตรงหรือเป็นสารร่วมในการลดความกระด้าง (co-builder) ได้แก่
ไนทริโลไตรแอซิติก
สารไนทริโลไตรแอซิติกเป็นสารประกอบอินทรีย์ วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตได้แก่ แอมโมเนีย ฟอร์มาลดีไฮด์ กรดไฮโดรไซยานิก อนุมูลความกระด้าง (Ca2+, Mg2+) ในน้ำ จะถูกเปลี่ยนกับเกลือไตรโซเดียมของสาร NTA ทำให้ลดความกระด้างของน้ำลง ซึ่งจะทำหน้าที่ได้ดีในสภาวะน้ำที่เป็นด่าง ราคาของสาร NTA แพงกว่า STPP ประมาณร้อยละ 50 แต่ใช้ปริมาณน้อยกว่า
ซิเทรต
ซิเทรตเป็นเกลือของกรดซิตริก (citric acid) เป็นสารประกอบอินทรีย์ ข้อเสียของสารซิเทรตในการใช้เป็นสารลดความกระด้าง คือ ประสิทธิภาพจะลดลงที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ ซิเทรตยังมีประสิทธิภาพต่ำในการลดความกระด้างที่เกิดจากอนุมูลแคลเซียม เมื่อเทียบกับความกระด้างที่เกิดจากอนุมูลแมกนีเซียม อย่างไรก็ดี ซิเทรตยังใช้เป็นสารลดความกระด้างในหลายๆ ประเทศ โดยเป็นส่วนประกอบในผงซักฟอกที่ใช้ซักล้างที่อุณหภูมิต่ำ โดยที่อเมริกามีการใช้ซิเทรตในน้ำยาซักฟอก สำหรับผงซักฟอกในประเทศไทย ไม่นิยมใช้สารประกอบนี้ เพราะมีราคาแพง ในด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ไม่มีรายงานที่แสดงถึงความเป็นพิษของซิเทรตต่อสุขภาพ และเนื่องจากเป็นสารที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้ จึงสามารถถูกกำจัดในระบบบำบัดน้ำเสียได้ (ถ้ามี)เกลือของกรดโพลิคาร์บอกซีลิก (polycarboxylic acid PCA)
โพลิคาร์บอกซีเลต เป็นเกลือโพลิเมอร์ของกรด ซึ่งได้แก่ กรดอะคริลิก (acrylic acid) กรดมาลีอิก (maleic acid) สมบัติในการลดความกระด้างขึ้นอยู่กับขนาดของโพลิเมอร์ กลไกในการลดความกระด้างของ PCA เป็นแบบ electrostatic binding และ site binding ในกลไกแรก อนุมูลประจุตรงข้ามจะถูกตรึงโดยสภาพประจุไฟฟ้ารอบๆ โมเลกุลของโพลิเมอร์ ในขณะที่กลไกที่สองจะลดความกระด้างเนื่องจาก active site ของอนุมูลโพลิเมอร์รวมกับอนุมูลประจุตรงข้าม โดยเฉพาะอนุมูลที่มีขนาดใหญ่กว่า จะรวมกันได้ดีขึ้น (Ca2+ > Li+ > Na+ > K+)
PCA ใช้ในปริมาณต่ำเมื่อเทียบกับสารทดแทนอื่นโดยให้สมบัติเท่ากัน ส่วนใหญ่นิยมใช้เป็นสารลดความกระด้างร่วม ทั้งนี้เนื่องจากราคาที่สูงและย่อยสลายทางชีวภาพได้ยาก สำหรับในเรื่องผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและความเป็นพิษนั้น ยังไม่เป็นที่แน่ชัด เนื่องจากมีข้อมูลการวิจัยไม่พอที่จะสรุปได้
ฟอสฟอเนต
ฟอสฟอเนตเป็นเกลืออยู่ในกลุ่มของ กรดฟอสฟอนิก (phosphonic acids) ซึ่งมีสารฟอสฟอรัสและไนโตรเจน มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ มีสมบัติและราคาแพงเช่นเดียวกับ PCA ย่อยสลายยาก ปัจจุบันมักใช้เป็นสารร่วมลดความกระด้าง รายงานในเรื่องผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและความเป็นพิษยังมีอยู่น้อยเช่นเดียวกันบอลสเต็ป
ซีโอไลต์
สารซีโอไลต์เป็นผลึกอนินทรีย์ของอะลูมิโนซิลิเคต ซี่งมีพื้นที่ผิวภายในสูงมากเมื่อเทียบกับพื้นที่ผิวภายนอก สังเคราะห์ขึ้นโดยเลียนแบบดินขาว (kaolin clay) ซึ่งเป็นสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ประกอบด้วย 1 โมลของโซเดียม 1 โมลของอะลูมินา 2 โมเลกุลของซิลิกา และ 4.5 โมลของน้ำสารซีโอไลต์ สามารถลดความกระด้างของน้ำ โดยวิธีการแลกเปลี่ยนประจุเช่นเดียวกับสาร STPP โดยที่แคลเซียม (Ca2+) และแมกนีเซียม (Mg2+) จะแลกเปลี่ยนประจุกับโซเดียมในสารทั้งสอง
ได้มีการศึกษาทางด้านประสิทธิภาพของการลดความกระด้างในน้ำ ระหว่างซีโอไลต์และ STPP พบว่า เวลาที่ใช้ในการลดปริมาณแคลเซียมในน้ำอุณหภูมิต่ำของซีโอไลต์นานกว่า STPP ประมาณ 3 เท่า กล่าวคือ ซีโอไลต์ใช้เวลา 3 นาที ในขณะที่ STPP ใช้เวลา 1 นาที ซีโอไลต์เมื่อเทียบกับสารทดแทนอื่นๆ ในปริมาณเดียวกันจะมีความสามารถในการลดความกระด้างได้ต่ำกว่า และจะลดความกระด้างที่เกิดจากอนุมูลแคลเซียมได้ดีกว่าที่เกิดจากอนุมูลแมกนีเซียม ขนาดของซีโอไลต์มีผลต่อประสิทธิภาพการลดความกระด้างเช่นกัน ซีโอไลต์ควรมีขนาดเล็กกว่า 10 ไมโครเมตร เพื่อที่จะให้เกิดการแลกเปลี่ยนประจุได้เร็วขึ้น และลอดผ่านเส้นใยของเยื่อผิวได้ จึงจะทำให้ผงซักฟอกมีประสิทธิผลสูง สำหรับการใช้สารลดความกระด้างในประเทศไทย ได้มีการนำซีโอไลต์มาใช้ทดแทน STPP ในสูตรบางส่วน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น