Kirler Nasıl Temizlenir?
Molekülün bir kısmında elektron fazlalığı ve bunun
sonucu olarak da kısmi negatif yük, bir
kısmında ise elektron noksanlığı ve bunun sonucu olarak da kısmi pozitif yük
görülen moleküllere polar moleküller denir. Öte yandan elektron
dağılımı kutuplaşma göstermeyen moleküllere polar olmayan moleküller veya
kısaca apolar
moleküller denir. Su polar bir çözücüdür, karbon tetraklorür (CCI4)
apolar bir çözüdür. Polar maddeler polar maddeleri, apolar maddeleri apolar
maddeleri iyi çözeler. İyonik maddeler polar çözücülerde iyi çözünürler. Bu
nedenle Karbon tetraklorür su içerisinde çözünmez. Bazı çözücü molekülleri polarlık ve apolarlık
özelliklerini birlikte gösterebilirler. Alkol
böyle moleküllerdir. Molekülün karbon - hidrojen bağları apolar, oksijen -
hidrojen ve karbon - oksijen bağları ise polar özelliktedir. Bir başka deyişle
molekülün bir ucu polar özellik, öteki ucu ise apolar özellik gösterir. Dolayısıyla alkol çeşitleri hem polar hem de apolar maddeler için iyi bir çözücüdür.
Kirler özellikle yağ v.b apolar
organik maddeleri içerirler. Su daha önce de belirttiğimiz gibi polar bir
çözücüdür. Yukarıda bahsettiğimiz gibi benzer benzeri çözer ilkesinden
hareketle su ve kirler bir biri içerisinde çözünmez. Yani su molekülleri kirin
etrafını sararak, ortamdan uzaklaşıtırılması için yeterli değildir. Bunu için
ortama temizleyici bir maddenin ilave edilmesi gerekmektedir. Temizleyicinin
yapısında su ve sabun gibi hem polar hem de apolar kısımların olması
gerekmektedir. Bu özellikteki temizleme maddesi suya eklenince hidrofobik kısım
yağ molekülleri ile etkileşerek; etraflarını sarar. Hidrofilik kısım ise su
molekülleri etkileşip, kirle etkileşmez. Etrafı sarılan yağ tanecikleri
birbirlerinden ve yüzeyden ayrılır, su içerisinde dağılırlar. Böylelikle kir
yüzeyden ayrılır ve su ile ortamdan uzaklaştırılır.
Sabun ve Deterjan Farkı
Sabun ve deterjan her ikisi de
kirleri ortamdan uzaklaştırma özelliğine sahip olsa da, temel kimysal yapı
bakımından farklılık gösterirler. Ayrıca temizleme oranları ve şartları da
birbirinden farklıdır. Bu farklılıklar tablo-1’de özetlenmiştir.
Sabun
|
Deterjan
|
Tanım: Uzun-zincirli
bir yağ asidinin soydum ve potasyum tuzudur.
|
Tanım: Deterjan, petrol türevlerinden
elde edilen, temizleme, arıtma özelliği bulunan, toz, sıvı veya krem
durumunda olabilen kimyasal maddedir
|
Suyun yapısında doğal olarak
bulunan kalsiyumla çözünmeyen bileşik meydana getirir. Bu da kirlerin
ortamdan uzaklaştırılmasını zorlaştırır.
|
Deterjanlarda böyle bir sorun
yoktur. Deterjanların yapısında bulunan fosfatlar kalsiyum ve mağnezyumu
tutarak; bu etkiyi bertaraf ederler.
|
Sabunlar suda çöker ve ortamda
leke bırakırlar. Çünkü sabun suda doğal olarak bulunan mineral ve asitlerle
reaksiyona girince; çözülmesi ve suyla ortamdan uzaklaştırılması zor
moleküller oluşur.
|
Deterjanlarda böyle bir
reaksiyon meydana gelmez, deterjanlar ortamda leke bırakmazlar.
|
Kullanma sularının yapısında
kalsiyum ve mağnezyum bulunur ve sertlikleri orta derecedir. Sabun yanlızca
yumuşak sularda en iyi temizliği gerçekleştirir.
|
Deterjanlar hem yumuşak hem de
sert sularda temizlik yapabilirler.
|
Sert sularda köpürmez.
|
Sert sularda iyi köpürür. Ancak
bu temizlik açısından olumsuzluk yaratmasa da yıkama sonrası atık suyun
arıtımında dezavantaj yaratır. Su kirliğine sebep olabilir.
|
Tablo-1:
Deterjan ve Sabunun Farkı.
Deterjan Formülasyonun Temel Maddeleri
1-Yüzey Aktif
Maddeler
Deterjanların ana maddesini yüzey
aktif maddeler oluşturmaktadır. Yüzey aktif madde suda veya sulu
bir çözeltide çözündüğünde yüzey gerilimini etkileyen
(çoğunlukla azaltan) kimyasal bileşiktir. Yüzey aktif maddeler aynı
zamanda iki sıvı arasındaki yüzeylerarası gerilimi de etkiler.Yüzey aktif maddeler
suyu seven (hidrofilik) ve suyu sevmeyen (hidrofobik) kısımlardan oluşur. Yüzay
aktif maddeler yüzey gerilimini azaltarak, yıkama işleminin temizleme ve köpük
oluşturma görevini yerine getirirler. Yüzey aktif maddeler 4 çeşittir:
-Anyonik Aktif Maddeler:
Sentetik temizlik maddelerinde
(çamaşır-bulaşık deterjanları, halı yıkama şampuanı vs.) en çok kullanılan
yüzey aktiftir. Etkisi ve çözünürlüğü sıcaklıkla artan anyonik maddeler hafif
kirleri çıkarıcı özelliğinden dolayı güvenlidir. (Örn: Sabun)
-Katyonik Aktif Maddeler:
Kir çıkarma özelliği zayıf olan
katyonikler aynı zamanda pahalıdır. Birbirini nötralize edeceğinden
anyoniklerle birlikte kullanılmaz. Daha çok yıkama sonrası işlemlerine uygun
olan katyonikler genellikle çamaşır yumuşatıcı ve (çamaşır suyu gibi) dezenfektanlarda
kullanılır. Antiseptik özelliği nedeniyle, daha çok sanitasyonda tercih edilir.
Özellikle sert yüzeyler, katyonikle temizlendikten sonra daha geç toz
tutmaktadır.
-Non-İyonik Aktif Maddeler:
Katyonik ve anyoniklere oranla
daha pahalı olan non-iyonik yüzey aktifler, güçlü kir çıkarma özelliğine
sahiptir. Non-iyoniklerin su sertliğinden ve düşük sıcaklıktan etkilenmemesi,
yağ bazlı kirleri en iyi şekilde çıkarması ve sentetikler için uygun olması,
diğer önemli özellikleridir. Köpüksüz olduğundan otomatik yıkayıcılar için
elverişlidir. Hem katyonik, hem anyonikle birlikte bulunabilir.
-Amfoterik Aktif Maddeler:
Amfoterik aktif maddelerin
yapıları oldukça karmaşıktır ve en az kullanılan yüzey aktiftir. Temizleme gücü
yüksek ve cilde zararsızdır. Daha çok kozmetik sanayinde tercih edilmektedir.
2-Köpük Düzenleyiciler:
Formülasyonda yüzey aktif
maddelerin yanında bir köpük düzenleyici ve bir stabilizatör (dayanıklaştırıcı)
kullanılması gerekmektedir. Bu maddeler direkt olarak kiri temizleme ile ilgili
değil, köpüğün oluşumu ve kalıcığıyla ilgilidir. Belirli yüzey aktif maddelerle
belirli köpük düzenleyiciler kullanılmaktadır.
3-Yardımcı Maddeler:
Yardımcı maddeler deterjanın
temizleme gücünün arttırılmasına katkıda bulunmaktadır. Örneğin sert sulardaki
kalsiyum ve mağnezyum iyonlarını tutmak için kompleks fosfatlar kullanılmaktadır.
Bu özellik deterjanların sert ve yumuşak sularda etkin bir şekilde temizlik
yapabilmesini sağlar. Sabunlarda böyle bir yardımcı madde olmadığı için sert
sularda temizleme özellikleri azdır.
Yüzey aktif maddeler, köpük
düzenleyiciler ve yardımcı maddeler deterjan formülasyonun ana yapısını
oluştururlar . Ancak formülasyonda %3 veya daha az oranda katkı maddesine
gereksinim duyulur.
4- Katkı Maddeleri:
Katkı maddelerini;
beyazlatıcılar, pas önleyiciler, optik beyazlatıcılar, kolloidal taşıyıcılar,
dolgu maddeleri (nem çekiciler ve topaklanmayı önleyiciler), dezenfektanlar,
parfüm, ovucular, enzimler ve diğer aktif madde katkıları olarak sıralamak
mümkündür.
Toz deterjan yapımında kullanılan
bazı hammadeler ve işlevleri tablo-2’de özetlenmiştir. Genel itibariyle tüm
deterjanlar kullanım amacına bağlı olarak ana bir yüzey aktif madde, bu
maddenin etkinliğini arttırmak amacıyla kullanılan yardımcı maddeler ile
koruyucu maddeler içermektedir. Seçilecek ham maddeler deterjanın türü ve
kullanım amacına, ayrıca haddelerin maliyetine göre değişmektedir.
Ham madde
|
Kategorisi
|
İşlevi
|
Sülfonik Asit(LAB-HSO3)
LABSA
|
Yüzey Aktif Madde
|
Deterjanın ana maddesi, asıl temizleme işini
gerçekleştiren madde.
|
Noniyonikler
LS7 ve
LS3
|
Az köpüren Yüzey
aktif madde
|
Toz deterjanda toza yumuşaklık verir.
|
Laurik etanolamid
|
Köpük Düzenleyici
|
Alkilbenzen
sulfonat yüzey aktif maddesi ile kullanılan köpük düzenleyicidir.
|
Lauril alkol
|
Köpük Düzenleyici
|
Alkil
sülfat yüzey aktif maddesi ile kullanılan köpük düzenleyicidir.
|
Sud Kostik (%47)
NaOH
|
Yardımcı Madde
|
Sülfonik
asit sud kostik ile karıştırıp
yapısındaki Na+ ile nötralleşmesi sağlanır.
|
Sodyum Silikat Alkali
Na2O.2SiO2
|
Yardımcı madde
|
Nötrailze edilen LABSA, Sodyum Silikat Alkali ile
reaksiyona sokulur. Silikatlar suyu
yumuşatırlar.
|
Yağ asitleri
|
Hem yüzey aktif,
hem de matik deterjanlarda köpük kesici
|
Sud kostikle karıştırılıp, sabun özelliği verilir.
|
Sokalon CP5
|
Yardımcı madde
|
Kristal suyu bağlar, suyu yumuşatır.
|
Sodyum Karbonat
|
Yardımcı madde
|
İyi bir alkalite kaynağıdır. Suyun yumuşatılmasını sağlar.
|
Fosfatlar
|
Yardımcı Madde
|
Kalsiyum ve Mağnezyum iyonlarını tutar.
|
SCMC Tetra Sodyum Tuzu
|
Yardımcı Madde
|
Kirlerin toplanıp, tekrar çamaşıra yapışmasını engellemek.
|
EDTA
|
Yardımcı Madde
|
Hammaddelerden
ve sistemden gelen ağır metal iyonlarını tutarak suda çözünebilen bir
kompleks oluşturmak.
|
Sodyum Perborat(mono ve tetra)
NaBO3.H2O
/ NaBO3.4H2O
|
Yardımcı Madde
|
Oksijen
açığa çıkararak; beyaztlamaya katkı sağlar.
|
Optik Parlatıcılar
Photine
ve Tinopal
|
Katkı maddesi
|
Çamaşırların
güneş ışığında daha canlı ve
parlak
görünmeleri amacıyla ilave edilir. Oksijen bazlı maddelerdir.
|
Sodyum Sülfat
Na2SO4
|
Katkı Maddesi
|
Deterjanın
dansitesini azaltmak için ilave edilir. Dolgu malzemesidir.
|
TAED
Tetra
Acetyl Ethylene Diamine
|
Katkı Maddesi
|
Perboratı
katalizleyerek; aktif oksijenin
aktivitesini
arttırıp, düşük sıcaklıklarda bile aktif oksijen vermesini sağlamak.
|
EDTMP Asit Ethylene Diamine Tetra Methyl
Phosphonic Acid
|
Katkı Maddesi
|
Ortamda
istenmeyen ağır metal iyonları mevcut ise bunların TAED'i bozmasını engeller.
|
Enzim
|
Katkı Maddesi
|
Organik
yapılı kirleri (kan, irin vs.) ve yağlı kirleri çözmek. Kirleri parçalayarak
temizlenmesine yardımcı olurlar.
|
Antifoam
EAG
|
Katkı Maddesi
|
Matik
türü az köpüren deterjanlarda, köpürmeyi engellemek.
|
Mavi/Yeşil Tanecikler
|
Katkı Maddesi
|
Dolgu
amacıyla kullanılır. Köpüren deterjanlarda fosfat, az köpüren deterjanlarda
karbonalar kullanılır. Boyar maddesi optik beyazlatma özelliğine sahiptir.
|
Tablo-2:
Toz deterjan yapımında kullanılan bazı hammaddeler ve işlevleri.
Sonuç:
Deterjanların temizleme güçleri
sabunlardan daha iyidir. Bir deterjan formülasyonu hazırlaken; ana madde yüzey
aktif maddedir. Yüzey aktif madde seçimi, kirin ve kirin bulunduğu ortamın
özellikleri bağlı olarak değişmektedir. Formülasyona ayrıca yüzey aktif
maddenin temizleme gücünü arttıracak ilave kimyasalların da eklenmesi
gerekmektedir. Bu yardımcı maddeler; yüzey aktif maddenin türüne göre
değişiklik gösterebilmektedir. Deterjan formülasyonlarında yer verilmesi
gereken bir diğer konu da köpüktür. Köpüğün düzenlenmesi gerekmektedir. Matik
gibi köpük istenmeyen deterjanlarda köpük engelleyici kimyasalların
kullanılması zorunludur. Hazırlamak istediğimiz deterjanın türüne bağlı olarak
deterjanların yapısına enzim, optik ağartıcı gibi katkı maddelerinin ilave
edilmesi deterjanın temizleme gücüne ve kalitesine etki eden faktörlerdir. Tüm
bu başlıklar halinde verilen ham madde gruplarından seçilecek kimyasallardan
maliyeti düşürecek ve etkin bir temizleme sağlayacak olanlar seçilmelidir. Yani
bir deterjan formülasyonu oluşturuken temizleme gücü ve kalitesinin yanında
maliyet ekonomisinin de göz önünde bulundurulması gerekmektedir.
Dr.Kimyager Hasan ÖZ
hasanmail@hotmail.com
Kaynakça
[1]
IUPAC, Gold Book, Detergent, http://goldbook.iupac.org/D01643.html
Erişim Tarihi: 20.06.2012
[2] Haşim Paralı, Sabun
Sanayiinde Geleneksel Metodların Alternatif Teknolojileri, İzmir, 2001.
[3]
How Do Detergents Clean?, http://chemistry.about.com/od/howthingswork/f/detergentfaq.htm,
Erişim Tarihi:20.06.2012.
[4]
Eduard Smulders, Wolfgang Rybinski, Eric Sung, Wilfried Rähse, Josef Steber,
Frederike Wiebel, Anette Nordskog, "Laundry Detergents" in Ullmann’s
Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim.
