ВОДОРАСТВОРИМОЕ МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области химии, а именно к водорастворимым моющим средствам, предназначенным для очистки различного рода поверхностей от органических загрязнений, таких как нефть, нефтепродукты, смазки, технические и бытовые жиры и масла.

Изобретение может быть использовано для механизированной мойки технологического оборудования - емкостных аппаратов, химического оборудования, железнодорожных и автоцистерн, а также металлического проката, профиля перед покраской и гальванической обработкой.

Изобретение также может быть применено для очистки загрязненных нефтепродуктами грунтов, а также в аварийных ситуациях для ликвидации проливов нефтепродуктов и продуктов их переработки.

В настоящее время известен целый ряд составов водорастворимых моющих средств, применяемых в виде водных растворов для очистки различных поверхностей от загрязнений органической природы.

Так известно моющее средство [RU 2387704], содержащее поверхностно-активные вещества (ПАВ) - неонол и синтамид, соду каустическую (едкий натр), а также активную составляющую, содержащую смесь неорганических солей - метасиликата натрия, жидкое стекло с кремнеземистым модулем 2, 7, силикат с кремнеземистым модулем 4, полифосфат натрия, соду кальцинированную (карбонат натрия), сульфат натрия.

Данный состав обладает хорошей очищающей способностью в отношении органических загрязнений, в том числе в отношении загрязнений, находящихся в труднодоступных местах и микротрещинах.

Однако при использовании данного средства не достигается расслоение отработанной эмульсии с возможностью повторного использования осветленного рабочего раствора.

Существенным недостатком рассматриваемого средства является также то, что оно содержит относительно большое количество щелочно-активных агентов (едкого натра и карбоната натрия), обуславливающих значение pH раствора моющего средства, лежащее в щелочной области, что ухудшает экологическую безопасность технологии его использования.

Известны водорастворимые моющие средства, в которых наряду с высокой моющей способностью обеспечивается баланс эмульгирующих - деэмульгирующих свойств, благодаря чему достигается быстрое расслоение отработанной эмульсии и возможность повторного использования раствора моющего средства [см., например, RU 2132367, RU 2456340].

Так водорастворимое моющее средство, описанное в RU 2456340, содержит смесь неионогенных ПАВ (синтанол и ОП-10), деэмульгатор, щелочь и активную составляющую, включающую смесь солей щелочных металлов - карбоната натрия, фосфата натрия и сульфата аммония.

При использовании указанного средства достигается быстрое расслоение отработанной эмульсии, что позволяет повторно использовать осветленный рабочий раствор для очистки загрязнений.

Однако из-за присутствия в составе данного средства относительно большого количества щелочи водный раствор средства имеет значение pH, лежащее в щелочной области, что ухудшает его экологическую безопасность.

Известно водорастворимое моющее средство [RU 2132367], каждый из альтернативных вариантов выполнения которого выбран в качестве ближайшего аналога соответственно первого, второго и третьего варианта заявляемого изобретения.

Данное средство содержит неионогенное ПАВ, полиэлектролит, в качестве которого использован, в частности, полиакрилат натрия, а также активную составляющую трех видов, каждая из которых включает, по меньшей мере, одну соль щелочного металла.

Так активная составляющая рассматриваемого средства может содержать карбонат натрия и карбамид.

Состав рассматриваемого средства с указанной выше активной составляющей выбран в качестве ближайшего аналога для первого варианта заявляемого изобретения.

Альтернативно активная составляющая рассматриваемого средства может содержать карбонат натрия, метасиликат натрия и карбамид.

Состав рассматриваемого средства с указанной выше активной составляющей выбран в качестве ближайшего аналога для второго варианта заявляемого изобретения.

Альтернативно активная составляющая рассматриваемого средства может содержать карбонат натрия и метасиликат натрия.

Состав рассматриваемого средства с указанной выше активной составляющей выбран в качестве ближайшего аналога для третьего варианта заявляемого изобретения.

Рассматриваемое средство обладает высокой моющей способностью в отношении органических загрязнений различного вида, при этом за счет баланса эмульгирующих и деэмульгирующих свойств обеспечивается возможность многократного использования водного раствора данного средства.

Однако хотя данный состав не содержит сильного щелочного агента, такого как щелочь, в его составе используются значительные количества карбоната натрия, за счет чего рН водного раствора данного средства лежит в щелочной области, что делает его экологически небезопасным и диктует необходимость нейтрализации отработанных водных растворов данного средства перед сбросом их на очистные сооружения.

Задачей заявляемого изобретения по первому, второму и третьему вариантам изобретения является повышение экологической безопасности моющего средства.

Поставленная задача по первому варианту изобретения решается тем, что в водорастворимом моющем средстве, содержащем неионогенное поверхностно-активное вещество, полиакрилат натрия и активную составляющую, включающую соль щелочного металла и карбамид, согласно изобретению в качестве соли щелочного металла активная составляющая содержит сульфат натрия, при этом компоненты средства взяты в следующем соотношении, мас. %:

Поставленная задача по второму варианту изобретения решается тем, что в водорастворимом моющем средстве, содержащем неионогенное поверхностно-активное вещество, полиакрилат натрия и активную составляющую, включающую смесь солей щелочного металла и карбамид, согласно изобретению в качестве солей щелочного металла активная составляющая содержит сульфат натрия, фосфат натрия однозамещенный и фосфат натрия двузамещенный, при этом компоненты средства взяты в следующем соотношении, мас. %:

Поставленная задача по третьему варианту изобретения решается тем, что в водорастворимом моющем средстве, содержащем неионогенное поверхностно-активное вещество, полиакрилат натрия и активную составляющую, включающую смесь солей щелочного металла, согласно изобретению в качестве солей щелочного металла активная составляющая содержит сульфат натрия, фосфат натрия однозамещенный и фосфат натрия двузамещенный, при этом компоненты средства взяты в следующем соотношении, мас. %:

Состав заявляемого водорастворимого моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения был подобран авторами в ходе экспериментальных исследований. Авторам удалось создать композицию водорастворимого моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения, водный раствор которого эффективно удаляет органические загрязнения с поверхностей различного вида, быстро расслаивается с образованием органической фазы и водной фазы, которая может быть повторно использована для отмыва загрязнений. При этом принципиально важным является то, что водный раствор заявляемого моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения имеет значение рН, близкое к нейтральному.

Использование в составе водорастворимого моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения неионогенного ПАВ обеспечивает хорошую смачиваемость поверхности и высокий солюбилизирующий эффект по отношению к нерастворимым в воде углеводородным загрязнениям при умеренном пенообразовании.

Использование в составе моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения указанного ПАВ в указанных выше количественных пределах обеспечивает требуемую моющую способность средства и при этом не приводит к образованию трудноразрушаемой эмульсии моющего средства в отмываемом продукте.

При этом неионогенное ПАВ в заявляемых пределах концентраций обеспечивает универсальность действия моющего средства по отношению к широкому спектру отмываемых углеводородов (от светлых нефтепродуктов до тяжелых остатков нефти).

В качестве неионогенного ПАВ по первому, второму и третьему вариантам изобретения могут быть использованы соединения, содержащие органическую гидрофобную группу и один гидрофильный остаток, например продукты конденсации алкилфенолов или высших жирных спиртов из этиленоксида, продукты конденсации пропиленгликоля и этиленоксида или пропиленоксида и другие аналогичные соединения. Предпочтительно использовать неионогенные ПАВ, хорошо поддающиеся биоочистке, в частности, такие как нонилфенилэтиленоксид с количеством оксидных групп от 9 до 12 (неонол), смесь оксиэтилированных моноалкилфенолов на основе триммеров пропилена, синтамиды.

Введение в состав моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения полиакрилата натрия в количестве от 0,1 до 0,2 мас.% обеспечивает на стадии очистки высокий эмульгирующий эффект и предотвращение ресорбции загрязнений на отмываемую поверхность, при этом на стадии разделения отработанной эмульсии не оказывает отрицательного влияния на скорость и полноту разделения водной и органической фаз.

Предпочтительным является в составе моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения использовать натрий с м.м. 50000-120000.

Использование в составе моющего средства по первому, второму и третьему вариантам изобретения активной составляющей, каждая из которых имеет вышеуказанный качественный и количественный состав, позволило в совокупности с неионогенным ПАВ и полиакрилатом натрия, взятыми в вышеуказанных пределах концентраций, сбалансировать свойства моющего средства таким образом, что его водный раствор имеет pH, близкое к нейтральному значению (7,0-8,1).

Указанное нейтральное значение pH достигается за счет использования в составе активной составляющей по первому варианту изобретения натрия сернокислого и карбамида в указанных выше пределах концентраций, по второму варианту изобретения натрия сернокислого, фосфата натрия однозамещенного, фосфата натрия двузамещенного и карбамида, по третьему варианту изобретения - натрия сернокислого, фосфата натрия однозамещенного и фосфата натрия двузамещенного.

Каждый из указанных компонентов не является активным щелочным агентом, при этом указанные минеральные соли - натрий сернокислый и фосфат натрия (одно- и двузамещенный) обуславливают снижение поверхностного натяжения водного раствора заявляемого средства, что повышает его моющую способность. Таким образом, несмотря на то что указанный водный раствор не является щелочно-активным, он имеет высокую моющую способность в отношении органических загрязнений.

При этом за счет выбранного качественного и количественного состава средства образующаяся после отмывки органических загрязнений его водным раствором эмульсия способна к быстрому и полному расслоению с возможностью повторного многократного использования отделенного водного раствора в циклах очистки.

Кроме того, входящие в состав активной составляющей компоненты выполняют некоторые дополнительные функции. Так входящий в состав активной составляющей по первому и второму вариантам изобретения карбамид способствует усилению деэмульгирующего эффекта в отработанной эмульсии и повышению температуры помутнения раствора моющего средства, что расширяет технологические возможности процесса очистки поверхности. Входящие в состав активной составляющей по второму и третьему вариантам изобретения фосфаты натрия дополнительно выполняют функцию ингибирования коррозии, что является важным при отмывке металлических поверхностей.

При этом несмотря на то что указанный водный раствор не является щелочно-активным, он имеет высокую моющую способность в отношении органических загрязнений, при этом образующаяся после отмывки им загрязнений эмульсия способна к быстрому и полному расслоению с возможностью повторного многократного использования отделенного водного раствора циклах очистки, что обуславливает возможность значительного сокращения объема сбрасываемых сточных вод в технологических процессах, использующих заявляемое моющее средство.

Таким образом, техническим результатом изобретения по первому, второму и третьему его вариантам является повышение экологической безопасности заявляемого моющего средства за счет нейтрального характера водного раствора заявляемого средства, а также за счет того, что водный раствор рассматриваемого моющего средства может быть использован в нескольких циклах очистки, что значительно снижает нагрузку на экосистему. При этом заявляемое средство по первому, второму и третьему вариантам изобретения эффективно удаляет органические загрязнения с поверхностей различного вида.

Моющее средство готовят простым смешением компонентов.

Для приготовления моющего раствора сухое моющее средство растворяют в воде в соотношении 1:(24-48).

Возможность реализации изобретения по первому варианту изобретения показана в следующих примерах.

Пример 1

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства.

рН водного раствора определяли при помощи рН-метра H1 2214 с буферным раствором.

рН составило 7,2.

Моющую способность раствора определяли массометрически по остаточному загрязнению на контрольных металлических пластинах с нанесенным углеводородным загрязнителем по известной методике (см., например, RU 2132267).

Степень очистки составила 95,4%.

Образовавшуюся в процессе очистки эмульсию сливали в мерный цилиндр и оставляли до полного расслоения органической и водной фаз. Через 60 сек визуально наблюдали полное расслоение эмульсии. Для контроля полноты разделения фаз проводили определение остаточной концентрации загрязнения в водной фазе по отраслевому стандарту ОСТ 38013-78-85 "Определение содержания нефтепродуктов в сточных водах".

Остаточная концентрация составила 0,2 мг/л.

Было проведено 10 циклов очистки, в каждом из которых использовали отделенный от органической фазы моющий раствор с предыдущего цикла. При этом вышеприведенные показатели свойств раствора через 10 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 2

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,1.

Степень очистки составила 95,5%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 15 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 3

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,1.

Степень очистки составила 95,5%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 15 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 4

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,1.

Степень очистки составила 95,5%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 15 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 5

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,1.

Степень очистки составила 95,5%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 15 циклов испытаний практически не изменились.

Возможность реализации изобретения по второму варианту изобретения показана в следующих примерах.

Пример 6

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,4.

Степень очистки составила 97,5%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 7

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,3.

Степень очистки составила 97,0%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 8

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,3.

Степень очистки составила 97,0%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 9

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,3.

Степень очистки составила 97,0%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 10

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,3.

Степень очистки составила 97,0%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.

Возможность реализации изобретения по третьему варианту изобретения показана в следующих примерах.

Пример 11

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,6.

Степень очистки составила 95,7%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 20 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 12

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,5.

Степень очистки составила 96,5%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 13

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,6.

Степень очистки составила 95,7%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 20 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 14

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,5.

Степень очистки составила 96,5%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.

Пример 15

Готовили водорастворимое моющее средство следующего состава, мас. %:

Полученное средство растворяли в воде в соотношении 1:24.

Проводили испытания водного раствора моющего средства как описано в примере 1.

рН составило 7,5.

Степень очистки составила 96,5%.

Вышеприведенные показатели свойств раствора через 25 циклов испытаний практически не изменились.