Wartość surfaktantu HLB i wybór emulgatora
Jaki rodzaj emulgatora jest stosowany w konkretnym układzie olejowo-wodnym, aby uzyskać emulsję o najlepszych parametrach, co jest kluczem do przygotowania emulsji. Najbardziej wiarygodną metodą jest eksperymentalne badanie przesiewowe, wartość HLB pomaga w badaniach przesiewowych. Dzięki eksperymentom stwierdzono, że emulgator emulsji typu O / W (olej w wodzie) często ma wartość HLB od 8 do 18; jako emulgator emulsji typu W / O (woda w oleju), jego wartość HLB wynosi często od 3 do 6. Podczas przygotowywania emulsji, oprócz wyboru emulgatora w zależności od pożądanego rodzaju emulsji, różne właściwości fazy olejowej mają różne wymagania dotyczące wartości HLB emulgatora, a wartość HLB emulgatora powinna wynosić Emulgowana faza olejowa musi być spójna. [4] Istnieje prosta metoda określania wymaganej wartości HLB emulgowanego oleju: należy wzrokowo sprawdzić rozprzestrzenianie się kropelek oleju na powierzchni wodnego roztworu emulgatora o różnych wartościach HLB. Gdy wartość emulgatora HLB jest duża, olej w pełni się rozprowadza, wraz ze spadkiem wartości HLB, rozprowadzanie staje się trudne, dopóki olej nie rozprzestrzeni się na roztworze emulgatora o określonej wartości HLB, wartość HLB tego emulgatora jest w przybliżeniu wartością HLB wymaganą dla emulgowanego oleju. Chociaż jest szorstki, jest łatwy w obsłudze, a uzyskane wyniki mają pewną wartość referencyjną. Wartość HLB i wybór najlepszego emulgatora: Każdy emulgator ma określoną wartość HLB i często trudno jest pojedynczemu emulgatorowi spełnić wymagania emulgacyjne systemu składającego się z wielu składników. Ogólnie rzecz biorąc, wiele emulgatorów o różnych wartościach HLB jest mieszanych i używanych do tworzenia mieszanego emulgatora. Aby sprostać wymaganiom złożonych systemów, może znacznie poprawić efekt emulgacji. Aby emulgować układ olej-woda, można wybrać najlepszy emulgator zgodnie z poniższymi krokami. Wyznaczanie najlepszej wartości HLB w układzie ciecz-woda: Wybierz parę emulgatorów o dużych różnicach w wartości HLB, na przykład Span-60 (HLB = 4,3) i Tween-80 (HLB = 15), i sformułuj serię mieszanych emulgatorów o różnych wartościach HLB w różnych proporcjach. Seria mieszanych emulgatorów odpowiednio przekształca określony układ olejowo-wodny w szereg emulsji i mierzy skuteczność emulgowania każdej emulsji (którą można przedstawić za pomocą czasu stabilności emulsji lub innych właściwości stabilności), a obliczony mieszany emulgator HLB, rysunek, można uzyskać krzywą w kształcie dzwonu, wartość HLB odpowiadająca najwyższemu szczytowi krzywej to wartość HLB wymagana do emulgowania określonego układu. Oczywiście najbardziej odpowiednią wartość HLB można uzyskać za pomocą mieszanego emulgatora, ale ta emulgacja Środek niekoniecznie jest najbardziej wydajny. Tak zwana dobra skuteczność emulgatora oznacza, że stężenie emulgatora wymagane do ustabilizowania określonej emulsji jest najniższe! Cena jest najtańsza. Emulgator jest drogi, ale wymagane stężenie jest znacznie niższe niż cena! Emulgator o wysokim stężeniu ma wysoką wydajność. Oznaczanie emulgatora: Przy założeniu utrzymania wymaganej wartości HLB wybranego układu emulgującego należy wybrać kilka par emulgatorów do wymieszania, tak aby wartość HLB każdego zmieszanego emulgatora była wartością wyznaczoną powyższą metodą. Stabilność, porównaj skuteczność emulgowania, aż znajdziesz najbardziej wydajną parę emulgatorów. Warto zauważyć, że stężenie emulgatora nie jest tutaj wymienione, ale nie ma to wpływu na tę metodę dopasowywania, ponieważ przygotowywana jest stabilna emulsja Wymagana wartość HLB ma niewiele wspólnego ze stężeniem emulgatora. W niestabilnym obszarze emulsji, gdy stężenie emulgatora jest bardzo niskie lub stężenie fazy wewnętrznej jest zbyt wysokie, wpłynie to na tę metodę. [6] Do wyboru emulgacji stosuje się metodę HLB Oprócz najlepszej wartości HLB należy również zwrócić uwagę na powinowactwo emulgatora do fazy zdyspergowanej i ośrodka dyspersyjnego. Idealny emulgator powinien mieć nie tylko silne powinowactwo do fazy olejowej, ale także mieć porównanie z fazą wodną. Silne powinowactwo. Wymieszaj emulgator o małej wartości HLB i emulgator o dużej wartości HLB, aby utworzyć mieszany film, który ma silne powinowactwo do fazy olejowej i fazy wodnej, które mogą uwzględniać oba wymagania. Dlatego stosowanie mieszania Emulgator jest bardziej skuteczny niż użycie pojedynczego emulgatora Podsumowując, metoda określania formulacji emulgatora wymaganej do emulgowania określonego układu to: dowolnie dobrać parę emulgatorów, zmienić proporcje mieszania w określonym zakresie, a po uzyskaniu wartości HLB o najwyższej sprawności, zmienić rodzaj i stosunek emulgatora złożonego, ale nadal trzeba utrzymać wymaganą wartość HLB do momentu znalezienia najbardziej wydajnego emulgatora złożonego. Proporcja wartości HLB i mieszaniny emulgatora: Podczas mieszania emulgatora można uzyskać odpowiednią ilość z odpowiedniej wartości HLB i wartości HLB wymaganej przez określony system. Na przykład podczas wykonywania polimeryzacji emulsyjnej octanu winylu O / W ilość emulgatora wynosi 3% , Używając SDS i Span-65 jako emulgatorów, wiadomo, że wartość HLB SDS wynosi 40, wartość HLB Span-65 wynosi 2,1, a średnia wartość HLB wymagana podczas polimeryzacji emulsyjnej wynosi 16,0. Niech Span-65 w mieszanym emulgatorze Frakcja masowa wynosi w%, następnie 40 (1-w%) + 2,1 w% = 16, roztwór wynosi w% = 63,3%, wtedy udział masowy SDS w mieszanym emulgatorze wynosi 36,7%. Można zauważyć, że w kwasie octowym W układzie polimeryzacji emulsyjnej O / W estru winylu ilość Span-65 stanowi 3% * 63,3% = 1,9%; kwota SDS stanowi 3% * (1-63,3%) = 1,1%. Podczas przygotowywania stabilnej emulsji kluczową kwestią jest wybór najodpowiedniejszego emulgatora, który pozwoli uzyskać najlepszy efekt emulgowania. Nie ma idealnej teorii wyboru emulgatora. Wartość HLB środka powierzchniowo czynnego zależy od wyboru emulgatora i określenia emulgacji złożonej Stosunek dozowania ma dużą wartość użytkową. Jego zalety znajdują odzwierciedlenie głównie w jego dodatkowym charakterze, który można łatwo obliczyć; problem polega na tym, że nie uwzględnia wpływu innych czynników na wartość HLB, zwłaszcza temperatury. W ostatnich latach szczególnie widoczne są emulgatory niejonowe o dużych ilościach. Ponadto wartość HLB może tylko w przybliżeniu przewidzieć rodzaj tworzenia emulsji i nie może dać najlepszego efektu emulgowania, gdy stężenie emulgatora ani stabilność otrzymanej emulsji. Dlatego wykorzystanie wartości HLB do wyboru emulgatora jest bardziej efektywną metodą, ale ma też pewne ograniczenia, w praktyce musi być łączone z innymi metodami. Podczas przygotowywania paliwa mikroemulsyjnego woda w oleju (W/O) odpowiednia wartość HLB wynosi 4-6. Jeśli chodzi o efekt synergiczny, gdy mieszane są różne środki powierzchniowo czynne, w porównaniu z mieszanymi środkami powierzchniowo czynnymi, optymalna dawka środka powierzchniowo czynnego, gdy pojedynczy środek powierzchniowo czynny jest używany do tworzenia paliwa mikroemulsyjnego, jest większa, to znaczy wydajność pojedynczego środka powierzchniowo czynnego jest niska Zmieszane anionowe i kationowe środki powierzchniowo czynne mogą znacznie zwiększyć rozpuszczalność paliwa mikroemulsyjnego w wodzie ze względu na wzajemne przyciąganie się grup hydrofilowych, a jego wydajność jest wyższa niż w przypadku mieszanego dodatniego (lub ujemnego) -niejonowego środka powierzchniowo czynnego, dlatego przygotowanie paliwa mikroemulsyjnego Do mieszania zaleca się stosowanie anionowych i kationowych środków powierzchniowo czynnych. W anionowych i kationowych mieszanych środkach powierzchniowo czynnych sól mieszanych kwasów tłuszczowych ma dobry efekt kompatybilności ze względu na nierówną długość łańcucha węglowodorowego, więc jej skuteczność środka powierzchniowo czynnego jest większa niż w przypadku pojedynczej soli kwasu tłuszczowego. Podczas przygotowywania mikroemulsyjnego oleju opałowego z jonowymi środkami powierzchniowo czynnymi niezbędny jest współrozpuszczalnik (alkohol). Najczęściej stosowany jest alkohol średniowęglowy C4-7, wśród których lepsze są n-butanol, n-pentanol, n-heptanol i n-oktanol. Alkohol jest rozprowadzany głównie w warstwie granicy faz olej-woda, jego grupa hydroksylowa jest zbliżona do grupy polarnej środka powierzchniowo czynnego, a łańcuch węglowodorowy znajduje się między ogonem łańcucha węglowodorowego środka powierzchniowo czynnego. Jego funkcją jest dalsze zmniejszenie napięcia międzyfazowego i zwiększenie płynności folii interfejsowej. Dostosuj wartość HLB środka powierzchniowo czynnego, co może sprzyjać mieszalności oleju i wody, zmniejszać stężenie środka powierzchniowo czynnego i zwiększać ilość dodawanego oleju i wody. Badając termodynamikę procesu powstawania kwasu oleinowego / amoniaku wody, oleju opałowego, alkoholu i układu mikroemulsji wodnej, wyniki pokazują, że wartość bezwzględna standardowej zmiany energii swobodnej w procesie tworzenia mikroemulsyjnego oleju opałowego wzrasta wraz ze wzrostem łańcucha węglowego alkoholu, a względna masa cząsteczkowa paliwa maleje wraz ze wzrostem zawartości paliwa, Łatwiej jest tworzyć paliwo mikroemulsyjne. Ponadto aminy węglowe i etery w C4-7 mogą być również stosowane jako współrozpuszczalniki, takie jak n-heksyloamina i eter glikolowy są bardzo skutecznymi współrozpuszczalnikami. Podczas tworzenia mikroemulsji odpowiednie dodanie elektrolitu (takiego jak NH4N03, NaCl itp.) może zwiększyć twardość warstwy powierzchniowej miceli, zmniejszyć zawartość współrozpuszczalnika, zmniejszając tym samym stężenie środka powierzchniowo czynnego i zwiększając wydajność środka powierzchniowo czynnego. Jednak sole są szkodliwe dla spalania paliwa i przyspieszają korozję cylindrów i innych elementów. Dostosuj wartość HLB środka powierzchniowo czynnego Podczas przygotowywania mikroemulsji, surfaktanty o nieodpowiednich wartościach HLB mogą być dostosowane do odpowiedniego zakresu z kosurfaktantami. Przy wyborze kosurfaktantu rozważania są podobne jak w przypadku wyboru surfaktantu. Powszechnie stosowanymi kosurfaktantami są średnio- i wysokowęglowe alkohole tłuszczowe, pochodne lanoliny, cholesterol, glikol etylenowy i tak dalej. Ponieważ niejonowe środki powierzchniowo czynne są skutecznymi solubilizatorami, niejonowe środki powierzchniowo czynne o niskich wartościach HLB są ogólnie klasyfikowane jako kosurfaktanty. Friberg i wsp. Zwrócono uwagę, że w emulsjach W/O etery polioksyetylenoalkilowe mogą być stosowane jako kosurfaktanty dla jonowych środków powierzchniowo czynnych. Długość łańcucha polioksyetylenu wpływa na rozpuszczalność mikroemulsji na wodzie Kluczowy czynnik. Termin mikroemulsja został po raz pierwszy ukuty przez Heara i Schalmera w 1943 roku. Kolejną cechą odróżniającą mikroemulsję od tradycyjnej emulsji jest duża zmienność struktury mikroemulsji. Tradycyjne mikroemulsje można zasadniczo podzielić na dwa rodzaje: W/O i O/W. Mikroemulsja może w sposób ciągły zmieniać strukturę ze struktury typu W/O na strukturę typu O/W. Gdy układ jest bogaty w wodę, faza olejowa jest rozpraszana w fazie ciągłej w postaci jednolitych kulek, tworząc mikroemulsję fazy normalnej typu O / W; gdy układ jest bogaty w olej, faza wodna jest zdyspergowana w postaci jednolitych kulek W fazie ciągłej powstaje odwrócona mikroemulsja W / O; w przypadku, gdy ilości wody i oleju w układzie są równoważne, faza wodna i olej są fazą ciągłą, gdy są takie same, a obie są losowo połączone, co nazywa się podwójną ciągłą strukturą fazową, W tym czasie układ znajduje się w odwrotnym obszarze. Zmniejsz napięcie międzyfazowe Jeśli używany jest tylko środek powierzchniowo czynny, napięcie międzyfazowe nie będzie już zmniejszać się po osiągnięciu CMC. Jeśli w tym czasie doda się pewne stężenie kosurfaktantu o innych właściwościach niż środek powierzchniowo czynny, napięcie międzyfazowe może zostać jeszcze bardziej zmniejszone, co skutkuje większą ilością surfaktantów i kosurfaktantów adsorbujących się na granicy faz. Gdy napięcie międzyfazowe kropli wynosi <10 ”n="" cm,="" it="" can="" spontaneously="" form="" a="" microemulsion,="" and="" when="" y=""> y 10-5 N / cm, powstaje gruboziarnista emulsja. Oczywiście istnieje kilka jonowych środków powierzchniowo czynnych, takich jak kwas bursztynowy Oktylosulfonian sodu (AOT) charakteryzuje się polarną głowicą z dwiema grupami węglowodorowymi, dzięki czemu może generować mikroemulsje bez konieczności stosowania kosurfaktantów. Niektóre niejonowe środki powierzchniowo czynne mają również wartości bliskie HLB. Podobne cechy. Zwiększ płynność folii interfejsowej Podczas tworzenia kropel mikroemulsji duże kropelki rozpraszają się na małe kropelki, a granica faz musi zostać zdeformowana i zreformowana, co wymaga energii zginania interfejsu. Dodanie kosurfaktantu może zmniejszyć sztywność granicy faz, zwiększyć płynność interfejsu, zmniejszyć energię zginania wymaganą podczas generowania mikroemulsji i sprawić, że kropelki mikroemulsji łatwo się generują.
Przygotowanie i zastosowanie surfaktantu glikozydowego alkilowego na bazie biomasy
Surfaktanty, często określane jako "przemysłowy glutaminian sodu", mają długą historię rozwoju. Wraz z rozwojem i postępem społeczeństwa świadomość ludzi w zakresie ochrony środowiska stale rośnie, a badania nad surfaktantami rozwijają się w kierunku ekologizacji. Glikozyd alkilowy to rodzaj zielonego, łagodnego niejonowego środka powierzchniowo czynnego syntetyzowanego z cukrów i alkoholi tłuszczowych. Jest uznawany na całym świecie za pierwszy wybór "zielonego" funkcjonalnego środka powierzchniowo czynnego [1]. Glikozydy alkilowe przygotowane w oparciu o odnawialne zasoby biomasy charakteryzują się doskonałymi właściwościami fizykochemicznymi i wysokim bezpieczeństwem ekologicznym, a także mają tę zaletę, że trudno jest dorównać innym rodzajom surfaktantów. Różne pochodne glikozydów alkilowych syntetyzowane z glikozydów alkilowych mogą zachować zalety glikozydów alkilowych i pełnić więcej funkcji. Obecnie glikozydy alkilowe i ich pochodne są szeroko stosowane w higienie osobistej, materiałach budowlanych z tworzyw sztucznych, medycynie rolniczej, petrochemii i innych dziedzinach. 01 Przygotowanie glikozydów alkilowych 1.1 Surowce Glikozydy alkilowe są syntetyzowane głównie z dwóch rodzajów surowców, cukrów i alkoholi tłuszczowych, i mają szeroki zakres źródeł surowców. Surowce cukrowe obejmują glukozę, skrobię, celulozę i słomę. Glukoza i skrobia są używane jako surowce syntetyczne, a warunki reakcji są stosunkowo łagodne, ale same w sobie są surowcami do żywności, a koszt produkcji jest stosunkowo wysoki. Celuloza jako surowiec do syntezy, warunki reakcji są bardziej surowe, zwykle wysoka temperatura i wysokie ciśnienie oraz wysokie wymagania dotyczące sprzętu [2]. Słoma jako surowiec syntetyczny, w przeciwieństwie do glukozy i skrobi, nie ma negatywnego wpływu na zaopatrzenie w żywność [3]. Reakcję można przeprowadzić w łagodnych warunkach, ale ma wady w postaci złożonych produktów i ciemniejszych kolorów. Jako duży kraj rolniczy, roczna produkcja słomy roślinnej w Chinach jest bardzo duża. Jeśli słoma jest używana jako surowiec do produkcji cukru, ma bardzo dużą przewagę surowcową. Surowce alkoholi tłuszczowych to zwykle alkohole o długim łańcuchu węglowym, takie jak wyższe alkohole C8 ~ C12. Glikozydy niskowęglowe nie nadają się do stosowania w codziennych chemikaliach i innych gałęziach przemysłu, tylko w niektórych gałęziach przemysłu specjalnego [4]. Obecne badania koncentrują się na produkcji długołańcuchowych glikozydów alkilowych z wykorzystaniem alkoholi wysokowęglowych jako surowców. 1.2 Proces syntezy Obecnie w kraju i za granicą prowadzonych jest wiele badań nad syntezą glikozydów alkilowych. Istnieje wiele metod syntezy, głównie synteza Fischera (bezpośrednia glikozylacja i transglikozylacja) oraz kataliza enzymatyczna. Metoda bezpośredniej glikozylacji (metoda jednoetapowa) jest obecnie najczęściej badaną metodą syntetyczną i jest jedną z metod syntetycznych o bardziej przemysłowych zastosowaniach. W warunkach katalizatora kwasowego cukry i wyższe alkohole reagują bezpośrednio, tworząc glikozydy alkilowe i wodę. Metoda syntezy ściśle kontroluje parametry procesu reakcji i może wytwarzać bezsmakowe, jasne glikozydy alkilowe wysokiej jakości. Metoda bezpośredniej glikozylacji ma również wady i wymaga większego zarządzania i sprzętu podczas procesu syntezy. Obecnie istnieje wiele krajowych firm, które wykorzystują bezpośrednią glikozylację do syntezy glikozydów alkilowych, takich jak Henan Kaipu Chemical, Shanghai Fakai Chemical, China National Chemical Institute itp. Transglikozylacja (metoda dwuetapowa) jest obecnie najpowszechniej stosowaną metodą syntezy przemysłowej. W kwaśnych warunkach katalizatora krótkołańcuchowe alkohole i cukry są najpierw poddawane reakcji o niskiej glikozylacji w celu wytworzenia krótkołańcuchowych glikozydów alkilowych; Następnie krótkołańcuchowe glikozydy alkilowe i długołańcuchowe alkohole ulegają reakcjom transglikozylacji, aby ostatecznie otrzymać długołańcuchowe glikozydy alkilowe. Koszt surowców do transglikozylacji jest niższy, a temperatura reakcji jest niższa, co może zmniejszyć wytwarzanie karmelu, ale reakcja jest skomplikowana, co zwiększy koszty sprzętu i eksploatacji, a także pojawią się krótkołańcuchowe reszty glikozydów alkilowych, zwiększając koszt oczyszczania. Krajowa produkcja glikozydów alkilowych metodami transglikozylacji obejmuje Hubei Huahua Chemical, Changchun Kangbo Chemical, Jinling Petrochemical Research Institute, Jilin Chemical Research Institute itp. [5]. Kataliza enzymatyczna to zastosowanie specjalnych enzymów (glikozydazy, syntazy glikozydowej i glikozylotransferazy itp.) do katalizowania bezpośredniej produkcji alkoholi tłuszczowych i cukrów do glikozydów alkilowych. Glikozydazy, znane również jako hydrolazy glikozydowe, mają charakter stabilny i mogą przyjmować podłoża o różnej strukturze. Wykorzystując bezpośrednio niezabezpieczone, nieaktywowane cukry jako donory glikozylu, są szeroko stosowane w enzymatycznych reakcjach glikozylacji [7]. Kataliza enzymatyczna jest również szeroko stosowana w inżynierii białek, technologii rekombinacji DNA, opracowywaniu i wykorzystywaniu biosyntezy klastrów genów produktów naturalnych oraz modelowaniu komputerowym [8]. Kataliza enzymatyczna ma zalety specyficzności i wysokiej wydajności, ale ma surowe wymagania dotyczące środowiska i wysokie koszty. Obecnie jest głównie stosowany w badaniach laboratoryjnych, a promocja uprzemysłowienia jest niewielka. Metoda Koenigsa-Knorra, metoda alkoholizmu ketalnego, metoda czterochlorku cyny, te metody syntezy również mają wiele badań, ale wszystkie mają pewne wady i niewiele zastosowań przemysłowych. Metoda Koenigsa-Knorra ma wysoką wydajność i jest łatwa do oddzielenia i oczyszczenia, ale katalizator z metali ciężkich jest droższy, koszt produkcji jest wysoki, a ciecz odpadowa łatwo zanieczyszcza środowisko; produkt metody alkoholizmu ketalowego cukru ma wysoką selektywność, a proces reakcji jest łatwiejszy do kontrolowania, ale Proces syntezy jest stosunkowo skomplikowany i będzie duża liczba produktów ubocznych; Metoda czterochlorku cyny charakteryzuje się wysoką selektywnością, występują również problemy w procesie syntezy, a ilość rozpuszczalnika organicznego jest duża, a koszt wysoki [9]. W ostatnich latach pojawiły się pewne pomocnicze metody syntezy, takie jak synteza ultradźwiękowa i wspomagana mikrofalami. Hricovíniov i wsp. [10] katalizowali glikozylację D-ksylozy i D-liksozy kwasem fosfomolibdynowym w warunkach wspomaganych mikrofalami. W krótkim czasie można uzyskać szereg glikozydów o łańcuchach alkilowych o różnych długościach łańcuchów od C8 do C14, Wydajność wynosi do 73%. Zhou Dapeng i wsp. [11] wykorzystali NaHSO3 · H2O jako katalizator do syntezy glikozydu dodecylowego pod wpływem promieniowania mikrofalowego / ultradźwiękowego, a współczynnik konwersji glukozy może osiągnąć 98,9%. Te pojawiające się pomocnicze metody syntezy mogą znacznie poprawić szybkość i wydajność reakcji, zwiększyć sterowalność reakcji oraz mieć daleko idące znaczenie badawcze i wartość aplikacyjną. 1.3 Katalizator Istnieją różne katalizatory dla różnych metod syntezy glikozydów alkilowych. Tutaj przedstawiamy głównie katalizatory stosowane w syntezie Fischera. Katalizatory obejmują 2 typy, jednokierunkowe układy katalityczne i dwukierunkowe układy katalityczne [6]. Jednokierunkowy układ katalityczny jest zwykle mocnym kwasem, takim jak kwas siarkowy, kwas solny, kwas fosforowy i kwas p-toluenosulfonowy, z których kwas organiczny jest zwykle stosowany w metodzie bezpośredniej glikozylacji, a kwas nieorganiczny jest zwykle stosowany w metodzie transglikozylacji; dwukierunkowy układ katalityczny obejmuje katalizatory nieorganiczne i organiczne Katalizatory nieorganiczne są katalizowane przez katalizatory główne i kokatalizatory, a katalizatory organiczne zwykle mają zarówno katalizę, jak i emulgację. W przemyśle jednokierunkowy układ katalityczny jest szerzej stosowany. Aby ułatwić odzysk i separację katalizatora, w niektórych badaniach stosowano katalizatory kwasowe w postaci stałej. Fan Leming [12] wykorzystał samodzielnie wykonany magnetyczny stały katalizator nadkwasowy SZT do selektywnego katalizowania konwersji glukozy i skrobi do glukozydu alkilowego w fazie alkoholowej. W reakcji syntezy glikozydów alkilowych szybki odzysk i recykling kwasu stałego uzyskuje się poprzez zastosowanie zewnętrznego pola magnetycznego. Otrzymany produkt glukozydowy ma jasną barwę i wysoką selektywność, a produkt jest w zasadzie monoglikozydem alkilowym. Zastosowanie stałych katalizatorów kwasowych ma wiele zalet, ale pojawiają się również problemy, takie jak wysoka temperatura reakcji i długi czas reakcji, które wymagają bardziej dogłębnych badań. Wybór katalizatora, który jest łatwy do odzyskania i oddzielenia, jest ważnym kierunkiem badań w branży glikozydów alkilowych. Ponadto donoszono również o bezpośrednim przygotowaniu glikozydów alkilowych bez katalizatorów. Ludot i wsp. [13] z powodzeniem przygotowali glikozyd decylowy bez katalizatora. Używając sulfolianu jako rozpuszczalnika, cukier, alkohol decylowy i sulfolian bezpośrednio reagują, tworząc glikozyd decylowy w określonej temperaturze, wydajność może osiągnąć 83%, a kolor produktu glikozydowego jest jaśniejszy. Ta bezkatalitowa reakcja dostarcza nowych pomysłów na zieloną syntezę glikozydów alkilowych. 1.4 Leczenie alkoholowe W syntezie glikozydów alkilowych, w celu poprawy współczynnika konwersji cukru, zwykle stosuje się nadmiar alkoholu. Dlatego zawartość alkoholu w produkcie reakcji jest wysoka i wymagane jest leczenie dealkoholizacji. Obecnie metody dealkoholizacji glikozydów alkilowych obejmują separację destylacji próżniowej, separację ekstrakcją rozpuszczalnikiem, separację płynów w stanie nadkrytycznym, połączoną separację parownika z opadającym filmem i parownika o krótkiej ścieżce, połączoną separację parownika z opadającym filmem i parownika skrobakowego itp. Destylacja próżniowa jest prosta w obsłudze i wymaga niskich kosztów. Laboratorium wykorzystuje tę metodę do oczyszczania glikozydów alkilowych. W zastosowaniach przemysłowych zwykle stosuje się kombinowane metody separacji, takie jak połączone oddzielanie parownika z opadającym filmem cieczy i parownika o krótkiej ścieżce, połączone oddzielanie parownika z opadającym filmem i parownika zgrzebłowego. Zgodnie z różnymi wymaganiami jakościowymi dla produktów z glikozydami alkilowymi, niektóre firmy stosują wielopoziomowe kombinowane urządzenie do separacji. Połączony efekt separacji i dealkoholizacji jest lepszy, ilość wytwarzanego alkoholu resztkowego glikozydu alkilowego jest mniejsza, a kolor jest jaśniejszy. Na przykład Shanghai Fakai Chemical [14] wykorzystuje kombinację parownika z opadającym filmem cieczy i obrotowej wyparki tworzącej film typu skrobak do dealkoholizacji, która może uzyskać wysokiej jakości glikozydy alkilowe. 1.5 Odbarwianie Produkty z glikozydami alkilowymi po leczeniu dealkoholizacji często nadal mają ciemniejszy kolor i wymagają odbarwienia. Typowe metody odbarwiania to odbarwianie fizyczne i odbarwianie chemiczne. Fizyczna dekoloryzacja wykorzystuje głównie adsorbenty do adsorpcji substancji barwiących w glikozydach alkilowych. Stosowane adsorbenty to m.in. węgiel aktywny, bentonit, ziemia okrzemkowa, zeolit i żywica makroporowata. Węgiel aktywny jest najczęściej stosowanym adsorbentowym środkiem odbarwiającym, pełni nie tylko funkcję odbarwiającą, ale także funkcję usuwania zapachu. Fizyczna dekoloryzacja może osiągnąć funkcję odbarwiania, ale efekt odbarwiania jest ograniczony i występuje problem utraty adsorpcji produktu docelowego podczas procesu odbarwiania. Wybielanie chemiczne wykorzystuje głównie środki wybielające do niszczenia grup chromogennych w glikozydach alkilowych, w tym odbarwianie oksydacyjne, odbarwianie redukcyjne i fotoodbarwianie. Powszechnie stosowanymi środkami odbarwiającymi są podchloryn, dwutlenek chloru, nadtlenek wodoru, ozon, nadtlenokwas, ditionit sodu, wodorowodorian sodu i wodorosiarczyn sodu. W produkcji przemysłowej nadtlenek wodoru jest zwykle używany do wybielania oksydacyjnego i dodaje się niektóre środki wybielające. Yang Chunguang i in. [15] użyli nadtlenku wodoru do odbarwienia glikozydów alkilowych, które mogą wytwarzać bardzo jasne glikozydy alkilowe o chromie klette mniejszym niż 20. Istnieją również badania wykorzystujące odbarwianie światłem, takie jak promieniowanie ultrafioletowe lub naświetlanie lampą rtęciową, które mają oczywisty wpływ odbarwiający na glikozydy alkilowe [16]. 02 Pochodne glikozydów alkilowych Wraz ze wzrostem dojrzałości badań nad syntezą glikozydów alkilowych, coraz bardziej intensywne stają się badania nad pochodnymi glikozydów alkilowych. Na początku XX wieku chemia Dow w Stanach Zjednoczonych zsyntetyzowała pochodne glikozydów alkilowych, takie jak dimetylo i trimetylo-glukozyd β oraz glukozyd 6-alkoksyetylowy. W 1999 roku Chiński Narodowy Instytut Przemysłu Chemicznego po raz pierwszy zsyntetyzował sól disodową alkiloglikozydu sulfobursztynianu. Od tego czasu Chiny zsyntetyzowały pochodne, takie jak siarczany poliglikozydu alkilowego, sole fosforanowe i estry kwasów karboksylowych [17]. Krajowe badania nad pochodnymi glikozydów alkilowych zaczęły rozkwitać. Pochodne glikozydów alkilowych obejmują głównie czwartorzędową sól amoniową glikozydu alkilowego, ester kwasu nieorganicznego glikozydu alkilowego, ester kwasu organicznego glikozydu alkilowego, sulfonian glikozydu alkilowego, betainę glikozydu alkilowego, glikozyd alkilowokrzemowy o rozgałęzionych łańcuchach itp. [18] . W porównaniu z glikozydami alkilowymi, te pochodne glikozydów alkilowych mają lepszą wydajność i więcej funkcji. W reakcji glikozydu alkilowego z kwasem chlorosulfonowym i siarczynem sodu można syntetyzować sulfonian glikozydu alkilowego, który ma większą odporność na temperaturę, rozpuszczalność w wodzie i właściwości pianotwórcze. Wang Fengshou i wsp. [19] wprowadzili do patentu metodę otrzymywania hydroksypropylosulfonianu glikozydu alkilowego. Proces jest prosty i łatwy w obsłudze. Otrzymany sulfonian glikozydu alkilowego zawiera nie tylko niejonowy środek powierzchniowo czynny glikozyd alkilo Dzięki wprowadzeniu sulfonianu poprawiono również rozpuszczalność produktu w wodzie. W ten sposób produkty Suga Nate 160NC mogą być wytwarzane i stosowane bezpośrednio w szamponach żelowych pod prysznic dla niemowląt. Glikozyd alkilowy może być syntetyzowany ze stężonym kwasem siarkowym, trójtlenkiem siarki itp. w celu syntezy siarczanu glikozydu alkilowego. Siarczan polisacharydu wykazuje działanie anty-HIV i HSV, może być stosowany w medycynie, jest potencjalnym lekiem przeciwwirusowym i przyciągnął uwagę środowiska medycznego [20]. Reakcja między glikozydem alkilowym a czwartorzędową solą amonową, produkt czwartorzędowa sól amonowa z glukozydem alkilowym ma zalety dwóch środków powierzchniowo czynnych, pienienia się, łagodności, biodegradowalności itp. zostały znacznie poprawione. Kationowe glikozydy alkilowe syntetyzowane na bazie glikozydów alkilowych charakteryzują się dobrą odpornością na temperaturę i inhibicją, są z powodzeniem stosowane w płynach wiertniczych na polach naftowych [21]. Reakcja między glikozydem alkilowym a pięciotlenkiem fosforu może syntetyzować fosforan glikozydu alkilowego, a zwilżalność, emulgowanie i dyspergowalność oraz rozpuszczanie są zwiększone. Song Bo i wsp. [22] wykorzystali glikozydy dodecylowe i tetradecylowe jako surowce do syntezy soli fosforanowych glikozydów alkilowych o różnych długościach łańcuchów, które mają lepsze właściwości powierzchniowe niż glikozydy alkilowe. Glikozyd alkilowy reaguje z kwasem cytrynowym i bezwodnikiem cytrynowym, tworząc syntezę cytrynianu glikozydu alkilowego. Nie podrażnia, ma dobre właściwości detergencyjne i stabilność. Ma doskonałą rozpuszczalność w niskich temperaturach i łatwe spłukiwanie. Mieszanie różnych dodatków. Zhang Xiaohan i in. [23] wykorzystali glikozydy alkilowe i bezwodny kwas cytrynowy jako surowce do syntezy cytrynianu glikozydu alkilowego przy użyciu samodzielnie wykonanego katalizatora kompozytowego. Po dodaniu różnych dodatków organizm ludzki ma dobre powinowactwo, brak podrażnień i podrażnień. Pozostałość, o silnym działaniu sterylizacyjnym, bardzo łatwa do degradacji, nowy rodzaj detergentu do prania odpowiedni do prania ubranek dla niemowląt. Wraz z ciągłym pogłębianiem badań i zastosowań glikozydów alkilowych, nadal pojawiają się nowe pochodne glikozydów alkilowych. Te pochodne o lepszych parametrach i nowych funkcjach mają ogromny potencjał aplikacyjny i w przyszłości będą odgrywać rolę w różnych dziedzinach wraz z glikozydami alkilowymi. 03 Zastosowanie glikozydów alkilowych 3.1 Detergent Glikozydy alkilowe mogą być stosowane w detergentach o niewielkim podrażnieniu, wysokim bezpieczeństwie i łatwej degradacji. Konwencjonalne detergenty wykorzystują głównie siarczany, alkohol, eter karboksylowany lub sulfoniany jako substancje czynne, alkanoloamidy jako zagęszczacze oraz czwartorzędowe soli amoniowej C8 ~ C16 kationowe środki powierzchniowo czynne jako fungicydy, które są bardziej drażniące. , Łatwy do pozostania i trudny do degradacji [23]. Ponadto glikozydy alkilowe wykazują dobre działanie synergistyczne z powszechnie stosowanymi anionowymi i niejonowymi środkami powierzchniowo czynnymi. Po zmieszaniu mogą zmniejszyć ilość środków powierzchniowo czynnych i mają lepszą odporność na niskie temperatury i twardą wodę. Ze względu na te doskonałe właściwości glikozydy alkilowe są stosowane w różnych wysokiej klasy detergentach. 3.2 Kosmetyki Glikozydy alkilowe mogą być stosowane w kosmetyce, są bogate w pianę, delikatne, łagodne i niedrażniące, mają działanie emulgujące, nawilżające i dobre synergiczne działanie związków [24]. Produkty z glikozydami alkilowymi są wysoce bezpieczne i mogą być stosowane u niemowląt i małych dzieci. Na przykład pochodne sulfonianów glikozydów alkilowych są szeroko stosowane w produktach do pielęgnacji niemowląt i dzieci. Glikozydy alkilowe są coraz częściej stosowane w produktach do kąpieli, szamponach, produktach do pielęgnacji skóry i innych produktach i są preferowane przez konsumentów. 3.3 Przetwórstwo spożywcze Glikozydy alkilowe mogą być stosowane w dodatkach do żywności w celu wspomagania emulgowania żywności, z efektem pieniącym i zagęszczającym. Dodatek glikozydów alkilowych może rozproszyć kombinację tłuszczu i wody w żywności, a różne składniki żywności można równomiernie wymieszać, aby poprawić smak żywności, zwiększyć stabilność żywności i wydłużyć czas przechowywania żywności. Jako ekologiczny i bezpieczny dodatek do żywności, glikozydy alkilowe mają szerokie perspektywy zastosowania w przemyśle spożywczym. 3.4 Medycyna rolnicza Glikozydy alkilowe mogą być stosowane w pestycydach i produktach farmaceutycznych. Glikozydy alkilowe mają dobre właściwości zwilżające i penetrujące, co może sprzyjać wchłanianiu pestycydów przez uprawy; Glikozydy alkilowe łatwo ulegają biodegradacji i mają dobrą higroskopijność. Mogą być stosowane jako emulgatory i wykazują synergistyczne działanie z pestycydami, takimi jak herbicydy i insektycydy [25]. W badaniach za granicą wykorzystano glikozydy alkilowe jako środki powierzchniowo czynne do otrzymywania mikroemulsji o strukturze koloidalnej oraz stosowano je jako nośniki w lekach [26]. Glikozydy alkilowe C8 ~ C12 mają szerokie spektrum właściwości przeciwbakteryjnych przeciwko bakteriom i grzybom i mogą być stosowane do dezynfekcji i czyszczenia medycznego. Glikozydy alkilowe mają doskonałą kompatybilność. Po zgodności z chińskim ziołolecznictwem mają stabilny wygląd i doskonałe właściwości lecznicze [27]. 3.5 Przemysł petrochemiczny Glikozydy alkilowe mogą być stosowane w płynach wiertniczych w celu tłumienia zapadania się i smarowania oraz w celu poprawy pojemności fazy stałej i odporności na temperaturę płynów wiertniczych. Może być również stosowany jako reduktor lepkości i środek ubytkowy do płuczek wiertniczych, jako dyspergator i opóźniacz do zaczynów cementowych, jako emulgator do płuczek wiertniczych typu olej w wodzie oraz jako środek spieniający do układów mikropiankowych [21]. Wysokowydajne płuczki wiertnicze zawierające glikozydy alkilowe i ich pochodne znalazły obecnie zastosowanie na dużą skalę i odegrały ważną rolę w przemyśle petrochemicznym. Ponadto glikozydy alkilowe są również szeroko stosowane w przemyśle tekstylnym, papierniczym, skórzanym i utylizacji odpadów. W przetwarzaniu odpadów zastosowanie surfaktantów glikozydowych alkilowych może przyspieszyć rozpuszczanie, hydrolizę i zakwaszanie odpadów organicznych podczas rozkładu beztlenowego, skracając czas przetwarzania odpadów [28]. W przemyśle tekstylnym glikozydy alkilowe mogą być stosowane we wszystkich aspektach produkcji tekstyliów, jako detergenty, środki do szorowania, środki przeciwpieniące, dyspergatory itp. W przemyśle garbarskim glikozydy alkilowe mogą być stosowane w syntezie chemikaliów skórzanych i procesie garbowania [29]. 04 Wniosek Jako surfaktant na bazie biomasy, glikozydy alkilowe mają wiele zalet. Mają bogate źródła surowców, zielone procesy syntetyczne, doskonałe osiągi produktów i szerokie perspektywy rozwoju. W artykule szczegółowo przedstawiono proces otrzymywania glikozydów alkilowych, w tym źródło surowców, proces syntezy, dobór katalizatorów oraz metody dealkoholizacji i odbarwiania, a także przedstawiono specyficzne zastosowanie glikozydów alkilowych i ich pochodnych w różnych dziedzinach w podziale na kategorie. Można stwierdzić, że powiązane badania nad glikozydami alkilowymi szybko się rozwijają, a obszary zastosowań również się rozszerzają, co ma ważne znaczenie badawcze i perspektywy zastosowań. Wraz z ciągłym postępem branży glikozydów alkilowych należy również zauważyć, że nadal występują niedobory. Proces syntezy glikozydów alkilowych musi być dalej optymalizowany, w celu uzyskania łagodniejszych warunków reakcji; metoda odbarwiania musi być jeszcze bardziej ulepszona, aby przygotować produkty o jaśniejszym kolorze; Przemysłowe zastosowanie instrumentów pochodnych musi być dalej badane i stosowane w różnych gałęziach przemysłu tak szybko, jak to możliwe. Ponieważ coraz więcej uwagi poświęca się koncepcji zielonego rozwoju, glikozydy alkiloglikozydy na bazie biomasy i ich pochodne z pewnością będą miały duży rozwój i szersze zastosowanie, służąc gospodarce narodowej i źródłom utrzymania ludzi.
Glikozydy alkilowe mają pewne zalety w przygotowywaniu i stosowaniu codziennych produktów chemicznych
Glikozydy alkilowe mogą być stosowane w wielu gałęziach przemysłu i dziedzinach, takich jak: przemysł myjący, przemysł kosmetyczny, przemysł spożywczy, druk i farbowanie tekstyliów, pestycydy i farmaceutyki. Jako surowce do neutralnych niejonowo detergentów ma szerokie perspektywy zastosowania i jest dostępny Stosowany w wysokiej jakości środkach do czyszczenia ubrań. Ponadto glikozydy alkilowe mają szerokie spektrum działania przeciwbakteryjnego wobec bakterii Gram-ujemnych, bakterii Gram-dodatnich i grzybów. Dlatego ma więcej zalet jako środek do czyszczenia zastawy stołowej, szampon, środek do czyszczenia skóry i środek do czyszczenia toalet. Glikozydy alkilowe mogą być również stosowane jako emulgatory, środki zwilżające, środki spieniające, zagęszczacze, dyspergatory i środki pyłoszczelne. W ostatnich latach osiągnął dobre efekty aplikacyjne w emulgatorach pestycydów. Jako nowy rodzaj niejonowego środka powierzchniowo czynnego, glikozydy alkilowe mają wiele unikalnych zalet. Na przykład ma oczywiste działanie synergistyczne z anionowym środkiem powierzchniowo czynnym; bogaty w pianę; mniej drażniący dla skóry; nietoksyczny i dobra biodegradowalność itp., Co sprawia, że glikozydy alkilowe mają pewną wyższość, która jest szeroko stosowana. Szampon: Za pomocą glikozydu alkilowego można przekształcić go w nietoksyczny szampon odżywczy, nie szkodzi ludzkiemu ciału i włosom, nie ma podrażnień, może odżywiać włosy, nawilżać włosy i sprawiać, że są długotrwale nawilżane, aby zapobiec wysuszeniu włosów i rozdwajaniu się końcówek; Posługiwać się Po włosach są gładkie i gładkie, łatwe do rozczesania, antystatyczne, nie zanieczyszczają środowiska. Glikozydy alkilowe są bogate w pianę, mają odpowiednią lepkość i mają dobre właściwości myjące. Oczyszczanie skóry: jak wspomniano wcześniej. Glikozydy alkilowe prawie nie działają drażniąco na ludzką skórę. Dlatego glikozydy alkilowe są całkowicie odpowiednie do stosowania w produktach takich jak kąpiele oczyszczające skórę i środki do mycia twarzy. Jednocześnie zachowanie fazowe glikozydów alkilowych sprawia, że glikozydy alkilowe łatwo łączą się z innymi środkami powierzchniowo czynnymi w celu wytworzenia produktów. Płyn do prania: W serii glikozydów alkilowych, glikozyd alkilowy jako niejonowy środek powierzchniowo czynny jest szczególnie skuteczny w usuwaniu oleistych zabrudzeń. Zastosowanie glikozydów alkilowych w detergentach do prania ma następujące zalety: (1) Może wytwarzać bogatą i delikatną pianę. Ze względu na istnienie tych delikatnych pęcherzyków zmniejsza się tarcie ubrań, zwłaszcza cienkich ubrań, takich jak produkty wełniane i jedwabne w pralce, co jest korzystne dla ochrony tkanin. (2) Nadaje się do prania w zimnej wodzie. (3) Zmniejsz podrażnienie detergentu do prania. Detergent do prania wyposażony w glikozyd alkilowy może skutecznie usuwać zabrudzenia i plamy olejowe, a także ma miękkość, właściwości antystatyczne i odporność na kurczenie się i może być normalnie stosowany w twardej wodzie.