Surfactants sind Zusammensetzungen, die die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit, der Grenzflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten oder dessen zwischen einer Flüssigkeit und einem Festkörper senken. Surfactants kann als Reinigungsmittel, anfeuchtende Reagenzien, Emulgatoren, schaumige Agenten und Dispergiermittel handeln.

Etymologie

Der Begriff surfactant ist eine Mischung von energischen Oberflächenagenten.

Im Index werden Medicus und die Nationale USA-Bibliothek der Medizin, surfactant für den bedeutenden Lungensurfactant vorbestellt. Für die allgemeinere Bedeutung, erscheinen Sie aktives Reagenz ist das Kopfstück.

Definition

Surfactants sind gewöhnlich organische Zusammensetzungen, die amphiphilic sind, bedeutend, dass sie beide hydrophoben Gruppen (ihre Schwänze) und wasserquellfähige Gruppen (ihre Köpfe) enthalten. Deshalb enthält ein surfactant Molekül beide ein Wasser unlöslich (oder Öl auflösbar) Bestandteil und ein auflösbarer Wasserbestandteil. Moleküle von Surfactant werden sich in Wasser verbreiten und an Schnittstellen zwischen Luft und Wasser oder an der Schnittstelle zwischen Öl und Wasser im Fall adsorbieren, wo Wasser mit Öl gemischt wird. Die unlösliche hydrophobe Gruppe kann sich aus der Hauptteil-Wasserphase in die Luft oder in die Ölphase ausstrecken, während die auflösbare Wasserhauptgruppe in der Wasserphase bleibt. Diese Anordnung von surfactant Molekülen an der Oberfläche modifiziert die Oberflächeneigenschaften von Wasser am Wasser/Luft oder der Wasser/Öl Schnittstelle.

Die Struktur von surfactant führt Wasser stufenweise ein

Im Hauptteil wässrige Phase bilden surfactants Anhäufungen wie micelles, wo die hydrophoben Schwänze den Kern der Anhäufung bilden und die wasserquellfähigen Köpfe im Kontakt mit der Umgebungsflüssigkeit sind. Andere Typen von Anhäufungen wie kugelförmiger oder zylindrischer micelles oder bilayers können gebildet werden. Die Gestalt der Anhäufungen hängt von der chemischen Struktur des surfactants, abhängig vom Gleichgewicht der Größen des hydrophoben Schwanzes und wasserquellfähigen Kopfs ab. Das ist als der HLB, Wasserquellfähiges-lipophilic Gleichgewicht bekannt.

Adsorbierte Schichten von surfactants am Gleichgewicht

Surfactants reduzieren die Oberflächenspannung von Wasser durch das Absorbieren an der Flüssig-Gasschnittstelle. Die Abnahme der Oberflächenspannung hängt von der Zahl von adsorbierten Molekülen pro Einheitsgebiet, genannt das Oberflächenübermaß ab. Die Beziehung, die die Oberflächenspannung und das Oberflächenübermaß verbindet, ist als die Isotherme von Gibbs bekannt.

Dynamik von surfactants an Schnittstellen

Die Dynamik der Adsorption von surfactants ist für praktische Anwendungen wie Schäumen, das Emulgieren oder die Überzug-Prozesse von großer Bedeutung, wo Luftblasen oder Fälle schnell erzeugt werden und stabilisiert werden müssen. Die Dynamik der Adsorption hängt vom Diffusionskoeffizienten des surfactants ab. Tatsächlich, weil die Schnittstelle geschaffen wird, wird die Adsorption durch die Verbreitung des surfactants zur Schnittstelle beschränkt. In einigen Fällen, dort besteht eine Barriere der Energie für die Adsorption oder den desorption des surfactants, dann ist die Adsorptionsdynamik, wie 'kinetisch beschränkt', bekannt. Solche Energiebarriere kann wegen steric oder elektrostatischer Repulsionen sein.

Die Oberfläche rheology surfactant Schichten, einschließlich der Elastizität und Viskosität der surfactant Schichten spielt eine sehr wichtige Rolle in der Schaum- oder Emulsionsstabilität.

Charakterisierung von Schnittstellen und surfactant Schichten

Zwischengesichts- und Oberflächenspannung kann durch klassische Methoden wie der charakterisiert werden

- Anhänger oder Fall-Methode spinnend

Dynamische Oberflächenspannungen, d. h. Oberflächenspannung als eine Funktion der Zeit, können durch den Maximalen Luftblase-Druck-Apparat erhalten werden

Die Struktur von surfactant Schichten kann durch ellipsometry oder Röntgenstrahl-Reflexionsvermögen studiert werden.

Oberfläche rheology kann durch die schwingende Fall-Methode charakterisiert werden oder Oberflächenrheometer wie doppelter Kegel scheren, doppelter Ring oder magnetische Stange scheren Oberflächenrheometer.

Anwendungen

Surfactants spielen eine wichtige Rolle als Reinigung, Befeuchtung, Zerstreuung, das Emulgieren, die schaumigen und antischaumigen Agenten in vielen praktischen Anwendungen und Produkten, einschließlich:

• Reinigungsmittel
• Stoff-Enthärtungsmittel
• Emulsionen
• Farben
• Bindemittel
• Tinten
• Antinebel
• Skiwachse, Snowboard-Wachs
• Deinking von wiederverwandten Papieren, im Schwimmen, sich waschend und den enzymatischen Prozessen
• Abführmittel
• Formulierungen von Agrochemical
• Herbizide (ein)
• Insektizide
• Quant-Punktüberzüge
• Biocides (sanitizers)
• Kosmetik:
• Schamponiert
• Haarklimaanlagen (nach dem Shampoo)
• Zahnpasten
• Spermizide (nonoxynol-9)
• Brandbekämpfung
• Rohrleitungen, flüssiges Schinderei-Reduzieren-Reagenz
• Surfactant alkalische Polymer (hat gepflegt, Öl in Ölquellen zu mobilisieren)
• Eisenflüssigkeiten
• Leckstelle-Entdecker

Reinigungsmittel in der Biochemie und Biotechnologie

In der Lösung helfen Reinigungsmittel solubilize Molekülen durch das Trennen von Anhäufungen und das Entfalten von Proteinen, einschließlich SDS, CTAB. Reinigungsmittel sind Schlüsselreagenzien, um Protein durch lysis der Zellen und Gewebe herauszuziehen: Sie lösen den lipidic der Membran bilayer (SDS, Triton X-100, X-114, JUNGEN, DOC und NP-40), und solubilize Proteine auf. Mildere Reinigungsmittel wie (OctylThioGlucosides) sind an solubilize vernünftige Proteine (Enzyme, Empfänger) gewöhnt. Non-solubilized Material wird durch centrifugation oder andere Mittel geerntet. Für die Elektrophorese, zum Beispiel, werden Proteine mit SDS klassisch behandelt, um den Eingeborenen tertiär und Vierergruppe-Strukturen zu denaturieren, die Trennung von Proteinen gemäß ihrem Molekulargewicht erlaubend.

Reinigungsmittel sind auch an decellularise Organe gewöhnt gewesen. Dieser Prozess erhält eine Matrix von Proteinen aufrecht, die die Struktur des Organs und häufig des Mikrogefäßnetzes bewahrt. Der Prozess ist erfolgreich verwendet worden, um Organe wie die Leber und das Herz für die Verpflanzung in Ratten vorzubereiten. Lungensurfactants werden auch durch Zellen des Typs II der Lungenalveolen in Säugetieren natürlich verborgen.

Klassifikation von surfactants

Surfactants kann einen cationic, anionic oder neutralen Kopf haben. Mehrere Typen von hydrophoben Schwänzen bestehen.

sieh Klassifikation von surfactants

Aktueller Markt und Vorhersage

Die jährliche globale Produktion von surfactants war 13 Millionen Metertonnen 2008, und der jährliche Umsatz hat US$ 24.33 Milliarden 2009, fast 2 % vom vorherigen Jahr erreicht. Wie man erwartet, erfährt der Markt ziemlich gesundes Wachstum durch 2.8 % jährlich bis 2012 und durch 3.5 - 4 % danach. Fachmänner nehmen an, dass der globale surfactant Markt Einnahmen von mehr als US$ 41 Milliarden 2018 - das Übersetzen zu einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 4.5% erzeugt

Gesundheit und Umweltmeinungsverschiedenheit

Wie man

bekannt, sind einige surfactants für Tiere, Ökosysteme und Menschen toxisch, und können die Verbreitung anderer Umweltverseuchungsstoffe vergrößern. Trotzdem werden sie auf zahlreiche Weisen auf dem Land und in Wassersysteme, ob als ein Teil eines beabsichtigten Prozesses oder als Industrieller und Haushaltsabfälle alltäglich abgelegt. Einige surfactants haben vorgehabt oder freiwillige Beschränkungen ihres Gebrauches. Zum Beispiel ist PFOS ein beharrlicher organischer Schadstoff, wie beurteilt, durch die Stockholmer Tagung. Zusätzlich ist PFOA einer freiwilligen Abmachung durch die amerikanische Umweltbundesbehörde  und acht chemische Gesellschaften unterworfen gewesen, um Emissionen der Chemikalie und seiner Vorgänger zu reduzieren und zu beseitigen.

Die zwei größeren surfactants verwendet waren das Jahr 2000 geradliniger alkylbenzene sulfonates (LAS) und Alkyl-Phenol ethoxylates (APE). Sie brechen in den Bedingungen zusammen, die in Klärwerken und in Boden gefunden sind.

Gewöhnliches spülendes Reinigungsmittel wird zum Beispiel Wasserdurchdringen in Boden fördern, aber die Wirkung würde nur ein paar Tage dauern (viele reinigende Standardwäscherei-Puder enthalten Niveaus von Chemikalien wie Alkali und chelating Reagenzien, die zu Werken zerstörend sein können und auf Böden nicht angewandt werden sollten). Kommerzielle Boden-Befeuchtungsagenten werden fortsetzen, seit einer beträchtlichen Periode zu arbeiten, aber sie werden schließlich durch Boden-Kleinstlebewesen erniedrigt. Einige können jedoch die Lebenszyklen von einigen Wasserorganismen stören, so sollte Sorge genommen werden, um Entscheidungslauf dieser Produkte in Ströme zu verhindern, und Überprodukt unten nicht gewaschen werden sollte.

Anionic surfactants kann in Böden als das Ergebnis der Matsch-Anwendung, Abwasser-Bewässerung und Wiedervermittlungsprozesse gefunden werden. Relativ hohe Konzentrationen von surfactants zusammen mit Mehrmetallen können eine Umweltgefahr vertreten. Bei niedrigen Konzentrationen, surfactant Anwendung wird kaum eine bedeutende Wirkung auf die Spur-Metallbeweglichkeit haben.

Biosurfactants

Biosurfactants sind oberflächenaktive durch lebende Zellen aufgebaute Substanzen; sie sind allgemein nichttoxisch und biologisch abbaubar. Das Interesse an mikrobischem surfactants hat in den letzten Jahren wegen ihrer Ungleichheit, umweltfreundlicher Natur, Möglichkeit fest zugenommen

von groß angelegter Produktion, Selektivität, Leistung unter äußersten Bedingungen und potenziellen Anwendungen im Umweltschutz.

Biosurfactants erhöhen den emulsification von Kohlenwasserstoffen, haben das Potenzial zu solubilise Kohlenwasserstoff-Verseuchungsstoffen und vergrößern ihre Verfügbarkeit für die mikrobische Degradierung. Der Gebrauch von Chemikalien für die Behandlung der beschmutzten Seite eines Kohlenwasserstoffs kann die Umgebung mit ihren Nebenprodukten verseuchen, wohingegen biologische Behandlung Schadstoffe effizient zerstören kann, selbst biologisch abbaubar seiend. Folglich kann das Biosurfactant-Produzieren von Kleinstlebewesen eine wichtige Rolle im beschleunigten bioremediation von Kohlenwasserstoff-verseuchten Seiten spielen. Diese Zusammensetzungen können auch in der erhöhten Ölwiederherstellung verwendet werden und können für andere potenzielle Anwendungen im Umweltschutz betrachtet werden. Andere Anwendungen schließen Herbizide und Schädlingsbekämpfungsmittel-Formulierungen, Reinigungsmittel, Gesundheitsfürsorge und Kosmetik, Fruchtfleisch und Papier, Kohle, Textilwaren, keramische Verarbeitung und Nahrungsmittelindustrien, Uran-Erzverarbeitung und mechanischen dewatering von Torf ein.

Wie man

bekannt, bauen mehrere Kleinstlebewesen oberflächenenergische Agenten auf; die meisten von ihnen sind Bakterien und Hefe. Wenn angebaut, auf dem Kohlenwasserstoff-Substrat als die Kohlenstoff-Quelle bauen diese Kleinstlebewesen eine breite Reihe von Chemikalien mit der Oberflächentätigkeit, wie glycolipid, phospholipid, und andere auf. Diese Chemikalien werden aufgebaut, um das Kohlenwasserstoff-Substrat zu emulgieren und seinen Transport in die Zellen zu erleichtern. In einigen Bakterienarten wie Pseudomonas aeruginosa werden biosurfactants auch an einer Gruppe motility beteiligt Verhalten hat das Schwärmen motility genannt.

Biosurfactants und Deepwater Horizon

Der Gebrauch von biosurfactants als eine Weise, Erdöl von verseuchten Seiten zu entfernen, ist infrage gestellt, und als unverantwortlich und umweltsmäßig unsicher kritisiert worden. Biosurfactants wurden durch BP nach dem Deepwater Horizont nicht verwendet, den Auslandsbohrinsel am 20. April 2010 auf der resultierenden Deepwater Horizont-Olkatastrophe heruntergekommen ist. Jedoch wurden beispiellose Beträge von Corexit, eine surfactant Lösung, die von der Nalco Holdingsgesellschaft erzeugt ist (dessen aktive Zutat Tween-80 ist), direkt in den Ozean an der Leckstelle und auf der Oberfläche des Meerwassers, die Theorie zerstäubt, die ist, dass der surfactants individuelle Moleküle von Öl isolieren würde, es leichter für erdölverbrauchende Mikroben machend, das Öl zu verdauen. Jedoch sagen einige Wissenschaftler, dass, anstatt der Situation zu helfen, die surfactants nur geschafft haben, das Öl unter der Oberfläche und außer Sicht zu verstreuen und zu versenken. Natürlich vorkommende erdölverbrauchende Mikroben haben sich auf dem Boden des Ozeans entwickelt, wo sie sich angepasst haben, um in Gebieten zu leben, wo Öl natürlich vom Ozeanboden sickert.

Siehe auch

• Antinebel
• Reinigungsmittel von Cleavable
• MBAS Feinprobe, eine Feinprobe, die anionic surfactants in Wasser mit einer Bläuen-Reaktion anzeigt.
• Niosome
• Emulsion
• Lungensurfactant
• Surfactants in Farbe

Links

• Surfactants hat für Eltern erklärt