新型銀制品洗滌劑的研制

盧羲亞，于 媛，韓英男，龍小柱

(沈陽化工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110142)

銀是一種白色貴金屬，具有良好的導(dǎo)電性、反光性和耐腐蝕性.銀及其合金有良好的化學(xué)惰性和金屬光澤，在歷史上主要作為貨幣和藝術(shù)品.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，銀憑借其獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)，在餐具和飾物等行業(yè)被廣泛使用[1-2].時(shí)下銀質(zhì)工藝用品在市場(chǎng)上已占有一席之地，銀筷子、銀勺子、銀碗也逐漸被百姓所接納.所有貴金屬中，銀的化學(xué)性質(zhì)最為活潑[3],其在大氣中易被氧化而變色，使產(chǎn)品的光學(xué)性能降低，從而影響其使用性和裝飾性，降低了使用價(jià)值[4-5].因此，如何清潔和保護(hù)銀制品，引起了人們的關(guān)注.

本研究工作是制備一種高效的洗滌劑，將銀放入該物質(zhì)中幾秒后可清除銀表面被腐蝕變色的部分，并增強(qiáng)其抗氧化能力，使銀制品恢復(fù)原有金屬光澤.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

試劑：硝酸、有機(jī)酸、氨-氯化銨緩沖液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液、醋酸-醋酸鈉緩沖液、AOS(α-烯基磺酸鈉)、 AEO-3(脂肪醇聚氧乙烯醚)、APG(烷基糖苷).

儀器：BS/BT電子天平,大連中匯達(dá)科學(xué)儀器有限公司;101-1干燥箱,金菱科教實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;pH測(cè)定儀,武漢中核儀表有限公司.

材料準(zhǔn)備：表面被氧化的銀勺子若干,長19.5 cm、寬度為12 cm的銀盤子若干.

1.2 實(shí)驗(yàn)原理及方法

銀制品暴露在潮濕的空氣中，會(huì)與空氣中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成銀的氧化物附著在銀制品表面，使其光澤變暗.實(shí)驗(yàn)研制一種銀器洗滌劑，用制備的銀器洗滌劑與深色的氧化層發(fā)生反應(yīng)，有效清洗銀制品，使銀制品恢復(fù)原有光澤.

1.2.1 緩沖溶液的篩選與配制

緩沖溶液是由弱酸及其鹽、弱堿及其鹽組成的混合溶液，能在一定程度上抵消、減輕外加強(qiáng)酸或強(qiáng)堿對(duì)溶液酸堿度的影響，保持溶液的pH相對(duì)穩(wěn)定.選擇的原則是不能與所應(yīng)用的試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)且對(duì)分析過程無干擾.實(shí)驗(yàn)研究的產(chǎn)品考慮無毒、無污染的條件，篩選了氨-氯化銨緩沖液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液、醋酸-醋酸鈉緩沖液.以下是3種緩沖溶液的制備方法.

氨-氯化銨緩沖溶液的配制：稱取0.365 g氯化氫和量取2 mL濃度為12 mol/L的氨水溶液于燒杯中，加少量水溶解，移到100 mL的容量瓶中，定容到100 mL.

碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖溶液的配制：稱取0.840 g碳酸氫鈉于燒杯中，加入少量水溶液，移到100 mL容量瓶中，定容到100 mL.

醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的配制：稱取1.200 g醋酸鈉和0.400 g氫氧化鈉于燒杯中，加少量去離子水溶解，將溶液移到100 mL容量瓶中，去離子水定容到100 mL.

3種緩沖溶液濃度均為0.1 mol/L.

1.2.2 銀器洗滌劑制備

將有機(jī)酸、硝酸、表面活性劑及配制好的緩沖溶液按比例量取后倒入100 mL燒杯中,混合均勻，再轉(zhuǎn)入潔凈的250 mL容量瓶中，配制250 mL的洗滌劑溶液(余量用蒸餾水),即得到產(chǎn)品.

通過單因素試驗(yàn)進(jìn)一步研究各種因素對(duì)洗滌效果的影響，從而選擇出最佳用量.

2 結(jié)果與討論

2.1 有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)對(duì)洗滌效果的影響

有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)直接影響洗滌效果及產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益.在保證洗滌效果好、耗時(shí)短的前提下，以有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)低為宜.在室溫條件下，考察有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)(5 %、10 %、15 %、20 %、25 %)對(duì)洗滌效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示.

表1 有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)對(duì)洗滌效果的影響Table 1 Effect of organic acid volume fraction on the tine of experiment

從表1可以看出，有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)為20 %時(shí)可以達(dá)到預(yù)期效果.實(shí)驗(yàn)本著節(jié)約成本的前提，采用有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)為20 %.

2.2 硝酸體積分?jǐn)?shù)對(duì)洗滌效果的影響

硝酸易使銀被氧化，但加入一定量的硝酸更有利于對(duì)銀制品的洗滌，提高洗滌劑的洗滌效率.在室溫條件下，采用體積分?jǐn)?shù)為20 %的有機(jī)酸，考察硝酸體積分?jǐn)?shù)(1.0 %、2.0 %、3.0 %、4.0 %、5.0 %)對(duì)洗滌效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示.從表2可看出，當(dāng)硝酸體積分?jǐn)?shù)為3.0 %時(shí)可以達(dá)到預(yù)期效果.實(shí)驗(yàn)以節(jié)約成本為前提，采用體積分?jǐn)?shù)為3.0 %的硝酸最為適宜.

表2 硝酸體積分?jǐn)?shù)對(duì)洗滌效果的影響Table 2 Influence of nitric acid volume fraction on washing effect

2.3 緩沖溶液的篩選及體積分?jǐn)?shù)對(duì)洗滌效果的影響

2.3.1 緩沖溶液的篩選

為了達(dá)到良好的效果，選擇了3種緩沖溶液進(jìn)行試驗(yàn)，研究他們對(duì)洗滌效果的影響.3種緩沖溶劑分別是氨-氯化銨緩沖液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖液、醋酸-醋酸鈉緩沖液.在室溫條件下，采用的3種緩沖溶液的體積分?jǐn)?shù)均為1.5 %，有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)為20 %，硝酸體積分?jǐn)?shù)為3.0 %，考察洗滌效果，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示.從表3可以看出，緩沖溶液醋酸-醋酸鈉的效果最好.以下實(shí)驗(yàn)采用醋酸-醋酸鈉緩沖液.

表3 緩沖溶液的篩選與確定Table 3 Screening and determination of buffer solution

2.3.2 緩沖溶液體積分?jǐn)?shù)對(duì)洗滌效果的影響

在實(shí)驗(yàn)2.3.1的基礎(chǔ)上，考查醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的體積分?jǐn)?shù)(1.1 %、1.3 %、1.5 %、1.7 %)對(duì)洗滌效果的影響，結(jié)果如表4所示.

表4 緩沖溶液體積分?jǐn)?shù)的確定Table 4 Determination of buffer solution volume fraction

從表4可以看出，醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的體積分?jǐn)?shù)為1.3 %時(shí)可以達(dá)到預(yù)期效果.實(shí)驗(yàn)以節(jié)約成本為前提，采用體積分?jǐn)?shù)為1.3 %的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液最為適宜.

2.4 表面活性劑的篩選及體積分?jǐn)?shù)對(duì)洗滌效果的影響

2.4.1 表面活性劑的篩選

表面活性劑能夠改變物質(zhì)表面張力，具有潤濕、增溶、發(fā)泡、洗滌等作用.根據(jù)洗滌需要加入環(huán)保性表面活性劑更有利于洗滌.通過查閱資料，并對(duì)表面活性劑溶解性、潤濕力、去污力、生物降解性以及成本等方面的考察與分析，篩選了AOS、AEO-3、APG三種表面活性劑及它們的復(fù)合表面活性劑進(jìn)行洗滌效果的對(duì)比分析.在室溫條件下，采用有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)為20 %、硝酸體積分?jǐn)?shù)為3.0 %、醋酸-醋酸鈉緩沖溶液體積分?jǐn)?shù)為1.3 %，考察不同表面活性劑(每組體積分?jǐn)?shù)均為2.0 %)的洗滌效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示.

表5 表面活性劑的篩選與確定Table 5 Screening and determination of surfactants

從表5可以看出，表面活性劑AEO-3和APG體積比為2∶1時(shí),發(fā)泡性適中且洗滌效果最好.實(shí)驗(yàn)采用AEO-3與APG體積比為2∶1的復(fù)合表面活性劑最為適宜.

2.4.2 表面活性劑體積分?jǐn)?shù)對(duì)洗滌效果的影響

在實(shí)驗(yàn)2.4.1的基礎(chǔ)上，考察AEO-3、APG復(fù)合表面活性劑體積分?jǐn)?shù)(1.0 %、3.0 %、5.0 %)對(duì)洗滌效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示.

表6 表面活性劑體積分?jǐn)?shù)的確定Table 6 Determination of surfactant volume fraction

從表6可以看出，AEO-3、APG復(fù)合表面活性劑體積分?jǐn)?shù)為1.0 %和5.0 %時(shí)洗滌效果較差，體積分?jǐn)?shù)為3.0 %時(shí)洗滌效果最好.實(shí)驗(yàn)采用AEO-3、APG復(fù)合表面活性劑的體積分?jǐn)?shù)為3.0 %最為適宜.

2.5 洗滌時(shí)間對(duì)洗滌效果的影響

適當(dāng)?shù)南礈鞎r(shí)間，不僅能保證洗滌效果，同時(shí)也能提高洗滌效率.洗滌時(shí)間太短時(shí)，銀制品不能充分洗滌，時(shí)間太長還會(huì)導(dǎo)致銀制品表面拋光部分被腐蝕，從銀制品外觀也能夠直接反映出洗滌時(shí)間長短對(duì)銀制品的影響.在室溫條件下，采用有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)為20 %、硝酸體積分?jǐn)?shù)為3.0 %、醋酸-醋酸鈉緩沖溶液體積分?jǐn)?shù)為1.3 %、AEO-3與APG復(fù)合表面活性劑體積分?jǐn)?shù)為3.0 % 時(shí)，考察洗滌時(shí)間(6 s、8 s、10 s、12 s、14 s)對(duì)洗滌效果的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表7所示.

表7 洗滌時(shí)間對(duì)洗滌效果的影響Table 7 Influence of washing time on washing effect

從表7可以看出:6～8 s時(shí)洗滌時(shí)間短，銀制品洗滌不徹底，洗滌效果不好;洗滌時(shí)間為10～14 s時(shí)，銀制品洗滌徹底，洗滌效果最佳.由于考慮洗滌效率，實(shí)驗(yàn)采用10 s為洗滌時(shí)間.

3 結(jié) 論

(1) 洗滌劑的適宜配比為：有機(jī)酸體積分?jǐn)?shù)為20 %，硝酸體積分?jǐn)?shù)為3.0 %，醋酸-醋酸鈉緩沖溶液體積分?jǐn)?shù)為1.3 %，AEO-3、APG復(fù)合表面活性劑體積分?jǐn)?shù)3.0 %.

(2) 最佳洗滌時(shí)間為10 s.

(3) 研制的銀制品洗滌劑，能高效環(huán)保地清潔銀制品表面氧化物，且原料和工藝簡(jiǎn)單，使用方便、效果良好.