新型银制品洗涤剂的研制

卢羲亚，于 媛，韩英男，龙小柱

(沈阳化工大学 化学工程学院， 辽宁 沈阳 110142)

银是一种白色贵金属，具有良好的导电性、反光性和耐腐蚀性.银及其合金有良好的化学惰性和金属光泽，在历史上主要作为货币和艺术品.随着科学技术的发展和生活水平的提高，银凭借其独特的优良性质，在餐具和饰物等行业被广泛使用[1-2].时下银质工艺用品在市场上已占有一席之地，银筷子、银勺子、银碗也逐渐被百姓所接纳.所有贵金属中，银的化学性质最为活泼[3],其在大气中易被氧化而变色，使产品的光学性能降低，从而影响其使用性和装饰性，降低了使用价值[4-5].因此，如何清洁和保护银制品，引起了人们的关注.

本研究工作是制备一种高效的洗涤剂，将银放入该物质中几秒后可清除银表面被腐蚀变色的部分，并增强其抗氧化能力，使银制品恢复原有金属光泽.

1 实验部分

1.1 主要试剂和仪器

试剂：硝酸、有机酸、氨-氯化铵缓冲液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液、AOS(α-烯基磺酸钠)、 AEO-3(脂肪醇聚氧乙烯醚)、APG(烷基糖苷).

仪器：BS/BT电子天平,大连中汇达科学仪器有限公司;101-1干燥箱,金菱科教实验设备有限公司;pH测定仪,武汉中核仪表有限公司.

材料准备：表面被氧化的银勺子若干,长19.5 cm、宽度为12 cm的银盘子若干.

1.2 实验原理及方法

银制品暴露在潮湿的空气中，会与空气中的物质发生反应，生成银的氧化物附着在银制品表面，使其光泽变暗.实验研制一种银器洗涤剂，用制备的银器洗涤剂与深色的氧化层发生反应，有效清洗银制品，使银制品恢复原有光泽.

1.2.1 缓冲溶液的筛选与配制

缓冲溶液是由弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液，能在一定程度上抵消、减轻外加强酸或强碱对溶液酸碱度的影响，保持溶液的pH相对稳定.选择的原则是不能与所应用的试剂发生化学反应且对分析过程无干扰.实验研究的产品考虑无毒、无污染的条件，筛选了氨-氯化铵缓冲液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液.以下是3种缓冲溶液的制备方法.

氨-氯化铵缓冲溶液的配制：称取0.365 g氯化氢和量取2 mL浓度为12 mol/L的氨水溶液于烧杯中，加少量水溶解，移到100 mL的容量瓶中，定容到100 mL.

碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液的配制：称取0.840 g碳酸氢钠于烧杯中，加入少量水溶液，移到100 mL容量瓶中，定容到100 mL.

醋酸-醋酸钠缓冲溶液的配制：称取1.200 g醋酸钠和0.400 g氢氧化钠于烧杯中，加少量去离子水溶解，将溶液移到100 mL容量瓶中，去离子水定容到100 mL.

3种缓冲溶液浓度均为0.1 mol/L.

1.2.2 银器洗涤剂制备

将有机酸、硝酸、表面活性剂及配制好的缓冲溶液按比例量取后倒入100 mL烧杯中,混合均匀，再转入洁净的250 mL容量瓶中，配制250 mL的洗涤剂溶液(余量用蒸馏水),即得到产品.

通过单因素试验进一步研究各种因素对洗涤效果的影响，从而选择出最佳用量.

2 结果与讨论

2.1 有机酸体积分数对洗涤效果的影响

有机酸体积分数直接影响洗涤效果及产品经济效益.在保证洗涤效果好、耗时短的前提下，以有机酸体积分数低为宜.在室温条件下，考察有机酸体积分数(5 %、10 %、15 %、20 %、25 %)对洗涤效果的影响,实验结果如表1所示.

表1 有机酸体积分数对洗涤效果的影响Table 1 Effect of organic acid volume fraction on the tine of experiment

从表1可以看出，有机酸体积分数为20 %时可以达到预期效果.实验本着节约成本的前提，采用有机酸体积分数为20 %.

2.2 硝酸体积分数对洗涤效果的影响

硝酸易使银被氧化，但加入一定量的硝酸更有利于对银制品的洗涤，提高洗涤剂的洗涤效率.在室温条件下，采用体积分数为20 %的有机酸，考察硝酸体积分数(1.0 %、2.0 %、3.0 %、4.0 %、5.0 %)对洗涤效果的影响,实验结果如表2所示.从表2可看出，当硝酸体积分数为3.0 %时可以达到预期效果.实验以节约成本为前提，采用体积分数为3.0 %的硝酸最为适宜.

表2 硝酸体积分数对洗涤效果的影响Table 2 Influence of nitric acid volume fraction on washing effect

2.3 缓冲溶液的筛选及体积分数对洗涤效果的影响

2.3.1 缓冲溶液的筛选

为了达到良好的效果，选择了3种缓冲溶液进行试验，研究他们对洗涤效果的影响.3种缓冲溶剂分别是氨-氯化铵缓冲液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液.在室温条件下，采用的3种缓冲溶液的体积分数均为1.5 %，有机酸体积分数为20 %，硝酸体积分数为3.0 %，考察洗涤效果，实验数据如表3所示.从表3可以看出，缓冲溶液醋酸-醋酸钠的效果最好.以下实验采用醋酸-醋酸钠缓冲液.

表3 缓冲溶液的筛选与确定Table 3 Screening and determination of buffer solution

2.3.2 缓冲溶液体积分数对洗涤效果的影响

在实验2.3.1的基础上，考查醋酸-醋酸钠缓冲溶液的体积分数(1.1 %、1.3 %、1.5 %、1.7 %)对洗涤效果的影响，结果如表4所示.

表4 缓冲溶液体积分数的确定Table 4 Determination of buffer solution volume fraction

从表4可以看出，醋酸-醋酸钠缓冲溶液的体积分数为1.3 %时可以达到预期效果.实验以节约成本为前提，采用体积分数为1.3 %的醋酸-醋酸钠缓冲溶液最为适宜.

2.4 表面活性剂的筛选及体积分数对洗涤效果的影响

2.4.1 表面活性剂的筛选

表面活性剂能够改变物质表面张力，具有润湿、增溶、发泡、洗涤等作用.根据洗涤需要加入环保性表面活性剂更有利于洗涤.通过查阅资料，并对表面活性剂溶解性、润湿力、去污力、生物降解性以及成本等方面的考察与分析，筛选了AOS、AEO-3、APG三种表面活性剂及它们的复合表面活性剂进行洗涤效果的对比分析.在室温条件下，采用有机酸体积分数为20 %、硝酸体积分数为3.0 %、醋酸-醋酸钠缓冲溶液体积分数为1.3 %，考察不同表面活性剂(每组体积分数均为2.0 %)的洗涤效果，实验结果如表5所示.

表5 表面活性剂的筛选与确定Table 5 Screening and determination of surfactants

从表5可以看出，表面活性剂AEO-3和APG体积比为2∶1时,发泡性适中且洗涤效果最好.实验采用AEO-3与APG体积比为2∶1的复合表面活性剂最为适宜.

2.4.2 表面活性剂体积分数对洗涤效果的影响

在实验2.4.1的基础上，考察AEO-3、APG复合表面活性剂体积分数(1.0 %、3.0 %、5.0 %)对洗涤效果的影响，实验结果如表6所示.

表6 表面活性剂体积分数的确定Table 6 Determination of surfactant volume fraction

从表6可以看出，AEO-3、APG复合表面活性剂体积分数为1.0 %和5.0 %时洗涤效果较差，体积分数为3.0 %时洗涤效果最好.实验采用AEO-3、APG复合表面活性剂的体积分数为3.0 %最为适宜.

2.5 洗涤时间对洗涤效果的影响

适当的洗涤时间，不仅能保证洗涤效果，同时也能提高洗涤效率.洗涤时间太短时，银制品不能充分洗涤，时间太长还会导致银制品表面抛光部分被腐蚀，从银制品外观也能够直接反映出洗涤时间长短对银制品的影响.在室温条件下，采用有机酸体积分数为20 %、硝酸体积分数为3.0 %、醋酸-醋酸钠缓冲溶液体积分数为1.3 %、AEO-3与APG复合表面活性剂体积分数为3.0 % 时，考察洗涤时间(6 s、8 s、10 s、12 s、14 s)对洗涤效果的影响,实验结果如表7所示.

表7 洗涤时间对洗涤效果的影响Table 7 Influence of washing time on washing effect

从表7可以看出:6～8 s时洗涤时间短，银制品洗涤不彻底，洗涤效果不好;洗涤时间为10～14 s时，银制品洗涤彻底，洗涤效果最佳.由于考虑洗涤效率，实验采用10 s为洗涤时间.

3 结 论

(1) 洗涤剂的适宜配比为：有机酸体积分数为20 %，硝酸体积分数为3.0 %，醋酸-醋酸钠缓冲溶液体积分数为1.3 %，AEO-3、APG复合表面活性剂体积分数3.0 %.

(2) 最佳洗涤时间为10 s.

(3) 研制的银制品洗涤剂，能高效环保地清洁银制品表面氧化物，且原料和工艺简单，使用方便、效果良好.