Как заменить фосфатные строители в моющих средствах и очистке воды

Строители фосфатов десятилетиями перевозили моющие средства и химию очистки воды. Триполифосфат натрия смягчал промывную воду, диспергированные почвы и стабилизировал щелочность, и все три он делал дешево. Проблема всегда была ниже по течению: фосфор питает рост водорослей в поверхностных водах, и этот единственный недостаток теперь удалил фосфаты с большинства регулируемых рынков. В этой статье объясняется, как заменить фосфатные строители биоразлагаемыми хелантами, с коэффициентами замещения и руководством по переработке для каждого применения.

Почему фосфатные строители должны уйти

Экологическое дело против фосфора урегулировано. Когда наполненная фосфатами моечная вода попадает в реку или озеро, она удобряет цветение водорослей, которые удаляют кислород из воды и убивают водную жизнь. Вот почему Европейский союз запретил использование фосфатов в потребительских моющих средствах и таблетках для посудомоечных машин в 2017 году, и почему очистка воды теперь позволяет ограничивать выбросы фосфора в большинстве развитых юрисдикций.

Для разработчиков формулы сообщение простое: рынок переместился, и любой продукт, который все еще зависит от производителей фосфатов, сталкивается с сокращением спроса и растущим нормативным риском. Вопрос больше не в том, заменять ли производителей фосфатов, а в том, какая замена подходит для каждого приложения.

Три работы, которые должен сделать строитель

Понимание замены начинается с понимания того, что на самом деле делает строитель. Фосфатный строитель выполняет три функции в моющем средстве: он связывает кальций и магний, поэтому они не могут мешать поверхностно-активным веществам, он диспергирует твердые почвы, поэтому они остаются взвешенными в промывной воде, и он буферизует щелочность, чтобы поддерживать pH стирки в диапазоне очистки.

Ни один заменитель точно не воспроизводит все три функции. Вот почему замена обычно представляет собой систему, а не обмен один на один. Биоразлагаемый хелант справляется с секвестрацией, полимерный диспергатор - с почвенной суспензией, а карбонат или цитрат - со щелочностью. Каждый компонент хорошо справляется с одной задачей вместо того, чтобы заставлять одну молекулу выполнять три работы адекватно.

Выбор правильного хеланта для замены фосфатных строителей

Выбор хеланта следует за применением. Для автоматического мытья посуды MGDA-Na3 является стандартным ответом, поскольку он прочно связывает магний и остается стабильным при pH 13 и температуре горячей стирки. Для жидкостей для белья GLDA-Na4 обеспечивает широкий контроль кальция на протяжении всего цикла стирки. Для контроля охлаждающей воды и промышленных масштабов PASP-Na ингибирует осаждение карбоната кальция, не добавляя фосфор в разряд.

Эти соотношения являются отправными точками. Окончательная доза исходит из тестирования производительности при целевой жесткости воды, потому что требование строителя отслеживает нагрузку кальция и магния на воду для стирки.

Переработка белья после замены фосфатных строителей

Жидкость для стирки, в которой использовался STPP на 5% от формулы, заменяет его GLDA-Na4 в сопоставимой активной дозе, а также небольшая добавка карбоната или цитрата для восстановления буферной щелочности. Хелант связывает твердость, карбонат удерживает pH, а система поверхностно-активных веществ обеспечивает номинальную чистоту в умягченной воде.

Переформулировка следует по тому же поэтапному пути, что и любое изменение: начните с коэффициента замещения, проведите тесты на эффективность стирки при заданной жесткости воды, отрегулируйте дозу и запустите панель полной стабильности перед выпуском. Большинство выключателей для белья выполняются за две или три итерации.

Переформулировать таблетки посудомоечной машины, когда вы заменяете фосфатные строители

Таблетки для посудомоечной машины являются наиболее требовательным случаем, потому что стирка горячая, щелочная и короткая. STPP на 30-40 процентов от веса таблетки заменяется MGDA-Na3 на 3-8 процентов от веса таблетки - гораздо более низкий уровень использования, отражающий более высокую прочность связывания хеланта. Разница в весе состоит из карбонатных или цитратных наполнителей, которые обеспечивают щелочность и объем.

Замена работает, потому что MGDA-Na3 связывает магний с большей эффективностью, чем STPP. То, что STPP достигает в высоких дозах за счет сочетания секвестрации и дисперсии, MGDA-Na3 достигает в низких дозах за счет более сильной и специфической секвестрации. В результате получается таблетка меньшего размера или более компактный порошок с равной производительностью.

Очистка воды: замена ингибиторов фосфонатной шкалы

Промышленная охлаждающая вода десятилетиями полагалась на ингибиторы фосфонатной шкалы, но ограничения на сброс фосфора теперь подталкивают предприятия к альтернативам, не содержащим фосфора. PASP-Na заменяет ингибирование фосфонатной шкалы без добавления фосфора, что устраняет проблему соответствия сбросу в источнике.

Замена следует за жесткостью нагрузки, а не фиксированным соотношением. Инженер по очистке воды дозирует PASP-Na от 5 до 20 миллиграммов на литр в зависимости от жесткости воды и циклов концентрации, затем настраивает дозу, измеряя отложение шкалы на тестовом купоне. Хелант предотвращает отложение карбоната кальция и сульфата, в то время как диспергирующий полимер удерживает частицы во взвешенном состоянии.

Компромисс затрат и производительности

Биоразлагаемые хеланты стоят больше за килограмм, чем фосфатные строители. Однако честное сравнение включает в себя стоимость старой фосфатной системы в виде надбавок за сброс, рисков соответствия и ограниченных списков. Когда эти расходы переходят в бухгалтерскую книгу, чистое увеличение состава часто сужается до нескольких процентов.

Производительность, со своей стороны, не регрессирует. MGDA-Na3 и GLDA-Na4 соответствуют результатам очистки STPP в их целевых применениях, а в промышленной очистке с высоким pH они действительно лучше выдерживают. Дни, когда "без фосфатов" означали "слабее", остались позади.

Как провести испытание по замене

Поэтапный подход работает лучше всего. Просмотрите ваш текущий строитель, целевой pH и ионы металла, вызывающие неисправности. Предложите стартовый коэффициент замещения. Проведите стендовое испытание при вашей фактической жесткости и температуре воды. Подтвердите результат, затем перейдите к пилотной партии и, наконец, к полному производству.

Документируйте каждый этап, потому что данные о производительности поддерживают дело с вашей командой качества и вашими клиентами. Большинство коммутаторов завершаются за две или три итерации, а данные первого коммутатора продукта ускоряют работу второго и третьего.

На странице Европейской комиссии, посвященной моющим фосфатам, объясняется нормативное обоснование ограничений 2017 года.

Часто задаваемые вопросы

Могу ли я заменить фосфатные строители на один продукт за раз?

Да, и это рекомендуемый подход. Начните с продукта с самым большим объемом или с наиболее срочным нормативным давлением. Данные с первого переключателя сообщают о следующих.

Соответствуют ли биоразлагаемые хеланты фосфатным строителям по эффективности очистки?

В своих целевых приложениях да. MGDA-Na3 и GLDA-Na4 соответствуют результатам очистки STPP при мытье посуды и стирке, и они лучше выдерживают промышленную чистку с высоким рН.

Какие документы мне нужны для переформулированного продукта?

Для продуктов, связанных с ЕС, вам нужна регистрация REACH биоразлагаемого хеланта и обновленная маркировка моющего средства измененного состава продукта. Поставщик, который предоставляет и то, и другое, снимает большую часть бремени соответствия.

Для получения руководства по рецептуре и оценки образцов посетите центр химической продукции Yuanlian. Лаборатория применения предоставляет коэффициенты замещения и данные совместимости для вашей конкретной категории продукта.