Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Deterjan, petrol türevlerinden elde edilen, temizleme, arıtma özelliği bulunan, toz, sıvı veya krem durumunda olabilen kimyasal maddedir. İçerisinde yüzey aktif maddeler, yoğunlaştırıcılar, dolgu malzemeleri ve diğer yardımcı maddeler bulunan deterjanlar sıvı, toz, krem, bar, granül, tablet ve benzeri şekillerde olabilir. Deterjanlar kullandıkları yüzeyleri etkin bir şekilde temizlemeleri için yüzey aktif maddeler içerirler. Yüzey aktif maddelerin pek çoğu, molekülün bir ucunda suyu çeken (hidrofilik) ve diğer ucunda suyu iten (hidrofobik) bir grup bulundururlar.

Kirler Nasıl Temizlenir?
Molekülün bir kısmında elektron fazlalığı ve bunun sonucu olarak da kısmi negatif yük, bir kısmında ise elektron noksanlığı ve bunun sonucu olarak da kısmi pozitif yük görülen moleküllere polar moleküller denir. Öte yandan elektron dağılımı kutuplaşma göstermeyen moleküllere polar olmayan moleküller veya kısaca apolar moleküller denir. Su polar bir çözücüdür, karbon tetraklorür (CCI4) apolar bir çözüdür. Polar maddeler polar maddeleri, apolar maddeleri apolar maddeleri iyi çözeler. İyonik maddeler polar çözücülerde iyi çözünürler. Bu nedenle Karbon tetraklorür su içerisinde çözünmez. Bazı çözücü molekülleri polarlık ve apolarlık özelliklerini birlikte gösterebilirler. Alkol böyle moleküllerdir. Molekülün karbon - hidrojen bağları apolar, oksijen - hidrojen ve karbon - oksijen bağları ise polar özelliktedir. Bir başka deyişle molekülün bir ucu polar özellik, öteki ucu ise apolar özellik gösterir. Dolayısıyla alkol çeşitleri hem polar hem de apolar maddeler için iyi bir çözücüdür.

Kirler özellikle yağ v.b apolar organik maddeleri içerirler. Su daha önce de belirttiğimiz gibi polar bir çözücüdür. Yukarıda bahsettiğimiz gibi benzer benzeri çözer ilkesinden hareketle su ve kirler bir biri içerisinde çözünmez. Yani su molekülleri kirin etrafını sararak, ortamdan uzaklaştırılması için yeterli değildir. Bunu için ortama temizleyici bir maddenin ilave edilmesi gerekmektedir. Temizleyicinin yapısında su ve sabun gibi hem polar hem de apolar kısımların olması gerekmektedir. Bu özellikteki temizleme maddesi suya eklenince hidrofobik kısım yağ molekülleri ile etkileşerek; etraflarını sarar. Hidrofilik kısım ise su molekülleri etkileşip, kirle etkileşmez. Etrafı sarılan yağ tanecikleri birbirlerinden ve yüzeyden ayrılır, su içerisinde dağılırlar. Böylelikle kir yüzeyden ayrılır ve su ile ortamdan uzaklaştırılır.

Sabun ve Deterjan Farkı
Sabun ve deterjan her ikisi de kirleri ortamdan uzaklaştırma özelliğine sahip olsa da, temel kimyasal yapı bakımından farklılık gösterirler. Ayrıca temizleme oranları ve şartları da birbirinden farklıdır. Bu farklılıklar tablo-1’de özetlenmiştir.

Deterjan Formülasyonun Temel Maddeleri

1-Yüzey Aktif Maddeler
Deterjanların ana maddesini yüzey aktif maddeler oluşturmaktadır. Yüzey aktif madde suda veya sulu bir çözeltide çözündüğünde yüzey gerilimini etkileyen (çoğunlukla azaltan) kimyasal bileşiktir. Yüzey aktif maddeler aynı zamanda iki sıvı arasındaki yüzeyler arası gerilimi de etkiler. Yüzey aktif maddeler suyu seven (hidrofilik) ve suyu sevmeyen (hidrofobik) kısımlardan oluşur. Yüzey aktif maddeler yüzey gerilimini azaltarak, yıkama işleminin temizleme ve köpük oluşturma görevini yerine getirirler. Yüzey aktif maddeler 4 çeşittir:
-Anyonik Aktif Maddeler:
Sentetik temizlik maddelerinde (çamaşır-bulaşık deterjanları, halı yıkama şampuanı vs.) en çok kullanılan yüzey aktiftir. Etkisi ve çözünürlüğü sıcaklıkla artan anyonik maddeler hafif kirleri çıkarıcı özelliğinden dolayı güvenlidir. (Örn: Sabun)
-Katyonik Aktif Maddeler:
Kir çıkarma özelliği zayıf olan katyonikler aynı zamanda pahalıdır. Birbirini nötralize edeceğinden anyoniklerle birlikte kullanılmaz. Daha çok yıkama sonrası işlemlerine uygun olan katyonikler genellikle çamaşır yumuşatıcı ve (çamaşır suyu gibi) dezenfektanlarda kullanılır. Antiseptik özelliği nedeniyle, daha çok sanitasyonda tercih edilir. Özellikle sert yüzeyler, katyonikle temizlendikten sonra daha geç toz tutmaktadır.
-Non-İyonik Aktif Maddeler:
Katyonik ve anyoniklere oranla daha pahalı olan non-iyonik yüzey aktifler, güçlü kir çıkarma özelliğine sahiptir. Non-iyoniklerin su sertliğinden ve düşük sıcaklıktan etkilenmemesi, yağ bazlı kirleri en iyi şekilde çıkarması ve sentetikler için uygun olması, diğer önemli özellikleridir. Köpüksüz olduğundan otomatik yıkayıcılar için elverişlidir. Hem katyonik, hem anyonikle birlikte bulunabilir.
-Amfoterik Aktif Maddeler:
Amfoterik aktif maddelerin yapıları oldukça karmaşıktır ve en az kullanılan yüzey aktiftir. Temizleme gücü yüksek ve cilde zararsızdır. Daha çok kozmetik sanayinde tercih edilmektedir.

2-Köpük Düzenleyiciler:
Formülasyonda yüzey aktif maddelerin yanında bir köpük düzenleyici ve bir stabilizatör (dayanıklaştırıcı) kullanılması gerekmektedir. Bu maddeler direkt olarak kiri temizleme ile ilgili değil, köpüğün oluşumu ve kalıcılığıyla ilgilidir. Belirli yüzey aktif maddelerle belirli köpük düzenleyiciler kullanılmaktadır.

3-Yardımcı Maddeler:
Yardımcı maddeler deterjanın temizleme gücünün arttırılmasına katkıda bulunmaktadır. Örneğin sert sulardaki kalsiyum ve mağnezyum iyonlarını tutmak için kompleks fosfatlar kullanılmaktadır. Bu özellik deterjanların sert ve yumuşak sularda etkin bir şekilde temizlik yapabilmesini sağlar. Sabunlarda böyle bir yardımcı madde olmadığı için sert sularda temizleme özellikleri azdır.
Yüzey aktif maddeler, köpük düzenleyiciler ve yardımcı maddeler deterjan formülasyonun ana yapısını oluştururlar. Ancak formülasyonda %3 veya daha az oranda katkı maddesine gereksinim duyulur.

4- Katkı Maddeleri:
Katkı maddelerini; beyazlatıcılar, pas önleyiciler, optik beyazlatıcılar, kolloidal taşıyıcılar, dolgu maddeleri (nem çekiciler ve topaklanmayı önleyiciler), dezenfektanlar, parfüm, ovucular, enzimler ve diğer aktif madde katkıları olarak sıralamak mümkündür.
Toz deterjan yapımında kullanılan bazı hammaddeler ve işlevleri tablo-2’de özetlenmiştir. Genel itibariyle tüm deterjanlar kullanım amacına bağlı olarak ana bir yüzey aktif madde, bu maddenin etkinliğini arttırmak amacıyla kullanılan yardımcı maddeler ile koruyucu maddeler içermektedir. Seçilecek ham maddeler deterjanın türü ve kullanım amacına, ayrıca haddelerin maliyetine göre değişmektedir.

Sonuç:
Deterjanların temizleme güçleri sabunlardan daha iyidir. Bir deterjan formülasyonu hazırlarken; ana madde yüzey aktif maddedir. Yüzey aktif madde seçimi, kirin ve kirin bulunduğu ortamın özellikleri bağlı olarak değişmektedir. Formülasyona ayrıca yüzey aktif maddenin temizleme gücünü arttıracak ilave kimyasalların da eklenmesi gerekmektedir. Bu yardımcı maddeler; yüzey aktif maddenin türüne göre değişiklik gösterebilmektedir. Deterjan formülasyonlarında yer verilmesi gereken bir diğer konu da köpüktür. Köpüğün düzenlenmesi gerekmektedir. Matik gibi köpük istenmeyen deterjanlarda köpük engelleyici kimyasalların kullanılması zorunludur. Hazırlamak istediğimiz deterjanın türüne bağlı olarak deterjanların yapısına enzim, optik ağartıcı gibi katkı maddelerinin ilave edilmesi deterjanın temizleme gücüne ve kalitesine etki eden faktörlerdir. Tüm bu başlıklar halinde verilen ham madde gruplarından seçilecek kimyasallardan maliyeti düşürecek ve etkin bir temizleme sağlayacak olanlar seçilmelidir. Yani bir deterjan formülasyonu oluşturulurken temizleme gücü ve kalitesinin yanında maliyet ekonomisinin de göz önünde bulundurulması gerekmektedir.

Kaynakça
[1] IUPAC, Gold Book, Detergent, http://goldbook.iupac.org/D01643.html Erişim Tarihi: 20.06.2012
[2] Haşim Paralı, Sabun Sanayiinde Geleneksel Metodların Alternatif Teknolojileri, İzmir, 2001.
[3] How Do Detergents Clean?, http://chemistry.about.com/od/howthingswork/f/detergentfaq.htm, Erişim Tarihi:20.06.2012.
[4] Eduard Smulders, Wolfgang Rybinski, Eric Sung, Wilfried Rähse, Josef Steber, Frederike Wiebel, Anette Nordskog, “Laundry Detergents” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim.