Chelant Science

a chelant, amelyet néha szekvesztránsnak vagy építőnek neveznek, egy speciális molekula, amelyet arra terveztek, hogy pozitív töltésű fémionokhoz, leggyakrabban kalciumhoz és magnéziumhoz kötődjön az oldatban, és ezáltal megakadályozza, hogy ezek az ionok oldhatatlan csapadékot képezzenek más ionokkal, amelyek jelen lehetnek. A kelátoknak két alapvető típusa van, amelyeket keménynek és lágynak neveznek:

• a kemény kelátok, például az EDTA (etilén-diamin-tetra-ecetsav) és az NTA (Nitrilo-triecetsav) nagyon stabil komplexeket képeznek, 1:1 sztöchiometria. Ez azt jelenti, hogy egy EDTA molekula egyetlen fémionnal reagál.
• a lágy kelátanyagok, például az akril és a maleinsav polimerjei kevésbé stabil komplexeket képeznek és a kristálynövekedés megakadályozásával működnek, nem pedig valódi kelátképzéssel.

mind a kalcium -, mind a magnéziumionok nagyon stabil oldhatatlan csapadékot képeznek karbonátionnal. A bikarbonát mindenütt jelen van a felszíni vizekben. A legtöbb tisztítószer magas pH-ja miatt deprotonálódik, hogy karbonátot kapjon. Az oldhatatlan csapadékot savas tisztítószer használata nélkül nehéz eltávolítani. Ezeket a nehezen eltávolítható lerakódásokat kemény vízmérlegnek nevezzük, ezért a kalcium-és magnéziumionokat tartalmazó vizet kemény víznek nevezzük. Két általános módszer létezik a kemény víz kezelésére. Az első a lágyított víz használata. A lágyított víz eltávolítja a kalcium – és magnéziumionokat. Ezt gyakran vízlágyító alkalmazásával érik el, amely nátriumionokat cserél az oldatban lévő kalcium-és magnéziumionokra. A második módszer kelátképzők alkalmazása a tisztítószer-készítményben. Az oldatban lévő kalcium-és magnéziumionok kelátképződése szintén hatékonyan megakadályozza ezen lerakódások kialakulását.

a kalcium-és magnéziumionok oldhatatlan csapadékot képeznek számos anionos felületaktív anyaggal, különösen a zsírsav-karboxilátokkal (szappannal). A kalciumszappan-komplexek képződése olyan hatékony, hogy a tisztításhoz rendelkezésre álló szabad felületaktív anyag koncentrációja gyakorlatilag nullára csökken, amíg az összes kalciumot el nem távolítják az oldatból, akár kelátképzéssel, akár az oldhatatlan szappan-adduktum kialakításával. A tisztítószerben jelen lévő kelát nélkül több felületaktív anyagra lenne szükség annak biztosításához, hogy a szabad felületaktív anyag hatékony koncentrációja rendelkezésre álljon a tisztításhoz. Más szavakkal, a fogyasztónak többet kellene használnia a tisztítószerből a kívánt eredmény elérése érdekében. Továbbá, az oldhatatlan kalcium szappan adduktum kicsapódna az oldatból a tisztítandó felületre, ami piszkos megjelenést és merev érzést eredményez a mosott szöveten. Így az ilyen célokra használt kelátképzőket néha “építőknek” nevezik, mivel segítenek a felületaktív anyag teljesítményére építeni.

a tisztítóoldat vízének lágyítása mellett a kelátanyagok hatékonyan eltávolítják néhány foltot is, különösen azokat, amelyek magas kalciumkoncentrációval rendelkeznek, mint például a sajtfoltok. A foltok összetett és változatos molekuláris szerkezettel rendelkeznek, és sokan közé tartozik a fémionok keresztkötése és a folt szerkezetének stabilizálása. A tisztítóoldatban jelen lévő kelátanyagok kötődnek ezekkel a különféle fémionokkal, amelyek segítenek eltávolítani őket a foltból, ezáltal gyengítik a folt szerkezetét és megkönnyítik annak eltávolítását.

a kalciumon és a magnéziumon túl a kelátok az oldatban lévő összes többértékű fémionhoz kötődnek. A vas és a mangán, bár kevésbé elterjedt, jelentős tisztítási problémákat is okozhat, beleértve az oldhatatlan csapadékok, például vas-oxid, rozsda és mangán-dioxid képződését. Ezért a speciális tisztítószereket gyakran nagyon hatékony vas kelátképzőkkel állítják elő, hogy ezekkel az ionokkal kötődjenek, ismét kiküszöbölve azokat a problémákat, amelyeket egyébként okozhatnak…vagy segítenek a már kialakult rozsda és vasfoltok eltávolításában.

az alábbi táblázat számos példát mutat be a formulázott termékekben használt kelátképző szerekre, valamint azok elméleti képességére, hogy a tisztítási teljesítmény javítása érdekében megkötik vagy megkötik a kalciumot a vízből: