Chelant Science

en chelant, ibland kallad en sekvestrant eller en byggare, är en specialiserad molekyl utformad för att binda till positivt laddade metalljoner, oftast kalcium och magnesium, i lösning och därigenom förhindra att dessa joner bildar olösliga fällningar med andra joner som kan vara närvarande. Det finns två grundläggande typer av chelanter, betecknade som hårda och mjuka:

• hårda chelanter, till exempel EDTA (etylendiamintetra ättiksyra) och NTA (Nitrilo triättiksyra), bildar mycket stabila komplex med en 1:1 stökiometri. Det vill säga att en EDTA-molekyl reagerar med en enda metalljon.
• mjuka chelanter, till exempel polymerer av akryl och maleinsyra, bildar mindre stabila komplex och fungerar genom att förhindra kristalltillväxt snarare än genom sann kelering.

både kalcium-och magnesiumjoner bildar mycket stabila olösliga fällningar med karbonatjon. Bikarbonat är allestädes närvarande i ytvatten. Det avprotoneras för att ge karbonat med det höga pH-värdet hos de flesta rengöringsformuleringar. Olösliga fällningar är svåra att avlägsna utan användning av en sur rengöringsmedel. Dessa svåra att ta bort avlagringar kallas hårt vatten skala, och därmed vatten som innehåller kalcium och magnesiumjoner kallas hårt vatten. Det finns två vanliga metoder för att hantera hårt vatten. Den första är att använda mjukat vatten. Mjukat vatten har kalcium-och magnesiumjoner avlägsnats. Detta uppnås ofta genom användning av ett AVHÄRDARE som utbyter natriumjoner för kalcium-och magnesiumjoner i lösning. Den andra metoden är att använda kelatorer i rengöringsproduktformuleringen. Kelatering av kalcium-och magnesiumjoner i lösning förhindrar också effektivt bildandet av dessa avlagringar.

kalcium-och magnesiumjoner bildar också olösliga fällningar med många anjoniska ytaktiva ämnen, särskilt fettsyrakarboxylater (tvål). Bildningen av kalciumtvålkomplex är så effektiv att koncentrationen av fritt ytaktivt medel som är tillgängligt för rengöring reduceras till effektivt noll tills allt kalcium har tagits bort från lösningen, antingen genom kelering eller genom att bilda den olösliga tvåladdukten. Utan det chelant som finns i en rengöringsprodukt skulle mer ytaktivt medel vara nödvändigt för att säkerställa att en effektiv koncentration av fritt ytaktivt medel var tillgängligt för rengöring. Med andra ord skulle konsumenten behöva använda mer av rengöringsprodukten för att få ett önskat resultat. Vidare skulle den olösliga kalciumtvål addukten fälla ut från lösningen på ytan som ska rengöras vilket leder till ett jolleseglare utseende och en styv känsla på det tvättade tyget. Således kallas kelatorer som används för dessa ändamål ibland som ”byggare” eftersom de hjälper till att bygga på ytaktiva ämnets prestanda.

förutom att mjukgöra rengöringslösningens vatten är chelanter också effektiva för att ta bort vissa fläckar, särskilt de som har en hög kalciumkoncentration som ostfläckar. Fläckar har en komplex och varierad molekylstruktur och många inkluderar metalljoner tvärbindning och stabilisering av fläckstrukturen. Chelanter som finns i rengöringslösningen kommer att binda med dessa olika metalljoner som hjälper till att ta bort dem från fläcken och därigenom försvaga fläckstrukturen och underlätta borttagningen.

utöver kalcium och magnesium binder chelanter med alla polyvalenta metalljoner i lösning. Järn och mangan, även om de är mindre vanliga, kan också leda till betydande rengöringsproblem inklusive bildandet av olösliga fällningar såsom järnoxid, rost och mangandioxid. Därför formuleras specialrengöringsmedel ofta med högeffektiva järnkelatorer för att binda med dessa joner, vilket igen eliminerar de problem som de annars kan orsaka…eller för att eliminera rost och järnfläckar som redan har bildats.

tabellen nedan visar många exempel på kelatbildare som används i formulerade produkter och deras teoretiska förmåga att binda med eller binda kalcium från vatten för att förbättra rengöringsprestanda: