مُنشِّط التبييض

مُنشِّطات المُبيِّض هي مركبات تُتيح للمُبيِّض العمل بفعالية عند درجة حرارة غسيل أقل من اللازم. عادةً ما تكون عوامل التبييض، وخاصةً البيروكسيدات  ، فعالةً بشكلٍ كافٍ عند درجة حرارة 60 درجة مئوية أو أعلى. تُخفِّض مُنشِّطات المُبيِّض عتبة الفعالية عن طريق التفاعل مع بيروكسيد الهيدروجين في المحلول المائي لتكوين أحماض بيروكسية . تُعدّ الأحماض البيروكسية عوامل تبييض أكثر فعالية من بيروكسيد الهيدروجين عند درجات حرارة أقل من 60  درجة مئوية، ولكنها غير مستقرة بما يكفي لتخزينها في صورتها الفعالة، ولذلك يجب توليدها في الموقع.

أكثر مُنشِّطات التبييض شيوعًا في الأسواق هي رباعي أسيتيل إيثيلين ديامين (TAED) ونونانويلوكسي بنزين سلفونات الصوديوم (NOBS). يُعد NOBS المُنشِّط الرئيسي المُستخدم في الولايات المتحدة واليابان؛ ^{[ 1 ]} بينما يُعد TAED المُنشِّط الرئيسي المُستخدم في أوروبا. ^{[ 2 ]}

تتكون مُنشطات التبييض عادةً من جزأين: طليعة حمض البيروكسي ومجموعة المغادرة ، ويتم تعديلها بتغيير هذين الجزأين. تؤثر طليعة حمض البيروكسي على خصائص التبييض لحمض البيروكسي، حيث تحدد النشاط، والانتقائية، والتوازن بين الخصائص الكارهة للماء والمحبة للماء، وإمكانية الأكسدة. أما مجموعة المغادرة فتؤثر على الذوبانية ، ومعدل التحلل المائي، وثبات المُنشط أثناء التخزين. ^{[ 3 ]}

يُعرف تنشيط المُبيّض أيضًا باسم التحلل المائي الفائق. الأملاح الفائقة هي أملاح غير عضوية تُستخدم كناقلات لبيروكسيد الهيدروجين (من أمثلتها بيركربونات الصوديوم وبيربورات الصوديوم ). تُضاف الأملاح الفائقة ومنشطات المُبيّض معًا إلى مساحيق غسيل الملابس التي تحتوي على المُبيّض. أثناء الغسيل، يذوب كلا المركبين في الماء. عند ذوبانهما في الماء، يُطلق الملح الفائق بيروكسيد الهيدروجين ( على سبيل المثال، من بيركربونات الصوديوم).

2Na ₂ CO ₃ ∙3H ₂ O ₂ → 2Na ₂ CO ₃ + 3H ₂ O ₂

في محلول غسيل قاعدي ، يفقد بيروكسيد الهيدروجين بروتونًا ويتحول إلى أنيون البيروكسيل:

H₂O₂ _⇌ H⁺ ⁺ HO₂⁻_​​​_​^​

ثم يهاجم أنيون البيرهيدروكسيل المنشط، مكوناً حمض البيروكسي:

H O ₂ ⁻ + RC(O)X → X ⁻ + RC(O)O ₂ H

ينتج عن التفاعل الكلي لـ TAED ( 1 ) مع مكافئين من بيروكسيد الهيدروجين ثنائي أسيتيل إيثيلين ديامين ( 2 ) ومكافئين من حمض البيرأسيتيك ( 3 ):

يتفاعل أيون البيروكسيل فقط، وليس جزيء بيروكسيد الهيدروجين، مع مُنشِّط المُبيِّض. ^{[ 4 ]} في المحاليل المائية، يوجد أيون الهيدروكسيد أيضًا، ولكن نظرًا لقوة النوكليوفيلية الأكبر لأيون البيروكسيل، فإنه يتفاعل بشكل تفضيلي. وبمجرد تكوّنه، يُمكن لحمض البيروكسي أن يعمل كمُبيِّض .

بلغ استهلاك مُنشِّطات التبييض في عام 2002 حوالي 105,000 طن. ^{[ 5 ]} إلا أن الاستهلاك يشهد ركودًا أو انخفاضًا نتيجةً لضغوط التكلفة على المنظفات وتطور تركيبات المنظفات السائلة (التي لا تحتوي على مواد تبييض أو مُنشِّطات تبييض). وتُقيِّد التكلفة المرتفعة نسبيًا لأنظمة التبييض التقليدية انتشارها في الأسواق الناشئة، حيث يُستخدم الماء البارد للغسيل، وينتشر التبييض الضوئي بواسطة أشعة الشمس، أو يُستخدم محلول هيبوكلوريت الصوديوم على نطاق واسع (كما هو الحال في الولايات المتحدة).

لا تزال هناك إمكانات كبيرة في أوروبا لاستخدام مُنشِّطات التبييض الأكثر فعالية، وذلك بفضل إمكانية توفير الطاقة بشكل ملحوظ من خلال الغسيل في درجات حرارة منخفضة، ولكن يجب ألا يصاحب هذه الفعالية العالية ضرر أكبر لأصباغ وألياف المنسوجات. إلى جانب تبييض البقع في الغسيل، تلعب خصائص التطهير وإزالة الروائح الناتجة عن تركيبات المُبيِّض/المُنشِّط دورًا هامًا. ولذلك، تُستخدم هذه التركيبات أيضًا في منظفات غسالات الأطباق ومنظفات أطقم الأسنان. ^{[ 6 ]}

تتكون مُنشطات التبييض النموذجية أساسًا من مركبات N- و O- أسيل التي تُكوّن أحماض بيروكسية عند تحللها بواسطة بيروكسيد الهيدروجين (أي التحلل المائي الناتج عن المُبيض أو الأملاح). على سبيل المثال، يُنتج TAED في سائل الغسيل حمض بيروكسي أسيتيك نشطًا للتبييض، أو يُنتج DOBA حمض بيروكسي دوديكانويك. في جميع الحالات، يتفاعل المُنشط كيميائيًا وفقًا لدرجة التلوث في الغسيل، وبالتالي يُستهلك.

تصف الأدبيات العلمية مجموعة متنوعة من مركبات N- أسيل النشطة، مثل رباعي أسيتيل جليكولوريل ، وغيرها من المركبات الحلقية غير المتجانسة المشبعة المحتوية على النيتروجين والمؤَسْتَلة ، مثل الهيدانتوين ، والهيدروتريازين، والديكيتوبيبرازين ، وغيرها، بالإضافة إلى الإيميدات واللاكتامات المؤَسْتَلة. ومن عيوب هذه المركبات، مقارنةً بالمركب القياسي TAED، انخفاض أدائها الاقتصادي والبيئي في العادة.

بالإضافة إلى مشتقات الفينول المؤستلة NOBS وLOBS وDOBA (ذات الشحنة السالبة في الوسط المائي)، وُصفت مركبات O-أسيل أخرى فعالة في التبييض، مثل رباعي أسيتيل زيلوز أو خماسي أسيتيل جلوكوز. يتميز DOBA، الشائع استخدامه في اليابان، بقابليته الجيدة للتحلل الحيوي وتأثيره الأكبر على عدد من الكائنات الدقيقة مقارنةً بـ TAED. يعمل كلاهما معًا بشكل تآزري. ^{[ 7 ]} علاوة على ذلك، تُعرف النتريلات، مثل سيانوبيريدين وسياناميدات وسيانومورفولين، وخاصة أملاح سيانوميثيل ثلاثي ألكيل/أريل أمونيوم، بأنها منشطات تبييض (الأخيرة، ما يُسمى بمركبات النتريل الرباعية، ^{[ 8 ] [ 9 ]} موجودة في المحلول المائي على شكل كاتيونات).

${\displaystyle \left[{\ce {R^{2}-{\overset {\displaystyle R^{1} \atop |}{\underset {| \atop \displaystyle R^{3}}{N+}}}-CH2-CN}}\right]{\ce {X-}}}$

تُعدّ مركبات النتريل الرباعية فعّالة في التبييض حتى في درجات حرارة تقارب 20  درجة مئوية، وتعمل عبر أحماض البيروكسوإيمينو التي تتكوّن وسيطيًا من مركبات البيروكسو . تتحلل هذه الأحماض إلى الأميدات الرباعية المقابلة، والتي تتفاعل بمساعدة بيروكسيد الهيدروجين لتكوين البيتايينات المقابلة سهلة التحلل الحيوي. ^{[ 10 ]} من عيوب مركبات النتريل الرباعية ضعف قابلية المواد الأصلية للتحلل الحيوي، وميلها الشديد لامتصاص الرطوبة، والذي يمكن تقليله باستخدام أيونات معاكسة مناسبة.

تم تطوير أنظمة تبييض جديدة أخرى، خاصة للغسيل في درجات حرارة منخفضة ودرجة حرارة الغرفة وللاستخدام في تركيبات المنظفات السائلة:

• أحماض بيروكسي جديدة وأكثر نشاطًا، مثل حمض الفثاليميدوبيروكسيهكسانويك (PAP) ^{[ 11 ]}

• معززات الأحماض البيروكسية التي تشكل وسائط تفاعلية للغاية مع الأحماض البيروكسية (مثل السلفونيمينات الحلقية كسلائف للأوكسازيريدينات التفاعلية ^{[ 12 ]} ) أو الكيتونات القائمة على السكر التي تشكل ديوكسيران نشطة للتبييض مع بيروكسيد الهيدروجين ^{[ 13 ].}
• تُشكل محفزات التبييض، التي تتكون على هيئة مركبات فلزية انتقالية مستقرة (مثل المنغنيز والحديد والكوبالت وغيرها) مع أنواع الأكسجين النشطة في عملية التبييض حتى في درجات حرارة أقل من 30  درجة مئوية، نشاطًا يفوق نشاط المركب القياسي TAED بما يقارب 100 ضعف. ^{[ 14 ]} توفر هذه المركبات فوائد اقتصادية هائلة (حجم أقل من المنظف، وتغليف أقل، وتكاليف نقل أقل) وبيئية (درجة حرارة غسيل منخفضة، وتلوث أقل لمياه الصرف الصحي). وتُعد محفزات التبييض من الجيل الثاني مثيرة للاهتمام بشكل خاص، إذ تُشكل بالفعل أنواعًا نشطة في عملية التبييض مع أكسجين الهواء، أي أنها تُحاكي المواقع النشطة لأحادي أو ثنائي الأكسجيناز الطبيعي . مع ذلك، في عام 1994، فشل إطلاق الجيل الأول من مركب المنغنيز ^{[ 15 ]} ("فشل برسيل باور") من قِبل شركة يونيليفر في المملكة المتحدة فشلًا ذريعًا. ونتيجة لذلك، اهتزت ثقة المستهلكين في محفزات التبييض بشكل مستمر. ^{[ 16 ]} الاستخدام الوحيد لمجموعات محفزات التبييض / الملح حتى الآن (2017) هو استخدامها في منظفات غسل الأطباق.