スピクリスポール酸界面活性剤及びその誘導体と洗剤との硬水、海水下での洗浄効果の比較東京理科大学Ⅰ部化学研究部 1. 背景 2. 実験一般の洗剤の問題点  実験操作 ① S酸からO酸を合成  生分解性が低いため、使用後は渡辺延幸土居諒平 ③ 汚染布を入れて洗浄、すすぎを行った。下水処理を施す必要がある。  金属イオンと不溶性の金属塩を形成 NaOH するため、硬水や海水中では使用 60 ℃ できない。 S酸 O酸 ※汚染布：湿式人工汚染布(木綿布)、タンパク質汚れ ② 界面活性剤、洗剤の溶液に対してスピクリスポール酸(S酸)および純水、硬水あるいは海水を加えた。その誘導体のオープンリング酸(O酸) ※硬水用洗剤：酵素を用いた洗剤で界面活性剤は 0.5 ％のみ。アルカリ剤、水軟化剤、分散剤、再汚染防止剤、漂白剤を含む。海水用洗剤：陽イオン界面活性剤と両イオン界面活性剤を含む。 ※硬水:CaCl2、MgCl2を含む  生物由来であるため、生分解性が海水:NaCl、MgSO4、CaCl2、MgCl2、KClを含む高い。  構造中に親水基が複数存在するため、  評価方法低温の水にもよく溶解する。洗浄前の布の重さと洗浄後の布の重さの差を用いて、  硬水や海水中で金属塩を形成しない。洗浄除去率を計算した。洗浄前の布の重さ − 洗浄後の布の重さ洗浄除去率(%) = × 100 洗浄前の布の重さ 3. 結果 ※いずれも3回の測定の平均値 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 ③ 硬水中での洗浄効果の比較 8.00 7.00 7.00 6.00 6.00 5.00 4.00 3.00 O酸(純水) 2.00 1.00  硬水ではO酸、海水ではS酸の方が 0.00 0.00 洗浄効果が高い。 ② 純水中での洗浄効果の比較 5.00 10.00 15.00 重量濃度(g/L) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 濃度(mol/L) 0.10  S酸の方が洗浄効果が高い。  濃度が高くなるにつれて、洗浄除去率増加。0.10 mol/ Lでは洗浄除去率減少。 3.00 O酸 1.00 20.00 25.00  O酸は濃度が高くなるにつれて、純水中よりも洗浄除去率が高い。 O酸 4.00 硬水用洗剤  濃度によっては、硬水中の方が S酸 5.00 2.00 洗浄除去率が増加。 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 洗浄除去率(%) S酸硬水 S酸海水 O酸硬水 O酸海水洗浄除去率(%) ④ 海水中での洗浄効果の比較 8.00 洗浄除去率(%) 洗浄除去率(%) ① S酸とO酸の洗浄効果の比較  硬水用洗剤の方がO酸より洗浄除去率が高い。  硬水用洗剤は濃度による洗浄除去率の変化が小さい。 S酸(純水) 海水用洗剤 S酸 0.00 0.00 5.00 10.00 15.00 重量濃度(g/L) 20.00 25.00  S酸は濃度が高くなるにつれて、洗浄除去率が増加。  純水中の方が硬水中より洗浄除去率が高い。  海水用洗剤の方がS酸より洗浄除去率が高い。  海水用洗剤は濃度による洗浄除去率の変化が小さい。 4. 考察 ① S酸とO酸の洗浄効果 ② 硬水および海水中での洗浄効果  純水中ではS酸の方がO酸よりも  硬水および海水中で洗浄力が洗浄効果が高い  O酸はミセル形成した際のカルボキシイオン同士の反発が ③ 既製品との比較  助剤による洗浄カの増強あまり低下しない一般の洗剤には、汚れの再付着 S酸、O酸は複数の親水基をなどを防ぐために助剤が含まれて持つため高いキレート能を有する。いる。硬水、海水中でも不溶性の金属塩界面活性剤単体であるS酸やO酸にを形成しない。比べ、洗浄効果が高い。大きい。汚れを中心としたミセルが形成されづらくなり、洗浄効果が減少。反発反発 M2+ M2+  洗剤の濃度過剰既製品の洗剤は濃度が過剰になった。  S酸はラクトン環のぶん親油基が長く、ミセル中に多くの汚れを取り込めた。洗浄に寄与しない洗剤の量が  硬水中と純水中での洗浄力の逆転  0.10 mol/Lでは洗浄除去率減少増加しただけであるため、硬水中では、O酸は金属イオンに S酸、O酸ともに濃度が洗浄効果がほぼ一定になった。よって電荷的に中和される。高くなりすぎた。ミセル形成した際の負電荷の反発が過剰となった界面活性剤が小さくなり、洗浄効果が増加。バルクとして布に付着した。 5. 展望 6. 総括  助剤の配合 ①硬水に対する洗浄効果 ②海水に対する洗浄効果   助剤は界面活性剤との相乗効果であまり減少しない。洗浄効果を増強する。 ①分散剤 O酸は硬水中において洗浄効果が  親水基が多く水に溶けやすいため、 S酸は海水中において洗浄効果があまり減少しない。  S酸は生分解性がある。低温の水でも使用できる。 (カルボキシメチルセルロースなど) 遠洋漁業などで海水を汲んで・汚れの再付着を防止する・生分解性がある水道水が硬水、あるいは低温の地域洗濯ができる。など幅広い地域で使用できる。その上、洗浄後の排水を捨てても環境にほとんど負担を与えない。カルボキシメチルセルロース ②アルカリ剤 (炭酸ナトリウムなど) ・汚れを落としやすいアルカリ性を保つ  O酸には生分解性がある。 ③S酸とO酸の洗浄効果下水道設備が整っていない地域でも、金属イオンを含む水に対して、排水が環境に与える負担を小さく S酸とO酸を用いると洗浄を行うできる。ことができる。・汚れをけん化、中和して洗浄力を金属封鎖剤が不要のため、高める環境への負担を軽減できる。  生分解性の評価 S酸とO酸の生分解性を既製品の洗剤と比較。参考文献メチレンブルーを用いた、簡易な酵素分解実験による生分解性測定。 1. Y.Ishigami et al， Biodetergent．Ⅰ． 1990，p.1040-1044 2. K.Tokuzo et al， Biodetergent．Ⅱ． 1993，p.493-500