De rol van chelerende stoffen in wasproducten
Chelaat, het chelaat dat gevormd wordt door chelerende stoffen, komt van het Griekse woord Chele, wat krabklauw betekent. Chelaten zijn als krabklauwen die metaalionen vasthouden; ze zijn zeer stabiel en deze metaalionen kunnen gemakkelijk worden verwijderd of gebruikt. In 1930 werd in Duitsland het eerste chelaat gesynthetiseerd: EDTA (ethyleendiaminetetraazijnzuur) chelaat, voor de behandeling van patiënten met zware metaalvergiftiging. Vervolgens werd het chelaat verder ontwikkeld en toegepast in dagelijkse chemische reiniging, de voedingsmiddelenindustrie en andere toepassingen.
Momenteel behoren BASF, Norion, Dow, Dongxiao Biological, Shijiazhuang Jack en andere bedrijven tot de belangrijkste fabrikanten van chelerende middelen ter wereld.
De regio Azië-Pacific is de grootste markt voor chelerende middelen, met een aandeel van meer dan 50% en een geschatte marktomvang van meer dan 1 miljard dollar. De belangrijkste toepassingen zijn te vinden in de wasmiddelen-, waterzuiverings-, persoonlijke verzorgings-, papier-, voedingsmiddelen- en drankenindustrie.
(Moleculaire structuur van het chelerende middel EDTA)
Chelerende stoffen beheersen metaalionen door hun meervoudige liganden te cheleren met metaalioncomplexen en zo chelaten te vormen.
Uit dit mechanisme kan worden afgeleid dat veel moleculen met meerdere liganden een dergelijk chelatievermogen bezitten.
Een van de meest typische is het hierboven genoemde EDTA, dat 2 stikstofatomen en 4 carboxylzuurstofatomen kan leveren om met het metaal samen te werken, en dat met 1 molecuul het calciumion, dat 6 coördinatieatomen nodig heeft, stevig kan omhullen, waardoor een zeer stabiel product met een uitstekend chelatievermogen ontstaat. Andere veelgebruikte chelatoren zijn onder andere natriumfytaten zoals natriumgluconaat, natriumglutamaatdiacetaat tetranatrium (GLDA), natriumaminozuren zoals methylglycinediacetaat trinatrium (MGDA), en polyfosfaten en polyaminen.
Zoals we allemaal weten, bevat kraanwater en natuurlijk water calcium-, magnesium- en ijzerplasma. De langdurige ophoping van deze metaalionen heeft de volgende gevolgen voor ons dagelijks leven:
1. De stof is niet goed gereinigd, waardoor kalkaanslag ontstaat, de stof hard wordt en donkerder van kleur.
2. Er is geen geschikt reinigingsmiddel aanwezig op het harde oppervlak en er is kalkaanslag.
3. Kalkafzettingen in servies en glaswerk
Waterhardheid verwijst naar het gehalte aan calcium- en magnesiumionen in water, en hard water vermindert de waswerking. In wasmiddelen kan een chelerend middel reageren met calcium-, magnesium- en andere metaalionen in het water, waardoor de waterkwaliteit wordt verzacht. Dit voorkomt dat calcium- en magnesiumplasma reageren met de werkzame stof in het wasmiddel en vermindert de waswerking, waardoor de effectiviteit van het wasmiddel wordt verbeterd.
Bovendien kunnen chelerende middelen de samenstelling van het wasmiddel stabieler maken en de kans op ontbinding bij verhitting of langdurige opslag verkleinen.
De toevoeging van een chelaatvormer aan wasmiddel kan de reinigingskracht ervan versterken, vooral in gebieden waar de hardheid van het water een grote invloed heeft op het wasresultaat, zoals het noorden, zuidwesten en andere regio's met een hoge waterhardheid. Een chelaatvormer voorkomt bovendien dat watervlekken en andere vlekken zich aan het oppervlak van de stof hechten, waardoor het wasmiddel beter doordringt en zich gemakkelijker aan de kleding hecht. Dit verbetert tegelijkertijd het wasresultaat, de witheid en zachtheid van de kleding en zorgt ervoor dat de was minder snel grijs en stug wordt.
Ook bij het reinigen van harde oppervlakken en serviesgoed kan het chelerende middel in het reinigingsmiddel de oplosbaarheid en verspreiding ervan verbeteren, waardoor vlekken en kalkaanslag gemakkelijker te verwijderen zijn. Het resultaat is dat er geen kalkaanslag achterblijft, het oppervlak transparanter wordt en er geen waterfilm op het glas blijft hangen. Chelerende middelen kunnen zich bovendien binden aan zuurstof in de lucht en stabiele complexen vormen die de oxidatie van metalen oppervlakken remmen.
Daarnaast wordt het chelerende effect van chelerende stoffen op ijzerionen ook gebruikt in pijpreinigers voor het verwijderen van roest.