Wie man Phosphat-Builder in Reinigungsmitteln und Wasseraufbereitung ersetzt

Phosphathersteller führten jahrzehntelang Reinigungsmittel und Wasseraufbereitungschemie. Natriumtripolyphosphat enthärtetes Waschwasser, dispergierte Böden und stabilisierte die Alkalinität, und es tat alle drei billig. Das Problem war immer stromabwärts: Phosphor nährt das Algenwachstum im Oberflächenwasser, und dieser einzige Fehler hat inzwischen Phosphate aus den meisten regulierten Märkten entfernt. In diesem Artikel wird erklärt, wie Phosphataufbereiter durch biologisch abbaubare Chelantien ersetzt werden können, mit Substitutionsverhältnissen und Anleitung zur Neuformulierung für jede Anwendung.

Warum Phosphathersteller gehen müssen

Der Umweltfall gegen Phosphor ist beigelegt. Wenn phosphathaltiges Waschwasser einen Fluss oder See erreicht, düngt es Algenblüten, die dem Wasser Sauerstoff entziehen und Wasserlebewesen töten. Aus diesem Grund hat die Europäische Union 2017 Phosphate in Waschmitteln und Geschirrspültabletten verboten, und warum die Genehmigungen für die Wasseraufbereitung jetzt die Phosphorabgabe in den meisten entwickelten Ländern begrenzen.

Für die Formulierer ist die Botschaft einfach: Der Markt hat sich bewegt, und jedes Produkt, das immer noch auf Phosphathersteller angewiesen ist, sieht sich einer schrumpfenden Nachfrage und einem wachsenden regulatorischen Risiko gegenüber. Die Frage ist nicht mehr, ob Phosphathersteller ersetzt werden sollen, sondern welcher Ersatz für jede Anwendung geeignet ist.

Die drei Aufgaben, die ein Bauunternehmer erfüllen muss

Das Verständnis der Substitution beginnt mit dem Verständnis was ein Builder tatsächlich tut. Ein Phosphat-Builder erfüllt drei Funktionen in einem Waschmittel: Es bindet Kalzium und Magnesium, so dass sie nicht mit Tensiden interferieren können, es dispergiert partikelförmige Verschmutzungen, so dass sie im Waschwasser schweben, und es puffert Alkalinität, um den pH-Wert des Waschmittels im Reinigungsbereich zu halten.

Kein einzelner Ersatz gibt alle drei Funktionen exakt wieder. Deshalb ist der Ersatz in der Regel ein System und kein Eins-zu-eins-Tausch. Ein biologisch abbaubares Chelant kümmert sich um die Sequestrierung, ein polymeres Dispergiermittel um die Bodensuspension und ein Karbonat oder Citrat um die Alkalinität. Jede Komponente erledigt eine Aufgabe gut, anstatt ein Molekül zu zwingen, drei Aufgaben angemessen zu erledigen.

Die Wahl des richtigen Chelants als Ersatz für Phosphatkonstrukteure

Die Wahl des Chelants folgt der Anwendung. Für das automatische Geschirrspülen ist MGDA-Na3 die Standardantwort, da es Magnesium stark bindet und bis zum pH-Wert von 13 und der Heißwaschtemperatur stabil bleibt. Bei Waschflüssigkeiten bietet GLDA-Na4 eine umfassende Kalziumkontrolle über den gesamten Waschzyklus hinweg. Zur Kontrolle des Kühlwassers und im industriellen Maßstab hemmt PASP-Na die Ausfällung von Kalziumkarbonat, ohne dem Ausfluss Phosphor hinzuzufügen.

Diese Verhältnisse sind Ausgangspunkte. Die endgültige Dosis stammt aus Leistungstests bei der angestrebten Wasserhärte, da die Anforderungen des Bauherrn die Kalzium- und Magnesiumbelastung des Waschwassers verfolgen.

Neuformulierung der Wäsche nach dem Austausch von Phosphat-Buildern

Eine Waschflüssigkeit, die STPP in einer Menge von 5 Prozent der Formel verwendet, ersetzt es durch GLDA-Na4 in einer vergleichbaren aktiven Dosis, plus eine kleine Carbonat- oder Citratzugabe, um die Alkalinitätspufferung wiederherzustellen. Das Chelant bindet die Härte, das Carbonat hält den pH-Wert, und das Tensidsystem liefert seine Nennreinigungsleistung im enthärteten Wasser.

Die Neuformulierung folgt demselben stufenweisen Weg wie jede Änderung: Beginnen Sie mit dem Substitutionsverhältnis, führen Sie Waschleistungstests mit der angestrebten Wasserhärte durch, passen Sie die Dosis an und führen Sie vor der Freigabe ein vollständiges Stabilitätspanel durch. Die meisten Wäscheschalter werden in zwei oder drei Iterationen abgeschlossen.

Neuformulierung von Geschirrspüler-Tabletten, wenn Sie Phosphat-Builder ersetzen

Spülmaschinentabletten sind der anspruchsvollste Fall, weil die Wäsche heiß, alkalisch und kurz ist. STPP wird bei 30 bis 40 Prozent des Tablettengewichts durch MGDA-Na3 bei 3 bis 8 Prozent des Tablettengewichts ersetzt - ein viel niedrigeres Verwendungsniveau, das die höhere Bindungsstärke des Chelants widerspiegelt. Der Gewichtsunterschied wird durch Carbonat- oder Citratfüllstoffe ausgeglichen, die für Alkalität und Masse sorgen.

Die Substitution funktioniert, weil MGDA-Na3 Magnesium mit größerer Effizienz bindet als STPP. Was STPP in hoher Dosis durch eine Kombination von Sequestrierung und Dispersion erreicht, erreicht MGDA-Na3 in niedriger Dosis durch stärkere, spezifischere Sequestrierung. Das Ergebnis ist eine kleinere Tablette oder ein kompakteres Pulver mit gleicher Leistung.

Wasseraufbereitung: Ersetzen von Phosphonat-Kesselsteinhemmern

Industrielles Kühlwasser setzt seit Jahrzehnten auf Phosphonat-Kesselsteinhemmer, aber die Grenzen des Phosphorausstoßes drängen die Anlagen jetzt zu phosphorfreien Alternativen. PASP-Na ersetzt die Kesselsteinhemmung des Phosphonats ohne Zugabe von Phosphor, wodurch ein Problem der Entladungskonformität an der Quelle beseitigt wird.

Die Substitution folgt der Härtebelastung und nicht einem festen Verhältnis. Ein Wasseraufbereitungsingenieur dosiert PASP-Na je nach Wasserhärte und Konzentrationszyklen mit 5 bis 20 Milligramm pro Liter und stimmt die Dosis dann ab, indem er die Kesselsteinablagerung auf einem Testcoupon misst. Das Chelatmittel verhindert Kalziumkarbonat- und Sulfatablagerungen, während das Dispergiermittelpolymer Partikel in Suspension hält.

Der Kompromiss zwischen Kosten und Leistung

Biologisch abbaubare Chelantien kosten pro Kilogramm mehr als die Hersteller von Phosphat. Der ehrliche Vergleich umfasst jedoch was Kosten des alten Phosphatsystems in den Einleitungszuschlägen, dem Einhaltungsrisiko und der eingeschränkten Auflistung. Wenn diese Kosten in das Hauptbuch eingehen, verengt sich der Anstieg der Nettoformulierung oft auf wenige Prozent.

Die Leistung ihrerseits nimmt nicht ab. MGDA-Na3 und GLDA-Na4 entsprechen in ihren Zielanwendungen dem Reinigungsergebnis von STPP, und in der industriellen Reinigung mit hohem pH-Wert halten sie sogar besser. Die Zeiten, in denen "phosphatfrei" "schwächer" bedeutete, liegen hinter uns.

Wie man eine Substitutionsstudie durchführt

Der stufenweise Ansatz funktioniert am besten. Überprüfen Sie Ihren aktuellen Builder, den Ziel-pH-Wert und die Metallionen, die Fehler verursachen. Schlagen Sie ein Anfangssubstitutionsverhältnis vor. Führen Sie einen Prüfstandstest mit Ihrer tatsächlichen Wasserhärte und Temperatur durch. Bestätigen Sie das Ergebnis, wechseln Sie dann zu einer Pilotcharge und schließlich zur vollständigen Produktion.

Dokumentieren Sie jede Stufe, denn die Leistungsdaten unterstützen den Fall mit Ihrem Qualitätsteam und Ihren Kunden. Die meisten Switches werden in zwei oder drei Iterationen abgeschlossen, und die Daten des ersten Produktschalters machen den zweiten und dritten schneller.

Auf der Seite der Europäischen Kommission zu Waschmittelphosphaten werden die rechtlichen Gründe für die Beschränkungen von 2017 erläutert.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich Phosphathersteller mit einem Produkt nach dem anderen ersetzen?

Ja, und das ist der empfohlene Ansatz. Beginnen Sie mit Ihrem Produkt mit dem höchsten Volumen oder mit dem Produkt mit dem dringendsten regulatorischen Druck. Die Daten des ersten Schalters fließen in die nächsten ein.

Können biologisch abbaubare Chelantien in Bezug auf die Reinigungsleistung mit Phosphat-Buildern mithalten?

In ihren Zielanwendungen, ja. MGDA-Na3 und GLDA-Na4 entsprechen den Reinigungsergebnissen von STPP beim Geschirrspülen und Waschen, und sie halten besser in der industriellen Reinigung mit hohem pH-Wert.

Was Dokumente benötige ich für das neu formulierte Produkt?

Für EU-gebundene Produkte benötigen Sie die REACH-Registrierung des biologisch abbaubaren Chelants und die aktualisierte Waschmittelkennzeichnung des neu formulierten Produkts. Ein Lieferant, der beides bietet, entlastet den größten Teil der Compliance-Belastung.

Eine Anleitung zur Formulierung und Bewertungsproben finden Sie im Produktzentrum von Yuanlian Chemical. Das Anwendungslabor bietet Substitutionsverhältnisse und Kompatibilitätsdaten für Ihre spezifische Produktkategorie.