蒸餾水
蒸餾水或去離子水是去除了溶解礦物質的水,用來溶解鹼,以及稀釋液體皂。在皂塊配方中,自來水裡的礦物質只會損耗極少量的皂,但會讓液體皂和透明皂變得混濁,也可能帶入會加速酸敗、產生橘色斑點的微量金屬。
識別資訊
Aqua (Water)
- 化學式
- H2O
- CAS
- 7732-18-5
- EC
- 231-791-2
- 別名
- deionised water, demineralised water, purified water
指南
使用蒸餾水或去離子水的理由
自來水含有鈣和鎂,每一個鈣或鎂離子都會把兩個皂分子從溶液中帶走,形成不溶於水的鈣皂或鎂皂,也就是 Thomssen 在1922年的手冊中所說的「石灰與苦土的不溶性皂」。世界衛生組織至今仍以這個反應來定義硬度:硬水需要更多皂才能起泡。
在皂塊配方中,這點損耗微乎其微。用1000 g 橄欖油做的皂,以33%的鹼水濃度需要261.2 g 水;即使是硬度高達300 mg/L 的硬水,這些水在1390 g 的一批皂中也只會損耗約0.48 g 的皂。它不會改變皂塊的泡沫或硬度,晾皂中的皂塊表面出現的白色粉末也不是它造成的,那是皂粉。
在液體皂中就看得出差別,因為皂膏要用好幾倍重量的水來稀釋。液體皂指南的計算範例用了2082 g 稀釋用水,約為上述皂塊用水的八倍;在300 mg/L 時,同樣的算法會讓約4 g 的皂變成皂垢,以霧狀混濁或沉澱的形式留在瓶中。Thomssen 就曾警告,硬水會形成不溶性的皂並沉澱下來。在透明皂中也看得出差別:Simmons 與 Appleton 警告硬水「容易產生不透明的石灰皂條紋」,Failor 也要求使用蒸餾水或軟水。
另一個原因是微量金屬。美國環境保護署對飲用水訂的指引值是銅1.0 mg/L、鐵0.3 mg/L。在這個濃度下,那塊皂的261.2 g 水會為整批皂帶入約0.19 ppm 的銅,接近 Lever Brothers 一項專利所發現、足以破壞皂的顏色和氣味的0.2 ppm。這些是上限,不是常見數值,而且油脂本身也會帶入金屬,所以自來水是應該降低的風險,而不是必然導致橘色斑點的原因。自來水也含有作為消毒劑的氯或氯胺,依美國規定不超過4.0 mg/L;我們沒有找到它會損害皂的證據,而用蒸餾水就不必考慮這個問題。
蒸餾水和去離子水都可以用:ISO 3696 把單次蒸餾、去離子和逆滲透列為製備其3級實驗室用水的方法。要買專門作為蒸餾水或去離子水販售、沒有任何添加物的水。
雨水、煮沸的水與軟化水
雨水不是免費的替代品。美國疾病管制與預防中心警告,收集的雨水會從屋頂沾上鳥糞、塵土和病菌,以及鉛和銅等化學物質,而銅正是會加速皂酸敗的金屬之一。
煮沸不能讓水變軟。依 WHO 的說法,硬度分為碳酸鹽硬度(又稱暫時硬度)和非碳酸鹽硬度(又稱永久硬度)。加熱會讓部分碳酸鹽以水垢的形式析出,也就是水壺裡那層白垢,但非碳酸鹽硬度仍留在水中,而且煮沸對銅和鐵毫無作用。
經離子交換軟水器處理的水,鈣和鎂已被換成鈉(WHO),而皂能耐受鈉,所以它對皂比硬的自來水友善。但在其他各方面,它仍然是自來水。
製程中的水
水的用途不只是溶解鹼。它用來稀釋液體皂的皂膏,要秤重、趁熱加入,而且基於上述理由要用蒸餾水。它是霜狀皂的主要成分之一:我們的霜狀皂用水量為油重的60%。重製或手工研磨皂時,水用來軟化皂絲,重製皂指南有列出用量。製作透明皂時,水用來溶解糖,Failor 在這裡也用蒸餾水。此外,快速沖洗或用蒸氣機,就能去除晾皂中皂塊上的皂粉,因為碳酸鈉很容易溶於水。
本站的測試都從蒸餾水開始。pH 是在1%溶液中測量,也就是1 g 皂溶於99 g 煮沸後放涼的蒸餾水,因為溶解的二氧化碳會讓讀數偏低;標準的實驗室指引 ASTM D1172 也是基於同樣的理由使用剛煮沸的水。Dunn 的鹼純度滴定法,是把檸檬酸溶於500 mL 蒸餾水中。自來水中的礦物質和溶解的氣體會讓這兩種測試的結果失準。
用水量
水不參與皂化反應,所以用量是一種選擇,在計算器中可以用鹼水濃度、水鹼比或水量佔油重比例來表示。計算器預設為33%的鹼水。氫氧化鈉在20 °C 時最多只能溶到約52%,很難再多,所以50%的鹼水是用水量實際上的下限。水量與鹼水濃度指南說明水多或水少對 Trace、晾皂和皂粉的影響。
來源
每個數字背後的引文,以及各來源的說明,都以來源本身的文字保留在英文頁面上:翻譯過的引文無法與原文件核對。
- Hardness in Drinking-water: background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality (WHO/HSE/WSH/10.01/10/Rev/1) , World Health Organization (2011)
- The Soap-Maker's Manual , E. G. Thomssen, D. Van Nostrand (Project Gutenberg edition) (1922)
- The Handbook of Soap Manufacture , W. H. Simmons and H. A. Appleton, Scott, Greenwood & Son (Project Gutenberg edition) (1908)
- Making Transparent Soap , Catherine Failor, Storey Publishing (2000)
- Secondary Drinking Water Standards: Guidance for Nuisance Chemicals , US Environmental Protection Agency
- National Primary Drinking Water Regulations , US Environmental Protection Agency
- Superfatted soap bar containing a synergistic preservative mixture of EHDP and EDTA (US 3,511,783) , Lever Brothers Company (1970)
- Collecting Rainwater and Your Health: An Overview , US Centers for Disease Control and Prevention
- ISO 3696:1987 Water for analytical laboratory use: Specification and test methods , International Organization for Standardization (1987)
- ASTM D1172, Standard Guide for pH of Aqueous Solutions of Soaps and Detergents , ASTM International
- Little White Lyes (Handcrafted Soap and Cosmetic Guild conference) , Kevin M. Dunn (2015)
- OECD SIDS Initial Assessment Report: Sodium hydroxide (SIAM 14) , OECD and UNEP (2002)
- Lye calculator , soapformulator.com