Forța de contracție a oricărei lungimi unitare de pe suprafața lichidului se numește tensiune de suprafață, iar unitatea este N. · M-1.
Proprietatea de reducere a tensiunii de suprafață a solventului se numește activitate de suprafață, iar o substanță cu această proprietate se numește substanță activă la suprafață.
Substanța activă de suprafață care poate lega moleculele în soluție apoasă și să formeze micelele și alte asociații și are o activitate de suprafață ridicată, având în același timp efectul de umectare, emulsionare, spumare, spălare etc.
Surfactantul este compuși organici cu o structură și proprietăți speciale, care pot modifica semnificativ tensiunea interfațială între două faze sau tensiunea de suprafață a lichidelor (în general apă), cu umezire, spumare, emulsionare, spălare și alte proprietăți.
În ceea ce privește structura, surfactanții au o caracteristică comună prin faptul că conțin două grupuri de natură diferită în moleculele lor. La un capăt este un lanț lung de grup non-polar, solubil în ulei și insolubil în apă, cunoscut și sub denumirea de grup hidrofob sau grup de apă. O astfel de grup-repelent este, în general, lanțuri lungi de hidrocarburi, uneori și pentru fluor organic, siliciu, organofosfat, lanț de organotină, etc. La celălalt capăt se află grupul solubil în apă, un grup hidrofil sau un grup-repelent. Grupul hidrofil trebuie să fie suficient de hidrofil pentru a se asigura că tensioactivii întregi sunt solubili în apă și are solubilitatea necesară. Deoarece tensioactivii conțin grupuri hidrofile și hidrofobe, acestea pot fi solubile în cel puțin una dintre fazele lichide. Această proprietate hidrofilă și lipofilă a agentului tensioactiv se numește amfifilicitate.
Surfactantul este un fel de molecule amfifilice atât cu grupuri hidrofobe, cât și hidrofile. Grupurile hidrofobe ale agenților tensioactivi sunt, în general, compuse din hidrocarburi cu lanț lung, cum ar fi alchil cu lanț drept C8 ~ C20, Alchil cu lanț ramificat C8 ~ C20 ， Alchilfenil (numărul de tom de carbon alchil este de 8 ~ 16) și altele asemenea. Diferența care este mică între grupurile hidrofobe este în principal în modificările structurale ale lanțurilor de hidrocarburi. Și tipurile de grupuri hidrofile sunt mai mult, astfel încât proprietățile tensioactivilor sunt legate în principal de grupele hidrofile, pe lângă dimensiunea și forma grupurilor hidrofobe. Modificările structurale ale grupărilor hidrofile sunt mai mari decât cele ale grupelor hidrofobe, astfel încât clasificarea surfactanților se bazează în general pe structura grupărilor hidrofile. Această clasificare se bazează pe faptul că grupul hidrofil este ionic sau nu și este împărțit în tipuri anionice, cationice, nonionice, zwitterionice și alte tipuri speciale de agent tensioactivi.
① Adsorbția surfactanților la interfac
Moleculele tensioactive sunt molecule amfifilice având grupuri lipofile și hidrofile. Atunci când agentul tensioactiv este dizolvat în apă, grupul său hidrofil este atras de apă și se dizolvă în apă, în timp ce grupul său lipofil este respins de apă și lasă apă, rezultând adsorbția moleculelor surfactante (sau ioni) pe interfața celor două faze, ceea ce reduce tensiunea interfațială între cele două faze. Cu cât sunt adsorbite mai multe molecule de agent tensioactiv (sau ioni), cu atât este mai mare reducerea tensiunii interfațiale.
② Unele proprietăți ale membranei de adsorbție
Presiunea de suprafață a membranei de adsorbție: adsorbția agentului tensioactiv la interfața gaz-lichid pentru a forma o membrană de adsorbție, cum ar fi așezarea unei foi plutitoare detașabile fără frecare pe interfață, foaia plutitoare împinge membrana adsorbantă de-a lungul suprafeței soluției, iar membrana generează o presiune pe foaia plutitoare, care se numește presiune de suprafață.
Vâscozitatea suprafeței: la fel ca presiunea de suprafață, vâscozitatea suprafeței este o proprietate prezentată de membrana moleculară insolubilă. Suspendat de un inel de platină cu sârmă metalică fină, astfel încât planul său să contacteze suprafața apei a rezervorului, să rotească inelul de platină, inelul de platină prin vâscozitatea piediciului de apă, amplitudinea se descompun treptat, în funcție de care poate fi măsurată vâscozitatea suprafeței. Metoda este: În primul rând, experimentul este realizat pe suprafața apei pure pentru a măsura descompunerea amplitudinii, iar apoi se măsoară descompunerea după formarea membranei de suprafață, iar vâscozitatea membranei de suprafață este derivată din diferența dintre cele două.
Vâscozitatea suprafeței este strâns legată de soliditatea membranei de suprafață și, deoarece membrana de adsorbție are presiunea de suprafață și vâscozitate, trebuie să aibă elasticitate. Cu cât presiunea de suprafață este mai mare și cu atât vâscozitatea membranei adsorbite, cu atât modulul elastic este mai mare. Modulul elastic al membranei de adsorbție a suprafeței este important în procesul de stabilizare a bulelor.
③ Formarea micelelor
Soluțiile diluate ale agenților tensioactivi se supun legilor urmate de soluții ideale. Cantitatea de agent tensioactiv adsorbit pe suprafața soluției crește odată cu concentrația soluției, iar atunci când concentrația atinge sau depășește o anumită valoare, cantitatea de adsorbție nu mai crește, iar aceste molecule de agent tensioactiv sunt în soluție într -un mod întâmplător sau într -un mod regulat. Atât practica, cât și teoria arată că formează asociații în soluție, iar aceste asociații se numesc micelele.
Concentrația critică de micelă (CMC): concentrația minimă la care tensioactivii formează micelele în soluție se numește concentrația critică de micelle.
④ Valorile CMC ale surfactanților comuni.
HLB este prescurtarea echilibrului lipofil hidrofil, care indică echilibrul hidrofil și lipofil al grupurilor hidrofile și lipofile ale surfactantului, adică valoarea HLB a tensioactivului. O valoare HLB mare indică o moleculă cu hidrofilicitate puternică și o lipofilicitate slabă; În schimb, lipofilicitate puternică și hidrofilicitate slabă.
① Dispoziții de valoare HLB
Valoarea HLB este o valoare relativă, astfel încât atunci când valoarea HLB este dezvoltată, ca standard, valoarea HLB a ceară de parafină, care nu are proprietăți hidrofile, este specificată a fi 0, în timp ce valoarea HLB a sulfatului de sodiu dodecil, care este mai mult solubil în apă, este de 40. Prin urmare, valoarea HLB cu valori de suprafață este în general în intervalul de 1 până la 40. lipofil, în timp ce cele mai mari de 10 sunt hidrofile. Astfel, punctul de cotitură de la lipofil la hidrofil este de aproximativ 10.
Pe baza valorilor HLB ale surfactanților, se poate obține o idee generală a utilizărilor posibile ale acestora, așa cum se arată în tabelul 1-3.
Două lichide reciproce insolubile, unul dispersat în celălalt ca particule (picături sau cristale lichide) formează un sistem numit emulsie. Acest sistem este instabil termodinamic datorită creșterii zonei de delimitare a celor două lichide atunci când se formează emulsia. Pentru a face emulsia stabilă, este necesar să se adauge o a treia componentă - emulgator pentru a reduce energia interfațială a sistemului. Emulsionatorul aparține agentului tensioactiv, funcția sa principală este de a juca rolul emulsiei. Faza emulsiei care există ca picături se numește faza dispersată (sau faza interioară, faza discontinuă), iar cealaltă fază care este legată între ele se numește mediu de dispersie (sau faza exterioară, faza continuă).
① Emulsiști și emulsiuni
Emulsii obișnuite, o fază este apă sau soluție apoasă, cealaltă fază este substanțele organice care nu sunt miscibile cu apa, cum ar fi grăsimea, ceara, etc. Emulsia formată din apă și uleiul poate fi împărțită în două tipuri în funcție de situația lor de dispersie: ulei dispersat în apă pentru a forma emulsie de tip ulei în apă, exprimată ca o/w (apă/apă): apă dispersată în ulei în ulei). De asemenea, se pot forma complexe apă-în-ulei în apă cu tipul de tip o/w și ulei în apă în ulei O/W/O.
Emulsifierii sunt folosiți pentru a stabiliza emulsiile prin reducerea tensiunii interfațiale și formând membrană interfațială cu o singură moleculă.
În emulsionarea cerințelor emulsificatorului:
R: Emulsionarul trebuie să poată adsorbi sau să îmbogățească interfața dintre cele două faze, astfel încât tensiunea interfațială să fie redusă;
B: Emulsionarul trebuie să dea particulele la sarcină, astfel încât repulsia electrostatică între particule sau formează o membrană de protecție stabilă, extrem de vâscoasă în jurul particulelor.
Prin urmare, substanța folosită ca emulgator trebuie să aibă grupuri amfifilice pentru a emulsiona, iar surfactanții pot îndeplini această cerință.
② Metode de pregătire a emulsiilor și a factorilor care afectează stabilitatea emulsiilor
Există două moduri de a pregăti emulsii: una este de a folosi metoda mecanică pentru a dispersa lichidul în particule minuscule într -un alt lichid, care este utilizat în cea mai mare parte în industrie pentru a pregăti emulsii; Cealaltă este de a dizolva lichidul în stare moleculară într -un alt lichid, apoi de a -l face să se adune corect pentru a forma emulsii.
Stabilitatea unei emulsii este capacitatea de agregare anti-particule care duce la separarea fazelor. Emulsiile sunt sisteme instabile termodinamic cu energie mare liberă. Prin urmare, așa-numita stabilitate a unei emulsii este de fapt timpul necesar pentru ca sistemul să ajungă la echilibru, adică timpul necesar pentru separarea unuia dintre lichidele din sistem să apară.
Când membrana interfațială cu alcool gras, acizi grași și amine grase și alte molecule organice polare, rezistența la membrană este semnificativ mai mare. Acest lucru se datorează faptului că, în stratul de adsorbție interfațială a moleculelor și alcoolilor emulgatori, acizilor și aminelor și altor molecule polare pentru a forma un „complex”, astfel încât rezistența la membrană interfațială a crescut.
Emulsificatori constând din mai mult de doi tensioactivi sunt numiți emulgatori mixți. Emulsionator mixt adsorbit la interfața de apă/ulei; Acțiunea intermoleculară poate forma complexe. Datorită acțiunii intermoleculare puternice, tensiunea interfațială este redusă semnificativ, cantitatea de emulgatori adsorbită la interfață este semnificativ crescută, formarea densității membranei interfațiale crește, creșterea crește.
Sarcina mărgelelor lichide are un efect semnificativ asupra stabilității emulsiei. Emulsii stabile, ale căror mărgele lichide sunt în general încărcate. Atunci când este utilizat un emulgator ionic, ionul emulgator adsorbit la interfață are grupul lipofil introdus în faza de ulei, iar grupa hidrofilă este în faza de apă, făcând astfel perlele lichide încărcate. Pe măsură ce emulsia mărgește cu aceeași încărcare, se resping reciproc, nu sunt ușor de aglomerat, astfel încât stabilitatea să fie crescută. Se poate observa că cu cât ioni mai emulsiști adsorbați pe margele, cu atât sarcina este mai mare, cu atât este mai mare capacitatea de a preveni margele de aglomerare, cu atât sistemul de emulsie este mai stabil.
Vâscozitatea mediului de dispersie a emulsiei are o anumită influență asupra stabilității emulsiei. În general, cu cât este mai mare vâscozitatea mediului de dispersie, cu atât stabilitatea emulsiei este mai mare. Acest lucru se datorează faptului că vâscozitatea mediului de dispersie este mare, ceea ce are un efect puternic asupra mișcării browniene a mărgelelor lichide și încetinește coliziunea dintre mărgelele lichide, astfel încât sistemul să rămână stabil. De obicei, substanțele polimerice care pot fi dizolvate în emulsii pot crește vâscozitatea sistemului și pot crește stabilitatea emulsiilor. În plus, polimerii pot forma, de asemenea, o membrană interfațială puternică, ceea ce face ca sistemul de emulsie să fie mai stabil.
În unele cazuri, adăugarea de pulbere solidă poate face, de asemenea, emulsia tinde să se stabilizeze. Pulberea solidă se află în apă, ulei sau interfață, în funcție de ulei, apa din capacitatea de umectare a pulberii solide, dacă pulberea solidă nu este complet umedă cu apă, dar și umedă de ulei, va rămâne pe interfața de apă și ulei.
Pulberea solidă nu face emulsia stabilă, deoarece pulberea adunată la interfață îmbunătățește membrana interfațială, care este similară cu adsorbția interfațială a moleculelor emulsificatoare, deci cu atât mai strâns materialul de pulbere solid este dispus la interfață, cu atât emulsia este mai stabilă.
Surfactanții au capacitatea de a crește semnificativ solubilitatea substanțelor organice insolubile sau ușor solubile în apă după formarea micelelor într-o soluție apoasă, iar soluția este transparentă în acest moment. Acest efect al micelelor se numește solubilizare. Surfactantul care poate produce solubilizare se numește solubilizator, iar materia organică care este solubilizată se numește materie solubilizată.
Spuma joacă un rol important în procesul de spălare. Spuma este un sistem de dispersie în care un gaz este dispersat într -un lichid sau solid, cu gazul ca faza dispersată și lichidul sau solidul ca mediu de dispersie, primul fiind numit spumă lichidă, în timp ce acesta din urmă se numește spumă solidă, cum ar fi plastic spumat, sticlă spumată, ciment spumos etc.
(1) Formarea spumei
Prin spumă ne referim aici la un agregat de bule de aer separate de o membrană lichidă. Acest tip de bulă crește întotdeauna rapid pe suprafața lichidului datorită diferenței mari de densitate între faza dispersată (gaz) și mediul de dispersie (lichid), combinat cu vâscozitatea scăzută a lichidului.
Procesul de formare a unei bule este de a aduce o cantitate mare de gaz în lichid, iar bulele din lichid se întorc rapid la suprafață, formând un agregat de bule separate printr -o cantitate mică de gaz lichid.
Foamul are două caracteristici semnificative în ceea ce privește morfologia: una este că bulele ca fază dispersată au adesea o formă poliedrică, aceasta se datorează faptului că la intersecția bulelor, există o tendință ca filmul lichid să fie subțire, astfel încât bulele să devină poliedrice, atunci când filmul lichid se subliniază într -o anumită măsură, duce la o ruptură cu bule; Al doilea este că lichidele pure nu pot forma spumă stabilă, lichidul care poate forma spumă este de cel puțin două sau mai multe componente. Soluțiile apoase ale agenților tensioactivi sunt tipice sistemelor care sunt predispuse la generarea de spumă, iar capacitatea lor de a genera spumă este, de asemenea, legată de alte proprietăți.
Surfactanții cu o putere de spumare bună se numesc agenți de spumare. Deși agentul de spumare are o capacitate bună de spumă, dar este posibil ca spuma formată să nu poată menține mult timp, adică stabilitatea sa nu este neapărat bună. Pentru a menține stabilitatea spumei, deseori în agentul de spumare pentru a adăuga substanțe care pot crește stabilitatea spumei, substanța se numește stabilizator de spumă, stabilizatorul utilizat frecvent este lauryl dietanolamină și oxid de dodecil dimetilamină.
(2) Stabilitatea spumei
Spuma este un sistem instabil termodinamic, iar tendința finală este ca suprafața totală a lichidului să scadă după ce bula este ruptă și energia liberă scade. Procesul de defoaming este procesul prin care membrana lichidă care separă gazul devine mai gros și mai subțire până când se rupe. Prin urmare, gradul de stabilitate a spumei este determinat în principal de viteza de descărcare a lichidului și de rezistența filmului lichid. Următorii factori influențează și acest lucru.
(3) Distrugerea spumei
Principiul de bază al distrugerii de spumă este de a schimba condițiile care produc spuma sau de a elimina factorii de stabilizare ai spumei, astfel încât există atât metode fizice, cât și chimice de defoaming.
Defoamingul fizic înseamnă schimbarea condițiilor de producție de spumă, menținând în același timp compoziția chimică a soluției de spumă, cum ar fi tulburările externe, modificările de temperatură sau presiune și tratament cu ultrasunete sunt toate metode fizice eficiente pentru a elimina spuma.
Metoda de defoaming chimică este de a adăuga anumite substanțe pentru a interacționa cu agentul de spumare pentru a reduce rezistența filmului lichid în spumă și, astfel, reduce stabilitatea spumei pentru a atinge scopul de a se deforama, astfel de substanțe sunt numite defoamers. Majoritatea defoamerelor sunt surfactanți. Prin urmare, în funcție de mecanismul de defoaming, defoamer ar trebui să aibă o capacitate puternică de a reduce tensiunea de suprafață, ușor de adsorb pe suprafață, iar interacțiunea dintre moleculele de adsorbție de suprafață este slabă, moleculele de adsorbție dispuse într -o structură mai desprinsă.
Există diferite tipuri de defoamer, dar, practic, toate sunt surfactante non-ionice. Surfactanții non-ionici au proprietăți anti-combatere aproape sau deasupra punctului lor de nor și sunt adesea folosiți ca defoameri. Alcoolii, în special alcoolii cu o structură de ramificare, acizi grași și esteri de acizi grași, poliamide, esteri fosfați, uleiuri de silicon, etc., sunt de asemenea folosiți în mod obișnuit ca defecțiuni excelente.
(4) spumă și spălare
Nu există nicio legătură directă între eficacitatea spumei și a spălării, iar cantitatea de spumă nu indică eficacitatea spălării. De exemplu, surfactanții neionici au mult mai puține proprietăți de spumare decât săpunuri, dar decontaminarea lor este mult mai bună decât săpunurile.
În unele cazuri, spuma poate fi utilă în eliminarea murdăriei și a grimei. De exemplu, atunci când spălați vasele în casă, spuma detergentului ridică picăturile de ulei și atunci când spălarea covoarelor, spuma ajută la ridicarea prafului, pulberii și a altor murdărie solidă. În plus, spuma poate fi uneori folosită ca o indicație a eficacității unui detergent. Deoarece uleiurile grase au un efect inhibitor asupra spumei de detergent, atunci când există prea mult ulei și prea puțin detergent, nu va fi generată spumă sau va dispărea spuma originală. Foamul poate fi, de asemenea, uneori utilizat ca indicator al curățeniei unei clătiri, deoarece cantitatea de spumă din soluția de clătire tinde să scadă odată cu reducerea detergentului, astfel încât cantitatea de spumă poate fi utilizată pentru a evalua gradul de clătire.
Într -un sens larg, spălarea este procesul de eliminare a componentelor nedorite din obiectul care trebuie spălat și realizarea unui anumit scop. Spălarea în sensul obișnuit se referă la procesul de îndepărtare a murdăriei de pe suprafața transportatorului. În spălare, interacțiunea dintre murdărie și transportator este slăbită sau eliminată prin acțiunea unor substanțe chimice (de exemplu, detergent etc.), astfel încât combinația de murdărie și purtător să fie schimbată în combinația de murdărie și detergent, iar în final murdăria este separată de transportator. Deoarece obiectele care trebuie spălate și murdăria care trebuie eliminată sunt diverse, spălarea este un proces foarte complex, iar procesul de bază de spălare poate fi exprimat în următoarele relații simple.
Carrie ·· murdărie + detergent = transportator + murdărie · detergent
Procesul de spălare poate fi de obicei împărțit în două etape: în primul rând, sub acțiunea detergentului, murdăria este separată de transportatorul său; În al doilea rând, murdăria detașată este dispersată și suspendată în mediu. Procesul de spălare este un proces reversibil, iar murdăria dispersată și suspendată în mediu poate fi, de asemenea, reprecipitată de la mediu la obiectul spălat. Prin urmare, un detergent bun ar trebui să aibă capacitatea de a se dispersa și de a suspenda murdăria și de a preveni răscumpărarea murdăriei, pe lângă capacitatea de a îndepărta murdăria din purtător.
(1) Tipuri de murdărie
Chiar și pentru același articol, tipul, compoziția și cantitatea de murdărie pot varia în funcție de mediul în care este utilizat. Mizeria corpului de ulei este în principal unele uleiuri animale și vegetale și uleiuri minerale (cum ar fi ulei brut, ulei de combustibil, gudron de cărbune, etc.), murdăria solidă este în principal funingine, cenușă, rugină, negru de carbon, etc. În ceea ce privește murdăria îmbrăcămintei, există murdărie din corpul uman, cum ar fi transpirația, sebum, sânge, etc.; murdărie din mâncare, cum ar fi petele de fructe, petele de ulei de gătit, petele de condimente, amidonul, etc.; murdărie din produse cosmetice, cum ar fi ruj, lac de unghii, etc.; murdărie din atmosferă, cum ar fi funingine, praf, noroi, etc.; altele, cum ar fi cerneala, ceaiul, acoperirea, etc. Vine în diferite tipuri.
Diferitele tipuri de murdărie pot fi de obicei împărțite în trei categorii principale: murdărie solidă, murdărie lichidă și murdărie specială.
① murdărie solidă
Murdura solidă comună include particule de cenușă, noroi, pământ, rugină și negru de carbon. Majoritatea acestor particule au o sarcină electrică pe suprafața lor, majoritatea sunt încărcate negativ și pot fi ușor adsorbite pe articole de fibre. Murdura solidă este în general dificil de dizolvat în apă, dar poate fi dispersată și suspendată prin soluții de detergent. Murdura solidă cu un punct de masă mai mic este mai dificil de îndepărtat.
② murdărie lichidă
Murdura lichidă este în mare parte solubilă în ulei, inclusiv uleiuri vegetale și animale, acizi grași, alcooli grași, uleiuri minerale și oxizi. Printre ele, pot apărea uleiuri vegetale și animale, acizi grași și saponificare alcali, în timp ce alcoolii grași, uleiurile minerale nu sunt saponificate de alcalin, dar pot fi solubili în alcool, eteri și solvenți organici de hidrocarburi și emulsificarea și dispersia soluției de apă de detergent. Dirt lichid solubil în ulei are, în general, o forță puternică, cu obiecte de fibre și este mai ferm adsorbită pe fibre.
③ murdărie specială
Murdura specială include proteine, amidon, sânge, secreții umane, cum ar fi transpirație, sebum, urină și suc de fructe și suc de ceai. Cea mai mare parte a acestui tip de murdărie poate fi adsorbită chimic și puternic pe articole de fibre. Prin urmare, este dificil de spălat.
Diferitele tipuri de murdărie sunt rareori găsite singure, dar sunt adesea amestecate împreună și adsorbite pe obiect. Uneori, murdăria poate fi oxidată, descompusă sau descompusă sub influențe externe, creând astfel murdărie nouă.
（2） Adeziunea murdăriei
Hainele, mâinile etc. pot fi pătate, deoarece există un fel de interacțiune între obiect și murdărie. Dirt aderă la obiecte într -o varietate de moduri, dar nu există mai mult decât aderențe fizice și chimice.
① Adeziunea de funingine, praf, noroi, nisip și cărbune la îmbrăcăminte este o aderență fizică. În general, prin această aderență a murdăriei, iar rolul dintre obiectul colorat este relativ slab, îndepărtarea murdăriei este, de asemenea, relativ ușoară. Conform diferitelor forțe, aderența fizică a murdăriei poate fi împărțită în aderență mecanică și adeziune electrostatică.
R: aderență mecanică
Acest tip de aderență se referă în principal la aderența unor murdărie solidă (de exemplu, praf, noroi și nisip). Adeziunea mecanică este una dintre formele mai slabe de aderență a murdăriei și poate fi îndepărtată aproape prin mijloace pur mecanice, dar atunci când murdăria este mică (<0.1um), este mai dificil de îndepărtat.
B ： Adeziune electrostatică
Adeziunea electrostatică se manifestă în principal în acțiunea particulelor de murdărie încărcate pe obiecte încărcate opus. Majoritatea obiectelor fibroase sunt încărcate negativ în apă și pot fi ușor respectate de o anumită murdărie încărcată pozitiv, cum ar fi tipurile de var. O anumită murdărie, deși încărcată negativ, cum ar fi particulele negre de carbon în soluții apoase, pot adera la fibre prin poduri ionice (ioni între mai multe obiecte încărcate opus, acționând împreună cu ele într-o manieră asemănătoare cu pod) formate de ioni pozitivi în apă (de exemplu, CA2+ ， MG2+ etc.).
Acțiunea electrostatică este mai puternică decât acțiunea mecanică simplă, ceea ce face ca îndepărtarea murdăriei să fie relativ dificilă.
② aderență chimică
Adeziunea chimică se referă la fenomenul murdăriei care acționează asupra unui obiect prin legături chimice sau de hidrogen. De exemplu, murdăria solidă polară, proteina, rugina și alte aderență pe articole din fibră, fibrele conțin carboxil, hidroxil, amidă și alte grupuri, aceste grupuri și acizi grași grași grași, sunt ușor de format legături de hidrogen. Forțele chimice sunt în general puternice, iar murdăria este, prin urmare, mai ferm legată de obiect. Acest tip de murdărie este dificil de eliminat prin metodele obișnuite și necesită metode speciale pentru a face față.
Gradul de aderență a murdăriei este legat de natura murdăriei în sine și de natura obiectului la care este respectat. În general, particulele aderă ușor la articole fibroase. Cu cât este mai mică textura murdăriei solide, cu atât adeziunea este mai puternică. Murdura polară pe obiecte hidrofile, cum ar fi bumbacul și sticla, aderă mai puternic decât murdăria non-polară. Murdura non-polară aderă mai puternic decât murdăria polară, cum ar fi grăsimile polare, praful și argila și este mai puțin ușor de îndepărtat și de curățat.
(3) Mecanismul de îndepărtare a murdăriei
Scopul spălării este eliminarea murdăriei. Într -un mediu de o anumită temperatură (în principal apă). Folosind diferitele efecte fizice și chimice ale detergentului pentru a slăbi sau elimina efectul murdăriei și obiectelor spălate, sub acțiunea anumitor forțe mecanice (cum ar fi frecarea mâinilor, agitația mașinii de spălat, impactul apei), astfel încât murdăria și obiectele spălate din scopul decontaminării.
① Mecanismul îndepărtării murdăriei lichide
A ： umezire
Soluția lichidă este în mare parte pe bază de ulei. Petele de ulei umede cele mai multe articole fibroase și se răspândesc mai mult sau mai puțin ca o peliculă de ulei pe suprafața materialului fibros. Primul pas în acțiunea de spălare este umectarea suprafeței de către lichidul de spălare. De dragul ilustrării, suprafața unei fibre poate fi gândită ca o suprafață solidă netedă.
B: Detașament de ulei - Mecanism de curling
Al doilea pas în acțiunea de spălare este îndepărtarea uleiului și a grăsimii, îndepărtarea murdăriei lichide se realizează printr -un fel de înfășurare. Mizeria lichidă a existat inițial pe suprafață sub forma unei pelicule de ulei răspândite, iar sub efectul de umectare preferențial al lichidului de spălare pe suprafața solidă (adică suprafața fibrei), a fost încolăcită în margele de ulei pas cu pas, care au fost înlocuite cu lichidul de spălare și, în cele din urmă, a lăsat suprafața sub anumite forțe externe.
② Mecanismul îndepărtării murdăriei solide
Îndepărtarea murdăriei lichide se face în principal prin umezirea preferențială a purtătorului de murdărie de către soluția de spălare, în timp ce mecanismul de îndepărtare pentru murdărie solidă este diferit, unde procesul de spălare se referă în principal la umectarea masei de murdărie și a suprafeței sale de transportator prin soluția de spălare. Datorită adsorbției surfactanților pe murdăria solidă și a suprafeței sale purtătoare, interacțiunea dintre murdărie și suprafață este redusă și rezistența la adeziune a masei de murdărie pe suprafață este redusă, astfel masa de murdărie este ușor îndepărtată de pe suprafața purtătorului.
În plus, adsorbția surfactanților, în special a tensioactivilor ionici, pe suprafața murdăriei solide și a purtătorului său are potențialul de a crește potențialul de suprafață pe suprafața murdăriei solide și a purtătorului său, care este mai favorabilă îndepărtării murdăriei. Suprafețele solide sau, în general, fibroase, sunt de obicei încărcate negativ în medii apoase și, prin urmare, pot forma straturi electronice duble difuze pe mase de murdărie sau suprafețe solide. Datorită repulsiei sarcinilor omogene, aderența particulelor de murdărie în apă la suprafața solidă este slăbită. Când se adaugă un agent tensioactiv anionic, deoarece poate crește simultan potențialul de suprafață negativ al particulei de murdărie și suprafața solidă, repulsia dintre ele este mai îmbunătățită, rezistența la aderență a particulei este mai redusă, iar murdăria este mai ușor de îndepărtat.
Surfactanții non-ionici sunt adsorbiți pe suprafețe solide în general încărcate și, deși nu modifică semnificativ potențialul interfațial, surfactanții non-ionici adsorbiți tind să formeze o anumită grosime a stratului adsorbit pe suprafață, care ajută la prevenirea redepunerii murdăriei.
În cazul surfactanților cationici, adsorbția lor reduce sau elimină potențialul de suprafață negativ al masei de murdărie și suprafața sa purtătoare, ceea ce reduce repulsia dintre murdărie și suprafață și, prin urmare, nu este favorabil îndepărtării murdăriei; Mai mult, după adsorbție pe suprafața solidă, surfactanții cationici tind să transforme hidrofobul suprafeței solide și, prin urmare, nu sunt favorabile umezirii suprafeței și, prin urmare, spălării.
③ Îndepărtarea solurilor speciale
Proteinele, amidonul, secrețiile umane, sucul de fructe, sucul de ceai și alte astfel de murdărie sunt dificil de îndepărtat cu surfactanți normali și necesită un tratament special.
Petele de proteine, cum ar fi crema, ouăle, sângele, laptele și excreta pielii tind să se coaguleze pe fibre și degenerare și să obțină o aderență mai puternică. Murdăria proteică poate fi îndepărtată prin utilizarea proteazelor. Proteza enzimatică descompune proteinele din murdărie în aminoacizi solubili în apă sau oligopeptide.
Petele de amidon provin în principal din produsele alimentare, altele, cum ar fi șuvița, lipiciul etc. Amilază are un efect catalitic asupra hidrolizei petelor de amidon, ceea ce face ca amidonul să se descompună în zaharuri.
Lipaza catalizează descompunerea trigliceridelor, care sunt dificil de îndepărtat prin metode normale, cum ar fi Sebum și uleiuri comestibile, și le descompun în glicerol și acizi grași solubili.
Unele pete colorate din sucuri de fructe, sucuri de ceai, cerneluri, ruj etc. sunt adesea dificil de curățat bine chiar și după spălarea repetată. Aceste pete pot fi îndepărtate printr-o reacție redox cu un agent oxidant sau reducător, cum ar fi înălbitorul, care distruge structura grupelor generatoare de culoare sau culori-auxiliare și le degradează în componente mai mici solubile în apă.
（4） Mecanismul de îndepărtare a petelor de curățare uscată
Cele de mai sus sunt de fapt pentru apă ca mediu de spălare. De fapt, datorită diferitelor tipuri de îmbrăcăminte și structură, unele îmbrăcăminte care utilizează spălarea apei nu este convenabilă sau nu este ușor de spălat curat, unele îmbrăcăminte după spălare și chiar deformare, decolorare etc., de exemplu: majoritatea fibrelor naturale absoarbe apa și ușor de umflat, și uscat și ușor de micșorat, așa că după spălare vor fi deformate; Prin spălarea produselor din lână apar adesea fenomen de contracție, unele produse din lână cu spălare de apă sunt, de asemenea, ușor de pilonat, schimbarea culorii; Mâna de mătase se simt mai rău după spălare și își pierd strălucirea. Pentru aceste haine, folosiți adesea metoda de curățare la uscat pentru a decontaminat. Așa-numita curățare uscată se referă, în general, la metoda de spălare în solvenți organici, în special în solvenții non-polari.
Curățarea uscată este o formă mai blândă de spălare decât spălarea apei. Deoarece curățarea uscată nu necesită multă acțiune mecanică, aceasta nu provoacă deteriorare, riduri și deformare la îmbrăcăminte, în timp ce agenții de curățare la uscat, spre deosebire de apă, rareori produc expansiune și contracție. Atâta timp cât tehnologia este manipulată în mod corespunzător, hainele pot fi curățate uscate fără distorsiune, decolorare a culorilor și durată de viață extinsă.
În ceea ce privește curățarea uscată, există trei tipuri largi de murdărie.
① Dirt Murdărie solubil în ulei-solubil include tot felul de ulei și grăsime, care este lichid sau gras și poate fi dizolvat în solvenți de curățare uscată.
② Dirty Solubble în apă, solubil, solubil în soluții apoase, dar nu și în agenții de curățare la uscat, este adsorbită pe îmbrăcăminte într-o stare apoasă, apa se evaporă după precipitația solidelor granulare, cum ar fi săruri anorganice, amidon, proteine etc.
③Oil și apă Uleiul de murdărie insolubilă și murdăria insolubilă nu sunt nici solubile în apă, nici solubile în solvenți de curățare uscată, cum ar fi negru de carbon, silicați din diverse metale și oxizi, etc.
Datorită naturii diferite a diferitelor tipuri de murdărie, există diferite modalități de îndepărtare a murdăriei în procesul de curățare a uscării. Solurile solubile în ulei, cum ar fi uleiurile pentru animale și vegetale, uleiuri minerale și grăsimi, sunt ușor solubile în solvenți organici și pot fi îndepărtate mai ușor în curățarea uscată. Solubilitatea excelentă a solvenților de curățare la uscat pentru uleiuri și grăsimi provine în esență din forțele de pereți van der dintre molecule.
Pentru îndepărtarea murdăriei solubile în apă, cum ar fi săruri anorganice, zaharuri, proteine și transpirație, cantitatea potrivită de apă trebuie să fie adăugată și la agentul de curățare la uscat, altfel murdăria solubilă în apă este dificil de îndepărtat din îmbrăcăminte. Cu toate acestea, apa este dificil de dizolvat în agentul de curățare la uscat, astfel încât pentru a crește cantitatea de apă, trebuie să adăugați și surfactanți. Prezența apei în agentul de curățare la uscat poate face hidratată suprafața murdăriei și a îmbrăcămintei, astfel încât este ușor să interacționeze cu grupurile polare de surfactanți, care este propice adsorbției surfactanților la suprafață. În plus, atunci când surfactanții formează micelele, murdăria solubilă în apă și apa pot fi solubilizate în micelele. Pe lângă creșterea conținutului de apă al solventului de curățare la uscat, surfactanții pot juca, de asemenea, un rol în prevenirea repoziției murdăriei pentru a spori efectul de decontaminare.
Prezența unei cantități mici de apă este necesară pentru a îndepărta murdăria solubilă în apă, dar prea multă apă poate provoca distorsiune și riduri în unele haine, astfel încât cantitatea de apă din agentul de curățare la uscat trebuie să fie moderată.
Murdura care nu este nici solubidă în apă, nici solidă, particule solide, precum cenușă, noroi, pământ și negru de carbon, este în general atașată de îmbrăcăminte de către forțe electrostatice sau în combinație cu uleiul. În curățarea uscată, fluxul de solvent, impactul poate face ca adsorbția forței electrostatice a murdăriei să se oprească, iar agentul de curățare la uscat poate dizolva uleiul, astfel încât combinația de ulei și murdărie și atașată de îmbrăcămintea particulelor solide în afara agentului de curățare uscată, agentul de curățare uscat într-o cantitate mică de apă și surfactante, pentru ca cei care să oprească particulele solide pentru a putea fi suspensie.
（5） Factori care afectează acțiunea de spălare
Adsorbția direcțională a surfactanților la interfață și reducerea tensiunii de suprafață (interfațiale) sunt factorii principali în îndepărtarea murdăriei lichide sau solide. Cu toate acestea, procesul de spălare este complex, iar efectul de spălare, chiar și cu același tip de detergent, este influențat de mulți alți factori. Acești factori includ concentrația detergentului, temperatura, natura soliului, tipul de fibre și structura țesăturii.
① Concentrația de agent tensioactiv
Micelele surfactanților în soluție joacă un rol important în procesul de spălare. Când concentrația atinge concentrația critică de micelle (CMC), efectul de spălare crește brusc. Prin urmare, concentrația de detergent în solvent ar trebui să fie mai mare decât valoarea CMC pentru a avea un efect de spălare bun. Cu toate acestea, atunci când concentrația de agent tensioactiv este mai mare decât valoarea CMC, creșterea incrementală a efectului de spălare nu este evidentă și nu este necesară creșterea prea mult concentrația de agent tensioactiv.
La îndepărtarea uleiului prin solubilizare, efectul de solubilizare crește odată cu creșterea concentrației de agent tensioactiv, chiar și atunci când concentrația este peste CMC. În acest moment, este recomandabil să folosiți detergent într -un mod centralizat local. De exemplu, dacă există o mulțime de murdărie pe manșetele și gulerul unei îmbrăcăminte, un strat de detergent poate fi aplicat în timpul spălării pentru a crește efectul de solubilizare al agentului tensioactiv asupra uleiului.
②Temperatura are o influență foarte importantă asupra acțiunii de decontaminare. În general, creșterea temperaturii facilitează îndepărtarea murdăriei, dar uneori o temperatură prea ridicată poate provoca și dezavantaje.
Creșterea temperaturii facilitează difuzarea murdăriei, grăsimea solidă este ușor emulsionată la temperaturi deasupra punctului său de topire, iar fibrele cresc în umflare datorită creșterii temperaturii, toate facilitează îndepărtarea murdăriei. Cu toate acestea, pentru țesăturile compacte, microgapurile dintre fibre sunt reduse pe măsură ce fibrele se extind, ceea ce este în detrimentul îndepărtării murdăriei.
Modificările de temperatură afectează, de asemenea, solubilitatea, valoarea CMC și dimensiunea micelelor a tensioactivilor, afectând astfel efectul de spălare. Solubilitatea surfactanților cu lanțuri lungi de carbon este scăzută la temperaturi scăzute și, uneori, solubilitatea este chiar mai mică decât valoarea CMC, astfel încât temperatura de spălare trebuie ridicată în mod corespunzător. Efectul temperaturii asupra valorii CMC și a dimensiunii micelelor este diferit pentru surfactanții ionici și neionici. Pentru surfactanții ionici, o creștere a temperaturii crește, în general, valoarea CMC și reduce dimensiunea micelelor, ceea ce înseamnă că concentrația de agent tensioactiv în soluția de spălare ar trebui crescută. Pentru surfactanții non-ionici, o creștere a temperaturii duce la o scădere a valorii CMC și la o creștere semnificativă a volumului micellei, astfel încât este clar că o creștere adecvată a temperaturii va ajuta agentul tensioactiv non-ionic să-și exercite efectul activ la suprafață. Cu toate acestea, temperatura nu trebuie să -și depășească punctul de nor.
Pe scurt, temperatura optimă de spălare depinde de formularea de detergent și de obiectul spălat. Unii detergenți au un efect bun de detergent la temperatura camerei, în timp ce alții au o detergență mult diferită între spălarea rece și caldă.
③ spumă
Este obișnuit să confundăm puterea de spumare cu efectul de spălare, crezând că detergenții cu putere de spumare ridicată au un efect de spălare bun. Cercetările au arătat că nu există nicio relație directă între efectul de spălare și cantitatea de spumă. De exemplu, spălarea cu detergenți cu spum scăzut nu este mai puțin eficientă decât spălarea cu detergenți cu spum ridicat.
Deși spuma nu este direct legată de spălare, există ocazii când ajută la eliminarea murdăriei, de exemplu, atunci când spălați vasele de mână. Atunci când spălarea covoarelor, spuma poate scoate și praful și alte particule solide de murdărie, murdăria covoarelor reprezintă o proporție mare de praf, astfel încât agenții de curățare a covoarelor ar trebui să aibă o anumită abilitate de spumare.
Puterea de spumare este importantă și pentru șampoane, unde spuma fină produsă de lichid în timpul șamponării sau scăldării lasă părul să se simtă lubrifiat și confortabil.
④ Soiuri de fibre și proprietăți fizice ale textilelor
În plus față de structura chimică a fibrelor, care afectează aderența și îndepărtarea murdăriei, aspectul fibrelor și organizarea firelor și a țesăturii au o influență asupra ușurinței îndepărtării murdăriei.
Cantarul fibrelor de lână și panglicile plate curbate ale fibrelor de bumbac sunt mai susceptibile să acumuleze murdărie decât fibrele netede. De exemplu, negru de carbon colorat pe filme de celuloză (pelicule vâscoză) este ușor de îndepărtat, în timp ce negru de carbon colorat pe țesături de bumbac este dificil de spălat. Un alt exemplu este că țesăturile din fibră scurtă din poliester sunt mai predispuse la acumularea petelor de ulei decât țesăturile cu fibră lungă, iar petele de ulei pe țesăturile cu fibră scurtă sunt, de asemenea, mai dificil de îndepărtat decât petele de ulei pe țesăturile cu fibră lungă.
Fire strânse răsucite și țesături strânse, datorită decalajului mic dintre fibre, pot rezista invaziei murdăriei, dar același lucru poate împiedica și lichidul de spălare să excludă murdăria internă, astfel încât țesăturile strânse încep să reziste la murdărie bună, dar odată spălarea colorată este, de asemenea, mai dificilă.
⑤ Duritatea apei
Concentrația de Ca2+, Mg2+ și alți ioni metalici din apă are o influență mare asupra efectului de spălare, mai ales atunci când surfactanții anionici se întâlnesc cu ioni Ca2+ și Mg2+ care formează săruri de calciu și magneziu care sunt mai puțin solubile și își vor reduce detergența. În apa grea, chiar dacă concentrația de agent tensioactiv este ridicată, detergența este încă mult mai rea decât în distilare. Pentru ca agentul tensioactiv să aibă cel mai bun efect de spălare, concentrația de ioni de Ca2+ în apă trebuie redusă la 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 până la 0,1 mg/L) sau mai puțin. Acest lucru necesită adăugarea de diverși îndulcitori la detergent.
Timpul post: 25-2022 februarie