1. Površinska napetost
Sila kontrakcije po jedinici duljine na površini tekućine naziva se površinska napetost, mjerena u n • m-1.
2. Površinska aktivnost i površinski aktivno sredstvo
Svojstvo koje može smanjiti površinsku napetost otapala naziva se površinska aktivnost, a tvari s površinskom aktivnošću nazivaju se površinske aktivne tvari.
Surfaktant se odnosi na površinske aktivne tvari koje mogu tvoriti micele i druge agregate u vodenim otopinama, imaju visoku površinsku aktivnost, a također imaju vlaženje, emulgiranje, pjevanje, pranje i druge funkcije.
3. Molekularne strukturne karakteristike površinski aktivne tvari
Surfaktant su organski spojevi s posebnim strukturama i svojstvima koji mogu značajno izmijeniti interfacijalnu napetost između dvije faze ili površinske napetosti tekućina (obično vode), a ima svojstva poput vlaženja, pjena, emulgiranja i pranja.
Strukturno govoreći, surfaktantni tvari dijele zajedničku karakteristiku koja sadrži dvije različite funkcionalne skupine u svojim molekulama. Jedan kraj je bezpolarna skupina dugog lanca koja je topiva u ulju, ali netopljiva u vodi, poznata kao hidrofobna skupina ili hidrofobna skupina. Ove hidrofobne skupine uglavnom su ugljikovodici dugog lanca, ponekad i organski fluor, organosilikon, organofosfor, lanci organotina itd. Drugi kraj je funkcionalna skupina topiva u vodi, naime hidrofilna skupina ili hidrofilna skupina. Hidrofilna skupina mora imati dovoljnu hidrofilnost kako bi se osiguralo da je cijelo površinski aktivno sredstvo topljivo u vodi i da ima potrebnu topljivost. Zbog prisutnosti hidrofilnih i hidrofobnih skupina u površinski aktivnim tvarima, oni se mogu otopiti u najmanje jednoj fazi tekuće faze. Hidrofilna i oleofilna svojstva površinski aktivnih tvari nazivaju se amfifilnošću.
4. Tipovi površinski aktivnih tvari
Surfaktanti su amfifilne molekule koje imaju i hidrofobne i hidrofilne skupine. The hydrophobic groups of surfactants are generally composed of long-chain hydrocarbons, such as straight chain alkyl C8-C20, branched chain alkyl C8-C20, alkylphenyl (with 8-16 alkyl carbon atoms), etc. The difference in hydrophobic groups mainly lies in the structural changes of carbon hydrogen chains, with relatively small differences, while there are more types of hydrophilic groups. Stoga su svojstva površinski aktivnih tvari uglavnom povezana s hidrofilnim skupinama uz veličinu i oblik hidrofobnih skupina. Strukturne promjene hidrofilnih skupina veće su od onih hidrofobnih skupina, tako da se klasifikacija površinski aktivnih tvari uglavnom temelji na strukturi hidrofilnih skupina. Ova se klasifikacija uglavnom temelji na tome jesu li hidrofilne skupine ionske, dijele ih na anionske, kationske, neionske, zwitterionske i druge posebne vrste površinski aktivnih tvari.
5. Karakteristike vodene otopine Surfaktant
① Adsorpcija površinski aktivnih tvari na sučeljima
Molekule surfaktanata imaju lipofilne i hidrofilne skupine, čineći ih amfifilnim molekulama. Voda je snažno polarna tekućina. Kad se površinski aktivne tvari otope u vodi, prema načelu odbojnosti sličnosti polariteta i razlike u polaritetu, njihove hidrofilne skupine privlače se u vodenoj fazi i otapaju se u vodi, dok njihove lipofilne skupine odbijaju vodu i napuštaju vodu. Kao rezultat, molekule površinski aktivnih tvari (ili ioni) adsorbiraju na sučelju između dvije faze, smanjujući interfacijalnu napetost između dvije faze. Što se više molekula surfaktanata (ili iona) adsorbira na sučelju, to je veće smanjenje interfacijalne napetosti.
② Neka svojstva adsorpcijske membrane
Površinski tlak adsorpcijske membrane: površinski aktivne tvari adsorbiraju na sučelju plina-tekućine kako bi tvorili adsorpcijsku membranu. Ako se na sučelje postavi pomična plutajuća ploča bez trenja, a plutajuća ploča gura adsorpcijsku membranu duž površine otopine, membrana vrši pritisak na plutajuću ploču, koja se naziva površinski tlak.
Površinska viskoznost: Poput površinskog tlaka, površinska viskoznost je svojstvo koje pokazuje netopljivi molekularni filmovi. Obustavite platinski prsten tankom metalnom žicom, napravite njegovu ravninu da kontaktira vode vode u sudoperu, zakrenite platinasti prsten, platinski prsten ometa viskoznost vode, a amplituda postupno smanjuje, prema kojoj se može mjeriti površinska viskoznost. Metoda je: prvo provesti eksperimente na površini čiste vode, izmjerite prigušenje amplitude, a zatim izmjerite prigušenje nakon stvaranja površinske maske lica i izračunati viskoznost površinske maske lica od razlike između njih dvojice.
Površinska viskoznost usko je povezana s čvrstoćom površinske maske lica. Budući da adsorpcijski film ima površinski tlak i viskoznost, mora biti elastičan. Što je veći površinski tlak i viskoznost adsorpcijske membrane, to je veći njegov elastični modul. Elastični modul površinskog adsorpcijskog filma od velikog je značaja u procesu stabilizacije pjene.
③ Formiranje micela
Razrijeđena otopina površinski aktivnih tvari slijedi zakone idealnih rješenja. Količina adsorpcije površinski aktivnih tvari na površini otopine raste s koncentracijom otopine. Kad koncentracija dosegne ili premaši određenu vrijednost, količina adsorpcije više se ne povećava. Ove prekomjerne molekule površinski aktivnih tvari u otopini su poremećene ili postoje redovito. I praksa i teorija pokazali su da formiraju agregate u otopini, koji se nazivaju micele.
Kritična koncentracija micele: minimalna koncentracija u kojoj površinski aktivni tvari formiraju micele u otopini naziva se kritična koncentracija micele.
④ CMC vrijednost zajedničkog površinski aktivnog tvari.
6. hidrofilna i oleofilna ravnoteža
HLB označava hidrofilnu lipofilnu ravnotežu, koja predstavlja hidrofilne i lipofilne ravnotežne vrijednosti hidrofilnih i lipofilnih skupina površinski aktivnih tvari, tj. Vrijednost HLB -a površinski aktivne tvari. Visoka vrijednost HLB -a ukazuje na snažnu hidrofilnost i slabu lipofilnost molekule; Naprotiv, ima snažnu lipofilnost i slabu hidrofilnost.
① Propisi o vrijednosti HLB -a
Vrijednost HLB-a je relativna vrijednost, tako da prilikom formuliranja vrijednosti HLB-a, kao standard, vrijednost HLB parafina bez hidrofilnih svojstava postavlja se na 0, dok je vrijednost HLB natrijevog dodecil sulfata s jakim solubilnošću vode postavljena na 40. Stoga je HLB vrijednost surfafaktora. Općenito govoreći, emulgatori s HLB vrijednostima manjim od 10 lipofilni su, dok su emulgatori s vrijednostima HLB većim od 10 hidrofilni. Stoga je prekretnica od lipofilnosti do hidrofilnosti otprilike 10.
7. Efekti emulgiranja i solubilizacije
Dvije nepomirljive tekućine, jedna formirana raspršivanjem čestica (kapljice ili tekućih kristala) u drugoj, nazivaju se emulzije. Prilikom formiranja emulzije povećava se interfacijalno područje između dvije tekućine, što sustav čini termodinamički nestabilnim. Za stabilizaciju emulzije potrebno je dodati treću komponentu - emulgator - kako bi se smanjila interfacijalna energija sustava. Emulgatori pripadaju površinski aktivnim tvarima, a njihova glavna funkcija je djelovati kao emulgatori. Faza u kojoj kapljice postoje u emulziji naziva se raspršena faza (ili unutarnja faza, diskontinuirana faza), a druga faza spojena zajedno naziva se raspršeni medij (ili vanjska faza, kontinuirana faza).
① emulgatori i emulzije
Uobičajene emulzije sastoje se od jedne faze vode ili vodene otopine, a druga faza organskih spojeva koji su nepomični s vodom, poput ulja, voskova itd. Emulzija formirana vodom i uljem može se podijeliti u dvije vrste na temelju njihove disperzije: ulje raspršeno u vodi u emulziji ulja, predstavljeno O/W (uljem/vodom); Voda raspršena u uljem tvori vodu u uljnoj emulziji, predstavljenoj w/o (voda/ulje). Pored toga, može se formirati i složena voda u ulju u vodi s/W i uljem u vodi u ulju O/W/O emulzije.
Emulgator stabilizira emulziju smanjujući interfacijalnu napetost i formirajući jednoslojnu masku za lice.
Zahtjevi za emulgifikatore u emulgiranju: O: emulgatori moraju biti u mogućnosti adsorbirati ili obogatiti na sučelju između dvije faze, smanjujući interfacijalnu napetost; B: Emulgatori moraju česticama dati električni naboj, uzrokujući elektrostatičko odboj između čestica ili formiranje stabilnog, visoko viskoznog zaštitnog filma oko čestica. Dakle, tvari koje se koriste kao emulgatori moraju imati amfifilne skupine da bi imale emulgirajuće efekte, a površinski aktivne tvari mogu ispuniti ovaj zahtjev.
② Metode pripreme emulzija i čimbenika koji utječu na stabilnost emulzije
Postoje dvije metode za pripremu emulzija: jedna je koristiti mehaničke metode za rastjerivanje tekućine u male čestice u drugoj tekućini, koja se u industriji obično koristi za pripremu emulzija; Druga metoda je otopiti tekućinu u molekularnom stanju u drugoj tekućini, a zatim je omogućiti da se na odgovarajući način objedini kako bi se formirala emulzija.
Stabilnost emulzija odnosi se na njihovu sposobnost da se odupire agregaciji čestica i uzrokuje odvajanje faze. Emulzije su termodinamički nestabilni sustavi sa značajnom slobodnom energijom. Stoga se stabilnost emulzije zapravo odnosi na vrijeme potrebno da sustav dostigne ravnotežu, odnosno vrijeme potrebnog da se tekućina u sustavu odvoji.
Kad postoje polarne organske molekule poput masnog alkohola, masnih kiselina i masnog amina u maski na licu, snaga membrane značajno se povećava. To je zato što molekule emulgatora u adsorpcijskom sloju sučelja djeluju s polarnim molekulama poput alkohola, kiseline i amina kako bi tvorili "kompleks", što povećava snagu maske lica sučelja.
Emulgatori sastavljeni od dva ili više površinski aktivnih tvari nazivaju se miješanim emulgatorima. Mješoviti emulgatori adsorbiraju na sučelju vode/ulja, a intermolekularne interakcije mogu formirati komplekse. Zbog snažne intermolekularne interakcije, interfacijalna napetost je značajno smanjena, količina emulgatora adsorbiranog na sučelju značajno se povećava, a gustoća i snaga formirane interfacijalne maske lica se povećavaju.
Naplata kapljica ima značajan utjecaj na stabilnost emulzija. Stabilne emulzije obično imaju kapljice s električnim nabojima. Kada se koriste ionske emulgifikatore, ioni emulgatora adsorbirani na sučelju ubacuju svoje lipofilne skupine u uljnu fazu, dok su hidrofilne skupine u vodenoj fazi, čime se kapljice napune. Zbog činjenice da kapljice emulzije nose isti naboj, one se odbijaju i nisu lako aglomerirane, što je rezultiralo povećanom stabilnošću. Može se vidjeti da se više iona emulgatora adsorbira na kapljicama, to je veći njihov naboj i veća njihova sposobnost da spriječe koalescenciju kapljica, čineći emulzijski sustav stabilnijim.
Viskoznost medija za disperziju emulzije ima određeni utjecaj na stabilnost emulzije. Općenito, što je veća viskoznost medija za raspršivanje, veća je stabilnost emulzije. To je zato što je viskoznost medija za raspršivanje visoka, što snažno ometa Brownovo gibanje tekućih kapljica, usporava sudar između kapljica i održava sustav stabilnim. Polimerne tvari koje su obično topive u emulzijama mogu povećati viskoznost sustava i povećati stabilnost emulzije. Osim toga, polimer također može formirati masku lica čvrstog sučelja, čineći sustav emulzije stabilnijim.
U nekim slučajevima dodavanje čvrstog praha također može stabilizirati emulziju. Čvrsti prah nije u vodi, ulju ili na sučelju, ovisno o sposobnosti vlaženja ulja i vode na čvrstom prahu. Ako čvrsti prah nije u potpunosti vlaženi od vode i može ga vlažiti uljem, ostat će na sučelju vodenog ulja.
Razlog zbog kojeg čvrsti prah ne stabilizira emulziju je taj što prah prikupljen na sučelju ne ojačava masku za lice sučelja, koja je slična molekulama adsorpcije sučelja. Stoga, što su čestice čvrstih praha raspoređene na sučelju, emulzija će biti stabilnija.
Surfaktanti imaju mogućnost značajnog povećanja topljivosti organskih spojeva koji su netopljivi ili blago topljivi u vodi nakon formiranja micela u vodenoj otopini, a otopina je u ovom trenutku prozirna. Taj se učinak micela naziva solubilizacija. Surfaktanti koji mogu proizvesti efekte solubilizacije nazivaju se solubilizatorima, a organski spojevi koji se solubiliziraju nazivaju se solubiliziranim spojevima.
8. Pjena
Pjena igra važnu ulogu u procesu pranja. Pjena se odnosi na disperzijski sustav u kojem se plin dispergira u tekućoj ili krutoj boji. Plin je faza disperzije, a tekućina ili kruta je disperzijski medij. Prva se naziva tekuća pjena, dok se druga naziva čvrsta pjena, poput pjenastih plastika, pjenastog stakla, pjenastih cementa itd.
(1) Formiranje pjene
Pjena se ovdje odnosi na agregaciju mjehurića odvojenih tekućim filmom. Zbog velike razlike u gustoći između raspršene faze (plina) i raspršenog medija (tekućina) i niske viskoznosti tekućine, pjena se uvijek može brzo podići na razinu tekućine.
Proces formiranja pjene je unositi veliku količinu plina u tekućinu, a mjehurići u tekućini brzo se vraćaju na tekuću površinu, formirajući agregat mjehurića odvojen s malom količinom tekućine i plina
Pjena ima dvije izvanredne karakteristike u morfologiji: jedan je da su mjehurići kao raspršena faza često poliedralna, jer na sjecištu mjehurića postoji tendencija da tekući film postane tanji, čineći mjehuriće poliedrale. Kad tekući film u određenoj mjeri postane tanji, mjehurići će se slomiti; Drugo, čista tekućina ne može formirati stabilnu pjenu, ali tekućina koja može oblikovati pjenu je najmanje dvije ili više komponenti. Vodena otopina površinski aktivne tvari je tipičan sustav koji se lako generira pjena, a njegova sposobnost stvaranja pjene također je povezana s drugim svojstvima.
Surfaktanti s dobrom pjenastim sposobnostima nazivaju se sredstvima za pjevanje. Iako sredstvo za pjevanje ima dobru sposobnost pjene, formirana pjena možda dugo neće moći održavati, odnosno, njegova stabilnost možda nije dobra. Da bi se održala stabilnost pjene, tvar koja može povećati stabilnost pjene često se dodaje sredstvo za pjevanje, koje se naziva stabilizator pjene. Najčešće korišteni stabilizatori pjene su lauuroil dietanolamin i dodecil dimetil amin oksid.
(2) Stabilnost pjene
Pjena je termodinamički nestabilan sustav, a konačni trend je da se ukupna površina tekućine u sustavu smanjuje, a slobodna energija smanjuje nakon razbijanja mjehurića. Proces depoaminga je postupak u kojem tekući film koji razdvaja plin mijenja debljinu sve dok ne pukne. Stoga se stabilnost pjene uglavnom određuje brzinom tekućeg pražnjenja i čvrstoćom tekućeg filma. Postoji nekoliko drugih utjecajnih čimbenika.
① Površinska napetost
S energetskog stajališta, niska napetost površine je povoljnija za stvaranje pjene, ali ne može jamčiti stabilnost pjene. Niska površinska napetost, razlika niskog tlaka, spora brzina pražnjenja tekućine i sporo stanjivanje tekućih filmova pogoduju stabilnosti pjene.
② Površinska viskoznost
Ključni faktor koji određuje stabilnost pjene je jačina tekućeg filma, koji se uglavnom određuje čvrstoćom površinskog adsorpcijskog filma, izmjerenog površinskom viskoznošću. Eksperimenti pokazuju da pjena proizvedena otopinom s većom površinskom viskoznošću ima duži vijek. To je zato što interakcija između adsorbiranih molekula na površini dovodi do povećanja snage membrane, poboljšavajući tako život pjene.
③ Viskoznost otopine
Kad se viskoznost same tekućine povećava, tekućinu u tekućem filmu nije lako isprazniti, a brzina debljine tekućeg filma je spora, što odgađa vrijeme puknuća tekućeg filma i povećava stabilnost pjene.
④ Učinak „popravljanja“ površinske napetosti
Surfaktanti adsorbirani na površini tekućeg filma mogu se oduprijeti ekspanziji ili kontrakciji površine tekućeg filma, što nazivamo efektom popravljanja. To je zato što na površini postoji tekući film surfaktanata koji se adsorbira, a širenje njegove površine smanjit će koncentraciju površinskih adsorbiranih molekula i povećati površinsku napetost. Daljnje širenje površine zahtijevat će veći napor. Suprotno tome, skupljanje površine povećat će koncentraciju adsorbiranih molekula na površini, smanjujući površinsku napetost i ometajući daljnje skupljanje.
⑤ Difuzija plina kroz tekući film
Zbog postojanja kapilarnog tlaka, pritisak malih mjehurića u pjeni je veći od onog velikih mjehurića, što će uzrokovati da se plin u malim mjehurićima difundira u velike tlačne mjehuriće kroz tekući film, što rezultira fenomenom da mali mjehurići postaju manji, veliki mjehurići postaju veći, a na kraju i pjena lomi. Ako se doda surfaktant, pjena će biti ujednačena i gusta prilikom pjene, a nije lako napuniti. Budući da je površinski aktivno sredstvo usko raspoređeno na tekućem filmu, teško je prozračiti, što pjenu čini stabilnijom.
⑥ Utjecaj površinskog naboja
Ako je film Tekući od pjene nabijen istim simbolom, dvije površine tekućeg filma odbijat će se jedna drugu, sprječavajući da se tekući film prorjeđuje ili čak uništavanje. Ionske površinski aktivne tvari mogu pružiti ovaj stabilizirajući učinak.
Zaključno, jačina tekućeg filma ključni je faktor za određivanje stabilnosti pjene. Kao površinski aktivno sredstvo za sredstva za pjenjenje i stabilizatore pjene, zategnutost i čvrstoća površinskih adsorbiranih molekula su najvažniji čimbenici. Kad je interakcija između adsorbiranih molekula na površini jaka, adsorbirane molekule su usko raspoređene, što ne samo da sama površinska maska lica ima veliku čvrstoću, već također čini otopinu u blizini površinske maske lica koje je teško teći zbog visokog površinskog viskoznosti, tako da je u odnosu na tekući film, a tečni film za iscrpljuje. Pored toga, usko raspoređene površinske molekule mogu također smanjiti propusnost molekula plina i na taj način povećati stabilnost pjene.
(3) Uništavanje pjene
Osnovni princip uništavanja pjene je mijenjati uvjete za proizvodnju pjene ili uklanjanje faktora stabilnosti pjene, tako da postoje dvije metode depoaminga, fizičke i kemijske.
Fizičko depoaming je mijenjati uvjete pod kojima se stvara pjena tijekom održavanja kemijskog sastava otopine pjene nepromijenjene. Na primjer, poremećaj vanjske sile, promjena temperature ili tlaka i ultrazvučno liječenje učinkovite fizičke metode za uklanjanje pjene.
Metoda kemijske depoacije je dodavanje nekih tvari za interakciju s sredstvom za pjenjenje, smanjiti čvrstoću tekućeg filma u pjeni, a zatim smanjiti stabilnost pjene kako bi se postigla svrha depoaminga. Takve se tvari nazivaju depoameri. Većina depoatora su površinski aktivne tvari. Stoga, prema mehanizmu depoaminga, depoameri bi trebali imati snažnu sposobnost smanjenja površinske napetosti, lako se adsorbirati na površini i imati slabe interakcije između površinskih adsorbiranih molekula, što rezultira relativno labavom strukturom adsorbiranih molekula.
Postoje različite vrste depoatora, ali uglavnom su neionske površinski aktivne tvari. Neonski površinski aktivni tvari imaju svojstva protiv pjene u blizini ili iznad svoje točke oblaka i obično se koriste kao depoameri. Alkoholi, posebno oni s grananjem struktura, masnih kiselina i estera, poliamida, fosfata, silikonskih ulja itd., Obično se koriste i kao izvrsni depoameri.
(4) Pjena i pranje
Ne postoji izravna veza između pjene i učinka pranja, a količina pjene ne znači da je učinak pranja dobar ili loš. Na primjer, performanse pjene neionskih površinski aktivnih tvari daleko su inferiorni od sapuna, ali njihova je moć čišćenja mnogo bolja od sapuna.
U nekim slučajevima pjena je korisna u uklanjanju prljavštine. Na primjer, kada je pribor za pranje kod kuće, pjena deterdženta može oduzeti kapi ulja isprane; Kada pročišćava tepih, pjena pomaže oduzeti čvrstu prljavštinu poput prašine i praha. Pored toga, pjena se ponekad može koristiti kao znak je li deterdžent učinkovit, jer mrlje masnog ulja mogu inhibirati pjenu deterdženta. Kad je previše mrlja od ulja i premalo deterdženta, neće biti pjene ili će originalna pjena nestati. Ponekad se pjena može koristiti i kao pokazatelj je li ispiranje čisto. Budući da se količina pjene u otopini za ispiranje smanjuje sa smanjenjem sadržaja deterdženta, stupanj ispiranja može se procijeniti količinom pjene.
9. Postupak pranja
U širokom smislu, pranje je postupak uklanjanja neželjenih komponenti iz objekta koji se pere i postižu određenu svrhu. Pranje u uobičajenom smislu odnosi se na postupak uklanjanja prljavštine s površine nosača. Tijekom pranja, interakcija između prljavštine i nosača oslabljena je ili eliminirana djelovanjem nekih kemijskih tvari (poput deterdženata), pretvarajući kombinaciju prljavštine i nosača u kombinaciju prljavštine i deterga, na kraju uzrokujući odvajanje prljavštine i nosača. Kako su predmeti koji se peru i uklanjanje prljavštine su raznoliki, pranje je vrlo složen proces, a osnovni postupak pranja može se predstaviti sljedećim jednostavnim odnosom
Nosač • prljavština+deterdžent = nosač+prljavština • deterdžent
Proces pranja obično se može podijeliti u dvije faze: jedan je odvajanje prljavštine i njegovog nosača pod djelovanjem deterdženta; Drugo je da se odvojena prljavština raspršuje i suspendira u mediju. Postupak pranja je reverzibilan postupak, a prljavština koja se rastjera ili suspendirana u mediju također može preći iz medija na rublje. Stoga, izvrstan deterdžent ne bi trebao imati samo mogućnost odvojenog odvajanja od nosača, već će imati i dobru sposobnost rastjerivanja i suspendiranja prljavštine i spriječiti da se prljavština ponovo odloži.
(1) Vrste prljavštine
Čak i za istu stavku, vrsta, sastav i količina prljavštine varirat će ovisno o okruženju upotrebe. Prljavština naftnog tijela uglavnom uključuje životinjska i biljna ulja, kao i mineralna ulja (poput sirove nafte, loživog ulja, ugljenog katrana itd.), Dok čvrsta prljavština uglavnom uključuje dim, prašinu, hrđu, ugljičnu crnu, itd. U smislu odjeće, prljavštine iz ljudskog tijela, poput znoja, krvi, itd.; Prljavština od hrane, poput voćnih mrlja, mrljastih jestivih ulja, mrlja začine, škroba itd.; Prljavština koju je donijela kozmetika, poput ruža za usne i lak za nokte; Prljavština iz atmosfere, poput dima, prašine, tla itd.; Ostali materijali kao što su tinta, čaj, boja itd. Može se reći da postoje razni i raznoliki tipovi.
Različite vrste prljavštine obično se mogu podijeliti u tri kategorije: čvrsta prljavština, tekuća prljavština i posebna prljavština.
① Uobičajena čvrsta prljavština uključuje čestice poput pepela, blata, tla, hrđe i ugljične crne boje. Većina ovih čestica ima površinski naboj, uglavnom negativan, i lako se adsorbiraju na vlaknaste predmete. Općenito, čvrstu prljavštinu teško je otopiti u vodi, ali se može rastaviti i suspendirati otopinama deterdženta. Čvrsta prljavština s malim česticama teško je ukloniti.
② Tekuća prljavština uglavnom je topiva nafta, uključujući životinjska i biljna ulja, masne kiseline, masne alkohole, mineralna ulja i njihove okside. Među njima, životinjska i biljna ulja i masne kiseline mogu podvrgnuti saponifikaciji alkalijama, dok masni alkoholi i mineralna ulja nisu saponificirani alkalijama, već se mogu otopiti u alkoholima, etirima i organskim otopinama ugljikovodika, te se emullificirati i raskopavati u deterdžanima. Tekuća prljavština topljiva ulja općenito ima snažnu silu interakcije s vlaknastim predmetima i adsorbima čvrsto na vlaknima.
③ Posebna prljavština uključuje protein, škrob, krv, ljudske izlučevine poput znoja, sebuma, urina, kao i voćnog soka, soka čaja itd. Većina ovih vrsta prljavštine može se snažno adsorbirati na vlaknaste predmete kemijskim reakcijama. Stoga je pranje prilično teško.
Različite vrste prljavštine rijetko postoje same, često se miješaju i adsorbiraju zajedno na predmetima. Prljavština se ponekad može oksidirati, raspadati ili propadati pod vanjskim utjecajima, što rezultira stvaranjem nove prljavštine.
(2) efekt prljavštine prljavštine
Razlog zašto odjeća, ruke itd. Mogu se zaprljati je taj što postoji neka vrsta interakcije između predmeta i prljavštine. Postoje različiti efekti adhezije prljavštine na predmete, ali oni su uglavnom fizička adhezija i kemijska adhezija.
① Fizička adhezija pepela cigarete, prašine, sedimenata, ugljične crne i drugih tvari do odjeće. Općenito govoreći, interakcija između pridržane prljavštine i kontaminiranog objekta je relativno slaba, a uklanjanje prljavštine je također relativno jednostavno. Prema različitim silama, fizička adhezija prljavštine može se podijeliti u mehaničku adheziju i elektrostatičku adheziju.
O: Mehanička adhezija uglavnom se odnosi na prianjanje čvrste prljavštine poput prašine i sedimenata. Mehanička adhezija je slaba metoda adhezije za prljavštinu, koja se gotovo može ukloniti jednostavnim mehaničkim metodama. Međutim, kada je veličina čestica prljavštine mala (<0,1UM), teže je ukloniti.
B: Elektrostatička adhezija uglavnom se očituje djelovanjem nabijenih čestica prljavštine na predmetima s suprotnim nabojima. Većina vlaknastih predmeta nosi negativan naboj u vodi i lako se pridržava pozitivno nabijena prljavština poput vapna. Neka prljavština, iako negativno nabijena, poput čestica ugljičnih crnih u vodenim otopinama, može se pridržavati vlakana kroz ionske mostove formirane pozitivnim ionima (poput Ca2+, Mg2+, itd.) U vodi (ioni djeluju zajedno između više suprotnih naboja, djelujući poput mostova).
Statički elektricitet je jači od jednostavnog mehaničkog djelovanja, što ga čini relativno teško uklanjanje prljavštine.
③ Uklanjanje posebne prljavštine
Protein, škrob, ljudska izlučevina, voćni sok, sok od čaja i druge vrste prljavštine teško je ukloniti općim površinski aktivnim tvarima i zahtijevati posebne metode liječenja.
Mrlje od proteina poput vrhnja, jaja, krvi, mlijeka i kože izlučivale su koagulaciju i denaturaciju na vlaknima i čvršće se pridržavaju. Za obradu proteina, proteaza se može koristiti za uklanjanje. Proteaza može razbiti proteine u prljavštini u aminokiseline topive u vodi ili oligopeptide.
Mrlje od škroba uglavnom dolaze iz hrane, dok drugi poput mesnih sokova, paste itd. Enzimi škroba imaju katalitički učinak na hidrolizu mrlja od škroba, razbijajući škrob u šećere.
Lipaza može katalizirati razgradnju nekih triglicerida koje je teško ukloniti konvencionalnim metodama, poput sebuma koje izlučuje ljudsko tijelo, jestiva ulja itd., Kako bi razgradili trigliceride na topljivi glicerol i masne kiseline.
Neke obojene mrlje od voćnog soka, soka čaja, tinte, ruža za usne itd. Često je teško očistiti čak i nakon ponovljenog pranja. Ova vrsta mrlje može se ukloniti reakcijama smanjenja oksidacije koristeći oksidante ili reducirajućim sredstvima kao što su izbjeljivač, koji razgrađuju strukturu kromofornih ili kromofornih skupina i razgraditi ih u manje komponente topljive u vodi.
Iz perspektive kemijskog čišćenja, postoje otprilike tri vrste prljavštine.
① Topiva prljavština ulja uključuje razna ulja i masti, a koje su tekuće ili masne i topive u otapalima za kemijsko čišćenje.
② Topiva u vodi topljiva je topiva u vodenoj otopini, ali netopljiva u sredstvima za kemijsko čišćenje. Primjenjuje se na odjeću u obliku vodene otopine, a nakon što voda isparava, zrnate krute tvari poput anorganskih soli, škroba, proteina itd. Ispitivaju se.
③ Uljana voda netopljiva je netopljiva i u vodenim i u otapalima za čišćenje, poput ugljične crne, različitih metalnih silikata i oksida.
Zbog različitih svojstava različitih vrsta prljavštine, postoje različiti načini uklanjanja prljavštine tijekom postupka kemijskog čišćenja. Ulje topljiva prljavština, poput životinjskih i biljnih ulja, mineralnih ulja i masti, lako su topive u organskim otapalima i mogu se lako ukloniti tijekom kemijskog čišćenja. Izvrsna topljivost otapala za kemijsko čišćenje za ulje i mast u osnovi je posljedica Van der Waalsovih sila između molekula.
Za uklanjanje prljavštine topive u vodi, poput anorganskih soli, šećera, proteina, znoja itd., Također je potrebno dodati odgovarajuću količinu vode agensu za kemijsko čišćenje, inače je prljavština topiva u vodi teško ukloniti iz odjeće. No, vodu je teško otopiti u sredstvima za kemijsko čišćenje, pa je potrebno dodati dodavanje količine vode. Voda prisutna u sredstvima za kemijsko čišćenje može hidratizirati prljavštinu i površinu odjeće, što olakšava interakciju s polarnim skupinama površinski aktivnih tvari, što je korisno za adsorpciju površinski aktivnih tvari na površini. Osim toga, kada površinski aktivne tvari formiraju micele, prljavštinu i voda topiva u vodi mogu se solubilizirati u micele. Surfaktanti ne samo da mogu povećati sadržaj vode u otapalima za kemijsko čišćenje, već i spriječiti ponovno taloženje prljavštine kako bi se poboljšao učinak čišćenja.
Prisutnost male količine vode potrebna je za uklanjanje prljavštine topive u vodi, ali prekomjerna voda može uzrokovati deformiranje, nabora itd., Tako da udio vode u suhom deterdžentu mora biti umjeren.
Čvrste čestice kao što su pepeo, blato, tlo i ugljična crna, koje nisu topive u vodi niti topivi nafte, uglavnom se pridržavaju odjeće elektrostatičkom adsorpcijom ili kombiniranjem s mrljama ulja. Kod kemijskog čišćenja protok i utjecaj otapala mogu uzrokovati pad prljavštine adsorbiranih elektrostatičkim silama, dok sredstva za kemijsko čišćenje mogu otopiti mrlje od ulja, uzrokujući čvrste čestice koje se kombiniraju s mrljama ulja i pridržavaju se odjeće s sredstva za kemijsko čišćenje. Mala količina vode i površinski aktivnih tvari u srednjem sredstvom za kemijsko čišćenje može stabilno suspendirati i raspršiti čvrste čestice prljavštine koje padaju, sprečavajući ih da ponovo odlažu odjeću.
(5) Čimbenici koji utječu na učinak pranja
Usmjerena adsorpcija površinski aktivnih tvari na sučelju i smanjenje površinske (interfacijalne) napetosti glavni su faktori za uklanjanje tekućeg ili čvrstog odbijanja. Ali postupak pranja je relativno složen, pa čak i na učinak iste vrste deterdženta utječu mnogi drugi čimbenici. Ti čimbenici uključuju koncentraciju deterdženta, temperaturu, prirodu prljavštine, vrstu vlakana i strukturu tkanine.
① Koncentracija površinski aktivnih tvari
Micele površinski aktivnih tvari u otopini igraju važnu ulogu u procesu pranja. Kad koncentracija dosegne kritičnu koncentraciju micele (CMC), učinak pranja naglo se povećava. Stoga bi koncentracija deterdženta u otapalu trebala biti veća od vrijednosti CMC -a kako bi se postigao dobar učinak pranja. Međutim, kada koncentracija površinski aktivnih tvari premaši vrijednost CMC -a, povećani učinak pranja postaje manje značajan, a prekomjerno povećanje koncentracije surfaktanata nepotrebno.
Pri korištenju solubilizacije za uklanjanje mrlja ulja, čak i ako je koncentracija iznad vrijednosti CMC, učinak solubilizacije i dalje se povećava s povećanjem koncentracije površinski aktivnih tvari. U ovom je trenutku preporučljivo koristiti deterdžent na lokalnoj razini, poput manžeta i ovratnika odjeće gdje ima puno prljavštine. Prilikom pranja, prvo se može primijeniti sloj deterdženta kako bi se poboljšao učinak solubilizacije površinski aktivnih tvari na mrlje ulja.
② Temperatura ima značajan utjecaj na učinak čišćenja. Općenito, povećanje temperature korisno je za uklanjanje prljavštine, ali ponekad prekomjerna temperatura također može uzrokovati štetne čimbenike.
Povećanje temperature korisno je za difuziju prljavštine. Mrlje od čvrstog ulja lako se emulgiraju kada je temperatura iznad njihove tališta, a vlakna također povećavaju stupanj širenja zbog povećanja temperature. Svi su ti čimbenici korisni za uklanjanje prljavštine. Međutim, za uske tkanine, mikro praznine između vlakana smanjuju se nakon širenja vlakana, što ne pogoduje uklanjanju prljavštine.
Promjene temperature također utječu na topljivost, vrijednost CMC -a i veličinu micele površinski aktivnih tvari, a na taj način utječu na učinak pranja. Dugi površinski aktivni tkanini ugljičnog lanca imaju manju topljivost pri niskim temperaturama, a ponekad čak i manju topljivost od vrijednosti CMC -a. U ovom slučaju temperaturu pranja treba na odgovarajući način povećati. Učinak temperature na vrijednost CMC i veličinu micele različit je za ionske i neionske površinski aktivne tvari. Za ionske površinski aktivne tvari, porast temperature općenito dovodi do povećanja vrijednosti CMC i smanjenja veličine micele. To znači da bi koncentraciju površinski aktivnih tvari trebalo povećati u otopini za pranje. Za neionske površinski aktivne tvari, povećana temperatura dovodi do smanjenja njihove vrijednosti CMC-a i značajnog povećanja veličine micele. Može se vidjeti da na odgovarajući način povećanja temperature može pomoći neionskim površinski aktivnim tvarima da izvrše svoju površinsku aktivnost. Ali temperatura ne bi trebala premašiti njegovu točku oblaka.
Ukratko, najprikladnija temperatura pranja povezana je s formulom deterdženta i objektom koji se ispire. Neki deterdženti imaju dobre učinke čišćenja na sobnoj temperaturi, dok neki deterdženti imaju značajno različite učinke čišćenja za hladno i vruće pranje.
③ pjena
Ljudi često zbunjuju sposobnost pjene s učinkom pranja, vjerujući da deterdženti s jakom pjenastim sposobnostima imaju bolje efekte pranja. Rezultati pokazuju da učinak pranja nije izravno povezan s količinom pjene. Na primjer, korištenje deterdženta s niskim pjenama za pranje nema lošiji učinak pranja od deterdženta s visokim pjenama.
Iako pjena nije izravno povezana s pranjem, pjena je i dalje korisna za uklanjanje prljavštine u nekim situacijama. Na primjer, pjena tekućine za pranje može oduzeti kapi ulja prilikom pranja posuđa ručno. Prilikom pročišćavanja tepiha, pjena također može oduzeti čvrste čestice prljavštine poput prašine. Prašina čini veliki udio prljavštine tepiha, tako da bi čistač tepiha trebao imati određenu sposobnost pjene.
Snaga pjene također je važna za šampon. Fina pjena proizvedena od tekućine prilikom pranja kose ili kupanja čini se da se ljudi osjećaju ugodno.
④ Vrste vlakana i fizičkih svojstava tekstila
Pored kemijske strukture vlakana koja utječu na adheziju i uklanjanje prljavštine, pojava vlakana i organizacijska struktura pređe i tkanine također utječu na poteškoće uklanjanja prljavštine.
Vage vunenih vlakana i ravna traka poput strukture pamučnih vlakana skloniji su akumuliranju prljavštine nego glatkim vlaknima. Na primjer, karbonsku crnu pridržanu celuloznom filmu (ljepljivi film) lako je ukloniti, dok je ugljik crnu pridržanu pamučnu tkaninu teško isprati. Na primjer, tkanine s kratkim vlaknima poliestera sklonije su akumuliranju mrlja od ulja od dugih tkanina od vlakana, a mrlje od ulja na kratkim tkaninama vlakana također je teže ukloniti od onih na dugim vlaknima.
Čvrsto iskrivljene pređe i uske tkanine, zbog malih mikro praznina između vlakana, mogu odoljeti invaziji na prljavštinu, ali također spriječiti uklanjanje unutarnje prljavštine. Stoga, uske tkanine imaju dobru otpornost na prljavštinu na početku, ali je također teško očistiti jednom kontaminiranim.
⑤ Tvrdoća vode
Koncentracija metalnih iona kao što su CA2+i Mg2+u vodi ima značajan utjecaj na učinak pranja, posebno kada anionske površinski aktivne tvari susreću CA2+i Mg2+ioni kako bi nastali kalcijev i magnezijev soli s slabom topljivošću, što može smanjiti njihovu sposobnost čišćenja. Čak i ako je koncentracija površinski aktivnih tvari visoka u tvrdoj vodi, njihov učinak čišćenja je i dalje mnogo lošiji nego u destilaciji. Da bi se postigao najbolji učinak surfaktanata, koncentraciju CA2+iona u vodi treba smanjiti na ispod 1 × 10-6Mol/L (caCO3 treba smanjiti na 0,1 mg/L). To zahtijeva dodavanje različitih omekšivača u deterdžent.
Post Vrijeme: kolovoz-16-2024