Krympekraften til enhver lengdeenhet på overflaten av væsken kalles overflatespenningen, og enheten er N.·m-1.
Egenskapen til å redusere overflatespenningen til løsemidlet kalles overflateaktivitet, og et stoff med denne egenskapen kalles et overflateaktivt stoff.
Det overflateaktive stoffet som kan binde molekyler i vandig løsning og danne miceller og andre assosiasjoner, og ha høy overflateaktivitet, samtidig som det virker fuktende, emulgerende, skumdannelse, vasking osv. kalles overflateaktivt middel.
Overflateaktivt middel er organiske forbindelser med spesiell struktur og egenskaper, som i betydelig grad kan endre grensesnittspenningen mellom to faser eller overflatespenningen til væsker (vanligvis vann), med fukting, skumdannelse, emulgering, vask og andre egenskaper.
Når det gjelder struktur, har overflateaktive stoffer et fellestrekk ved at de inneholder to grupper av ulik natur i molekylene sine. I den ene enden er en lang kjede av ikke-polar gruppe, løselig i olje og uoppløselig i vann, også kjent som hydrofob gruppe eller vannavstøtende gruppe. En slik vannavstøtende gruppe er vanligvis lange kjeder av hydrokarboner, noen ganger også for organisk fluor, silisium, organofosfat, organotinnkjede osv. I den andre enden er vannløselig gruppe, en hydrofil gruppe eller oljeavvisende gruppe. Den hydrofile gruppen må være tilstrekkelig hydrofil til å sikre at hele overflateaktive midler er løselige i vann og har den nødvendige løseligheten. Siden overflateaktive midler inneholder hydrofile og hydrofobe grupper, kan de være løselige i minst én av væskefasene. Denne hydrofile og lipofile egenskapen til overflateaktivt middel kalles amfifilisitet.
Surfaktant er en slags amfifile molekyler med både hydrofobe og hydrofile grupper. Hydrofobe grupper av overflateaktive stoffer er vanligvis sammensatt av langkjedede hydrokarboner, slik som rettkjedede alkyl C8~C20, forgrenede alkyl C8~C20, alkylfenyl (alkylkarbontall er 8~16) og lignende. Forskjellen som er liten mellom hydrofobe grupper er hovedsakelig i strukturelle endringer av hydrokarbonkjeder. Og typene hydrofile grupper er flere, så egenskapene til overflateaktive stoffer er hovedsakelig relatert til hydrofile grupper i tillegg til størrelsen og formen til hydrofobe grupper. De strukturelle endringene til hydrofile grupper er større enn for hydrofobe grupper, så klassifiseringen av overflateaktive stoffer er generelt basert på strukturen til hydrofile grupper. Denne klassifiseringen er basert på om den hydrofile gruppen er ionisk eller ikke, og den er delt inn i anioniske, kationiske, ikke-ioniske, zwitterioniske og andre spesielle typer overflateaktive stoffer.
① Adsorpsjon av overflateaktive stoffer ved grensesnittet
Overflateaktive molekyler er amfifile molekyler som har både lipofile og hydrofile grupper. Når det overflateaktive stoffet er oppløst i vann, blir dets hydrofile gruppe tiltrukket av vann og oppløses i vann, mens dets lipofile gruppe frastøtes av vann og etterlater vann, noe som resulterer i adsorpsjon av overflateaktive molekyler (eller ioner) på grenseflaten mellom de to fasene , som reduserer grensesnittspenningen mellom de to fasene. Jo flere overflateaktive molekyler (eller ioner) adsorberes ved grensesnittet, desto større reduksjon i grenseflatespenningen.
② Noen egenskaper ved adsorpsjonsmembran
Overflatetrykk av adsorpsjonsmembran: Adsorpsjon av overflateaktivt middel ved gass-væske-grensesnittet for å danne en adsorpsjonsmembran, for eksempel å plassere et friksjonsfritt flyttbart flytende ark på grensesnittet, det flytende arket skyver adsorbentmembranen langs løsningsoverflaten, og membranen genererer et trykk på det flytende arket, som kalles overflatetrykk.
Overflateviskositet: I likhet med overflatetrykk er overflateviskositet en egenskap som vises av uløselig molekylær membran. Suspendert av en fin metalltråd platinaring, slik at dens plan kommer i kontakt med vannoverflaten til tanken, roter platinaringen, platinaringen ved viskositeten til vannhindringen, amplituden avtar gradvis, i henhold til hvilken overflateviskositeten kan være målt. Metoden er: først utføres eksperimentet på den rene vannoverflaten for å måle amplitudeforfallet, og deretter måles forfallet etter dannelsen av overflatemembranen, og viskositeten til overflatemembranen utledes fra forskjellen mellom de to .
Overflateviskositeten er nært knyttet til soliditeten til overflatemembranen, og siden adsorpsjonsmembranen har overflatetrykk og viskositet, må den ha elastisitet. Jo høyere overflatetrykket og jo høyere viskositeten til den adsorberte membranen, desto høyere elastisitetsmodul. Den elastiske modulen til overflateadsorpsjonsmembranen er viktig i prosessen med boblestabilisering.
③ Dannelse av miceller
Fortynnede løsninger av overflateaktive stoffer overholder lovene etterfulgt av ideelle løsninger. Mengden overflateaktivt stoff adsorbert på overflaten av løsningen øker med konsentrasjonen av løsningen, og når konsentrasjonen når eller overstiger en viss verdi, øker ikke lenger adsorpsjonsmengden, og disse overflødige overflateaktive molekylene er i løsningen på et tilfeldig vis. måte eller på en vanlig måte. Både praksis og teori viser at de danner assosiasjoner i løsning, og disse assosiasjonene kalles miceller.
Kritisk micellekonsentrasjon (CMC): Minimumskonsentrasjonen der overflateaktive stoffer danner miceller i løsning kalles den kritiske micellekonsentrasjonen.
④ CMC-verdier for vanlige overflateaktive stoffer.
HLB er forkortelsen for hydrofil lipofil balanse, som indikerer den hydrofile og lipofile balansen til de hydrofile og lipofile gruppene til det overflateaktive stoffet, dvs. HLB-verdien til det overflateaktive stoffet. En stor HLB-verdi indikerer et molekyl med sterk hydrofilisitet og svak lipofilisitet; omvendt sterk lipofilisitet og svak hydrofilisitet.
① Avsetninger av HLB-verdi
HLB-verdien er en relativ verdi, så når HLB-verdien utvikles, spesifiseres som standard HLB-verdien for parafinvoks, som ikke har noen hydrofile egenskaper, til 0, mens HLB-verdien til natriumdodecylsulfat, som er mer vannløselig, er 40. Derfor er HLB-verdien til overflateaktive midler generelt innenfor området 1 til 40. Generelt sett er emulgatorer med HLB-verdier mindre enn 10 lipofile, mens de større enn 10 er hydrofile. Dermed er vendepunktet fra lipofilt til hydrofilt omtrent 10.
Basert på HLB-verdiene til overflateaktive stoffer kan en generell idé om deres mulige bruk fås, som vist i tabell 1-3.
To gjensidig uløselige væsker, den ene spredt i den andre som partikler (dråper eller flytende krystaller) danner et system som kalles en emulsjon. Dette systemet er termodynamisk ustabilt på grunn av økningen i grenseområdet til de to væskene når emulsjonen dannes. For å gjøre emulsjonen stabil, er det nødvendig å tilsette en tredje komponent - emulgator for å redusere grenseflateenergien til systemet. Emulgator tilhører overflateaktivt middel, dens hovedfunksjon er å spille rollen som emulsjon. Fasen av emulsjonen som eksisterer som dråper kalles den dispergerte fasen (eller indre fase, diskontinuerlig fase), og den andre fasen som er koblet sammen kalles dispersjonsmediet (eller ytre fase, kontinuerlig fase).
① Emulgatorer og emulsjoner
Vanlige emulsjoner, den ene fasen er vann eller vandig løsning, den andre fasen er organiske stoffer som ikke er blandbare med vann, som fett, voks etc. Emulsjonen som dannes av vann og olje kan deles inn i to typer i henhold til deres dispersjonssituasjon: olje dispergert i vann for å danne emulsjon av olje-i-vann-type, uttrykt som O/V (olje/vann): vann dispergert i olje for å danne emulsjon av olje-i-vann-type, uttrykt som W/O (vann/olje). Komplekse vann-i-olje-i-vann W/O/W-type og olje-i-vann-i-olje O/V/O-type multiemulsjoner kan også dannes.
Emulgatorer brukes til å stabilisere emulsjoner ved å redusere grenseflatespenningen og danne enkeltmolekylære grenseflatemembraner.
Ved emulgering av emulgeringsmiddelkravene:
a: Emulgatoren må være i stand til å adsorbere eller berike grenseflaten mellom de to fasene, slik at grenseflatespenningen reduseres;
b: Emulgatoren skal gi partiklene til ladningen, slik at elektrostatisk frastøting mellom partiklene, eller danner en stabil, høyviskøs beskyttende membran rundt partiklene.
Derfor må stoffet som brukes som emulgator ha amfifile grupper for å emulgere, og overflateaktive stoffer kan oppfylle dette kravet.
② Fremstillingsmetoder for emulsjoner og faktorer som påvirker stabiliteten til emulsjoner
Det er to måter å fremstille emulsjoner på: den ene er å bruke den mekaniske metoden for å dispergere væsken i bittesmå partikler i en annen væske, som for det meste brukes i industrien for å fremstille emulsjoner; den andre er å løse opp væsken i molekylær tilstand i en annen væske, og deretter få den til å samle seg ordentlig for å danne emulsjoner.
Stabiliteten til en emulsjon er evnen til anti-partikkelaggregering som fører til faseseparasjon. Emulsjoner er termodynamisk ustabile systemer med stor fri energi. Derfor er den såkalte stabiliteten til en emulsjon faktisk tiden det tar for systemet å nå likevekt, dvs. tiden som kreves for at separasjon av en av væskene i systemet skal skje.
Når grensesnittet membran med fettalkoholer, fettsyrer og fettaminer og andre polare organiske molekyler, membran styrke betydelig høyere. Dette er fordi, i grensesnitt adsorpsjon laget av emulgator molekyler og alkoholer, syrer og aminer og andre polare molekyler for å danne et "kompleks", slik at grensesnitt membran styrke økt.
Emulgatorer som består av mer enn to overflateaktive stoffer kalles blandede emulgatorer. Blandet emulgator adsorbert ved vann/olje-grensesnittet; intermolekylær handling kan danne komplekser. På grunn av den sterke intermolekylære virkningen reduseres grenseflatespenningen betydelig, mengden av emulgeringsmiddel adsorbert ved grensesnittet økes betydelig, dannelsen av grenseflatemembrantettheten øker, styrken øker.
Ladningen av væskeperlene har en betydelig effekt på stabiliteten til emulsjonen. Stabile emulsjoner, hvis flytende perler generelt er ladet. Når en ionisk emulgator brukes, har emulgatorionet adsorbert ved grenseflaten sin lipofile gruppe satt inn i oljefasen og den hydrofile gruppen er i vannfasen, noe som gjør at væskeperlene lades. Ettersom emulsjonsperlene med samme ladning frastøter hverandre, ikke lett å agglomerere, slik at stabiliteten økes. Det kan sees at jo flere emulgatorioner som er adsorbert på kulene, jo større ladning, jo større evne til å forhindre at kulene agglomererer, jo mer stabilt er emulsjonssystemet.
Viskositeten til emulsjonsdispersjonsmediet har en viss innflytelse på emulsjonens stabilitet. Generelt, jo høyere viskositeten til dispersjonsmediet, desto høyere er stabiliteten til emulsjonen. Dette er fordi viskositeten til dispersjonsmediet er stor, noe som har en sterk effekt på den brunske bevegelsen til væskekulene og bremser kollisjonen mellom væskekulene, slik at systemet holder seg stabilt. Vanligvis kan polymerstoffene som kan oppløses i emulsjoner øke viskositeten til systemet og gjøre emulsjonens stabilitet høyere. I tillegg kan polymerer også danne en sterk grenseflatemembran, noe som gjør emulsjonssystemet mer stabilt.
I noen tilfeller kan tilsetning av fast pulver også gjøre at emulsjonen har en tendens til å stabilisere seg. Fast pulver er i vannet, oljen eller grensesnittet, avhengig av oljen, vil vann på fuktekapasiteten til det faste pulveret, hvis det faste pulveret ikke er helt våt med vann, men også våt av olje, forbli på vannet og oljen grensesnitt.
Det faste pulveret gjør ikke emulsjonen stabil fordi pulveret som samles ved grensesnittet forbedrer grenseflatemembranen, som ligner grenseflateadsorpsjonen av emulgeringsmiddelmolekyler, så jo tettere det faste pulvermaterialet er anordnet ved grensesnittet, jo mer stabil er emulsjon er.
Overflateaktive stoffer har evnen til å øke løseligheten av uløselige eller svakt vannløselige organiske stoffer betydelig etter dannelse av miceller i vandig løsning, og løsningen er gjennomsiktig på dette tidspunktet. Denne effekten av micellen kalles solubilisering. Det overflateaktive stoffet som kan produsere solubilisering kalles solubiliseringsmiddel, og det organiske materialet som solubiliseres kalles solubilisert materiale.
Skum spiller en viktig rolle i vaskeprosessen. Skum er et dispersjonssystem der en gass er dispergert i en væske eller et fast stoff, med gassen som den dispergerte fasen og væsken eller det faste stoffet som dispergeringsmedium, førstnevnte kalles flytende skum, mens sistnevnte kalles fast skum, f.eks. som skumplast, skumglass, skumsement etc.
(1) Skumdannelse
Med skum mener vi her et aggregat av luftbobler atskilt av en væskemembran. Denne typen bobler stiger alltid raskt til væskeoverflaten på grunn av den store forskjellen i tetthet mellom den dispergerte fasen (gass) og dispersjonsmediet (væske), kombinert med væskens lave viskositet.
Prosessen med å danne en boble er å bringe en stor mengde gass inn i væsken, og boblene i væsken kommer raskt tilbake til overflaten, og danner et aggregat av bobler atskilt av en liten mengde flytende gass.
Skum har to vesentlige egenskaper når det gjelder morfologi: den ene er at boblene som en dispergert fase ofte er polyedriske i form, dette er fordi det ved skjæringspunktet mellom boblene er en tendens til at væskefilmen tynnes ut slik at boblene blir polyedral, når væskefilmen tynnes til en viss grad, fører det til boblebrudd; det andre er at rene væsker ikke kan danne stabilt skum, væsken som kan danne skum er minst to eller flere komponenter. Vandige løsninger av overflateaktive stoffer er typiske for systemer som er utsatt for skumdannelse, og deres evne til å generere skum er også relatert til andre egenskaper.
Overflateaktive stoffer med god skummende kraft kalles skummende midler. Selv om skummiddelet har god skumevne, kan det dannede skummet ikke være i stand til å opprettholde lang tid, det vil si at stabiliteten ikke nødvendigvis er god. For å opprettholde stabiliteten til skummet, ofte i skummiddelet for å tilføre stoffer som kan øke stabiliteten til skummet, kalles stoffet skumstabilisator, vanlig brukt stabilisator er lauryldietanolamin og dodecyldimetylaminoksid.
(2) Stabilitet av skummet
Skum er et termodynamisk ustabilt system og den siste trenden er at det totale overflatearealet til væsken i systemet reduseres etter at boblen er brutt og den frie energien avtar. Skumdempingsprosessen er prosessen der væskemembranen som skiller gassen blir tykkere og tynnere til den går i stykker. Derfor bestemmes graden av stabilitet til skummet hovedsakelig av hastigheten på væskeutslipp og styrken til væskefilmen. Følgende faktorer påvirker også dette.
(3) Skumdestruksjon
Det grunnleggende prinsippet for skumdestruksjon er å endre forholdene som produserer skummet eller å eliminere de stabiliserende faktorene til skummet, og det er derfor både fysiske og kjemiske metoder for skumdemping.
Fysisk defoaming betyr å endre betingelsene for skumproduksjon samtidig som den kjemiske sammensetningen av skumløsningen opprettholdes, slik som ytre forstyrrelser, endringer i temperatur eller trykk og ultralydbehandling er alle effektive fysiske metoder for å eliminere skum.
Den kjemiske avskumningsmetoden er å tilsette visse stoffer for å interagere med skummiddelet for å redusere styrken til væskefilmen i skummet og dermed redusere stabiliteten til skummet for å oppnå formålet med skumdemping, slike stoffer kalles skumdempere. De fleste av skumdempende midler er overflateaktive stoffer. Derfor, i henhold til mekanismen for skumdemping, bør skumdemping ha en sterk evne til å redusere overflatespenning, lett å adsorbere på overflaten, og samspillet mellom overflateadsorpsjonsmolekylene er svakt, adsorpsjonsmolekyler anordnet i en mer løs struktur.
Det finnes ulike typer skumdempende midler, men i utgangspunktet er de alle ikke-ioniske overflateaktive stoffer. Ikke-ioniske overflateaktive midler har antiskummende egenskaper nær eller over uklarhetspunktet og brukes ofte som skumdempere. Alkoholer, spesielt alkoholer med forgreningsstruktur, fettsyrer og fettsyreestere, polyamider, fosfatestere, silikonoljer osv. brukes også ofte som utmerkede skumdempere.
(4) Skum og vask
Det er ingen direkte sammenheng mellom skum og vaskeeffektivitet, og mengden skum indikerer ikke vaskeeffektiviteten. For eksempel har ikke-ioniske overflateaktive stoffer langt færre skummende egenskaper enn såper, men dekontamineringen er mye bedre enn såper.
I noen tilfeller kan skum være nyttig for å fjerne skitt og skitt. For eksempel ved oppvask i hjemmet tar skummet fra vaskemiddelet opp oljedråpene og ved skrubbing av tepper hjelper skummet til å trekke opp støv, pulver og annet fast smuss. I tillegg kan skum noen ganger brukes som en indikasjon på effektiviteten til et vaskemiddel. Fordi fete oljer virker hemmende på vaskemidlets skum, vil det ikke dannes skum eller det originale skummet forsvinne når det er for mye olje og for lite vaskemiddel. Skum kan også noen ganger brukes som en indikator på rensligheten til en skylling, da mengden skum i skylleløsningen har en tendens til å avta med reduksjonen av vaskemiddel, så mengden skum kan brukes til å evaluere graden av skylling.
I vid forstand er vask prosessen med å fjerne uønskede komponenter fra gjenstanden som skal vaskes og oppnå et eller annet formål. Vasking i vanlig forstand refererer til prosessen med å fjerne smuss fra overflaten av bæreren. Ved vask svekkes eller elimineres samspillet mellom smuss og bærer ved påvirkning av noen kjemiske stoffer (f.eks. vaskemiddel, etc.), slik at kombinasjonen av smuss og bærer endres til kombinasjonen av smuss og vaskemiddel, og til slutt skilles skitten fra bæreren. Siden gjenstandene som skal vaskes og skitten som skal fjernes er forskjellige, er vask en svært kompleks prosess og den grunnleggende vaskeprosessen kan uttrykkes i følgende enkle sammenhenger.
Carrie··Smuss + Vaskemiddel= Bæremiddel + Smuss·Vaskemiddel
Vaskeprosessen kan vanligvis deles inn i to stadier: for det første, under påvirkning av vaskemiddelet, separeres skitten fra bæreren; for det andre spres det løsnede smuss og suspenderes i mediet. Vaskeprosessen er en reversibel prosess og smuss som er spredt og suspendert i mediet kan også re-utfelles fra mediet til gjenstanden som vaskes. Derfor bør et godt vaskemiddel ha evnen til å spre og suspendere smuss og forhindre gjenavsetning av smuss, i tillegg til evnen til å fjerne smuss fra bæreren.
(1) Typer smuss
Selv for samme gjenstand kan typen, sammensetningen og mengden smuss variere avhengig av miljøet det brukes i. Oljekroppssmuss er hovedsakelig noen animalske og vegetabilske oljer og mineraloljer (som råolje, fyringsolje, kulltjære osv.), fast smuss er hovedsakelig sot, aske, rust, kullsvart osv. Når det gjelder klessmuss, det er smuss fra menneskekroppen, som svette, talg, blod osv.; smuss fra mat, som fruktflekker, matoljeflekker, krydderflekker, stivelse osv.; skitt fra kosmetikk, for eksempel leppestift, neglelakk, etc.; skitt fra atmosfæren, slik som sot, støv, gjørme, etc.; andre, for eksempel blekk, te, belegg osv. Det kommer i forskjellige typer.
De ulike typene smuss kan vanligvis deles inn i tre hovedkategorier: fast smuss, flytende smuss og spesialsmuss.
① Fast smuss
Vanlig fast smuss inkluderer partikler av aske, gjørme, jord, rust og kjønrøk. De fleste av disse partiklene har en elektrisk ladning på overflaten, de fleste av dem er negativt ladet og kan lett adsorberes på fibergjenstander. Fast smuss er generelt vanskelig å løse opp i vann, men kan dispergeres og suspenderes med vaskemiddelløsninger. Fast smuss med mindre massepunkt er vanskeligere å fjerne.
② Flytende smuss
Flytende smuss er for det meste oljeløselig, inkludert plante- og animalske oljer, fettsyrer, fettalkoholer, mineraloljer og deres oksider. Blant dem kan plante- og animalske oljer, fettsyrer og alkaliforsåpning forekomme, mens fettalkoholer, mineraloljer ikke forsåpes av alkali, men kan være løselige i alkoholer, etere og organiske hydrokarbonløsningsmidler, og emulgering og dispergering av vaskemiddelvannløsning. Oljeløselig flytende smuss har generelt en sterk kraft med fibergjenstander, og er mer fast adsorbert på fibre.
③ Spesiell smuss
Spesiell smuss inkluderer proteiner, stivelse, blod, menneskelige sekreter som svette, talg, urin og fruktjuice og tejuice. Mesteparten av denne typen skitt kan absorberes kjemisk og sterkt på fibergjenstander. Derfor er det vanskelig å vaske.
De ulike typene smuss finnes sjelden alene, men blandes ofte sammen og adsorberes på gjenstanden. Smuss kan noen ganger oksideres, dekomponeres eller råtnes under ytre påvirkning, og dermed skape ny smuss.
（2） Vedheft av smuss
Klær, hender etc. kan bli flekkete fordi det er en slags interaksjon mellom gjenstanden og skitten. Smuss fester seg til gjenstander på en rekke måter, men det er ikke mer enn fysiske og kjemiske adhesjoner.
① Vedheft av sot, støv, gjørme, sand og kull til klær er en fysisk vedheft. Generelt sett, gjennom denne adhesjonen av smuss, og rollen mellom den fargede gjenstanden er relativt svak, er fjerning av smuss også relativt enkelt. I henhold til de forskjellige kreftene kan den fysiske adhesjonen av smuss deles inn i mekanisk adhesjon og elektrostatisk adhesjon.
A: Mekanisk vedheft
Denne typen vedheft refererer hovedsakelig til vedheftingen av fast smuss (f.eks. støv, gjørme og sand). Mekanisk vedheft er en av de svakere formene for vedheft av smuss og kan fjernes nesten med rent mekaniske midler, men når skitten er liten (<0,1um), er den vanskeligere å fjerne.
B: Elektrostatisk vedheft
Elektrostatisk adhesjon er hovedsakelig manifestert i virkningen av ladede smusspartikler på motsatt ladede gjenstander. De fleste fibrøse gjenstander er negativt ladet i vann og kan lett festes til av visse positivt ladede smuss, for eksempel kalktyper. Noe smuss, selv om det er negativt ladet, slik som carbon black-partikler i vandige løsninger, kan feste seg til fibre gjennom ioniske broer (ioner mellom flere motsatt ladede objekter, som virker sammen med dem på en brolignende måte) dannet av positive ioner i vann (f.eks. , Ca2+, Mg2+ osv.).
Elektrostatisk virkning er sterkere enn enkel mekanisk handling, noe som gjør fjerning av skitt relativt vanskelig.
② Kjemisk vedheft
Kjemisk adhesjon refererer til fenomenet med smuss som virker på en gjenstand gjennom kjemiske eller hydrogenbindinger. For eksempel, polar fast smuss, protein, rust og andre vedheft på fiber elementer, fibre inneholder karboksyl, hydroksyl, amid og andre grupper, disse gruppene og oljeaktig skitt fettsyrer, fettalkoholer er lett å danne hydrogenbindinger. De kjemiske kreftene er generelt sterke og smuss er derfor mer fast knyttet til gjenstanden. Denne typen skitt er vanskelig å fjerne med de vanlige metodene og krever spesielle metoder for å håndtere det.
Graden av vedheft av smuss er relatert til naturen til selve smuss og arten av gjenstanden den er festet til. Generelt fester partikler seg lett til fibrøse gjenstander. Jo mindre tekstur av det faste smuss, jo sterkere vedheft. Polar smuss på hydrofile gjenstander som bomull og glass fester seg sterkere enn ikke-polart smuss. Ikke-polart smuss fester seg sterkere enn polar smuss, som polarfett, støv og leire, og er mindre lett å fjerne og rengjøre.
(3) Smussfjerningsmekanisme
Hensikten med vask er å fjerne skitt. I et medium med en viss temperatur (hovedsakelig vann). Bruke de ulike fysiske og kjemiske effektene av vaskemiddelet for å svekke eller eliminere effekten av smuss og vaskede gjenstander, under påvirkning av visse mekaniske krefter (som håndgniding, vaskemaskin agitasjon, vannpåvirkning), slik at smuss og vaskede gjenstander fra formålet med dekontaminering.
① Mekanisme for fjerning av flytende smuss
A: Fukting
Flytende tilsmussing er for det meste oljebasert. Oljeflekker fukter de fleste fibrøse gjenstander og sprer seg mer eller mindre som en oljefilm på overflaten av fibermaterialet. Det første trinnet i vaskehandlingen er fukting av overflaten av vaskevæsken. For illustrasjonens skyld kan overflaten av en fiber betraktes som en glatt fast overflate.
B: Oljeløsning - krøllemekanisme
Det andre trinnet i vaskehandlingen er fjerning av olje og fett, fjerning av flytende smuss oppnås ved en slags kveiling. Det flytende smusset fantes opprinnelig på overflaten i form av en spredt oljefilm, og under den fortrinnsvise fukteeffekten av vaskevæsken på den faste overflaten (dvs. fiberoverflaten), krøllet den seg opp til oljeperler trinn for trinn, som ble erstattet av vaskevæsken og etterlot overflaten under visse ytre krefter.
② Mekanisme for fjerning av fast smuss
Fjerning av flytende smuss skjer hovedsakelig gjennom fortrinnsvis fukting av smussbæreren av vaskeløsningen, mens fjerningsmekanismen for fast smuss er annerledes, hvor vaskeprosessen hovedsakelig dreier seg om fukting av smussmassen og dens bæreroverflate ved vaskingen løsning. På grunn av adsorpsjonen av overflateaktive stoffer på det faste smuss og dets bæreroverflate, reduseres samspillet mellom smuss og overflaten og adhesjonsstyrken til smussmassen på overflaten reduseres, slik at smussmassen lett fjernes fra overflaten av transportøren.
I tillegg har adsorpsjonen av overflateaktive stoffer, spesielt ioniske overflateaktive stoffer, på overflaten av det faste smuss og dets bærer potensial til å øke overflatepotensialet på overflaten av det faste smuss og dets bærer, noe som er mer gunstig for fjerning av skitt. Faste eller generelt fibrøse overflater er vanligvis negativt ladet i vandige medier og kan derfor danne diffuse doble elektroniske lag på smussmasser eller faste overflater. På grunn av frastøtingen av homogene ladninger, svekkes adhesjonen av smusspartikler i vannet til den faste overflaten. Når et anionisk overflateaktivt middel tilsettes, fordi det samtidig kan øke det negative overflatepotensialet til smusspartikkelen og den faste overflaten, blir frastøtingen mellom dem mer forbedret, adhesjonsstyrken til partikkelen er mer redusert, og skitten er lettere å fjerne .
Ikke-ioniske overflateaktive midler adsorberes på generelt ladede faste overflater, og selv om de ikke endrer grenseflatepotensialet vesentlig, har de adsorberte ikke-ioniske overflateaktive midler en tendens til å danne en viss tykkelse av adsorbert lag på overflaten som hjelper til med å forhindre gjenavsetning av smuss.
Når det gjelder kationiske overflateaktive midler, reduserer eller eliminerer deres adsorpsjon det negative overflatepotensialet til smussmassen og dens bæreroverflate, noe som reduserer frastøtingen mellom smuss og overflaten og derfor ikke bidrar til fjerning av smuss; videre, etter adsorpsjon på den faste overflaten, har kationiske overflateaktive midler en tendens til å gjøre den faste overflaten hydrofob og er derfor ikke befordrende for overflatefukting og derfor vasking.
③ Fjerning av spesiell jord
Protein, stivelse, menneskelig sekret, fruktjuice, tejuice og annet slikt smuss er vanskelig å fjerne med vanlige overflateaktive stoffer og krever spesiell behandling.
Proteinflekker som krem, egg, blod, melk og hudekskresjoner har en tendens til å koagulere på fibrene og degenerasjon og få sterkere vedheft. Proteintilsmussing kan fjernes ved å bruke proteaser. Enzymet protease bryter ned proteinene i skitten til vannløselige aminosyrer eller oligopeptider.
Stivelsesflekker kommer hovedsakelig fra matvarer, andre som saus, lim etc. Amylase har en katalytisk effekt på hydrolysen av stivelsesflekker, og får stivelse til å brytes ned til sukker.
Lipase katalyserer nedbrytningen av triglyserider, som er vanskelige å fjerne med vanlige metoder, som talg og spiselige oljer, og bryter dem ned til løselig glyserol og fettsyrer.
Noen fargede flekker fra fruktjuicer, tejuicer, blekk, leppestift etc. er ofte vanskelige å rengjøre grundig selv etter gjentatt vask. Disse flekkene kan fjernes ved en redoksreaksjon med et oksiderende eller reduksjonsmiddel som blekemiddel, som ødelegger strukturen til de fargegenererende eller fargehjelpegruppene og bryter dem ned til mindre vannløselige komponenter.
（4）Flekkfjerningsmekanisme for renseri
Ovennevnte er faktisk for vann som medium for vask. Faktisk, på grunn av de forskjellige typene klær og struktur, er noen klær som bruker vannvask ikke praktiske eller ikke enkle å vaske rene, noen klær etter vask og til og med deformasjon, falming, etc., for eksempel: de fleste naturlige fibre absorberer vann og lett å svelle, og tørr og lett å krympe, så etter vask vil bli deformert; ved å vaske ullprodukter også ofte vises krymping fenomen, noen ullprodukter med vann vask er også lett å pilling, fargeendring; Noen silkehåndfølelse blir verre etter vask og mister glansen. For disse klærne bruker ofte rensemetoden for å dekontaminere. Den såkalte renseri refererer generelt til vaskemetoden i organiske løsemidler, spesielt i ikke-polare løsemidler.
Rensing er en skånsommere form for vask enn vannvask. Fordi renseri ikke krever mye mekanisk handling, forårsaker det ikke skader, rynker og deformasjoner på klær, mens rensemidler, i motsetning til vann, sjelden gir ekspansjon og sammentrekning. Så lenge teknologien håndteres på riktig måte, kan klærne renses uten forvrengning, fargefalming og forlenget levetid.
Når det gjelder renseri, er det tre brede typer smuss.
①Oljeløselig smuss Oljeløselig smuss inkluderer alle typer olje og fett, som er flytende eller fettete og kan løses opp i rensemidler.
②Vannløselig smuss Vannløselig smuss er løselig i vandige løsninger, men ikke i rensemidler, adsorberes på klær i vandig tilstand, vann fordamper etter utfelling av granulære faste stoffer, som uorganiske salter, stivelse, protein, etc.
③Olje- og vannuløselig smuss Olje- og vannuløselig smuss er verken løselig i vann eller løselig i rensemidler, for eksempel kjønrøk, silikater av forskjellige metaller og oksider, etc.
På grunn av ulike typer smuss er det forskjellige måter å fjerne smuss på i renseprosessen. Oljeløselig jord, som animalske og vegetabilske oljer, mineraloljer og fett, er lett løselige i organiske løsemidler og kan lettere fjernes i renseri. Den utmerkede løseligheten til rensemidler for oljer og fett kommer hovedsakelig fra van der Walls-kreftene mellom molekyler.
For fjerning av vannløselig smuss som uorganiske salter, sukkerarter, proteiner og svette må det også tilsettes riktig mengde vann til rensemidlet, ellers er vannløselig smuss vanskelig å fjerne fra klærne. Vann er imidlertid vanskelig å løse opp i rensemidlet, så for å øke vannmengden må du også tilsette overflateaktive stoffer. Tilstedeværelsen av vann i rensemidlet kan gjøre overflaten av smuss og klær hydrert, slik at det er lett å samhandle med de polare gruppene av overflateaktive stoffer, noe som bidrar til adsorpsjon av overflateaktive stoffer på overflaten. I tillegg, når overflateaktive stoffer danner miceller, kan vannløselig skitt og vann løses opp i micellene. I tillegg til å øke vanninnholdet i rensemiddelet, kan overflateaktive stoffer også spille en rolle i å forhindre gjenavsetning av smuss for å øke dekontamineringseffekten.
Tilstedeværelsen av en liten mengde vann er nødvendig for å fjerne vannløselig smuss, men for mye vann kan forårsake forvrengning og rynker i enkelte klær, så vannmengden i rensemidlet må være moderat.
Smuss som verken er vannløselig eller oljeløselig, faste partikler som aske, gjørme, jord og kjønrøk, festes vanligvis til plagget av elektrostatiske krefter eller i kombinasjon med olje. I renseri kan strømmen av løsemiddel, slag gjøre den elektrostatiske kraftadsorpsjonen av smuss av, og rensemiddel kan løse opp oljen, slik at kombinasjonen av olje og smuss og festet til klærne av faste partikler av i det tørre -rengjøringsmiddel, rensemiddel i en liten mengde vann og overflateaktive stoffer, slik at de av de faste smusspartikler kan være stabil suspensjon, dispersjon, for å forhindre gjenavsetning til klærne.
（5） Faktorer som påvirker vaskevirkningen
Den retningsbestemte adsorpsjonen av overflateaktive stoffer ved grensesnittet og reduksjonen av overflatespenning (grensesnitt) er hovedfaktorene for fjerning av flytende eller fast smuss. Vaskeprosessen er imidlertid kompleks og vaskeeffekten, selv med samme vaskemiddeltype, påvirkes av mange andre faktorer. Disse faktorene inkluderer konsentrasjonen av vaskemiddelet, temperaturen, arten av smuss, typen fiber og strukturen til stoffet.
① Konsentrasjon av overflateaktive stoffer
Micellene av overflateaktive stoffer i løsning spiller en viktig rolle i vaskeprosessen. Når konsentrasjonen når kritisk micellekonsentrasjon (CMC), øker vaskeeffekten kraftig. Derfor bør konsentrasjonen av vaskemiddel i løsemidlet være høyere enn CMC-verdien for å ha en god vaskeeffekt. Imidlertid, når konsentrasjonen av overflateaktivt middel er høyere enn CMC-verdien, er den inkrementelle økningen i vaskeeffekten ikke åpenbar og det er ikke nødvendig å øke konsentrasjonen av overflateaktivt middel for mye.
Ved fjerning av olje ved solubilisering øker solubiliseringseffekten med økende overflateaktivt konsentrasjon, selv når konsentrasjonen er over CMC. På dette tidspunktet er det tilrådelig å bruke vaskemiddel på en lokal sentralisert måte. For eksempel, hvis det er mye smuss på mansjettene og kragen til et plagg, kan et lag med vaskemiddel påføres under vask for å øke den oppløseliggjørende effekten av det overflateaktive stoffet på oljen.
②Temperaturen har en svært viktig innflytelse på dekontamineringshandlingen. Generelt sett letter en økning av temperaturen fjerning av smuss, men noen ganger kan for høy temperatur også føre til ulemper.
Økningen i temperatur letter diffusjonen av smuss, fast fett emulgeres lett ved temperaturer over smeltepunktet og fibrene øker i svelling på grunn av temperaturøkningen, som alle letter fjerning av smuss. For kompakte stoffer reduseres imidlertid mikrogapene mellom fibrene når fibrene utvider seg, noe som er skadelig for fjerning av smuss.
Temperaturendringer påvirker også løseligheten, CMC-verdien og micellestørrelsen til overflateaktive stoffer, og påvirker dermed vaskeeffekten. Løseligheten til overflateaktive stoffer med lange karbonkjeder er lav ved lave temperaturer, og noen ganger er løseligheten enda lavere enn CMC-verdien, så vasketemperaturen bør heves passende. Effekten av temperatur på CMC-verdien og micellestørrelsen er forskjellig for ioniske og ikke-ioniske overflateaktive stoffer. For ioniske overflateaktive stoffer øker en temperaturøkning generelt CMC-verdien og reduserer micellestørrelsen, noe som betyr at konsentrasjonen av overflateaktivt middel i vaskeløsningen bør økes. For ikke-ioniske overflateaktive stoffer fører en temperaturøkning til en reduksjon i CMC-verdien og en betydelig økning i micellevolum, så det er klart at en passende temperaturøkning vil hjelpe det ikke-ioniske overflateaktive stoffet til å utøve sin overflateaktive effekt . Temperaturen bør imidlertid ikke overstige uklarhetspunktet.
Kort sagt, den optimale vasketemperaturen avhenger av vaskemiddelsammensetningen og gjenstanden som vaskes. Noen vaskemidler har god vaskeeffekt i romtemperatur, mens andre har mye forskjellig vaskeevne mellom kald og varm vask.
③ Skum
Det er vanlig å forveksle skummende effekt med vaskeeffekt, og tro at vaskemidler med høy skummende effekt har en god vaskeeffekt. Forskning har vist at det ikke er noen direkte sammenheng mellom vaskeeffekten og mengden skum. For eksempel er vask med lavtskummende vaskemidler ikke mindre effektivt enn vask med høytskummende vaskemidler.
Selv om skum ikke er direkte relatert til vask, er det tilfeller hvor det hjelper å fjerne smuss, for eksempel når du vasker opp for hånd. Ved skrubbing av tepper kan skum også ta bort støv og andre faste smusspartikler, teppesmuss utgjør en stor andel av støvet, så tepperensere bør ha en viss skummende evne.
Skumeffekt er også viktig for sjampo, der det fine skum som produseres av væsken under sjamponering eller bading etterlater håret smurt og behagelig.
④ Varianter av fibre og fysiske egenskaper til tekstiler
I tillegg til den kjemiske strukturen til fibrene, som påvirker vedheft og fjerning av smuss, har utseendet til fibrene og organiseringen av garnet og stoffet innflytelse på hvor lett det er å fjerne smuss.
Skjellene av ullfibre og de buede flate båndene av bomullsfibre er mer sannsynlig å samle smuss enn glatte fibre. For eksempel er kullsvart flekket på cellulosefilmer (viskosefilmer) lett å fjerne, mens carbon black flekkete på bomullsstoffer er vanskelig å vaske av. Et annet eksempel er at kortfibrede stoffer laget av polyester er mer utsatt for å samle oljeflekker enn langfibrede stoffer, og oljeflekker på kortfibrede stoffer er også vanskeligere å fjerne enn oljeflekker på langfibrede stoffer.
Tett vridd garn og tette stoffer, på grunn av det lille gapet mellom fibrene, kan motstå invasjon av smuss, men det samme kan også forhindre at vaskevæsken utelukker intern smuss, så stramme stoffer begynner å motstå skitt godt, men når de er flekkete vask er også vanskeligere.
⑤ Vannets hardhet
Konsentrasjonen av Ca2+, Mg2+ og andre metallioner i vannet har stor innflytelse på vaskeeffekten, spesielt når de anioniske overflateaktive stoffene møter Ca2+ og Mg2+ ioner og danner kalsium- og magnesiumsalter som er mindre løselige og vil redusere vaskeevnen. I hardt vann, selv om konsentrasjonen av overflateaktivt middel er høy, er vaskeevnen fortsatt mye dårligere enn ved destillasjon. For at det overflateaktive stoffet skal ha best vaskeeffekt, bør konsentrasjonen av Ca2+ ioner i vannet reduseres til 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 til 0,1 mg/L) eller mindre. Dette krever tilsetning av forskjellige myknere til vaskemiddelet.
Innleggstid: 25. februar 2022