A folyadék felületén tetszőleges egységnyi hosszúságú zsugorító erőt felületi feszültségnek nevezzük, mértékegysége pedig N.·m-1.
Az oldószer felületi feszültségét csökkentő tulajdonságot felületaktivitásnak, az ezzel a tulajdonsággal rendelkező anyagot pedig felületaktív anyagnak nevezzük.
Felületaktív anyagnak nevezzük azt a felületaktív anyagot, amely vizes oldatban képes molekulákat megkötni, micellákat és egyéb asszociációkat alkotni, és nagy felületi aktivitással rendelkezik, ugyanakkor nedvesítő, emulgeáló, habosító, mosó stb.
A felületaktív anyag különleges szerkezetű és tulajdonságú szerves vegyületek, amelyek jelentősen megváltoztathatják a két fázis közötti határfelületi feszültséget vagy a folyadékok (általában víz) felületi feszültségét, nedvesítő, habosító, emulgeáló, mosó és egyéb tulajdonságokkal.
Szerkezetüket tekintve a felületaktív anyagok közös jellemzője, hogy molekuláikban két különböző természetű csoportot tartalmaznak.Az egyik végén egy hosszú, olajban oldódó és vízben oldhatatlan, nem poláris csoport, más néven hidrofób csoport vagy víztaszító csoport található.Ilyen víztaszító csoport általában hosszú szénhidrogénláncok, néha szerves fluor, szilícium, szerves foszfát, szerves ónlánc stb. is. A másik végén vízoldható csoport, hidrofil csoport vagy olajtaszító csoport.A hidrofil csoportnak kellően hidrofilnek kell lennie ahhoz, hogy a teljes felületaktív anyagok vízben oldódjanak és a szükséges oldhatósággal rendelkezzenek.Mivel a felületaktív anyagok hidrofil és hidrofób csoportokat tartalmaznak, ezek legalább az egyik folyadékfázisban oldhatók.A felületaktív anyagnak ezt a hidrofil és lipofil tulajdonságát amfifilitásnak nevezzük.
A felületaktív anyag egyfajta amfifil molekula, mind hidrofób, mind hidrofil csoportokkal.A felületaktív anyagok hidrofób csoportjai általában hosszú láncú szénhidrogénekből állnak, mint például egyenes szénláncú 8-20 szénatomos alkil, elágazó szénláncú 8-20 szénatomos alkil-fenil (alkil szénatomszám 8-16) és hasonlók.A hidrofób csoportok közötti csekély különbség főként a szénhidrogén láncok szerkezeti változásaiban van.A hidrofil csoportok típusai pedig többek, így a felületaktív anyagok tulajdonságai a hidrofób csoportok mérete és alakja mellett elsősorban a hidrofil csoportokhoz kapcsolódnak.A hidrofil csoportok szerkezeti változásai nagyobbak, mint a hidrofób csoportoké, ezért a felületaktív anyagok osztályozása általában a hidrofil csoportok szerkezetén alapul.Ez a besorolás azon alapul, hogy a hidrofil csoport ionos-e vagy sem, és anionos, kationos, nemionos, ikerionos és más speciális felületaktív anyagokra osztható.
① A felületaktív anyagok adszorpciója a határfelületen
A felületaktív anyag molekulák amfifil molekulák, amelyek lipofil és hidrofil csoportokat is tartalmaznak.Amikor a felületaktív anyagot feloldjuk vízben, a hidrofil csoportja a vízhez vonzódik és feloldódik, míg a lipofil csoportja a víz taszítja és elhagyja a vizet, ami a felületaktív anyag molekulák (vagy ionok) adszorpcióját eredményezi a két fázis határfelületén. , ami csökkenti a két fázis közötti határfelületi feszültséget.Minél több felületaktív anyag molekula (vagy ion) adszorbeálódik a határfelületen, annál jobban csökken a határfelületi feszültség.
② Az adszorpciós membrán néhány tulajdonsága
Adszorpciós membrán felületi nyomása: Felületaktív anyag adszorpciója a gáz-folyadék határfelületen adszorpciós membrán kialakítására, például egy súrlódásmentes, eltávolítható lebegő lapot helyezünk a felületre, a lebegő lap az adszorbens membránt az oldat felülete mentén nyomja, és a membrán nyomást generál a lebegő lapon, amit felületi nyomásnak nevezünk.
Felületi viszkozitás: A felületi nyomáshoz hasonlóan a felületi viszkozitás is az oldhatatlan molekuláris membrán tulajdonsága.Finom fémhuzal platinagyűrűvel felfüggesztve úgy, hogy síkja érintkezzen a tartály vízfelületével, forgatja a platinagyűrűt, a platinagyűrűt a vízgátlás viszkozitásával, az amplitúdó fokozatosan csökken, aminek megfelelően a felületi viszkozitás módosítható. mért.A módszer a következő: először a tiszta víz felszínén végezzük el a kísérletet az amplitúdó csökkenés mérésére, majd mérjük a felületi membrán kialakulása utáni bomlást, és a kettő közötti különbségből származtatjuk a felületi membrán viszkozitását. .
A felületi viszkozitás szorosan összefügg a felületi membrán szilárdságával, és mivel az adszorpciós membrán felületi nyomással és viszkozitással rendelkezik, rugalmasnak kell lennie.Minél nagyobb a felületi nyomás és minél nagyobb az adszorbeált membrán viszkozitása, annál nagyobb a rugalmassági modulusa.A felületi adszorpciós membrán rugalmassági modulusa fontos a buborékstabilizálás folyamatában.
③ Micellák képződése
A felületaktív anyagok híg oldatai betartják a törvényeket, amelyeket az ideális oldatok követnek.Az oldat felületén adszorbeált felületaktív anyag mennyisége az oldat koncentrációjával növekszik, és amikor a koncentráció elér vagy meghalad egy bizonyos értéket, akkor az adszorpció mértéke már nem növekszik, és ezek a felesleges felületaktív anyag molekulák véletlenszerűen vannak az oldatban. módon vagy valamilyen szabályos módon.Mind a gyakorlat, mind az elmélet azt mutatja, hogy az oldatban asszociációkat alkotnak, és ezeket az asszociációkat micelláknak nevezik.
Kritikus micellakoncentráció (CMC): Azt a minimális koncentrációt, amelynél a felületaktív anyagok micellákat képeznek az oldatban, kritikus micellakoncentrációnak nevezzük.
④ A gyakori felületaktív anyagok CMC értékei.
A HLB a hidrofil lipofil egyensúly rövidítése, amely a felületaktív anyag hidrofil és lipofil csoportjainak hidrofil és lipofil egyensúlyát jelzi, azaz a felületaktív anyag HLB értékét.A nagy HLB érték erős hidrofil és gyenge lipofil molekulát jelez;fordítva, erős lipofilitás és gyenge hidrofilitás.
① A HLB értékre vonatkozó rendelkezések
A HLB érték egy relatív érték, így a HLB érték kidolgozásakor standardként a hidrofil tulajdonságokkal nem rendelkező paraffinviasz HLB értékét 0-ra, míg a nátrium-dodecil-szulfát HLB-értékét, amely Ezért a felületaktív anyagok HLB-értéke általában 1-40 tartományba esik. Általánosságban elmondható, hogy a 10-nél kisebb HLB-értékű emulgeálószerek lipofilek, míg a 10-nél nagyobbak hidrofilek.Így a fordulópont lipofilről hidrofilre körülbelül 10.
A felületaktív anyagok HLB értékei alapján általános képet kaphatunk lehetséges felhasználási területeikről, amint azt az 1-3. táblázat mutatja.
Két kölcsönösen oldhatatlan folyadék, az egyik a másikban diszpergálva részecskék (cseppek vagy folyadékkristályok) formájában emulziónak nevezett rendszert alkot.Ez a rendszer termodinamikailag instabil, mivel a két folyadék határterülete megnövekszik az emulzió keletkezésekor.Annak érdekében, hogy az emulzió stabil legyen, egy harmadik komponenst - emulgeálószert kell hozzáadni a rendszer határfelületi energiájának csökkentése érdekében.Az emulgeálószer a felületaktív anyagok közé tartozik, fő funkciója az emulzió szerepe.Az emulzió cseppek formájában létező fázisát diszpergált fázisnak (vagy belső fázisnak, nem folytonos fázisnak), a másik, egymással összekapcsolt fázist pedig diszperziós közegnek (vagy külső fázisnak, folytonos fázisnak) nevezzük.
① Emulgeálószerek és emulziók
Elterjedt emulziók, az egyik fázis víz vagy vizes oldat, a másik fázis vízzel nem elegyedő szerves anyagok, mint például zsír, viasz stb. A víz és az olaj alkotta emulzió diszperziós helyzetük szerint két típusra osztható: olaj vízben diszpergálva olaj-a-vízben típusú emulziót képezve, O/V-ben (olaj/víz) kifejezve: olajban diszpergált víz, hogy olaj a vízben típusú emulziót képezzen, V/O (víz/olaj) formában kifejezve.Komplex víz-az-olaj-a-víz-V/O/V típusú és olaj-víz-olaj-O/V/O típusú multiemulziók is kialakíthatók.
Az emulgeálószereket az emulziók stabilizálására használják azáltal, hogy csökkentik a határfelületi feszültséget és egymolekulájú határfelületi membránt képeznek.
Az emulgeálószer-követelmények emulgeálásánál:
a: Az emulgeálószernek képesnek kell lennie arra, hogy adszorbeálja vagy dúsítsa a két fázis közötti határfelületet, hogy a határfelületi feszültség csökkenjen;
b: Az emulgeálószernek a részecskéket úgy kell feltöltenie, hogy a részecskék között elektrosztatikus taszítás alakuljon ki, vagy stabil, nagy viszkozitású védőmembránt képezzen a részecskék körül.
Ezért az emulgeálószerként használt anyagnak amfifil csoportokkal kell rendelkeznie ahhoz, hogy emulgeálódjon, és a felületaktív anyagok teljesíthetik ezt a követelményt.
② Az emulziók előállítási módjai és az emulziók stabilitását befolyásoló tényezők
Az emulziók előállításának két módja van: az egyik a mechanikai módszer, amellyel a folyadékot apró részecskékben diszpergálják egy másik folyadékban, amelyet leginkább az iparban emulziók előállítására használnak;a másik, hogy a molekuláris állapotú folyadékot feloldjuk egy másik folyadékban, majd megfelelően összegyűjtjük, hogy emulziókat képezzenek.
Az emulzió stabilitása a részecskék aggregáció elleni képessége, amely fázisszétváláshoz vezet.Az emulziók termodinamikailag instabil rendszerek nagy szabad energiával.Emiatt az úgynevezett emulzió stabilitása valójában az az idő, amely ahhoz szükséges, hogy a rendszer egyensúlyba kerüljön, azaz az az idő, amely szükséges ahhoz, hogy a rendszerben lévő folyadékok valamelyike elváljon.
Amikor a határfelületi membrán zsíralkoholok, zsírsavak és zsíros aminok és más poláris szerves molekulák, membrán erőssége lényegesen magasabb.Ennek az az oka, hogy a határfelületi adszorpciós rétegben az emulgeálószer-molekulák és alkoholok, savak és aminok és más poláris molekulák "komplexet" alkotnak, így a határfelületi membrán erőssége megnőtt.
A kettőnél több felületaktív anyagból álló emulgeálószereket vegyes emulgeálószereknek nevezzük.Vegyes emulgeálószer adszorbeálva a víz/olaj határfelületen;intermolekuláris hatás komplexeket képezhet.Az erős intermolekuláris hatásnak köszönhetően jelentősen csökken a határfelületi feszültség, jelentősen megnő a határfelületen adszorbeált emulgeálószer mennyisége, nő a határfelületi membránsűrűség kialakulása, nő a szilárdság.
A folyékony gyöngyök töltése jelentős hatással van az emulzió stabilitására.Stabil emulziók, amelyek folyékony gyöngyei általában töltöttek.Ha ionos emulgeálószert használunk, a határfelületen adszorbeált emulgeáló ion lipofil csoportja az olajos fázisba, a hidrofil csoport pedig a vizes fázisba kerül, így a folyékony gyöngyök töltődnek.Mivel az emulziógyöngyök azonos töltetűek, taszítják egymást, nem könnyű agglomerálni, így a stabilitás megnő.Látható, hogy minél több emulgeáló ion adszorbeálódik a gyöngyökön, annál nagyobb a töltés, annál nagyobb a képessége, hogy megakadályozza a gyöngyök agglomerációját, annál stabilabb az emulziós rendszer.
Az emulziós diszperziós közeg viszkozitása bizonyos mértékben befolyásolja az emulzió stabilitását.Általában minél nagyobb a diszperziós közeg viszkozitása, annál nagyobb az emulzió stabilitása.Ennek oka, hogy a diszperziós közeg viszkozitása nagy, ami erősen befolyásolja a folyékony gyöngyök Brown-mozgását és lelassítja a folyékony gyöngyök közötti ütközést, így a rendszer stabil marad.Általában az emulziókban oldható polimer anyagok növelhetik a rendszer viszkozitását és növelhetik az emulziók stabilitását.Ezenkívül a polimerek erős határfelületi membránt is képezhetnek, ami stabilabbá teszi az emulziós rendszert.
Egyes esetekben szilárd por hozzáadása az emulzió stabilizálódását is elősegítheti.Szilárd por van a vízben, olajban vagy határfelületen, az olajtól függően, a víz a szilárd por nedvesítőképességén, ha a szilárd por nem teljesen nedves, de olajjal is nedves, a vízen marad és az olaj felület.
A szilárd por nem teszi stabillá az emulziót, mert a határfelületen összegyűlt por javítja a határfelületi membránt, ami hasonló az emulgeáló molekulák határfelületi adszorpciójához, így minél szorosabban helyezkedik el a szilárd por anyaga a határfelületen, annál stabilabb emulzió az.
A felületaktív anyagok képesek jelentősen növelni az oldhatatlan vagy vízben gyengén oldódó szerves anyagok oldhatóságát, miután vizes oldatban micellákat képeznek, és az oldat ekkor átlátszó.A micella ezen hatását szolubilizációnak nevezzük.Az oldódást előidéző felületaktív anyagot szolubilizálónak, a szolubilizált szerves anyagot pedig szolubilizált anyagnak nevezzük.
A hab fontos szerepet játszik a mosási folyamatban.A hab olyan diszperziós rendszer, amelyben egy gázt folyékony vagy szilárd anyagban diszpergálnak, ahol a gáz a diszpergált fázis, a folyékony vagy szilárd anyag pedig a diszpergáló közeg, az előbbit folyékony habnak, míg az utóbbit szilárd habnak nevezzük. mint habosított műanyag, habosított üveg, habosított cement stb.
(1) Habképződés
Hab alatt itt egy folyékony membránnal elválasztott légbuborékok halmazát értjük.Az ilyen típusú buborékok mindig gyorsan emelkednek a folyadék felszínére a diszpergált fázis (gáz) és a diszperziós közeg (folyadék) közötti nagy sűrűségkülönbség miatt, valamint a folyadék alacsony viszkozitása miatt.
A buborékképződés folyamata az, hogy nagy mennyiségű gázt visznek a folyadékba, és a folyadékban lévő buborékok gyorsan visszatérnek a felszínre, és kis mennyiségű folyékony gázzal elválasztott buborékok halmazát képezik.
A habnak két jelentős morfológiai jellemzője van: az egyik, hogy a buborékok diszpergált fázisként gyakran poliéder alakúak, mivel a buborékok metszéspontjában hajlamos a folyadékfilm elvékonyodása, így a buborékok poliéder, amikor a folyadékfilm bizonyos mértékig elvékonyodik, buborékszakadáshoz vezet;a második az, hogy a tiszta folyadékok nem képezhetnek stabil habot, a habképző folyadék legalább két vagy több komponensből áll.A felületaktív anyagok vizes oldatai a habképződésre hajlamos rendszerekre jellemzőek, és habképző képességük más tulajdonságokkal is összefügg.
A jó habzóképességű felületaktív anyagokat habosítószereknek nevezzük.A habosítószer ugyan jó habzási képességgel rendelkezik, de előfordulhat, hogy a képződött hab nem tud sokáig fennmaradni, vagyis a stabilitása nem feltétlenül jó.A hab stabilitásának megőrzése érdekében gyakran a habosítószerbe olyan anyagokat adnak, amelyek növelhetik a hab stabilitását, az anyagot habstabilizátornak nevezik, általánosan használt stabilizátor a lauril-dietanol-amin és a dodecil-dimetil-amin-oxid.
(2) A hab stabilitása
A hab termodinamikailag instabil rendszer, és a végső tendencia az, hogy a rendszerben lévő folyadék teljes felülete csökken a buborék feltörése és a szabadenergia csökkenése után.A habzási folyamat az a folyamat, amelynek során a gázt elválasztó folyékony membrán vastagabbá és vékonyabbá válik, amíg el nem törik.Ezért a hab stabilitásának mértékét elsősorban a folyadék kiürülési sebessége és a folyadékfilm szilárdsága határozza meg.A következő tényezők is befolyásolják ezt.
(3) Hab megsemmisítése
A habroncsolás alapelve a habot előállító körülmények megváltoztatása, illetve a hab stabilizáló tényezőinek megszüntetése, így a habzásnak fizikai és kémiai módszerei is léteznek.
A fizikai habtalanítás a habgyártás körülményeinek megváltoztatását jelenti a haboldat kémiai összetételének megőrzése mellett, mint például a külső zavarok, a hőmérséklet- vagy nyomásváltozások és az ultrahangos kezelés mind hatékony fizikai módszerek a hab eltávolítására.
A kémiai habzásgátló módszer abból áll, hogy bizonyos anyagokat adnak hozzá, amelyek kölcsönhatásba lépnek a habosítószerrel, hogy csökkentsék a habban lévő folyékony film szilárdságát, és ezáltal csökkentsék a hab stabilitását, hogy elérjék a habzás célját. Az ilyen anyagokat habzásgátlóknak nevezik.A legtöbb habzásgátló felületaktív anyag.Ezért a habzásgátló mechanizmus szerint a habzásgátlónak erős felületi feszültségcsökkentő képességgel kell rendelkeznie, könnyen adszorbeálható a felületen, és a felületi adszorpciós molekulák közötti kölcsönhatás gyenge, az adszorpciós molekulák lazább szerkezetben vannak elrendezve.
Különféle típusú habzásgátlók léteznek, de alapvetően mindegyik nem ionos felületaktív anyag.A nemionos felületaktív anyagok habzásgátló tulajdonságokkal rendelkeznek a zavarosodási pont közelében vagy felett, és gyakran használják habzásgátlóként.Kiváló habzásgátlóként gyakran alkalmaznak alkoholokat, különösen elágazó szerkezetű alkoholokat, zsírsavakat és zsírsav-észtereket, poliamidokat, foszfát-észtereket, szilikonolajokat stb.
(4) Hab és mosás
Nincs közvetlen kapcsolat a hab és a mosás hatékonysága között, és a hab mennyisége nem jelzi a mosás hatékonyságát.Például a nemionos felületaktív anyagoknak sokkal kevésbé habzó tulajdonságaik vannak, mint a szappanoknak, de fertőtlenítésük sokkal jobb, mint a szappanoknak.
Egyes esetekben a hab hasznos lehet a szennyeződések és szennyeződések eltávolításában.Például otthoni mosogatáskor a mosószer habja felszívja az olajcseppeket, a szőnyegek súrolásánál pedig a hab segít felszívni a port, port és egyéb szilárd szennyeződéseket.Ezenkívül a hab néha a mosószer hatékonyságának jelzésére is használható.Mivel a zsíros olajok gátló hatással vannak a mosószer habjára, túl sok olaj és túl kevés mosószer esetén nem képződik hab, vagy az eredeti hab eltűnik.A hab esetenként az öblítés tisztaságának jelzőjeként is használható, mivel az öblítőoldatban lévő hab mennyisége a mosószer csökkenésével csökken, így a hab mennyisége alapján értékelhető az öblítés mértéke.
Tágabb értelemben a mosás az a folyamat, amelynek során eltávolítjuk a nem kívánt összetevőket a mosandó tárgyból, és ezzel elérünk valamilyen célt.A szokásos értelemben vett mosás a hordozó felületéről történő szennyeződés eltávolításának folyamatát jelenti.A mosás során a szennyeződés és a hordozó közötti kölcsönhatás bizonyos vegyi anyagok (pl. mosószer stb.) hatására gyengül vagy megszűnik, így a szennyeződés és a hordozó kombinációja szennyeződés és mosószer kombinációjává változik, ill. végül a szennyeződést leválasztják a hordozóról.Mivel a mosandó tárgyak és az eltávolítandó szennyeződések sokfélék, a mosás nagyon összetett folyamat, és a mosás alapfolyamata a következő egyszerű összefüggésekben fejezhető ki.
Carrie··Dirt + Detergent = hordozó + Dirt·Mosószer
A mosási folyamat általában két szakaszra osztható: először is a mosószer hatására a szennyeződés leválik a hordozójáról;másodszor, a levált szennyeződés szétoszlik és a közegben szuszpendálódik.A mosási folyamat reverzibilis folyamat, és a közegben diszpergált és szuszpendált szennyeződés visszacsapódhat a közegből a mosandó tárgyra.Ezért egy jó mosószernek képesnek kell lennie a szennyeződések szétoszlatására és felfüggesztésére, valamint a szennyeződések visszarakódásának megakadályozására, amellett, hogy képes eltávolítani a szennyeződést a hordozóról.
(1) A szennyeződések fajtái
Még ugyanazon cikk esetében is változhat a szennyeződés típusa, összetétele és mennyisége attól függően, hogy milyen környezetben használják.Az olajtest szennyeződése főként egyes állati és növényi olajok és ásványi olajok (például nyersolaj, fűtőolaj, kőszénkátrány stb.), a szilárd szennyeződések főleg korom, hamu, rozsda, korom stb. az emberi testből származó szennyeződések, például verejték, faggyú, vér stb.;élelmiszerből származó szennyeződések, például gyümölcsfoltok, étolajfoltok, fűszerfoltok, keményítő stb.;kozmetikumokból származó szennyeződés, például rúzs, körömlakk stb.;a légkörből származó szennyeződések, például korom, por, sár stb.;mások, például tinta, tea, bevonat stb. Különféle típusokban kapható.
A különböző típusú szennyeződések általában három fő kategóriába sorolhatók: szilárd szennyeződések, folyékony szennyeződések és speciális szennyeződések.
① Szilárd szennyeződés
A szokásos szilárd szennyeződések hamu, sár, föld, rozsda és korom részecskéket tartalmaznak.A legtöbb ilyen részecskének van elektromos töltése a felületén, többségük negatív töltésű és könnyen adszorbeálható a szálas tárgyakon.A szilárd szennyeződés általában nehezen oldódik fel vízben, de mosószeres oldatokkal diszpergálható és szuszpendálható.A kisebb tömegpontú szilárd szennyeződéseket nehezebb eltávolítani.
② Folyékony szennyeződés
A folyékony szennyeződések többnyire olajban oldódnak, beleértve a növényi és állati olajokat, zsírsavakat, zsíralkoholokat, ásványi olajokat és ezek oxidjait.Közülük előfordulhat növényi és állati olajok, zsírsavak és lúgos elszappanosítás, míg a zsíralkoholok, ásványi olajok lúggal nem szappanosodnak, de oldhatók alkoholokban, éterekben és szénhidrogén szerves oldószerekben, detergens vizes oldatos emulgeálás és diszperzió.Az olajban oldódó folyékony szennyeződés általában erős erőt fejt ki a szálas tárgyaknál, és erősebben adszorbeálódik a szálakon.
③ Speciális szennyeződés
A speciális szennyeződések közé tartoznak a fehérjék, a keményítő, a vér, az emberi váladékok, mint például a verejték, a faggyú, a vizelet és a gyümölcslé és a tealé.Az ilyen típusú szennyeződések nagy része kémiailag és erősen adszorbeálható a szálas tárgyakon.Ezért nehéz mosni.
A különféle típusú szennyeződések ritkán fordulnak elő önmagukban, de gyakran összekeverednek és a tárgyra adszorbeálódnak.A szennyeződések időnként oxidálódhatnak, lebomlanak vagy lebomlanak külső hatásokra, így új szennyeződések keletkezhetnek.
(2) A szennyeződések tapadása
A ruhák, kezek stb. foltosodhatnak, mert valamilyen kölcsönhatás lép fel a tárgy és a szennyeződés között.A szennyeződés sokféle módon tapad a tárgyakhoz, de nem több, mint fizikai és kémiai tapadás.
①A korom, por, sár, homok és szén ruházathoz való tapadása fizikai tapadás.Általánosságban elmondható, hogy a szennyeződés ezen tapadásának köszönhetően, és a foltos tárgy közötti szerep viszonylag gyenge, a szennyeződés eltávolítása is viszonylag egyszerű.A különböző erőhatások szerint a szennyeződések fizikai tapadása mechanikai tapadásra és elektrosztatikus tapadásra osztható.
V: Mechanikus tapadás
Ez a fajta tapadás főként bizonyos szilárd szennyeződések (pl. por, sár és homok) tapadására utal.A mechanikai tapadás a szennyeződések egyik gyengébb tapadási formája, és szinte tisztán mechanikai úton eltávolítható, de ha a szennyeződés kicsi (<0,1 um), akkor nehezebb eltávolítani.
B: Elektrosztatikus tapadás
Az elektrosztatikus adhézió elsősorban az ellentétes töltésű tárgyakon lévő töltött szennyeződés részecskék hatásában nyilvánul meg.A legtöbb rostos tárgy negatív töltésű a vízben, és könnyen megtapadhat bizonyos pozitív töltésű szennyeződésekkel, például mészfajtákkal.Egyes szennyeződések, bár negatív töltésűek, mint például a vizes oldatokban lévő korom részecskék, a vízben lévő pozitív ionok által kialakított ionhidak révén (több, egymással ellentétes töltésű objektum közötti ionok, amelyek hídszerűen hatnak velük együtt) a rostokhoz tapadhatnak (pl. , Ca2+, Mg2+ stb.).
Az elektrosztatikus hatás erősebb, mint az egyszerű mechanikai hatás, így a szennyeződés eltávolítása viszonylag nehéz.
② Kémiai tapadás
A kémiai adhézió azt a jelenséget jelenti, hogy a szennyeződés kémiai vagy hidrogénkötéseken keresztül egy tárgyra hat.Például poláris szilárd szennyeződés, fehérje, rozsda és egyéb tapadás a szálakon, a szálak karboxil-, hidroxil-, amid- és egyéb csoportokat tartalmaznak, ezek a csoportok és az olajos szennyeződések zsírsavak, zsíralkoholok könnyen hidrogénkötéseket képeznek.A kémiai erők általában erősek, ezért a szennyeződés erősebben kötődik a tárgyhoz.Az ilyen típusú szennyeződéseket a szokásos módszerekkel nehéz eltávolítani, és speciális módszereket igényel a kezelés.
A szennyeződések tapadási foka magának a szennyeződésnek és a ragasztott tárgy természetétől függ.Általában a részecskék könnyen tapadnak a rostos tárgyakhoz.Minél kisebb a szilárd szennyeződés textúrája, annál erősebb a tapadás.A hidrofil tárgyakon, például pamuton és üvegen lévő poláris szennyeződés erősebben tapad, mint a nem poláris szennyeződés.A nem poláris szennyeződések erősebben tapadnak, mint a poláris szennyeződések, mint például a poláris zsírok, por és agyag, és kevésbé könnyen eltávolíthatók és tisztíthatók.
(3) Szennyeltávolító mechanizmus
A mosás célja a szennyeződések eltávolítása.Bizonyos hőmérsékletű közegben (főleg vízben).A mosószer különféle fizikai és kémiai hatásainak felhasználása a szennyeződés és a mosott tárgyak hatásának gyengítésére vagy megszüntetésére, bizonyos mechanikai erők hatására (például kézdörzsölés, mosógép felrázása, vízhatás), hogy a szennyeződés és a mosott tárgyak fertőtlenítési célból.
① A folyékony szennyeződés eltávolításának mechanizmusa
A: Nedvesedés
A folyékony szennyeződések többnyire olaj alapúak.Az olaj megnedvesíti a legtöbb rostos tárgyat, és többé-kevésbé olajfilmként terjed a rostos anyag felületén.A mosás első lépése a felület nedvesítése a mosófolyadék által.A szemléltetés kedvéért egy szál felülete sima tömör felületnek tekinthető.
B: Olajleválasztás - hullámosító mechanizmus
A mosás második lépése az olaj és zsír eltávolítása, a folyékony szennyeződések eltávolítása egyfajta tekercseléssel történik.A folyékony szennyeződés eredetileg szétterített olajfilm formájában létezett a felületen, és a mosófolyadéknak a szilárd felületre (azaz a rostfelületre) gyakorolt előnyös nedvesítő hatása alatt lépésről lépésre olajgyöngyökké tekeredve, amelyek a mosófolyadék váltotta fel, és végül bizonyos külső erők hatására elhagyta a felületet.
② Szilárd szennyeződés eltávolításának mechanizmusa
A folyékony szennyeződések eltávolítása elsősorban a szennyeződéshordozó mosóoldat általi preferált nedvesítésén keresztül valósul meg, míg a szilárd szennyeződések eltávolításának mechanizmusa más, ahol a mosási folyamat főként a szennyeződés tömegének és hordozófelületének a mosással történő nedvesítéséről szól. megoldás.A felületaktív anyagoknak a szilárd szennyeződésen és annak hordozófelületén történő adszorpciója miatt csökken a szennyeződés és a felület közötti kölcsönhatás, valamint csökken a szennyeződés tömegének tapadási szilárdsága a felületen, így a szennyeződés könnyen eltávolítható a felületről. a karrier.
Ezen túlmenően a felületaktív anyagok, különösen az ionos felületaktív anyagok adszorpciója a szilárd szennyeződés és hordozó felületén megnövelheti a felületi potenciált a szilárd szennyeződés és hordozó felületén, ami jobban elősegíti a szennyeződés eltávolítását. piszok.A szilárd vagy általában rostos felületek általában negatív töltésűek vizes közegben, és ezért diffúz kettős elektronikus réteget képezhetnek szennyeződéseken vagy szilárd felületeken.A homogén töltések taszítása miatt a vízben lévő szennyeződés részecskék tapadása a szilárd felülethez gyengül.Ha anionos felületaktív anyagot adunk hozzá, mivel az egyidejűleg növelheti a szennyeződésrészecske és a szilárd felület negatív felületi potenciálját, akkor a közöttük lévő taszítás fokozódik, a részecske tapadási szilárdsága jobban csökken, a szennyeződés pedig könnyebben eltávolítható. .
A nem ionos felületaktív anyagok általában töltött szilárd felületeken adszorbeálódnak, és bár nem változtatják meg jelentősen a határfelületi potenciált, az adszorbeált nem ionos felületaktív anyagok hajlamosak bizonyos vastagságú adszorbeált réteget képezni a felületen, ami segít megelőzni a szennyeződések újra lerakódását.
A kationos felületaktív anyagoknál ezek adszorpciója csökkenti vagy megszünteti a szennyeződés tömegének és hordozófelületének negatív felületi potenciálját, ami csökkenti a szennyeződés és a felület közötti taszítást, ezért nem kedvez a szennyeződés eltávolításának;továbbá a szilárd felületen történő adszorpció után a kationos felületaktív anyagok hajlamosak arra, hogy a szilárd felületet hidrofóbbá változtassák, és ezért nem segítik elő a felület nedvesedését, és ezért mosását.
③ Speciális szennyeződések eltávolítása
A fehérje, keményítő, emberi váladék, gyümölcslé, tealé és egyéb ilyen szennyeződések normál felületaktív anyagokkal nehezen eltávolíthatók, és speciális kezelést igényelnek.
A fehérjefoltok, mint például a tejszín, a tojás, a vér, a tej és a bőrürülék hajlamosak a rostokon megalvadni és elfajulni, és erősebben tapadnak.A fehérjeszennyeződés proteázok segítségével eltávolítható.A proteáz enzim a szennyeződésben lévő fehérjéket vízben oldódó aminosavakra vagy oligopeptidekre bontja.
A keményítőfoltok főként élelmiszerekből származnak, például mártásból, ragasztóból stb. Az amiláz katalitikus hatással van a keményítőfoltok hidrolízisére, aminek következtében a keményítő cukrokká bomlik.
A lipáz katalizálja a normál módszerekkel nehezen eltávolítható trigliceridek, például a faggyú és az étkezési olajok lebomlását, és oldható glicerinre és zsírsavakra bontja le.
A gyümölcslevek, tealevek, tinták, rúzs stb. egyes színes foltjait gyakran még többszöri mosás után is nehéz alaposan megtisztítani.Ezeket a foltokat redox reakcióval lehet eltávolítani oxidáló vagy redukálószerrel, például fehérítővel, amely tönkreteszi a színképző vagy szín-segédcsoportok szerkezetét és kisebb vízoldható komponensekre bontja le.
(4) Vegytisztítás folteltávolító mechanizmusa
A fentiek valójában a vízre vonatkoznak, mint a mosás közege.Valójában a különféle ruházati típusok és szerkezetek miatt néhány vízmosást használó ruhadarabot nem kényelmes vagy nem könnyű tisztára mosni, néhány ruhadarabot mosás után, sőt deformációt, fakulást stb., például: a legtöbb természetes rost felszívja a vizet, ill. könnyen duzzad, száraz és könnyen zsugorodik, így mosás után deformálódik;A gyapjútermékek mosásával gyakran zsugorodási jelenség is megjelenik, egyes gyapjútermékek vizes mosással is könnyen bolyhosodnak, színe megváltozik;Egyes selyemek kézérzete mosás után rosszabb lesz, és elveszíti fényét.Ezeknél a ruháknál gyakran alkalmazzák a vegytisztítási módszert a fertőtlenítéshez.Az úgynevezett vegytisztítás általában szerves oldószerekben, különösen nem poláros oldószerekben történő mosási eljárást jelent.
A vegytisztítás kíméletesebb mosási forma, mint a vizes mosás.Mivel a vegytisztítás nem igényel nagy mechanikai beavatkozást, nem okoz károsodást, gyűrődést és deformációt a ruházaton, míg a vegytisztító szerek a vízzel ellentétben ritkán okoznak kitágulást és összehúzódást.Mindaddig, amíg a technológiát megfelelően kezelik, a ruhák szárazon tisztíthatók torzulás, színfakulás és meghosszabbított élettartam nélkül.
A vegytisztítás szempontjából három nagy szennyeződéstípus létezik.
①Olajban oldódó szennyeződések Az olajban oldódó szennyeződések közé tartozik mindenféle olaj és zsír, amely folyékony vagy zsíros, és száraz tisztító oldószerekben feloldható.
②Vízben oldódó szennyeződések A vízben oldódó szennyeződések vizes oldatokban oldódnak, de száraz tisztítószerekben nem, vizes állapotban adszorbeálódnak a ruházaton, a szemcsés szilárd anyagok, például szervetlen sók, keményítő, fehérje stb. kicsapása után a víz elpárolog.
③ Olajban és vízben oldhatatlan szennyeződések Az olajban és vízben oldhatatlan szennyeződések nem oldódnak vízben és nem oldódnak vegytisztító oldószerekben, például koromban, különböző fémek szilikátjaiban és oxidjaiban stb.
A különböző típusú szennyeződések eltérő természetéből adódóan a vegytisztítási folyamat során különböző módokon távolíthatja el a szennyeződéseket.Az olajban oldódó szennyeződések, mint az állati és növényi olajok, ásványi olajok és zsírok könnyen oldódnak szerves oldószerekben, és vegytisztítás során könnyebben eltávolíthatók.Az olajok és zsírok vegytisztító oldószereinek kiváló oldhatósága alapvetően a molekulák közötti van der Walls erőkből adódik.
A vízben oldódó szennyeződések, mint a szervetlen sók, cukrok, fehérjék és izzadtság eltávolításához megfelelő mennyiségű vizet is kell adagolni a vegytisztító szerhez, különben a vízben oldódó szennyeződéseket nehéz eltávolítani a ruházatról.A tisztítószerben azonban a víz nehezen oldódik, ezért a vízmennyiség növeléséhez felületaktív anyagokat is kell hozzáadni.A víz jelenléte a vegytisztító szerben hidratálttá teheti a szennyeződések és a ruházat felületét, így könnyen kölcsönhatásba léphet a felületaktív anyagok poláris csoportjaival, ami elősegíti a felületaktív anyagok adszorpcióját a felületen.Ezen túlmenően, amikor a felületaktív anyagok micellákat képeznek, a vízben oldódó szennyeződés és víz feloldódhat a micellákba.A felületaktív anyagok a vegytisztító oldószer víztartalmának növelése mellett a szennyeződések visszarakódásának megakadályozásában is szerepet játszhatnak a fertőtlenítő hatás fokozása érdekében.
A vízben oldódó szennyeződések eltávolításához kis mennyiségű víz jelenléte szükséges, de a túl sok víz egyes ruhákban torzulást, gyűrődést okozhat, ezért a vegytisztító szerben mérsékelt vízmennyiségnek kell lennie.
A sem vízben, sem olajban nem oldódó szennyeződések, szilárd részecskék, mint a hamu, sár, föld és korom, általában elektrosztatikus erők hatására vagy olajjal kombinálva tapadnak a ruhához.Vegytisztítás során az oldószer áramlása, az ütések lekötik a szennyeződés elektrosztatikus adszorpcióját, a vegytisztító szer pedig feloldhatja az olajat, így az olaj és a szennyeződés kombinációja, valamint a ruházathoz tapadt szilárd részecskék szárazon eltávolíthatók. - tisztítószer, száraz tisztítószer kis mennyiségű vízben és felületaktív anyagokban, hogy a szilárd szennyeződés részecskékről lekerülő részecskék stabilan szuszpenziót, diszperziót lehessenek képezni, hogy megakadályozzák annak újra lerakódását a ruházatra.
(5) A mosási hatást befolyásoló tényezők
A felületaktív anyagok irányított adszorpciója a határfelületen és a felületi (felületi) feszültség csökkentése a fő tényező a folyékony vagy szilárd szennyeződések eltávolításában.A mosási folyamat azonban összetett, és a mosási hatást még azonos típusú mosószer esetén is számos egyéb tényező befolyásolja.E tényezők közé tartozik a mosószer koncentrációja, a hőmérséklet, a szennyeződés jellege, a szál típusa és a szövet szerkezete.
① Felületaktív anyag koncentrációja
Az oldatban lévő felületaktív anyagok micellái fontos szerepet játszanak a mosási folyamatban.Amikor a koncentráció eléri a kritikus micellakoncentrációt (CMC), a mosóhatás meredeken növekszik.Ezért a mosószer koncentrációjának az oldószerben magasabbnak kell lennie, mint a CMC-érték, hogy jó mosóhatást érjen el.Ha azonban a felületaktív anyag koncentrációja magasabb, mint a CMC-érték, a mosóhatás fokozatos növekedése nem nyilvánvaló, és nem szükséges túlságosan növelni a felületaktív anyag koncentrációját.
Az olaj szolubilizálással történő eltávolításakor a szolubilizációs hatás a felületaktív anyag koncentrációjának növekedésével növekszik, még akkor is, ha a koncentráció CMC felett van.Ilyenkor célszerű a mosószert helyi központosított módon használni.Például, ha egy ruha mandzsettáján és gallérján sok szennyeződés van, akkor mosás közben egy réteg mosószert is felvihetünk a felületaktív anyag olajra gyakorolt oldódást elősegítő hatásának fokozására.
② A hőmérséklet nagyon fontos hatással van a fertőtlenítésre.Általában a hőmérséklet növelése megkönnyíti a szennyeződések eltávolítását, de néha a túl magas hőmérséklet is okozhat hátrányokat.
A hőmérséklet emelkedése elősegíti a szennyeződések diffúzióját, a szilárd zsír olvadáspontja feletti hőmérsékleten könnyen emulgeálódik és a szálak a hőmérséklet emelkedése miatt megduzzadnak, mindez megkönnyíti a szennyeződések eltávolítását.A kompakt szöveteknél azonban a szálak közötti mikrorések a szálak tágulásával csökkennek, ami káros a szennyeződés eltávolítására.
A hőmérséklet változása befolyásolja a felületaktív anyagok oldhatóságát, CMC értékét és micella méretét is, így a mosóhatást.A hosszú szénláncú felületaktív anyagok oldhatósága alacsony hőmérsékleten alacsony, és esetenként még a CMC értéknél is alacsonyabb, ezért a mosási hőmérsékletet megfelelően emelni kell.A hőmérséklet hatása a CMC-értékre és a micellaméretre eltérő az ionos és a nemionos felületaktív anyagok esetében.Az ionos felületaktív anyagok esetében a hőmérséklet növekedése általában növeli a CMC értéket és csökkenti a micella méretét, ami azt jelenti, hogy a mosóoldatban a felületaktív anyag koncentrációját növelni kell.A nem ionos felületaktív anyagok esetében a hőmérséklet emelkedése a CMC érték csökkenéséhez és a micellatérfogat jelentős növekedéséhez vezet, így egyértelmű, hogy a hőmérséklet megfelelő emelése elősegíti a nem ionos felületaktív anyag felületaktív hatásának kifejtését. .A hőmérséklet azonban nem haladhatja meg a zavarosodási pontját.
Röviden, az optimális mosási hőmérséklet a mosószer összetételétől és a mosandó tárgytól függ.Egyes mosószerek szobahőmérsékleten jó mosóhatást fejtenek ki, míg másoknak a hideg és meleg mosásnál lényegesen eltérő a mosóhatása.
③ Hab
Szokás összekeverni a habzóképességet a mosóhatással, hisz a nagy habzóképességű mosószerek jó mosóhatással rendelkeznek.Kutatások kimutatták, hogy nincs közvetlen kapcsolat a mosóhatás és a hab mennyisége között.Például a gyengén habzó mosószerekkel való mosás nem kevésbé hatékony, mint a nagy habzású mosószerekkel való mosás.
Bár a hab nem kapcsolódik közvetlenül a mosogatáshoz, vannak olyan esetek, amikor segít eltávolítani a szennyeződéseket, például kézi mosogatáskor.A szőnyegek súrolásakor a hab a port és egyéb szilárd szennyeződésrészecskéket is el tudja távolítani, a szőnyegszennyeződések nagy részét teszik ki a pornak, ezért a szőnyegtisztító szereknek rendelkezniük kell bizonyos habzó képességgel.
A habzóképesség a samponoknál is fontos, ahol a folyadék által a samponozás vagy fürdés során keletkező finom hab kenés és kényelmes érzést kölcsönöz a hajnak.
④ A szálak fajtái és a textíliák fizikai tulajdonságai
A szálak tapadását és a szennyeződés eltávolítását befolyásoló kémiai szerkezete mellett a szálak megjelenése, valamint a fonal és szövet elrendezése is hatással van a szennyeződés eltávolításának egyszerűségére.
A gyapjúszálak pikkelyei és a pamutszálak ívelt lapos szalagjai nagyobb valószínűséggel halmozzák fel a szennyeződést, mint a sima szálak.Például a cellulóz fóliákon (viszkóz fóliákon) elszíneződött korom könnyen eltávolítható, míg a pamutszöveten szennyezett korom nehezen mosható le.Egy másik példa, hogy a poliészterből készült rövidszálú szövetek hajlamosabbak olajfoltok felhalmozódására, mint a hosszúszálúak, és a rövidszálú anyagokon lévő olajfoltokat is nehezebb eltávolítani, mint a hosszúszálú szöveteken lévő olajfoltokat.
A szorosan csavart fonalak és feszes szövetek a szálak közötti kis hézag miatt ellenállnak a szennyeződés behatolásának, de ugyanez megakadályozhatja, hogy a mosófolyadék kizárja a belső szennyeződéseket, így a szoros szövetek jól ellenállnak a szennyeződéseknek, de ha már foltosak. a mosás is nehezebb.
⑤ A víz keménysége
A vízben lévő Ca2+, Mg2+ és egyéb fémionok koncentrációja nagyban befolyásolja a mosóhatást, különösen akkor, ha az anionos felületaktív anyagok Ca2+ és Mg2+ ionokkal találkoznak, így kalcium- és magnézium-sókat képeznek, amelyek kevésbé oldódnak és csökkentik a mosóképességét.Kemény vízben, még ha a felületaktív anyag koncentrációja magas is, a detergencia még mindig sokkal rosszabb, mint a desztillációnál.Ahhoz, hogy a felületaktív anyag a legjobb mosóhatást érje el, a víz Ca2+-ionjainak koncentrációját 1 x 10-6 mol/L-re (CaCO3 0,1 mg/L-re) vagy kevesebbre kell csökkenteni.Ehhez különféle lágyítószereket kell hozzáadni a mosószerhez.
Feladás időpontja: 2022.02.25