Sila skupljanja bilo koje jedinične dužine na površini tečnosti naziva se površinska napetost, a jedinica je N.·m-1.
Svojstvo smanjenja površinskog napona rastvarača naziva se površinska aktivnost, a tvar s ovim svojstvom naziva se površinski aktivna tvar.
Površinsko aktivna tvar koja može vezati molekule u vodenom rastvoru i formirati micele i druge asocijacije, te ima visoku površinsku aktivnost, a ima i učinak vlaženja, emulgiranja, pjene, pranja itd. naziva se surfaktant.
Surfaktant je organska jedinjenja sa posebnom strukturom i svojstvom, koja mogu značajno promeniti međufaznu napetost između dve faze ili površinski napon tečnosti (uglavnom vode), sa svojstvima vlaženja, pene, emulgovanja, pranja i drugih.
Što se tiče strukture, surfaktanti imaju zajedničku osobinu po tome što u svojim molekulima sadrže dvije grupe različite prirode.Na jednom kraju je dugačak lanac nepolarne grupe, rastvorljive u ulju i nerastvorljive u vodi, poznate i kao hidrofobna grupa ili vodoodbojna grupa.Takva vodoodbojna grupa su uglavnom dugi lanci ugljovodonika, ponekad i za organski fluor, silicijum, organofosfat, organokalajni lanac, itd. Na drugom kraju je grupa rastvorljiva u vodi, hidrofilna grupa ili grupa koja odbija ulje.Hidrofilna grupa mora biti dovoljno hidrofilna da bi se osiguralo da su cijeli surfaktanti rastvorljivi u vodi i da imaju potrebnu rastvorljivost.Budući da surfaktanti sadrže hidrofilne i hidrofobne grupe, oni mogu biti rastvorljivi u najmanje jednoj od tečnih faza.Ovo hidrofilno i lipofilno svojstvo surfaktanta naziva se amfifilnost.
Surfaktant je vrsta amfifilnih molekula sa hidrofobnim i hidrofilnim grupama.Hidrofobne grupe surfaktanata uglavnom se sastoje od dugolančanih ugljovodonika, kao što su alkil ravnog lanca C8~C20, razgranati alkil C8~C20, alkilfenil (broj alkil ugljenika je 8~16) i slično.Razlika koja je mala između hidrofobnih grupa uglavnom je u strukturnim promjenama ugljikovodičnih lanaca.A tipova hidrofilnih grupa je više, tako da su svojstva tenzida uglavnom vezana za hidrofilne grupe pored veličine i oblika hidrofobnih grupa.Strukturne promjene hidrofilnih grupa su veće od onih kod hidrofobnih grupa, tako da se klasifikacija surfaktanata uglavnom zasniva na strukturi hidrofilnih grupa.Ova klasifikacija se zasniva na tome da li je hidrofilna grupa jonska ili ne, a deli se na anjonske, kationske, nejonske, cviterionske i druge posebne vrste tenzida.
① Adsorpcija surfaktanata na međufaznoj površini
Molekuli surfaktanta su amfifilni molekuli koji imaju i lipofilne i hidrofilne grupe.Kada se surfaktant otopi u vodi, njegova hidrofilna grupa privlači vodu i otapa se u vodi, dok se njegova lipofilna grupa odbija od vode i napušta vodu, što rezultira adsorpcijom molekula surfaktanta (ili jona) na granici dvije faze. , što smanjuje međufaznu napetost između dvije faze.Što je više molekula surfaktanta (ili jona) adsorbirano na međufaznoj površini, to je veće smanjenje međufaznog napetosti.
② Neka svojstva adsorpcione membrane
Površinski pritisak adsorpcione membrane: adsorpcija surfaktanta na interfejsu gas-tečnost da bi se formirala adsorpciona membrana, kao što je postavljanje plutajuće ploče koja se može ukloniti bez trenja na sučelje, plutajuća ploča gura adsorbentsku membranu duž površine rastvora, a membrana stvara pritisak na plutajućoj ploči, što se naziva površinski pritisak.
Površinski viskozitet: Kao površinski pritisak, površinski viskozitet je svojstvo koje pokazuje nerastvorljiva molekularna membrana.Ovješen platinastim prstenom od fine metalne žice, tako da njegova ravnina dodiruje vodenu površinu rezervoara, rotirajte platinasti prsten, platinasti prsten viskoznošću vodene smetnje, amplituda se postepeno smanjuje, prema kojoj se površinski viskozitet može smanjiti izmjereno.Metoda je: prvo se provodi eksperiment na površini čiste vode radi mjerenja amplitudnog opadanja, a zatim se mjeri raspadanje nakon formiranja površinske membrane, a viskozitet površinske membrane se izvodi iz razlike između ta dva .
Površinski viskozitet je usko povezan sa čvrstoćom površinske membrane, a pošto adsorpciona membrana ima površinski pritisak i viskoznost, ona mora imati elastičnost.Što je veći površinski pritisak i veći viskozitet adsorbovane membrane, to je veći njen modul elastičnosti.Modul elastičnosti površinske adsorpcione membrane važan je u procesu stabilizacije mehurića.
③ Formiranje micela
Razrijeđene otopine surfaktanata poštuju zakone praćene idealnim otopinama.Količina surfaktanta adsorbiranog na površini otopine raste s koncentracijom otopine, a kada koncentracija dostigne ili prijeđe određenu vrijednost, količina adsorpcije se više ne povećava, a ovi višak molekula surfaktanta su u otopini nasumično. način ili na neki redovan način.I praksa i teorija pokazuju da formiraju asocijacije u otopini, a te asocijacije se nazivaju micele.
Kritična koncentracija micela (CMC): Minimalna koncentracija pri kojoj površinski aktivne tvari formiraju micele u otopini naziva se kritična koncentracija micela.
④ CMC vrijednosti uobičajenih surfaktanata.
HLB je skraćenica od hydrophile lipophile balance, koja označava hidrofilni i lipofilni balans hidrofilnih i lipofilnih grupa surfaktanta, odnosno HLB vrijednost surfaktanta.Velika HLB vrijednost ukazuje na molekul sa jakom hidrofilnošću i slabom lipofilnošću;obrnuto, jaka lipofilnost i slaba hidrofilnost.
① Odredbe HLB vrijednosti
HLB vrijednost je relativna vrijednost, pa kada se razvije HLB vrijednost, kao standard, HLB vrijednost parafinskog voska, koji nema hidrofilna svojstva, određuje se kao 0, dok je HLB vrijednost natrijum dodecil sulfata, što je rastvorljiviji u vodi, je 40. Stoga je HLB vrijednost surfaktanata općenito u rasponu od 1 do 40. Uopšteno govoreći, emulgatori sa HLB vrijednostima manjim od 10 su lipofilni, dok su oni veći od 10 hidrofilni.Dakle, prekretnica od lipofilnog ka hidrofilnom je oko 10.
Na osnovu HLB vrednosti surfaktanata, može se dobiti opšta ideja o njihovoj mogućoj upotrebi, kao što je prikazano u tabeli 1-3.
Dvije međusobno nerastvorljive tekućine, jedna dispergirana u drugoj kao čestice (kapljice ili tečni kristali) formiraju sistem koji se naziva emulzija.Ovaj sistem je termodinamički nestabilan zbog povećanja granične površine dve tečnosti kada se formira emulzija.Da bi emulzija bila stabilna, potrebno je dodati treću komponentu - emulgator za smanjenje međufazne energije sistema.Emulgator spada u surfaktant, njegova glavna funkcija je da igra ulogu emulzije.Faza emulzije koja postoji u obliku kapljica naziva se disperzirana faza (ili unutrašnja faza, diskontinuirana faza), a druga faza koja je međusobno povezana naziva se disperzioni medij (ili vanjska faza, kontinuirana faza).
① Emulgatori i emulzije
Uobičajene emulzije, jedna faza je voda ili vodeni rastvor, druga faza su organske supstance koje se ne mešaju sa vodom, kao što su mast, vosak, itd. Emulzije formirane od vode i ulja mogu se podeliti u dve vrste prema njihovoj disperzionoj situaciji: ulje raspršena u vodi da bi se formirala emulzija tipa ulje u vodi, izražena kao O/W (ulje/voda): voda dispergovana u ulju da bi se formirala emulzija tipa ulje u vodi, izražena kao W/O (voda/ulje).Složene multiemulzije tipa voda-u-ulje-u-vodi W/O/W i ulje u-vodi-u-ulju O/W/O tipa također se mogu formirati.
Emulgatori se koriste za stabilizaciju emulzija smanjenjem međufazne napetosti i formiranjem jednomolekularne međufazne membrane.
U emulzifikaciji emulgator zahtjevi:
a: Emulgator mora biti u stanju da adsorbuje ili obogati graničnu površinu između dve faze, tako da se međufazna napetost smanji;
b: Emulgator mora dati čestice naboju, tako da elektrostatičko odbijanje između čestica, ili formira stabilnu, visoko viskoznu zaštitnu membranu oko čestica.
Stoga supstanca koja se koristi kao emulgator mora imati amfifilne grupe da bi emulgirala, a tenzidi mogu ispuniti ovaj zahtjev.
② Metode pripreme emulzija i faktori koji utiču na stabilnost emulzija
Postoje dva načina za pripremu emulzija: jedan je korištenje mehaničke metode za dispergiranje tekućine u sitnim česticama u drugoj tekućini, koja se uglavnom koristi u industriji za pripremu emulzija;drugi je da se tečnost u molekularnom stanju rastvori u drugoj tečnosti, a zatim da se pravilno skupi da formira emulzije.
Stabilnost emulzije je sposobnost agregacije protiv čestica koja dovodi do razdvajanja faza.Emulzije su termodinamički nestabilni sistemi sa velikom slobodnom energijom.Dakle, takozvana stabilnost emulzije je zapravo vrijeme potrebno da sistem postigne ravnotežu, odnosno vrijeme potrebno da dođe do odvajanja jedne od tečnosti u sistemu.
Kada je međufazna membrana s masnim alkoholima, masnim kiselinama i masnim aminima i drugim polarnim organskim molekulima, čvrstoća membrane je znatno veća.To je zato što u međufaznom adsorpcijskom sloju molekula emulgatora i alkohola, kiselina i amina i drugih polarnih molekula formiraju "kompleks", tako da se jačina međufazne membrane povećava.
Emulgatori koji se sastoje od više od dva surfaktanta nazivaju se miješani emulgatori.Mješoviti emulgator adsorbiran na spoju voda/ulje;intermolekularno djelovanje može formirati komplekse.Zbog jakog međumolekularnog djelovanja, međufazna napetost se značajno smanjuje, količina emulgatora adsorbiranog na međumolekulskoj površini se značajno povećava, povećava se formiranje gustoće međufazne membrane, povećava se čvrstoća.
Naboj tečnih kuglica ima značajan uticaj na stabilnost emulzije.Stabilne emulzije čije su tečne kuglice uglavnom nabijene.Kada se koristi ionski emulgator, ion emulgatora adsorbiran na međuprostoru ima svoju lipofilnu grupu ubačenu u uljnu fazu, a hidrofilna grupa je u vodenoj fazi, čineći tako tečne kuglice napunjene.Kao zrnca emulzije sa istim nabojem, odbijaju se međusobno, teško se aglomeriraju, tako da se povećava stabilnost.Može se vidjeti da što je više jona emulgatora adsorbirano na kuglicama, što je veći naboj, veća je sposobnost sprječavanja zrnca od aglomeracije, što je emulzioni sistem stabilniji.
Viskoznost disperzijskog medija emulzije ima određeni utjecaj na stabilnost emulzije.Općenito, što je veći viskozitet disperzijskog medija, to je veća stabilnost emulzije.To je zato što je viskoznost disperzione sredine velika, što ima snažan uticaj na Brownovo kretanje tečnih zrna i usporava koliziju između tečnih zrna, tako da sistem ostaje stabilan.Obično polimerne supstance koje se mogu rastvoriti u emulzijama mogu povećati viskozitet sistema i povećati stabilnost emulzija.Osim toga, polimeri mogu formirati i jaku međufaznu membranu, čineći emulzioni sistem stabilnijim.
U nekim slučajevima, dodavanje čvrstog praha može dovesti do stabilizacije emulzije.Čvrsti prah se nalazi u vodi, ulju ili sučelju, ovisno o ulju, voda na kapacitetu vlaženja čvrstog praha, ako čvrsti prah nije potpuno vlažan vodom, ali i mokar uljem, ostat će na vodi i ulju interfejs.
Čvrsti prah ne čini emulziju stabilnom jer prah sakupljen na međufaznoj membrani poboljšava međufaznu membranu, što je slično adsorpciji molekula emulgatora na međufaznoj površini, pa što je čvrsti praškasti materijal bliže raspoređen na granici, to je stabilniji emulzija je.
Surfaktanti imaju sposobnost da značajno povećaju rastvorljivost nerastvorljivih ili slabo rastvorljivih u vodi organskih supstanci nakon formiranja micela u vodenom rastvoru, a rastvor je u tom trenutku proziran.Ovaj efekat micela naziva se solubilizacija.Surfaktant koji može izazvati solubilizaciju naziva se solubilizator, a organska tvar koja je solubilizirana naziva se solubilizirana tvar.
Pjena igra važnu ulogu u procesu pranja.Pjena je disperzioni sistem u kojem je plin raspršen u tekućini ili čvrstoj tvari, pri čemu je plin dispergirana faza i tekućina ili čvrsta supstanca kao disperzioni medij, pri čemu se prva naziva tečna pjena, dok se druga naziva čvrsta pjena, npr. kao pjenasta plastika, pjenasto staklo, pjenasti cement itd.
(1) Formiranje pjene
Pod pjenom ovdje podrazumijevamo skup mjehurića zraka odvojenih tečnom membranom.Ova vrsta mjehurića se uvijek brzo diže do površine tekućine zbog velike razlike u gustoći između dispergirane faze (gas) i disperzionog medija (tečnosti), u kombinaciji sa niskim viskozitetom tečnosti.
Proces formiranja mehurića je da se u tečnost unese velika količina gasa, a mehurići u tečnosti se brzo vraćaju na površinu, formirajući agregat mehurića odvojenih malom količinom tečnog gasa.
Pjena ima dvije značajne karakteristike u smislu morfologije: jedna je da su mjehurići kao dispergirana faza često poliedarskog oblika, jer na sjecištu mjehurića postoji tendencija da se tekući film stanji tako da mjehurići postaju poliedarski, kada se tekući film do određene mjere istanji, to dovodi do pucanja mjehurića;drugi je da čiste tečnosti ne mogu formirati stabilnu penu, tečnost koja može da formira penu je najmanje dve ili više komponenti.Vodeni rastvori tenzida su tipični za sisteme koji su skloni stvaranju pjene, a njihova sposobnost stvaranja pjene povezana je i sa drugim svojstvima.
Surfaktanti sa dobrom snagom pjene nazivaju se pjenilačima.Iako sredstvo za pjenjenje ima dobru sposobnost pjene, formirana pjena možda neće moći dugo da se održi, odnosno njena stabilnost nije nužno dobra.Kako bi se održala stabilnost pjene, često se u sredstvo za pjenjenje dodaju tvari koje mogu povećati stabilnost pjene, tvar se naziva stabilizator pjene, najčešće korišteni stabilizator je lauril dietanolamin i dodecil dimetilamin oksid.
(2) Stabilnost pjene
Pena je termodinamički nestabilan sistem i konačni trend je da se ukupna površina tečnosti unutar sistema smanjuje nakon što se mehur razbije i slobodna energija se smanji.Proces otpjenjivanja je proces kojim tečna membrana koja odvaja plin postaje deblja i tanja sve dok ne pukne.Stoga je stupanj stabilnosti pjene uglavnom određen brzinom pražnjenja tečnosti i jačinom tečnog filma.Na to utiču i sledeći faktori.
(3) Uništavanje pjene
Osnovni princip destrukcije pjene je da se promijene uvjeti koji stvaraju pjenu ili da se eliminišu stabilizirajući faktori pjene, tako da postoje i fizičke i hemijske metode uklanjanja pjene.
Fizičko otpjenjenje znači promjenu uvjeta proizvodnje pjene uz održavanje hemijskog sastava otopine pjene, kao što su vanjski poremećaji, promjene temperature ili pritiska i ultrazvučni tretman, sve su efikasne fizičke metode za uklanjanje pjene.
Metoda kemijskog uklanjanja pjene je dodavanje određenih supstanci u interakciju sa sredstvom za pjenjenje kako bi se smanjila čvrstoća tekućeg filma u pjeni i na taj način smanjila stabilnost pjene kako bi se postigla svrha pjene, takve tvari se nazivaju protivpjenušači.Većina sredstava protiv pjene su tenzidi.Stoga, prema mehanizmu otpjenjivanja, defoamer bi trebao imati snažnu sposobnost smanjenja površinske napetosti, lako se adsorbirati na površini, a interakcija između površinskih adsorpcijskih molekula je slaba, adsorpcijski molekuli raspoređeni u labaviju strukturu.
Postoje različite vrste protivpjenivača, ali u osnovi su svi nejonski surfaktanti.Nejonski surfaktanti imaju svojstva protiv pjene blizu ili iznad svoje tačke zamućenja i često se koriste kao sredstva protiv pjene.Alkoholi, posebno alkoholi sa granastom strukturom, masne kiseline i estri masnih kiselina, poliamidi, fosfatni estri, silikonska ulja, itd. također se obično koriste kao odlični protivpjenušači.
(4) Pena i pranje
Ne postoji direktna veza između pene i efikasnosti pranja, a količina pene ne ukazuje na efikasnost pranja.Na primjer, nejonski surfaktanti imaju daleko manje pjenušavih svojstava od sapuna, ali je njihova dekontaminacija mnogo bolja od sapuna.
U nekim slučajevima, pjena može biti od pomoći u uklanjanju prljavštine i prljavštine.Na primjer, kada perete suđe u kući, pjena deterdženta pokupi kapljice ulja, a prilikom ribanja tepiha, pjena pomaže da se pokupe prašina, prah i druga čvrsta prljavština.Osim toga, pjena se ponekad može koristiti kao pokazatelj efikasnosti deterdženta.Budući da masna ulja imaju inhibicijski učinak na pjenu deterdženta, kada ima previše ulja, a premalo deterdženta, neće se stvarati pjena ili će originalna pjena nestati.Pjena se ponekad može koristiti i kao pokazatelj čistoće ispiranja, jer količina pjene u otopini za ispiranje ima tendenciju da se smanji sa smanjenjem deterdženta, tako da se količina pjene može koristiti za procjenu stepena ispiranja.
U širem smislu, pranje je proces uklanjanja neželjenih komponenti sa predmeta koji se pere i postizanja neke svrhe.Pranje u uobičajenom smislu se odnosi na proces uklanjanja prljavštine sa površine nosača.Kod pranja se interakcija između prljavštine i nosača slabi ili eliminira djelovanjem nekih kemijskih supstanci (npr. deterdženta i sl.), tako da se kombinacija prljavštine i nosača mijenja u kombinaciju prljavštine i deterdženta, a na kraju se prljavština odvaja od nosača.Kako su predmeti koji se peru i prljavština koja se uklanjaju različiti, pranje je vrlo složen proces i osnovni proces pranja može se izraziti u sljedećim jednostavnim odnosima.
Carrie··Dirt + Deterdžent= Nosač + Dirt·Deterdžent
Proces pranja se obično može podijeliti u dvije faze: prvo, pod djelovanjem deterdženta, prljavština se odvaja od svog nosača;drugo, odvojena prljavština se raspršuje i suspenduje u medijumu.Proces pranja je reverzibilan proces i prljavština raspršena i suspendovana u medijumu takođe se može ponovo istaložiti iz medijuma na predmet koji se pere.Stoga, dobar deterdžent treba da ima sposobnost da rasprši i suspenduje prljavštinu i spreči ponovno taloženje prljavštine, pored sposobnosti uklanjanja prljavštine sa nosača.
(1) Vrste prljavštine
Čak i za isti predmet, vrsta, sastav i količina prljavštine mogu varirati ovisno o okruženju u kojem se koristi.Uljna prljavština je uglavnom neka životinjska i biljna ulja i mineralna ulja (kao što su sirova nafta, lož ulje, katran, itd.), čvrsta prljavština je uglavnom čađ, pepeo, rđa, čađa, itd. ima prljavštine iz ljudskog tijela, kao što su znoj, sebum, krv itd.;prljavština od hrane, kao što su mrlje od voća, mrlje od jestivog ulja, mrlje od začina, škrob, itd.;prljavština od kozmetike, kao što su ruž za usne, lak za nokte, itd.;prljavština iz atmosfere, kao što su čađ, prašina, blato, itd.;drugi, kao što su mastilo, čaj, premaz, itd. Dolazi u raznim vrstama.
Različite vrste prljavštine obično se mogu podijeliti u tri glavne kategorije: čvrsta prljavština, tečna prljavština i posebna prljavština.
① Čvrsta prljavština
Uobičajena čvrsta prljavština uključuje čestice pepela, blata, zemlje, rđe i čađe.Većina ovih čestica ima električni naboj na svojoj površini, većina ih je negativno nabijena i mogu se lako adsorbirati na vlaknaste predmete.Čvrstu prljavštinu je općenito teško otopiti u vodi, ali se može raspršiti i suspendirati otopinama deterdženta.Čvrstu prljavštinu sa manjom tačkom mase teže je ukloniti.
② Tečna prljavština
Tekuća prljavština je uglavnom topiva u ulju, uključujući biljna i životinjska ulja, masne kiseline, masne alkohole, mineralna ulja i njihove okside.Među njima se mogu javiti biljna i životinjska ulja, masne kiseline i alkalna saponifikacija, dok se masni alkoholi, mineralna ulja ne saponificiraju alkalijama, ali mogu biti rastvorljivi u alkoholima, eterima i ugljikovodičnim organskim rastvaračima, te emulzifikaciji i disperziji vodenog rastvora deterdženta.Tečna prljavština topiva u ulju općenito ima jaku silu s vlaknima i čvršće se adsorbira na vlaknima.
③ Posebna prljavština
Posebna prljavština uključuje proteine, škrob, krv, ljudske izlučevine kao što su znoj, sebum, urin i voćni sok i sok od čaja.Većina ove vrste prljavštine može biti hemijski i snažno adsorbovana na predmetima od vlakana.Zbog toga se teško pere.
Različite vrste prljavštine rijetko se nalaze same, već se često miješaju i adsorbiraju na objektu.Prljavština se ponekad može oksidirati, razgraditi ili raspasti pod vanjskim utjecajima, stvarajući tako novu prljavštinu.
（2）Prijanjanje prljavštine
Odjeća, ruke itd. mogu biti umrljane jer postoji neka vrsta interakcije između predmeta i prljavštine.Prljavština se lijepi na predmete na razne načine, ali nema više od fizičkih i kemijskih prianjanja.
①Prijanjanje čađi, prašine, blata, pijeska i drvenog uglja na odjeću je fizičko prianjanje.Uopšteno govoreći, kroz ovo prianjanje prljavštine, a uloga između zamrljanog predmeta je relativno slaba, uklanjanje prljavštine je također relativno lako.Prema različitim silama, fizička adhezija prljavštine može se podijeliti na mehaničku adheziju i elektrostatičku adheziju.
O: Mehanička adhezija
Ova vrsta prianjanja se uglavnom odnosi na prianjanje neke čvrste prljavštine (npr. prašine, blata i pijeska).Mehanička adhezija je jedan od slabijih oblika prianjanja prljavštine i može se ukloniti gotovo čisto mehaničkim putem, ali kada je prljavština mala (<0,1um), teže se uklanja.
B: Elektrostatička adhezija
Elektrostatička adhezija se uglavnom očituje u djelovanju nabijenih čestica prljavštine na suprotno nabijene predmete.Većina vlaknastih predmeta negativno je nabijena u vodi i lako ih može prianjati određena pozitivno nabijena prljavština, kao što su vrste vapna.Neka prljavština, iako negativno nabijena, kao što su čestice čađe u vodenim otopinama, može se zalijepiti za vlakna kroz ionske mostove (joni između više suprotno nabijenih objekata, djelujući zajedno s njima na način poput mosta) formiranih od pozitivnih jona u vodi (npr. , Ca2+, Mg2+ itd.).
Elektrostatičko djelovanje je jače od jednostavnog mehaničkog djelovanja, što otežava uklanjanje prljavštine.
② Hemijska adhezija
Hemijska adhezija se odnosi na pojavu prljavštine koja djeluje na predmet putem kemijskih ili vodikovih veza.Na primjer, polarne čvrste prljavštine, proteina, hrđe i druge adhezije na vlaknima, vlakna sadrže karboksilne, hidroksilne, amidne i druge grupe, ove grupe i masnu prljavštinu, masne kiseline, masni alkoholi lako stvaraju vodikove veze.Hemijske sile su općenito jake i prljavština je stoga čvršće vezana za predmet.Ovu vrstu prljavštine je teško ukloniti uobičajenim metodama i za nju su potrebne posebne metode.
Stepen adhezije prljavštine povezan je sa prirodom same prljavštine i prirodom predmeta na koji je prianjala.Općenito, čestice se lako lijepe za vlaknaste predmete.Što je manja tekstura čvrste prljavštine, to je jača adhezija.Polarna prljavština na hidrofilnim predmetima kao što su pamuk i staklo prianja jače od nepolarne prljavštine.Nepolarna prljavština prianja jače od polarne prljavštine, kao što su polarne masti, prašina i glina, i teže se uklanja i čisti.
(3) Mehanizam za uklanjanje prljavštine
Svrha pranja je uklanjanje prljavštine.U medijumu određene temperature (uglavnom voda).Korišćenjem različitih fizičkih i hemijskih efekata deterdženta za slabljenje ili uklanjanje dejstva prljavštine i opranih predmeta, pod dejstvom određenih mehaničkih sila (kao što su trljanje ruku, mešanje veš mašine, udar vode), tako da prljavština i oprani predmeti iz svrhe dekontaminacije.
① Mehanizam uklanjanja tečne prljavštine
O: Vlaženje
Tečno zaprljanje je uglavnom na bazi ulja.Ulje mrlje vlaži većinu vlaknastih predmeta i širi se više ili manje kao uljni film na površini vlaknastog materijala.Prvi korak u akciji pranja je vlaženje površine tekućinom za pranje.Ilustracije radi, površina vlakna se može zamisliti kao glatka čvrsta površina.
B: Odvajanje ulja - mehanizam za uvijanje
Drugi korak u akciji pranja je uklanjanje ulja i masti, uklanjanje tečne prljavštine se postiže svojevrsnim namotavanjem.Tekuća prljavština je prvobitno postojala na površini u obliku raširenog uljnog filma, a pod preferencijalnim efektom vlaženja tečnosti za pranje na čvrstu površinu (tj. površinu vlakana), ona se korak po korak uvijala u uljne kuglice, koje su zamijenjeni tekućinom za pranje i na kraju su napustili površinu pod određenim vanjskim silama.
② Mehanizam uklanjanja čvrste prljavštine
Uklanjanje tečne prljavštine je uglavnom kroz preferencijalno vlaženje nosača prljavštine rastvorom za pranje, dok je mehanizam uklanjanja čvrste prljavštine drugačiji, gde se proces pranja uglavnom odnosi na vlaženje mase prljavštine i njene nosive površine pranjem. rješenje.Zbog adsorpcije tenzida na čvrstu prljavštinu i njenu noseću površinu, interakcija između prljavštine i površine je smanjena i snaga prianjanja prljavštine na površini je smanjena, tako da se prljavština lako uklanja sa površine. prevoznik.
Osim toga, adsorpcija tenzida, posebno ionskih tenzida, na površini čvrste prljavštine i njenog nosača ima potencijal da poveća površinski potencijal na površini čvrste prljavštine i njenog nosača, što je pogodnije uklanjanju nečistoće. prljavština.Čvrste ili općenito vlaknaste površine su obično negativno nabijene u vodenom mediju i stoga mogu formirati difuzne dvostruke elektronske slojeve na prljavštini ili čvrstim površinama.Zbog odbijanja homogenih naboja, prianjanje čestica prljavštine u vodi na čvrstu površinu je oslabljeno.Kada se doda anionski surfaktant, jer istovremeno može povećati negativni površinski potencijal čestice prljavštine i čvrste površine, odbijanje između njih je pojačano, jačina prianjanja čestica je smanjena, a prljavština se lakše uklanja .
Nejonski tenzidi se adsorbiraju na općenito nabijenim čvrstim površinama i iako ne mijenjaju značajno međufazni potencijal, adsorbirani nejonski surfaktanti imaju tendenciju da formiraju određenu debljinu adsorbiranog sloja na površini što pomaže u sprječavanju ponovnog taloženja prljavštine.
U slučaju kationskih tenzida, njihova adsorpcija smanjuje ili eliminira negativni površinski potencijal mase prljavštine i njene nosive površine, što smanjuje odbojnost između prljavštine i površine i stoga ne pogoduje uklanjanju prljavštine;nadalje, nakon adsorpcije na čvrstoj površini, kationski surfaktanti imaju tendenciju da pretvore čvrstu površinu u hidrofobnu i stoga ne dovode do vlaženja površine i prema tome pranja.
③ Uklanjanje specijalnog tla
Proteini, škrob, ljudski sekret, voćni sok, sok od čaja i druge takve prljavštine teško se uklanjaju normalnim surfaktantima i zahtijevaju poseban tretman.
Mrlje od proteina kao što su krema, jaja, krv, mlijeko i izlučevine kože imaju tendenciju koagulacije na vlaknima i degeneracije te dobijaju jače prianjanje.Zaprljanost proteina može se ukloniti korištenjem proteaza.Enzim proteaza razgrađuje proteine u prljavštini na aminokiseline ili oligopeptide rastvorljive u vodi.
Mrlje od škroba uglavnom potiču od namirnica, drugih kao što su sos, ljepilo itd. Amilaza ima katalitički učinak na hidrolizu škrobnih mrlja, uzrokujući razlaganje škroba u šećere.
Lipaza katalizira razgradnju triglicerida, koje je teško ukloniti normalnim metodama, kao što su sebum i jestiva ulja, te ih razlaže na rastvorljivi glicerol i masne kiseline.
Neke obojene mrlje od voćnih sokova, čajnih sokova, mastila, karmina itd. često je teško temeljito očistiti čak i nakon višekratnog pranja.Ove mrlje se mogu ukloniti redoks reakcijom s oksidacijskim ili redukcijskim agensom kao što je izbjeljivač, koji uništava strukturu grupa koje stvaraju boju ili pomoćnih grupa i razgrađuje ih na manje komponente topive u vodi.
(4) Mehanizam za uklanjanje mrlja hemijskog čišćenja
Gore navedeno se zapravo odnosi na vodu kao medij za pranje.U stvari, zbog različitih vrsta odjeće i strukture, neka odjeća koja se koristi pranjem u vodi nije zgodna ili se nije lako oprati, neka odjeća nakon pranja, pa čak i deformacija, izblijedila, itd., na primjer: većina prirodnih vlakana upija vodu i lako se bubri, suši i skuplja, pa će se nakon pranja deformirati;pranjem vunenih proizvoda također se često pojavljuje fenomen skupljanja, neki vuneni proizvodi s pranjem vodom također se lako pilling, promjena boje;Neke svilene ruke se pogoršavaju nakon pranja i gube sjaj.Za ovu odjeću često koristite metodu kemijskog čišćenja za dekontaminaciju.Takozvano kemijsko čišćenje općenito se odnosi na metodu pranja u organskim rastvaračima, posebno u nepolarnim rastvaračima.
Kemijsko čišćenje je nježniji oblik pranja od pranja vodom.Budući da kemijsko čišćenje ne zahtijeva mnogo mehaničkih radnji, ne uzrokuje oštećenja, gužvanje i deformacije na odjeći, dok sredstva za kemijsko čišćenje, za razliku od vode, rijetko proizvode širenje i skupljanje.Sve dok se tehnologijom pravilno rukuje, odjeća se može kemijski čistiti bez izobličenja, blijeđenja boje i produženog vijeka trajanja.
Što se tiče hemijskog čišćenja, postoje tri široke vrste prljavštine.
① Prljavština rastvorljiva u ulju Nečistoća rastvorljiva u ulju uključuje sve vrste ulja i masti, koje su tečne ili masne i mogu se rastvoriti u rastvaračima za hemijsko čišćenje.
②Nečistoća topiva u vodi Prljavština topiva u vodi topiva je u vodenim otopinama, ali ne i u sredstvima za kemijsko čišćenje, adsorbira se na odjeću u vodenom stanju, voda isparava nakon taloženja zrnatih čvrstih tvari, kao što su anorganske soli, škrob, proteini itd.
③ Prljavština nerastvorljiva u ulju i vodi Prljavština nerastvorljiva u ulju i vodi nije ni rastvorljiva u vodi niti rastvorljiva u rastvaračima za hemijsko čišćenje, kao što su čađa, silikati raznih metala i oksidi, itd.
Zbog različite prirode različitih vrsta prljavštine, postoje različiti načini uklanjanja prljavštine u procesu kemijskog čišćenja.Tla rastvorljiva u ulju, kao što su životinjska i biljna ulja, mineralna ulja i masti, lako su rastvorljiva u organskim rastvaračima i mogu se lakše ukloniti hemijskim čišćenjem.Odlična rastvorljivost rastvarača za hemijsko čišćenje za ulja i masti u suštini dolazi od Van der Walls sila između molekula.
Za uklanjanje prljavštine rastvorljive u vodi kao što su anorganske soli, šećeri, proteini i znoj, u sredstvo za hemijsko čišćenje se takođe mora dodati odgovarajuća količina vode, inače je prljavštinu rastvorljivu u vodi teško ukloniti sa odeće.Međutim, voda se teško rastvara u sredstvu za hemijsko čišćenje, pa da biste povećali količinu vode, morate dodati i surfaktante.Prisutnost vode u sredstvu za kemijsko čišćenje može učiniti površinu prljavštine i odjeće hidratiziranom, tako da je laka interakcija s polarnim grupama surfaktanata, što pogoduje adsorpciji surfaktanata na površini.Osim toga, kada surfaktanti formiraju micele, prljavština topiva u vodi i voda mogu se solubilizirati u micele.Osim povećanja sadržaja vode u otapalu za kemijsko čišćenje, surfaktanti također mogu igrati ulogu u sprječavanju ponovnog taloženja prljavštine kako bi se poboljšao učinak dekontaminacije.
Prisustvo male količine vode neophodno je za uklanjanje prljavštine rastvorljive u vodi, ali previše vode može izazvati izobličenje i gužvanje neke odeće, tako da količina vode u sredstvu za hemijsko čišćenje mora biti umerena.
Prljavština koja nije ni topiva u vodi ni u ulju, čvrste čestice poput pepela, blata, zemlje i čađe, uglavnom se vezuju za odjevni predmet elektrostatičkim silama ili u kombinaciji s uljem.U kemijskom čišćenju, protok otapala, udar može dovesti do elektrostatičke sile adsorpcije prljavštine, a sredstvo za kemijsko čišćenje može otopiti ulje, tako da se kombinacija ulja i prljavštine i pričvršćenih na odjeću čvrstih čestica isključuje na suhom. -sredstvo za čišćenje, sredstvo za hemijsko čišćenje u maloj količini vode i surfaktanata, tako da one sa čvrstih čestica prljavštine mogu biti stabilna suspenzija, disperzija, kako bi se sprečilo njeno ponovno taloženje na odeći.
（5）Faktori koji utječu na djelovanje pranja
Usmjerena adsorpcija tenzida na granici i smanjenje površinske (međufazne) napetosti su glavni faktori u uklanjanju tečne ili čvrste prljavštine.Međutim, proces pranja je složen i na učinak pranja, čak i sa istom vrstom deterdženta, utječu mnogi drugi faktori.Ovi faktori uključuju koncentraciju deterdženta, temperaturu, prirodu zaprljanja, vrstu vlakana i strukturu tkanine.
① Koncentracija surfaktanta
Micele surfaktanata u rastvoru igraju važnu ulogu u procesu pranja.Kada koncentracija dostigne kritičnu koncentraciju micela (CMC), učinak pranja se naglo povećava.Stoga bi koncentracija deterdženta u rastvaraču trebala biti veća od CMC vrijednosti da bi se postigao dobar učinak pranja.Međutim, kada je koncentracija surfaktanta viša od CMC vrijednosti, inkrementalno povećanje učinka pranja nije očito i nije potrebno previše povećavati koncentraciju surfaktanta.
Prilikom uklanjanja ulja solubilizacijom, učinak solubilizacije se povećava s povećanjem koncentracije surfaktanta, čak i kada je koncentracija iznad CMC.U ovom trenutku, preporučljivo je koristiti deterdžent na lokalni centraliziran način.Na primjer, ako ima puno prljavštine na manžetama i kragni odjevnog predmeta, tokom pranja se može nanijeti sloj deterdženta kako bi se povećao solubilizirajući učinak surfaktanta na ulje.
②Temperatura ima vrlo važan utjecaj na djelovanje dekontaminacije.Općenito, povećanje temperature olakšava uklanjanje prljavštine, ali ponekad i previsoka temperatura može uzrokovati nedostatke.
Povećanje temperature olakšava difuziju prljavštine, čvrsta mast se lako emulgira na temperaturama iznad tačke topljenja, a vlakna povećavaju bubrenje zbog povećanja temperature, što sve olakšava uklanjanje prljavštine.Međutim, za kompaktne tkanine, mikropraznine između vlakana se smanjuju kako se vlakna šire, što je štetno za uklanjanje prljavštine.
Promjene temperature također utiču na rastvorljivost, CMC vrijednost i veličinu micela surfaktanata, čime utječu na učinak pranja.Rastvorljivost surfaktanata sa dugim ugljičnim lancima je niska na niskim temperaturama, a ponekad je čak niža od CMC vrijednosti, pa temperaturu pranja treba podići na odgovarajući način.Utjecaj temperature na CMC vrijednost i veličinu micela je različit za ionske i nejonske surfaktante.Za ionske surfaktante, povećanje temperature općenito povećava vrijednost CMC i smanjuje veličinu micela, što znači da treba povećati koncentraciju surfaktanta u otopini za pranje.Za neionske površinski aktivne tvari povećanje temperature dovodi do smanjenja CMC vrijednosti i značajnog povećanja volumena micela, pa je jasno da će odgovarajuće povećanje temperature pomoći neionskom surfaktantu da ispoljava svoj površinski aktivni učinak. .Međutim, temperatura ne bi trebalo da pređe tačku zamućenja.
Ukratko, optimalna temperatura pranja zavisi od formulacije deterdženta i predmeta koji se pere.Neki deterdženti imaju dobar deterdžentni učinak na sobnoj temperaturi, dok drugi imaju mnogo drugačiju deterdžentnost između hladnog i toplog pranja.
③ Pena
Uobičajeno je brkati snagu pjene s učinkom pranja, vjerujući da deterdženti s velikom snagom pjene imaju dobar učinak pranja.Istraživanja su pokazala da ne postoji direktna veza između učinka pranja i količine pjene.Na primjer, pranje sa deterdžentima sa malo pjene nije ništa manje efikasno od pranja sa deterdžentima s visokom pjenom.
Iako pjena nije direktno povezana s pranjem, postoje slučajevi kada pomaže u uklanjanju prljavštine, na primjer, prilikom ručnog pranja posuđa.Prilikom ribanja tepiha, pjena također može odnijeti prašinu i druge čvrste čestice prljavštine, prljavština tepiha čini veliki udio prašine, tako da sredstva za čišćenje tepiha trebaju imati određenu sposobnost pjene.
Snaga pjene je također važna za šampone, gdje fina pjena koju proizvodi tečnost tokom šamponiranja ili kupanja ostavlja kosu podmazanom i udobnom.
④ Raznolikost vlakana i fizička svojstva tekstila
Pored hemijske strukture vlakana koja utiče na prianjanje i uklanjanje prljavštine, izgled vlakana i organizacija pređe i tkanine utiču na lakoću uklanjanja prljavštine.
Ljuske vunenih vlakana i zakrivljene ravne trake pamučnih vlakana imaju veću vjerovatnoću da akumuliraju prljavštinu nego glatka vlakna.Na primjer, čađu zamrljanu na celuloznim folijama (viskoznim filmovima) lako se uklanjaju, dok je čađu zamrljana na pamučnim tkaninama teško oprati.Drugi primjer je da su tkanine od kratkih vlakana napravljene od poliestera sklonije nakupljanju mrlja od ulja nego tkanine s dugim vlaknima, a mrlje od ulja na tkaninama od kratkih vlakana također je teže ukloniti nego mrlje od ulja na tkaninama od dugih vlakana.
Čvrsto upletena pređa i čvrste tkanine, zbog malog razmaka između vlakana, mogu odoljeti prodoru prljavštine, ali isto tako mogu spriječiti tečnost za pranje da isključi unutrašnju prljavštinu, tako da uske tkanine počinju dobro odolijevati prljavštini, ali kada se jednom zamrljaju pranje je takođe teže.
⑤ Tvrdoća vode
Koncentracija Ca2+, Mg2+ i drugih metalnih jona u vodi ima veliki utjecaj na učinak pranja, posebno kada se anjonski surfaktanti susreću s Ca2+ i Mg2+ jonima stvarajući soli kalcija i magnezija koje su manje topljive i smanjuju njegovu detergentnost.U tvrdoj vodi, čak i ako je koncentracija surfaktanta visoka, deterdžentnost je i dalje mnogo lošija nego u destilaciji.Da bi surfaktant imao najbolji učinak pranja, koncentraciju Ca2+ jona u vodi treba smanjiti na 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 do 0,1 mg/L) ili manje.To zahtijeva dodavanje raznih omekšivača u deterdžent.
Vrijeme objave: Feb-25-2022