Daya pengecutan mana-mana unit panjang pada permukaan cecair dipanggil tegangan permukaan, dan unitnya ialah N.·m-1.
Sifat mengurangkan tegangan permukaan pelarut dipanggil aktiviti permukaan, dan bahan dengan sifat ini dipanggil bahan aktif permukaan.
Bahan aktif permukaan yang boleh mengikat molekul dalam larutan akueus dan membentuk misel dan persatuan lain, dan mempunyai aktiviti permukaan yang tinggi, sementara juga mempunyai kesan membasahkan, mengemulsi, berbuih, mencuci, dan lain-lain dipanggil surfaktan.
Surfaktan ialah sebatian organik dengan struktur dan sifat khas, yang boleh mengubah ketegangan antara muka dengan ketara antara dua fasa atau tegangan permukaan cecair (biasanya air), dengan membasahkan, berbuih, mengemulsi, mencuci dan sifat-sifat lain.
Dari segi struktur, surfaktan mempunyai ciri yang sama kerana ia mengandungi dua kumpulan yang berbeza sifat dalam molekulnya. Pada satu hujung terdapat rantaian panjang kumpulan bukan kutub, larut dalam minyak dan tidak larut dalam air, juga dikenali sebagai kumpulan hidrofobik atau kumpulan penghalau air. Kumpulan penghalau air tersebut secara amnya ialah rantai panjang hidrokarbon, kadangkala juga untuk fluorin organik, silikon, organofosfat, rantai organotin, dll. Di hujung yang lain ialah kumpulan larut air, kumpulan hidrofilik atau kumpulan penghalau minyak. Kumpulan hidrofilik mestilah hidrofilik yang mencukupi untuk memastikan keseluruhan surfaktan larut dalam air dan mempunyai keterlarutan yang diperlukan. Oleh kerana surfaktan mengandungi kumpulan hidrofilik dan hidrofobik, ia boleh larut dalam sekurang-kurangnya satu fasa cecair. Sifat hidrofilik dan lipofilik surfaktan ini dipanggil amphifilisiti.
Surfaktan ialah sejenis molekul amphiphilic dengan kedua-dua kumpulan hidrofobik dan hidrofilik. Kumpulan surfaktan hidrofobik biasanya terdiri daripada hidrokarbon rantai panjang, seperti alkil rantai lurus C8~C20, alkil rantai bercabang C8~C20，alkilfenil (nombor tom karbon alkil ialah 8~16) dan seumpamanya. Perbezaan yang kecil antara kumpulan hidrofobik adalah terutamanya dalam perubahan struktur rantai hidrokarbon. Dan jenis kumpulan hidrofilik lebih banyak, jadi sifat surfaktan terutamanya berkaitan dengan kumpulan hidrofilik sebagai tambahan kepada saiz dan bentuk kumpulan hidrofobik. Perubahan struktur kumpulan hidrofilik adalah lebih besar daripada kumpulan hidrofobik, jadi pengelasan surfaktan secara amnya berdasarkan struktur kumpulan hidrofilik. Pengelasan ini adalah berdasarkan sama ada kumpulan hidrofilik adalah ionik atau tidak, dan ia dibahagikan kepada jenis surfaktan anionik, kationik, bukan ionik, zwitterionik dan lain-lain.
① Penjerapan surfaktan pada antara muka
Molekul surfaktan ialah molekul amphifilik yang mempunyai kedua-dua kumpulan lipofilik dan hidrofilik. Apabila surfaktan dilarutkan dalam air, kumpulan hidrofiliknya tertarik kepada air dan larut dalam air, manakala kumpulan lipofiliknya ditolak oleh air dan meninggalkan air, mengakibatkan penjerapan molekul surfaktan (atau ion) pada antara muka dua fasa. , yang mengurangkan ketegangan antara muka antara dua fasa. Lebih banyak molekul surfaktan (atau ion) terserap pada antara muka, lebih besar pengurangan ketegangan antara muka.
② Beberapa sifat membran penjerapan
Tekanan permukaan membran penjerapan: Penjerapan surfaktan pada antara muka gas-cecair untuk membentuk membran penjerapan, seperti meletakkan lembaran terapung boleh tanggal tanpa geseran pada antara muka, lembaran terapung menolak membran penjerap di sepanjang permukaan larutan, dan membran menghasilkan tekanan pada lembaran terapung, yang dipanggil tekanan permukaan.
Kelikatan permukaan: Seperti tekanan permukaan, kelikatan permukaan adalah sifat yang ditunjukkan oleh membran molekul tidak larut. Digantung oleh cincin platinum dawai logam halus, supaya satahnya menyentuh permukaan air tangki, putar cincin platinum, cincin platinum dengan kelikatan halangan air, amplitud secara beransur-ansur mereput, mengikut mana kelikatan permukaan boleh diukur. Kaedahnya ialah: pertama, eksperimen dijalankan pada permukaan air tulen untuk mengukur pereputan amplitud, dan kemudian pereputan selepas pembentukan membran permukaan diukur, dan kelikatan membran permukaan diperoleh daripada perbezaan antara kedua-dua .
Kelikatan permukaan berkait rapat dengan kepejalan membran permukaan, dan oleh kerana membran penjerapan mempunyai tekanan permukaan dan kelikatan, ia mesti mempunyai keanjalan. Semakin tinggi tekanan permukaan dan semakin tinggi kelikatan membran yang terserap, semakin tinggi modulus keanjalannya. Modulus keanjalan membran penjerapan permukaan adalah penting dalam proses penstabilan gelembung.
③ Pembentukan misel
Larutan cair surfaktan mematuhi undang-undang diikuti dengan penyelesaian ideal. Jumlah surfaktan yang terserap pada permukaan larutan meningkat dengan kepekatan larutan, dan apabila kepekatan mencapai atau melebihi nilai tertentu, jumlah penjerapan tidak lagi meningkat, dan molekul surfaktan yang berlebihan ini berada dalam larutan secara serampangan. cara atau dengan cara biasa. Kedua-dua amalan dan teori menunjukkan bahawa mereka membentuk persatuan dalam penyelesaian, dan persatuan ini dipanggil micelles.
Kepekatan Misel Kritikal (CMC): Kepekatan minimum di mana surfaktan membentuk misel dalam larutan dipanggil kepekatan misel kritikal.
④ Nilai CMC surfaktan biasa.
HLB ialah singkatan bagi keseimbangan lipofil hidrofilik, yang menunjukkan keseimbangan hidrofilik dan lipofilik kumpulan hidrofilik dan lipofilik surfaktan, iaitu, nilai HLB surfaktan. Nilai HLB yang besar menunjukkan molekul dengan hidrofilik kuat dan lipofilisiti lemah; sebaliknya, lipofilisiti kuat dan hidrofilisiti lemah.
① Peruntukan nilai HLB
Nilai HLB ialah nilai relatif, jadi apabila nilai HLB dibangunkan, sebagai piawai, nilai HLB lilin parafin, yang tidak mempunyai sifat hidrofilik, dinyatakan sebagai 0, manakala nilai HLB natrium dodesil sulfat, iaitu lebih larut air, ialah 40. Oleh itu, nilai HLB surfaktan secara amnya berada dalam julat 1 hingga 40. Secara umumnya, pengemulsi dengan nilai HLB kurang daripada 10 adalah lipofilik, manakala yang lebih besar daripada 10 adalah hidrofilik. Oleh itu, titik perubahan daripada lipofilik kepada hidrofilik adalah kira-kira 10.
Berdasarkan nilai HLB surfaktan, idea umum tentang kemungkinan penggunaannya boleh diperolehi, seperti ditunjukkan dalam Jadual 1-3.
Dua cecair yang saling tidak larut, satu tersebar dalam satu lagi sebagai zarah (titisan atau hablur cecair) membentuk sistem yang dipanggil emulsi. Sistem ini secara termodinamik tidak stabil disebabkan oleh peningkatan dalam kawasan sempadan kedua-dua cecair apabila emulsi terbentuk. Untuk menjadikan emulsi stabil, adalah perlu untuk menambah komponen ketiga - pengemulsi untuk mengurangkan tenaga antara muka sistem. Pengemulsi tergolong dalam surfaktan, fungsi utamanya adalah memainkan peranan emulsi. Fasa emulsi yang wujud sebagai titisan dipanggil fasa tersebar (atau fasa dalam, fasa terputus), dan fasa lain yang dikaitkan bersama dipanggil medium penyebaran (atau fasa luar, fasa berterusan).
① Pengemulsi dan emulsi
Emulsi biasa, satu fasa adalah air atau larutan akueus, fasa lain adalah bahan organik yang tidak bercampur dengan air, seperti gris, lilin, dll. Emulsi yang dibentuk oleh air dan minyak boleh dibahagikan kepada dua jenis mengikut keadaan penyebaran mereka: minyak tersebar dalam air untuk membentuk emulsi jenis minyak dalam air, dinyatakan sebagai O/W (minyak/air): air yang tersebar dalam minyak untuk membentuk emulsi jenis minyak dalam air, dinyatakan sebagai W/O (air/minyak). Kompleks air-dalam-minyak-dalam-air W/O/W jenis dan minyak-dalam-air-dalam-minyak O/W/O jenis berbilang emulsi juga boleh terbentuk.
Pengemulsi digunakan untuk menstabilkan emulsi dengan mengurangkan ketegangan antara muka dan membentuk membran antara muka molekul tunggal.
Dalam pengemulsi keperluan pengemulsi:
a: Pengemulsi mesti boleh menjerap atau memperkaya antara muka antara dua fasa, supaya ketegangan antara muka dikurangkan;
b: Pengemulsi mesti memberikan zarah kepada cas, supaya tolakan elektrostatik antara zarah, atau membentuk membran pelindung yang stabil dan sangat likat di sekeliling zarah.
Oleh itu, bahan yang digunakan sebagai pengemulsi mesti mempunyai kumpulan amphiphilic untuk mengemulsi, dan surfaktan boleh memenuhi keperluan ini.
② Kaedah penyediaan emulsi dan faktor yang mempengaruhi kestabilan emulsi
Terdapat dua cara untuk menyediakan emulsi: satu ialah menggunakan kaedah mekanikal untuk menyebarkan cecair dalam zarah-zarah kecil dalam cecair lain, yang kebanyakannya digunakan dalam industri untuk menyediakan emulsi; yang lain adalah untuk melarutkan cecair dalam keadaan molekul dalam cecair lain, dan kemudian menjadikannya berkumpul dengan betul untuk membentuk emulsi.
Kestabilan emulsi adalah keupayaan untuk pengagregatan anti-zarah yang membawa kepada pemisahan fasa. Emulsi adalah sistem termodinamik yang tidak stabil dengan tenaga bebas yang besar. Oleh itu, apa yang dipanggil kestabilan emulsi sebenarnya adalah masa yang diperlukan untuk sistem mencapai keseimbangan, iaitu, masa yang diperlukan untuk pengasingan salah satu cecair dalam sistem berlaku.
Apabila membran antara muka dengan alkohol lemak, asid lemak dan amina lemak dan molekul organik kutub lain, kekuatan membran dengan ketara lebih tinggi. Ini kerana, dalam lapisan penjerapan antara muka molekul pengemulsi dan alkohol, asid dan amina dan molekul polar lain untuk membentuk "kompleks", supaya kekuatan membran antara muka meningkat.
Pengemulsi yang terdiri daripada lebih daripada dua surfaktan dipanggil pengemulsi campuran. Pengemulsi campuran terserap pada antara muka air/minyak; tindakan antara molekul boleh membentuk kompleks. Oleh kerana tindakan antara molekul yang kuat, ketegangan antara muka berkurangan dengan ketara, jumlah pengemulsi yang terserap pada antara muka meningkat dengan ketara, pembentukan ketumpatan membran antara muka meningkat, kekuatan meningkat.
Caj manik cecair mempunyai kesan yang ketara ke atas kestabilan emulsi. Emulsi stabil, yang manik cecairnya biasanya dicas. Apabila pengemulsi ionik digunakan, ion pengemulsi yang terserap pada antara muka mempunyai kumpulan lipofiliknya yang dimasukkan ke dalam fasa minyak dan kumpulan hidrofilik berada dalam fasa air, dengan itu menjadikan manik cecair bercas. Sebagai manik emulsi dengan caj yang sama, mereka menolak antara satu sama lain, tidak mudah untuk menggumpal, supaya kestabilan meningkat. Dapat dilihat bahawa lebih banyak ion pengemulsi terserap pada manik, lebih besar cas, lebih besar keupayaan untuk menghalang manik daripada penggumpalan, lebih stabil sistem emulsi.
Kelikatan medium penyebaran emulsi mempunyai pengaruh tertentu ke atas kestabilan emulsi. Secara amnya, semakin tinggi kelikatan medium penyebaran, semakin tinggi kestabilan emulsi. Ini kerana kelikatan medium penyebaran adalah besar, yang mempunyai kesan yang kuat terhadap gerakan Brownian manik cecair dan melambatkan perlanggaran antara manik cecair, supaya sistem kekal stabil. Biasanya, bahan polimer yang boleh dilarutkan dalam emulsi boleh meningkatkan kelikatan sistem dan menjadikan kestabilan emulsi lebih tinggi. Di samping itu, polimer juga boleh membentuk membran antara muka yang kuat, menjadikan sistem emulsi lebih stabil.
Dalam sesetengah kes, penambahan serbuk pepejal juga boleh membuat emulsi cenderung untuk menstabilkan. Serbuk pepejal berada di dalam air, minyak atau antara muka, bergantung pada minyak, air pada kapasiti pembasahan serbuk pepejal, jika serbuk pepejal tidak sepenuhnya basah dengan air, tetapi juga basah oleh minyak, akan kekal di atas air dan minyak antara muka.
Serbuk pepejal tidak menjadikan emulsi stabil kerana serbuk yang terkumpul di antara muka meningkatkan membran antara muka, yang serupa dengan penjerapan antara muka molekul pengemulsi, jadi semakin rapat bahan serbuk pepejal disusun pada antara muka, semakin stabil emulsi ialah.
Surfaktan mempunyai keupayaan untuk meningkatkan keterlarutan bahan organik yang tidak larut atau sedikit larut air dengan ketara selepas membentuk misel dalam larutan akueus, dan larutannya adalah telus pada masa ini. Kesan misel ini dipanggil pelarutan. Surfaktan yang boleh menghasilkan pelarutan dipanggil pelarut, dan bahan organik yang terlarut dipanggil bahan terlarut.
Buih memainkan peranan penting dalam proses mencuci. Buih adalah sistem penyebaran di mana gas tersebar dalam cecair atau pepejal, dengan gas sebagai fasa terdispersi dan cecair atau pepejal sebagai medium penyebaran, yang pertama dipanggil buih cair, manakala yang terakhir dipanggil buih pepejal, seperti sebagai plastik berbuih, kaca berbuih, simen berbuih dll.
(1) Pembentukan buih
Dengan buih yang kami maksudkan di sini adalah agregat gelembung udara yang dipisahkan oleh membran cecair. Gelembung jenis ini sentiasa naik dengan cepat ke permukaan cecair disebabkan oleh perbezaan besar dalam ketumpatan antara fasa tersebar (gas) dan medium penyebaran (cecair), digabungkan dengan kelikatan cecair yang rendah.
Proses membentuk gelembung adalah untuk membawa sejumlah besar gas ke dalam cecair, dan gelembung dalam cecair dengan cepat kembali ke permukaan, membentuk agregat gelembung yang dipisahkan oleh sejumlah kecil gas cecair.
Buih mempunyai dua ciri penting dari segi morfologi: satu ialah gelembung sebagai fasa tersebar selalunya berbentuk polyhedral, ini kerana di persimpangan gelembung, terdapat kecenderungan untuk filem cecair menipis sehingga gelembung menjadi polyhedral, apabila filem cecair menipis ke tahap tertentu, ia membawa kepada pecah gelembung; yang kedua ialah cecair tulen tidak boleh membentuk buih yang stabil, cecair yang boleh membentuk buih sekurang-kurangnya dua atau lebih komponen. Larutan berair surfaktan adalah tipikal sistem yang terdedah kepada penjanaan buih, dan keupayaannya untuk menghasilkan buih juga berkaitan dengan sifat lain.
Surfaktan dengan kuasa berbuih yang baik dipanggil agen berbuih. Walaupun agen berbuih mempunyai keupayaan buih yang baik, tetapi buih yang terbentuk mungkin tidak dapat mengekalkan masa yang lama, iaitu kestabilannya tidak semestinya baik. Untuk mengekalkan kestabilan buih, selalunya dalam agen berbuih untuk menambah bahan yang boleh meningkatkan kestabilan buih, bahan itu dipanggil penstabil buih, penstabil yang biasa digunakan ialah lauryl diethanolamine dan dodecyl dimethylamine oxide.
(2) Kestabilan buih
Buih ialah sistem yang tidak stabil secara termodinamik dan trend terakhir ialah jumlah luas permukaan cecair dalam sistem berkurangan selepas gelembung pecah dan tenaga bebas berkurangan. Proses penyahbuih adalah proses di mana membran cecair yang memisahkan gas menjadi lebih tebal dan nipis sehingga ia pecah. Oleh itu, tahap kestabilan buih terutamanya ditentukan oleh kelajuan pelepasan cecair dan kekuatan filem cecair. Faktor-faktor berikut juga mempengaruhi ini.
(3) Pemusnahan buih
Prinsip asas pemusnahan buih adalah untuk mengubah keadaan yang menghasilkan buih atau untuk menghapuskan faktor penstabil buih, oleh itu terdapat kedua-dua kaedah fizikal dan kimia penyahbuih.
Penyahbuih fizikal bermaksud mengubah keadaan pengeluaran buih sambil mengekalkan komposisi kimia larutan buih, seperti gangguan luaran, perubahan suhu atau tekanan dan rawatan ultrasonik semuanya merupakan kaedah fizikal yang berkesan untuk menghapuskan buih.
Kaedah penyahbuih kimia adalah untuk menambah bahan tertentu untuk berinteraksi dengan agen berbuih untuk mengurangkan kekuatan filem cecair dalam buih dan dengan itu mengurangkan kestabilan buih untuk mencapai tujuan penyahbuih, bahan tersebut dipanggil defoamers. Kebanyakan defoamer adalah surfaktan. Oleh itu, menurut mekanisme defoaming, defoamer harus mempunyai keupayaan yang kuat untuk mengurangkan ketegangan permukaan, mudah untuk menjerap pada permukaan, dan interaksi antara molekul penjerapan permukaan adalah lemah, molekul penjerapan disusun dalam struktur yang lebih longgar.
Terdapat pelbagai jenis defoamer, tetapi pada asasnya, semuanya adalah surfaktan bukan ionik. Surfaktan bukan ionik mempunyai sifat anti-buih berhampiran atau di atas titik awannya dan sering digunakan sebagai penyahbuih. Alkohol, terutamanya alkohol dengan struktur bercabang, asid lemak dan ester asid lemak, poliamida, ester fosfat, minyak silikon, dll. juga biasa digunakan sebagai penyahbuih yang sangat baik.
(4) Buih dan basuh
Tiada kaitan langsung antara buih dan keberkesanan pencucian dan jumlah buih tidak menunjukkan keberkesanan cucian. Sebagai contoh, surfaktan bukan ionik mempunyai sifat berbuih jauh lebih sedikit daripada sabun, tetapi penyahcemarannya jauh lebih baik daripada sabun.
Dalam sesetengah kes, buih boleh membantu dalam mengeluarkan kotoran dan kotoran. Contohnya, semasa membasuh pinggan di rumah, buih detergen mengambil titisan minyak dan apabila menyental permaidani, buih membantu untuk mengambil habuk, serbuk dan kotoran pepejal yang lain. Di samping itu, buih kadangkala boleh digunakan sebagai petunjuk keberkesanan detergen. Kerana minyak lemak mempunyai kesan menghalang pada buih detergen, apabila terdapat terlalu banyak minyak dan terlalu sedikit detergen, tiada buih akan dihasilkan atau buih asal akan hilang. Buih juga kadangkala boleh digunakan sebagai penunjuk kebersihan bilas, kerana jumlah buih dalam larutan bilas cenderung berkurangan dengan pengurangan detergen, jadi jumlah buih boleh digunakan untuk menilai tahap pembilasan.
Dalam erti kata yang luas, mencuci ialah proses mengeluarkan komponen yang tidak diingini daripada objek yang hendak dibasuh dan mencapai beberapa tujuan. Mencuci dalam erti kata biasa merujuk kepada proses mengeluarkan kotoran dari permukaan pembawa. Dalam pencucian, interaksi antara kotoran dan pembawa dilemahkan atau disingkirkan oleh tindakan beberapa bahan kimia (cth, detergen, dsb.), supaya gabungan kotoran dan pembawa diubah menjadi gabungan kotoran dan detergen, dan akhirnya kotoran dipisahkan dari pembawa. Memandangkan objek yang hendak dicuci dan kotoran yang hendak dibuang adalah pelbagai, mencuci adalah satu proses yang sangat kompleks dan proses asas mencuci boleh dinyatakan dalam perhubungan mudah berikut.
Carrie··Kotoran + Detergen= Pembawa + Kotoran·Detergen
Proses mencuci biasanya boleh dibahagikan kepada dua peringkat: pertama, di bawah tindakan detergen, kotoran dipisahkan daripada pembawanya; kedua, kotoran yang tertanggal ditaburkan dan terampai dalam medium. Proses mencuci adalah proses boleh balik dan kotoran yang tersebar dan terampai dalam medium juga boleh dimendakkan semula dari medium ke objek yang dibasuh. Oleh itu, detergen yang baik harus mempunyai keupayaan untuk menyebarkan dan menangguhkan kotoran dan menghalang pemendapan semula kotoran, di samping keupayaan untuk mengeluarkan kotoran dari pembawa.
(1) Jenis kotoran
Walaupun untuk item yang sama, jenis, komposisi dan jumlah kotoran boleh berbeza-beza bergantung pada persekitaran di mana ia digunakan. Kotoran badan minyak terutamanya sebahagian daripada minyak haiwan dan sayuran dan minyak mineral (seperti minyak mentah, minyak bahan api, tar arang batu, dll.), kotoran pepejal terutamanya jelaga, abu, karat, karbon hitam, dll. Dari segi kotoran pakaian, terdapat kotoran dari badan manusia, seperti peluh, sebum, darah, dan lain-lain; kotoran dari makanan, seperti kotoran buah, kotoran minyak masak, kotoran perasa, kanji, dll.; kotoran daripada kosmetik, seperti gincu, pengilat kuku, dll.; kotoran dari atmosfera, seperti jelaga, habuk, lumpur, dll.; lain, seperti dakwat, teh, salutan, dll. Ia datang dalam pelbagai jenis.
Pelbagai jenis kotoran biasanya boleh dibahagikan kepada tiga kategori utama: kotoran pepejal, kotoran cecair dan kotoran khas.
① Kotoran pepejal
Kotoran pepejal biasa termasuk zarah abu, lumpur, tanah, karat dan karbon hitam. Kebanyakan zarah ini mempunyai cas elektrik pada permukaannya, kebanyakannya bercas negatif dan boleh diserap dengan mudah pada item gentian. Kotoran pepejal biasanya sukar larut dalam air, tetapi boleh tersebar dan terampai dengan larutan detergen. Kotoran pepejal dengan titik jisim yang lebih kecil adalah lebih sukar untuk dikeluarkan.
② Kotoran cecair
Kotoran cecair kebanyakannya larut minyak, termasuk minyak tumbuhan dan haiwan, asid lemak, alkohol lemak, minyak mineral dan oksidanya. Antaranya, minyak tumbuhan dan haiwan, asid lemak dan saponifikasi alkali boleh berlaku, manakala alkohol lemak, minyak mineral tidak disaponifikasi oleh alkali, tetapi boleh larut dalam alkohol, eter dan pelarut organik hidrokarbon, dan pengemulsi dan penyebaran larutan air detergen. Kotoran cecair larut minyak secara amnya mempunyai daya yang kuat dengan item gentian, dan lebih kukuh terserap pada gentian.
③ Kotoran khas
Kotoran istimewa termasuk protein, kanji, darah, rembesan manusia seperti peluh, sebum, air kencing dan jus buah dan jus teh. Kebanyakan jenis kotoran ini boleh diserap secara kimia dan kuat pada item serat. Oleh itu, sukar untuk dicuci.
Pelbagai jenis kotoran jarang ditemui bersendirian, tetapi sering bercampur dan diserap ke objek. Kotoran kadangkala boleh teroksida, terurai atau reput di bawah pengaruh luar, sekali gus mencipta kotoran baharu.
（2）Lekatan kotoran
Pakaian, tangan dan lain-lain boleh dicemari kerana terdapat beberapa jenis interaksi antara objek dan kotoran. Kotoran melekat pada objek dalam pelbagai cara, tetapi tidak lebih daripada lekatan fizikal dan kimia.
①Lekatan jelaga, habuk, lumpur, pasir dan arang pada pakaian adalah lekatan fizikal. Secara umumnya, melalui lekatan kotoran ini, dan peranan antara objek berwarna agak lemah, penyingkiran kotoran juga agak mudah. Mengikut daya yang berbeza, lekatan fizikal kotoran boleh dibahagikan kepada lekatan mekanikal dan lekatan elektrostatik.
A: Lekatan mekanikal
Lekatan jenis ini terutamanya merujuk kepada lekatan beberapa kotoran pepejal (cth, habuk, lumpur dan pasir). Lekatan mekanikal adalah salah satu bentuk lekatan kotoran yang lebih lemah dan boleh ditanggalkan hampir dengan cara mekanikal semata-mata, tetapi apabila kotoran itu kecil (<0.1um), ia lebih sukar untuk dikeluarkan.
B：Lekatan elektrostatik
Lekatan elektrostatik terutamanya ditunjukkan dalam tindakan zarah kotoran bercas pada objek bercas bertentangan. Kebanyakan objek berserabut bercas negatif di dalam air dan mudah dipatuhi oleh kotoran bercas positif tertentu, seperti jenis kapur. Sesetengah kotoran, walaupun bercas negatif, seperti zarah karbon hitam dalam larutan akueus, boleh melekat pada gentian melalui jambatan ionik (ion antara pelbagai objek bercas bertentangan, bertindak bersama-sama dengan mereka dalam cara seperti jambatan) yang dibentuk oleh ion positif dalam air (cth. , Ca2+, Mg2+ dll.).
Tindakan elektrostatik adalah lebih kuat daripada tindakan mekanikal mudah, menjadikan penyingkiran kotoran agak sukar.
② Lekatan kimia
Lekatan kimia merujuk kepada fenomena kotoran yang bertindak pada objek melalui ikatan kimia atau hidrogen. Sebagai contoh, kotoran pepejal kutub, protein, karat dan lekatan lain pada item gentian, gentian mengandungi karboksil, hidroksil, amida dan kumpulan lain, kumpulan ini dan asid lemak kotoran berminyak, alkohol lemak mudah untuk membentuk ikatan hidrogen. Daya kimia umumnya kuat dan oleh itu kotoran lebih kuat terikat pada objek. Kotoran jenis ini sukar dibuang dengan kaedah biasa dan memerlukan kaedah khas untuk menanganinya.
Tahap lekatan kotoran adalah berkaitan dengan sifat kotoran itu sendiri dan sifat objek yang melekat padanya. Secara amnya, zarah mudah melekat pada barang berserabut. Lebih kecil tekstur kotoran pepejal, lebih kuat lekatan. Kotoran kutub pada objek hidrofilik seperti kapas dan kaca melekat lebih kuat daripada kotoran bukan kutub. Kotoran bukan kutub melekat lebih kuat daripada kotoran kutub, seperti lemak kutub, habuk dan tanah liat, dan kurang mudah ditanggalkan dan dibersihkan.
(3) Mekanisme penyingkiran kotoran
Tujuan mencuci adalah untuk menghilangkan kotoran. Dalam medium suhu tertentu (terutamanya air). Menggunakan pelbagai kesan fizikal dan kimia detergen untuk melemahkan atau menghapuskan kesan kotoran dan objek yang dibasuh, di bawah tindakan kuasa mekanikal tertentu (seperti menggosok tangan, mesin basuh pergolakan, kesan air), supaya kotoran dan objek yang dibasuh daripada tujuan dekontaminasi.
① Mekanisme penyingkiran kotoran cecair
A：Membasahkan
Pengotoran cecair kebanyakannya berasaskan minyak. Kotoran minyak membasahi barang yang paling berserabut dan merebak lebih kurang sebagai lapisan minyak pada permukaan bahan berserabut. Langkah pertama dalam tindakan mencuci ialah membasahkan permukaan oleh cecair pencuci. Sebagai ilustrasi, permukaan gentian boleh dianggap sebagai permukaan pepejal yang licin.
B: Detasmen minyak - mekanisme keriting
Langkah kedua dalam tindakan mencuci ialah penyingkiran minyak dan gris, penyingkiran kotoran cecair dicapai dengan sejenis gegelung. Kotoran cecair pada asalnya wujud pada permukaan dalam bentuk filem minyak tersebar, dan di bawah kesan pembasahan keutamaan cecair pencuci pada permukaan pepejal (iaitu, permukaan gentian), ia bergulung menjadi manik minyak langkah demi langkah, yang telah digantikan dengan cecair pencuci dan akhirnya meninggalkan permukaan di bawah kuasa luar tertentu.
② Mekanisme penyingkiran kotoran pepejal
Penyingkiran kotoran cecair terutamanya melalui pembasahan keutamaan pembawa kotoran oleh larutan pencuci, manakala mekanisme penyingkiran untuk kotoran pepejal adalah berbeza, di mana proses pencucian terutamanya mengenai pembasahan jisim kotoran dan permukaan pembawanya oleh pencucian. penyelesaian. Disebabkan oleh penjerapan surfaktan pada kotoran pepejal dan permukaan pembawanya, interaksi antara kotoran dan permukaan berkurangan dan kekuatan lekatan jisim kotoran pada permukaan berkurangan, dengan itu jisim kotoran mudah dikeluarkan dari permukaan pembawa.
Di samping itu, penjerapan surfaktan, terutamanya surfaktan ionik, pada permukaan kotoran pepejal dan pembawanya berpotensi meningkatkan potensi permukaan pada permukaan kotoran pepejal dan pembawanya, yang lebih kondusif untuk penyingkiran kotoran. Permukaan pepejal atau umumnya berserabut biasanya bercas negatif dalam media akueus dan oleh itu boleh membentuk lapisan elektronik berganda meresap pada jisim kotoran atau permukaan pepejal. Oleh kerana penolakan cas homogen, lekatan zarah kotoran di dalam air ke permukaan pepejal menjadi lemah. Apabila surfaktan anionik ditambah, kerana ia secara serentak boleh meningkatkan potensi permukaan negatif zarah kotoran dan permukaan pepejal, tolakan di antara mereka lebih dipertingkatkan, kekuatan lekatan zarah lebih berkurangan, dan kotoran lebih mudah dikeluarkan. .
Surfaktan bukan ionik terjerap pada permukaan pepejal bercas umumnya dan walaupun ia tidak mengubah potensi antara muka dengan ketara, surfaktan bukan ionik yang terjerap cenderung membentuk ketebalan tertentu lapisan terjerap pada permukaan yang membantu mengelakkan pemendapan semula kotoran.
Dalam kes surfaktan kationik, penjerapannya mengurangkan atau menghapuskan potensi permukaan negatif jisim kotoran dan permukaan pembawanya, yang mengurangkan tolakan antara kotoran dan permukaan dan oleh itu tidak kondusif untuk penyingkiran kotoran; tambahan pula, selepas penjerapan pada permukaan pepejal, surfaktan kationik cenderung untuk menjadikan permukaan pepejal menjadi hidrofobik dan oleh itu tidak kondusif untuk membasahkan permukaan dan oleh itu mencuci.
③ Pembuangan tanah khas
Protein, kanji, rembesan manusia, jus buah-buahan, jus teh dan kotoran lain yang sebegitu sukar disingkirkan dengan surfaktan biasa dan memerlukan rawatan khas.
Noda protein seperti krim, telur, darah, susu dan najis kulit cenderung menggumpal pada gentian dan degenerasi serta mendapat lekatan yang lebih kuat. Kotoran protein boleh disingkirkan dengan menggunakan protease. Enzim protease memecahkan protein dalam kotoran kepada asid amino larut air atau oligopeptida.
Noda kanji terutamanya berasal dari bahan makanan, lain-lain seperti kuah, gam dll. Amilase mempunyai kesan pemangkin pada hidrolisis kotoran kanji, menyebabkan kanji terurai menjadi gula.
Lipase memangkinkan penguraian trigliserida, yang sukar disingkirkan dengan kaedah biasa, seperti sebum dan minyak yang boleh dimakan, dan memecahkannya kepada gliserol dan asid lemak larut.
Sesetengah kotoran berwarna daripada jus buah-buahan, jus teh, dakwat, gincu dan lain-lain selalunya sukar dibersihkan dengan teliti walaupun selepas dicuci berulang kali. Noda ini boleh disingkirkan melalui tindak balas redoks dengan agen pengoksidaan atau pengurangan seperti peluntur, yang memusnahkan struktur kumpulan penjana warna atau warna tambahan dan merendahkannya kepada komponen larut air yang lebih kecil.
（4）Mekanisme penyingkiran kotoran pada cucian kering
Di atas sebenarnya adalah untuk air sebagai medium mencuci. Malah, disebabkan oleh jenis pakaian dan struktur yang berbeza, sesetengah pakaian menggunakan basuhan air tidak mudah atau tidak mudah dicuci bersih, beberapa pakaian selepas dibasuh dan juga ubah bentuk, pudar, dll., contohnya: kebanyakan gentian semula jadi menyerap air dan mudah membengkak, dan kering dan mudah mengecut, jadi selepas mencuci akan cacat; dengan mencuci produk bulu juga sering muncul fenomena pengecutan, beberapa produk bulu dengan air basuh juga mudah untuk pilling, perubahan warna; Sesetengah perasaan tangan sutera menjadi lebih teruk selepas mencuci dan kehilangan kilauan mereka. Untuk pakaian ini selalunya menggunakan kaedah cucian kering untuk menyahcemar. Apa yang dipanggil cucian kering secara amnya merujuk kepada kaedah mencuci dalam pelarut organik, terutamanya dalam pelarut bukan kutub.
Cucian kering adalah cara mencuci yang lebih lembut daripada mencuci air. Kerana cucian kering tidak memerlukan banyak tindakan mekanikal, ia tidak menyebabkan kerosakan, kedutan dan ubah bentuk pada pakaian, manakala agen pencuci kering, tidak seperti air, jarang menghasilkan pengembangan dan penguncupan. Selagi teknologi dikendalikan dengan betul, pakaian boleh dicuci kering tanpa herotan, warna pudar dan hayat perkhidmatan yang dilanjutkan.
Dari segi cucian kering, terdapat tiga jenis kotoran yang luas.
①Kotoran larut minyak Kotoran larut minyak termasuk semua jenis minyak dan gris, iaitu cecair atau berminyak dan boleh dilarutkan dalam pelarut cucian kering.
②Kotoran larut air Kotoran larut air larut dalam larutan akueus, tetapi tidak dalam agen pencuci kering, diserap pada pakaian dalam keadaan akueus, air menyejat selepas pemendakan pepejal berbutir, seperti garam tak organik, kanji, protein, dll.
③Kotoran tidak larut minyak dan air Kotoran tidak larut minyak dan air tidak larut dalam air mahupun larut dalam pelarut cucian kering, seperti karbon hitam, silikat pelbagai logam dan oksida, dsb.
Oleh kerana sifat yang berbeza dari pelbagai jenis kotoran, terdapat cara yang berbeza untuk mengeluarkan kotoran dalam proses pembersihan kering. Tanah larut minyak, seperti minyak haiwan dan sayuran, minyak mineral dan gris, mudah larut dalam pelarut organik dan boleh dikeluarkan dengan lebih mudah dalam cucian kering. Keterlarutan cemerlang pelarut pencuci kering untuk minyak dan gris pada asasnya berasal dari daya van der Walls antara molekul.
Untuk penyingkiran kotoran larut air seperti garam tak organik, gula, protein dan peluh, jumlah air yang betul juga mesti ditambah kepada agen pencuci kering, jika tidak, kotoran larut air sukar dikeluarkan dari pakaian. Walau bagaimanapun, air sukar larut dalam agen pencuci kering, jadi untuk meningkatkan jumlah air, anda juga perlu menambah surfaktan. Kehadiran air dalam agen pencuci kering boleh menjadikan permukaan kotoran dan pakaian terhidrat, supaya mudah untuk berinteraksi dengan kumpulan polar surfaktan, yang kondusif untuk penjerapan surfaktan di permukaan. Di samping itu, apabila surfaktan membentuk misel, kotoran larut air dan air boleh larut ke dalam misel. Selain meningkatkan kandungan air pelarut pencuci kering, surfaktan juga boleh memainkan peranan dalam mencegah pemendapan semula kotoran untuk meningkatkan kesan penyahcemaran.
Kehadiran sedikit air diperlukan untuk menghilangkan kotoran larut air, tetapi terlalu banyak air boleh menyebabkan herotan dan kedutan pada sesetengah pakaian, jadi jumlah air dalam agen pencuci kering mestilah sederhana.
Kotoran yang tidak larut dalam air mahupun larut minyak, zarah pepejal seperti abu, lumpur, tanah dan karbon hitam, biasanya melekat pada pakaian melalui daya elektrostatik atau digabungkan dengan minyak. Dalam cucian kering, aliran pelarut, impak boleh membuat daya elektrostatik penjerapan kotoran off, dan agen pencuci kering boleh melarutkan minyak, supaya gabungan minyak dan kotoran dan melekat pada pakaian zarah pepejal off dalam kering. -ejen pembersih, agen pencuci kering dalam jumlah kecil air dan surfaktan, supaya zarah kotoran pepejal boleh menjadi penggantungan yang stabil, penyebaran, untuk mengelakkan pemendapan semula ke pakaian.
（5）Faktor yang mempengaruhi tindakan mencuci
Penjerapan arah surfaktan pada antara muka dan pengurangan ketegangan permukaan (antara muka) adalah faktor utama dalam penyingkiran kotoran cecair atau pepejal. Walau bagaimanapun, proses mencuci adalah kompleks dan kesan pencucian, walaupun dengan jenis detergen yang sama, dipengaruhi oleh banyak faktor lain. Faktor-faktor ini termasuk kepekatan detergen, suhu, sifat kekotoran, jenis gentian dan struktur fabrik.
① Kepekatan surfaktan
Misel surfaktan dalam larutan memainkan peranan penting dalam proses pencucian. Apabila kepekatan mencapai kepekatan misel kritikal (CMC), kesan pencucian meningkat secara mendadak. Oleh itu, kepekatan detergen dalam pelarut harus lebih tinggi daripada nilai CMC untuk mempunyai kesan pencucian yang baik. Walau bagaimanapun, apabila kepekatan surfaktan lebih tinggi daripada nilai CMC, peningkatan tambahan dalam kesan pencucian tidak jelas dan tidak perlu untuk meningkatkan kepekatan surfaktan terlalu banyak.
Apabila mengeluarkan minyak melalui pelarutan, kesan pelarutan meningkat dengan peningkatan kepekatan surfaktan, walaupun apabila kepekatan melebihi CMC. Pada masa ini, adalah dinasihatkan untuk menggunakan detergen secara berpusat setempat. Sebagai contoh, jika terdapat banyak kotoran pada manset dan kolar pakaian, lapisan detergen boleh digunakan semasa mencuci untuk meningkatkan kesan pelarutan surfaktan pada minyak.
②Suhu mempunyai pengaruh yang sangat penting pada tindakan penyahcemaran. Secara umum, peningkatan suhu memudahkan penyingkiran kotoran, tetapi kadangkala suhu yang terlalu tinggi juga boleh menyebabkan keburukan.
Peningkatan suhu memudahkan resapan kotoran, gris pepejal mudah diemulsikan pada suhu di atas takat leburnya dan gentian meningkat dalam bengkak akibat peningkatan suhu, yang semuanya memudahkan penyingkiran kotoran. Walau bagaimanapun, untuk fabrik padat, jurang mikro antara gentian dikurangkan apabila gentian mengembang, yang memudaratkan penyingkiran kotoran.
Perubahan suhu juga menjejaskan keterlarutan, nilai CMC dan saiz misel surfaktan, sekali gus menjejaskan kesan pencucian. Keterlarutan surfaktan dengan rantai karbon panjang adalah rendah pada suhu rendah dan kadangkala keterlarutan adalah lebih rendah daripada nilai CMC, jadi suhu pencucian perlu dinaikkan dengan sewajarnya. Kesan suhu pada nilai CMC dan saiz misel adalah berbeza untuk surfaktan ionik dan bukan ionik. Bagi surfaktan ionik, peningkatan suhu secara amnya meningkatkan nilai CMC dan mengurangkan saiz misel, yang bermaksud bahawa kepekatan surfaktan dalam larutan pencuci perlu ditingkatkan. Bagi surfaktan bukan ionik, peningkatan suhu membawa kepada penurunan nilai CMC dan peningkatan ketara dalam isipadu misel, jadi jelas bahawa peningkatan suhu yang sesuai akan membantu surfaktan bukan ionik untuk melaksanakan kesan aktif permukaannya. . Walau bagaimanapun, suhu tidak boleh melebihi titik awannya.
Pendek kata, suhu pencucian optimum bergantung pada formulasi detergen dan objek yang dicuci. Sesetengah detergen mempunyai kesan detergen yang baik pada suhu bilik, manakala yang lain mempunyai detergen yang jauh berbeza antara basuhan sejuk dan panas.
③ Buih
Adalah menjadi kebiasaan untuk mengelirukan kuasa berbuih dengan kesan pencucian, mempercayai bahawa detergen dengan kuasa berbuih tinggi mempunyai kesan pencucian yang baik. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa tidak ada hubungan langsung antara kesan pencucian dan jumlah buih. Sebagai contoh, mencuci dengan detergen berbuih rendah tidak kurang berkesan daripada mencuci dengan detergen berbuih tinggi.
Walaupun buih tidak berkaitan secara langsung dengan mencuci, ada kalanya ia membantu menghilangkan kotoran, contohnya, semasa mencuci pinggan dengan tangan. Apabila menyental permaidani, buih juga boleh menghilangkan habuk dan zarah kotoran pepejal lain, kotoran permaidani menyumbang sebahagian besar habuk, jadi agen pembersih permaidani harus mempunyai keupayaan berbuih tertentu.
Kuasa berbuih juga penting untuk syampu, di mana buih halus yang dihasilkan oleh cecair semasa bersyampu atau mandi meninggalkan rambut berasa dilincirkan dan selesa.
④ Pelbagai gentian dan sifat fizikal tekstil
Sebagai tambahan kepada struktur kimia gentian, yang mempengaruhi lekatan dan penyingkiran kotoran, penampilan gentian dan organisasi benang dan fabrik mempunyai pengaruh terhadap kemudahan penyingkiran kotoran.
Sisik gentian bulu dan reben rata melengkung gentian kapas lebih berkemungkinan mengumpul kotoran daripada gentian licin. Contohnya, karbon hitam yang diwarnakan pada filem selulosa (filem viscose) mudah ditanggalkan, manakala karbon hitam yang diwarnakan pada kain kapas sukar dicuci. Contoh lain ialah fabrik gentian pendek yang diperbuat daripada poliester lebih cenderung untuk mengumpul kotoran minyak daripada fabrik gentian panjang, dan kesan minyak pada fabrik gentian pendek juga lebih sukar untuk ditanggalkan daripada kotoran minyak pada kain gentian panjang.
Benang yang dipintal dengan ketat dan fabrik yang ketat, kerana jurang kecil antara gentian, boleh menahan pencerobohan kotoran, tetapi perkara yang sama juga boleh menghalang cecair basuh untuk mengecualikan kotoran dalaman, jadi fabrik yang ketat mula menahan kotoran yang baik, tetapi sekali ternoda membasuh juga lebih sukar.
⑤ Kekerasan air
Kepekatan Ca2+, Mg2+ dan ion logam lain di dalam air mempunyai pengaruh yang besar terhadap kesan pencucian, terutamanya apabila surfaktan anionik menemui ion Ca2+ dan Mg2+ membentuk garam kalsium dan magnesium yang kurang larut dan akan mengurangkan detergensinya. Dalam air keras, walaupun kepekatan surfaktan tinggi, detergensi masih jauh lebih buruk daripada penyulingan. Untuk surfaktan mempunyai kesan pencucian yang terbaik, kepekatan ion Ca2+ dalam air hendaklah dikurangkan kepada 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 hingga 0.1 mg/L) atau kurang. Ini memerlukan penambahan pelbagai pelembut kepada detergen.
Masa siaran: Feb-25-2022