1. Ketegangan permukaan
Daya penguncupan per unit panjang pada permukaan cecair dipanggil ketegangan permukaan, diukur dalam N • m-1.
2. Aktiviti permukaan dan surfaktan
Harta yang dapat mengurangkan ketegangan permukaan pelarut dipanggil aktiviti permukaan, dan bahan dengan aktiviti permukaan dipanggil bahan aktif permukaan.
Surfaktan merujuk kepada bahan aktif permukaan yang boleh membentuk micelles dan agregat lain dalam larutan akueus, mempunyai aktiviti permukaan yang tinggi, dan juga mempunyai pembasahan, pengemulsi, berbuih, mencuci, dan fungsi lain.
3. Ciri -ciri struktur molekul surfaktan
Surfaktan adalah sebatian organik dengan struktur dan sifat khas yang dapat mengubah ketegangan antara muka antara dua fasa atau ketegangan permukaan cecair (biasanya air), dan mempunyai sifat -sifat seperti pembasahan, berbuih, pengemulsi, dan mencuci.
Secara struktural, surfaktan berkongsi ciri umum yang mengandungi dua kumpulan berfungsi yang berbeza dalam molekul mereka. Satu hujung adalah kumpulan bukan polar rantaian panjang yang larut dalam minyak tetapi tidak larut dalam air, yang dikenali sebagai kumpulan hidrofobik atau kumpulan hidrofobik. Kumpulan-kumpulan hidrofobik ini biasanya hidrokarbon rantaian panjang, kadang-kadang juga fluorin organik, organosilicon, organophosphorus, rantai organotin, dan lain-lain. Akhirnya adalah kumpulan berfungsi larut air, iaitu kumpulan hidrofilik atau kumpulan hidrofilik. Kumpulan hidrofilik mesti mempunyai hidrofilik yang mencukupi untuk memastikan bahawa keseluruhan surfaktan larut dalam air dan mempunyai kelarutan yang diperlukan. Oleh kerana kehadiran kumpulan hidrofilik dan hidrofobik dalam surfaktan, mereka boleh membubarkan sekurang -kurangnya satu fasa fasa cecair. Ciri -ciri hidrofilik dan oleophilic surfaktan dipanggil amphiphilicity.
4. Jenis surfaktan
Surfaktan adalah molekul amphipilik yang mempunyai kumpulan hidrofobik dan hidrofilik. Kumpulan hidrofobik surfaktan umumnya terdiri daripada hidrokarbon rantaian panjang, seperti rantai lurus alkil C8-C20, rantai bercabang alkil C8-C20, alkylphenil (dengan 8-16 alkil karbon), dan lain-lain. kumpulan. Oleh itu, 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 klasifikasi surfaktan umumnya berdasarkan struktur kumpulan hidrofilik. Klasifikasi ini terutamanya berdasarkan sama ada kumpulan hidrofilik adalah ionik, membahagikannya kepada anionik, kationik, nonionik, zwitterionic, dan jenis surfaktan khas lain.
5. Ciri -ciri penyelesaian berair surfaktan
① Penyerapan surfaktan di antara muka
Molekul surfaktan mempunyai kumpulan lipofilik dan hidrofilik, menjadikannya molekul amphiphilic. Air adalah cecair kutub yang kuat. Apabila surfaktan membubarkan air, mengikut prinsip kesamaan polariti dan penolakan perbezaan polariti, kumpulan hidrofilik mereka tertarik kepada fasa air dan larut dalam air, sementara kumpulan lipofilik mereka menghalau air dan meninggalkan air. Akibatnya, molekul surfaktan (atau ion) diserap pada antara muka antara kedua -dua fasa, mengurangkan ketegangan interfacial antara kedua -dua fasa. Lebih banyak molekul surfaktan (atau ion) diserap pada antara muka, semakin besar penurunan ketegangan antara muka.
② Beberapa sifat membran penjerapan
Tekanan permukaan membran penjerapan: surfaktan menyerap pada antara muka gas-cecair untuk membentuk membran penjerapan. Sekiranya plat terapung bergerak tanpa geseran diletakkan pada antara muka dan plat terapung menolak membran penjerapan di sepanjang permukaan larutan, membran menimbulkan tekanan pada plat terapung, yang dipanggil tekanan permukaan.
Kelikatan permukaan: Seperti tekanan permukaan, kelikatan permukaan adalah harta yang dipamerkan oleh filem molekul yang tidak larut. Menggantung cincin platinum dengan dawai logam nipis, membuat pesawatnya menghubungi permukaan air sinki, memutarkan cincin platinum, cincin platinum dihalang oleh kelikatan air, dan amplitud secara beransur -ansur menyempurnakan, mengikut kelikatan permukaan yang dapat diukur. Kaedahnya ialah: Percubaan pertama pada permukaan air tulen, mengukur pelemahan amplitud, kemudian mengukur pelemahan selepas pembentukan topeng muka permukaan, dan mengira kelikatan topeng muka permukaan dari perbezaan antara kedua -dua.
Kelikatan permukaan berkait rapat dengan ketegasan topeng muka permukaan. Oleh kerana filem penjerapan mempunyai tekanan permukaan dan kelikatan, ia mestilah elastik. Semakin tinggi tekanan permukaan dan kelikatan membran penjerapan, semakin besar modulus elastiknya. Modulus elastik filem penjerapan permukaan sangat penting dalam proses penstabilan buih.
③ Pembentukan micelles
Penyelesaian cair surfaktan mengikuti undang -undang penyelesaian yang ideal. Jumlah penyerapan surfaktan pada permukaan penyelesaian meningkat dengan kepekatan penyelesaian. Apabila kepekatan mencapai atau melebihi nilai tertentu, jumlah penjerapan tidak lagi meningkat. Molekul surfaktan yang berlebihan dalam larutan ini tidak teratur atau wujud secara teratur. Kedua -dua amalan dan teori telah menunjukkan bahawa mereka membentuk agregat dalam penyelesaian, yang dipanggil micelles.
Kepekatan Micelle Kritikal: Kepekatan minimum di mana surfaktan membentuk micelles dalam larutan dipanggil kepekatan micelle kritikal.
④ Nilai CMC surfaktan biasa.
6. Nilai keseimbangan hidrofilik dan oleophilic
HLB bermaksud keseimbangan lipophilic hidrofilik, yang mewakili nilai keseimbangan hidrofilik dan lipophilic dari kumpulan hidrofilik dan lipophilic surfaktan, iaitu nilai HLB surfaktan. Nilai HLB yang tinggi menunjukkan hidrofilik yang kuat dan lipophilicity lemah molekul; Sebaliknya, ia mempunyai lipophilicity yang kuat dan hidrofilik yang lemah.
① Peraturan mengenai nilai HLB
Nilai HLB adalah nilai relatif, jadi apabila merumuskan nilai HLB, sebagai standard, nilai HLB parafin tanpa sifat hidrofilik ditetapkan kepada 0, manakala nilai HLB natrium dodecil sulfat dengan kelarutan air yang kuat ditetapkan kepada 40. Secara umumnya, pengemulsi dengan nilai HLB kurang daripada 10 adalah lipophilic, manakala pengemulsi dengan nilai HLB lebih besar daripada 10 adalah hidrofilik. Oleh itu, titik perubahan dari lipophilicity ke hidrofilik adalah kira -kira 10.
7. Pengemulsi dan kesan solubilisasi
Dua cecair yang tidak dapat dilepaskan, satu yang dibentuk dengan menyebarkan zarah (titisan atau kristal cecair) di sisi lain, dipanggil emulsi. Apabila membentuk emulsi, kawasan interfacial antara kedua -dua cecair meningkat, menjadikan sistem termodinamik tidak stabil. Untuk menstabilkan emulsi, komponen ketiga - pengemulsi - perlu ditambah untuk mengurangkan tenaga interfacial sistem. Pengemulsi milik surfaktan, dan fungsi utama mereka adalah bertindak sebagai pengemulsi. Fasa di mana titisan wujud dalam emulsi dipanggil fasa tersebar (atau fasa dalaman, fasa tidak berterusan), dan fasa lain yang disambungkan bersama dipanggil medium yang tersebar (atau fasa luaran, fasa berterusan).
① pengemulsi dan emulsi
Emulsi umum terdiri daripada satu fasa air atau larutan berair, dan fasa lain sebatian organik yang tidak dapat dilepaskan dengan air, seperti minyak, lilin, dan lain -lain. Emulsi yang dibentuk oleh air dan minyak boleh dibahagikan kepada dua jenis berdasarkan penyebarannya: minyak yang tersebar di dalam air membentuk air dalam emulsi minyak, yang diwakili oleh o/watur); Air yang tersebar dalam minyak membentuk air dalam emulsi minyak, yang diwakili oleh w/o (air/minyak). Di samping itu, air kompleks dalam minyak di dalam air w/o/w dan minyak dalam air dalam minyak o/w/o emulsi juga boleh terbentuk.
Pengemulsi menstabilkan emulsi dengan mengurangkan ketegangan interfacial dan membentuk topeng wajah monolayer.
Keperluan untuk Pengemulsi dalam Pengemulsi: A: Pengemulsi mesti dapat menyerap atau memperkayakan antara muka antara kedua -dua fasa, mengurangkan ketegangan interfacial; B: Pengemulsi mesti memberi zarah caj elektrik, menyebabkan penolakan elektrostatik antara zarah atau membentuk filem pelindung yang stabil dan sangat likat di sekitar zarah. Oleh itu, bahan yang digunakan sebagai pengemulsi mesti mempunyai kumpulan amphipilik untuk mempunyai kesan pengemulsi, dan surfaktan dapat memenuhi keperluan ini.
② Kaedah penyediaan emulsi dan faktor yang mempengaruhi kestabilan emulsi
Terdapat dua kaedah untuk menyediakan emulsi: satu adalah menggunakan kaedah mekanikal untuk menyebarkan cecair ke dalam zarah kecil dalam cecair lain, yang biasanya digunakan dalam industri untuk menyediakan emulsi; Kaedah lain adalah untuk membubarkan cecair dalam keadaan molekul dalam cecair lain dan kemudian membenarkannya agregat dengan sewajarnya untuk membentuk emulsi.
Kestabilan emulsi merujuk kepada keupayaan mereka untuk menahan agregasi zarah dan menyebabkan pemisahan fasa. Emulsi adalah sistem termodinamik yang tidak stabil dengan tenaga bebas yang signifikan. Oleh itu, kestabilan emulsi sebenarnya merujuk kepada masa yang diperlukan untuk sistem untuk mencapai keseimbangan, iaitu, masa yang diperlukan untuk cecair dalam sistem untuk dipisahkan.
Apabila terdapat molekul organik kutub seperti alkohol lemak, asid lemak dan amina lemak dalam topeng muka, kekuatan membran meningkat dengan ketara. Ini kerana molekul pengemulsi dalam lapisan penjerapan antara muka berinteraksi dengan molekul kutub seperti alkohol, asid dan amina untuk membentuk "kompleks", yang meningkatkan kekuatan topeng muka antara muka.
Pengemulsi yang terdiri daripada dua atau lebih surfaktan dipanggil pengemulsi campuran. Pengemulsi campuran adsorb pada antara muka air/minyak, dan interaksi intermolecular dapat membentuk kompleks. Oleh kerana interaksi intermolecular yang kuat, ketegangan interfacial dikurangkan dengan ketara, jumlah pengemulsi yang terserap pada antara muka meningkat dengan ketara, dan ketumpatan dan kekuatan topeng muka interfacial yang terbentuk meningkat.
Tuduhan titisan mempunyai kesan yang signifikan terhadap kestabilan emulsi. Emulsi yang stabil biasanya mempunyai titisan dengan caj elektrik. Apabila menggunakan pengemulsi ionik, ion pengemulsi yang terserap pada antara muka memasukkan kumpulan lipofilik mereka ke dalam fasa minyak, manakala kumpulan hidrofilik berada dalam fasa air, sehingga membuat titisan dikenakan. Oleh kerana titisan emulsi membawa caj yang sama, mereka menangkis satu sama lain dan tidak mudah aglomerasi, mengakibatkan peningkatan kestabilan. Ia dapat dilihat bahawa lebih banyak ion pengemulsi yang terserap pada titisan, semakin besar pertuduhan mereka, dan semakin besar keupayaan mereka untuk mencegah pengabaian titisan, menjadikan sistem emulsi lebih stabil.
Kelikatan medium penyebaran emulsi mempunyai kesan tertentu terhadap kestabilan emulsi. Umumnya, semakin tinggi kelikatan medium penyebaran, semakin tinggi kestabilan emulsi. Ini kerana kelikatan medium penyebaran adalah tinggi, yang sangat menghalang gerakan Brownian titisan cecair, melambatkan perlanggaran antara titisan, dan mengekalkan sistem stabil. Bahan polimer yang biasanya larut dalam emulsi dapat meningkatkan kelikatan sistem dan meningkatkan kestabilan emulsi. Di samping itu, polimer juga boleh membentuk topeng muka antara muka pepejal, menjadikan sistem emulsi lebih stabil.
Dalam sesetengah kes, menambah serbuk pepejal juga boleh menstabilkan emulsi. Serbuk pepejal tidak berada di dalam air, minyak atau di antara muka, bergantung kepada keupayaan pembasahan minyak dan air pada serbuk pepejal. Sekiranya serbuk pepejal tidak dibasuh sepenuhnya oleh air dan boleh dibasuh oleh minyak, ia akan kekal di antara muka minyak air.
Sebab mengapa serbuk pepejal tidak menstabilkan emulsi adalah bahawa serbuk yang dikumpulkan di antara muka tidak menguatkan topeng muka antara muka, yang sama dengan molekul pengemulsi penjerapan antara muka. Oleh itu, lebih dekat zarah serbuk pepejal disusun di antara muka, semakin stabil emulsi akan menjadi.
Surfaktan mempunyai keupayaan untuk meningkatkan kelarutan sebatian organik yang tidak larut atau sedikit larut dalam air selepas membentuk micelles dalam larutan akueus, dan larutannya telus pada masa ini. Kesan micelles ini dipanggil solubilisasi. Surfaktan yang boleh menghasilkan kesan solubilizing dipanggil solubilizers, dan sebatian organik yang diselesaikan disebut sebatian solubilized.
8. Buih
Buih memainkan peranan penting dalam proses pembersihan. Buih merujuk kepada sistem penyebaran di mana gas tersebar dalam cecair atau pepejal. Gas adalah fasa penyebaran, dan cecair atau pepejal adalah medium penyebaran. Yang pertama dipanggil buih cecair, manakala yang terakhir dipanggil buih pepejal, seperti plastik buih, kaca buih, simen buih, dll.
(1) pembentukan busa
Buih di sini merujuk kepada pengagregatan gelembung yang dipisahkan oleh filem cecair. Oleh kerana perbezaan yang besar dalam ketumpatan antara fasa tersebar (gas) dan medium yang tersebar (cecair), dan kelikatan rendah cecair, buih sentiasa dapat naik ke tahap cecair dengan cepat.
Proses membentuk busa adalah untuk membawa sejumlah besar gas ke dalam cecair, dan gelembung dalam cecair kembali ke permukaan cecair dengan cepat, membentuk agregat gelembung yang dipisahkan oleh sedikit cecair dan gas
Buih mempunyai dua ciri yang luar biasa dalam morfologi: satu ialah gelembung sebagai fasa tersebar sering polyhedral, kerana di persimpangan gelembung, terdapat kecenderungan untuk filem cair menjadi lebih kurus, menjadikan polyhedral buih. Apabila filem cecair menjadi lebih kurus pada tahap tertentu, gelembung akan pecah; Kedua, cecair tulen tidak boleh membentuk buih yang stabil, tetapi cecair yang boleh membentuk buih sekurang -kurangnya dua atau lebih komponen. Penyelesaian surfaktan berair adalah sistem tipikal yang mudah untuk menjana buih, dan keupayaannya untuk menjana buih juga berkaitan dengan sifat lain.
Surfaktan dengan keupayaan berbuih yang baik dipanggil ejen berbuih. Walaupun ejen berbuih mempunyai keupayaan buih yang baik, buih yang terbentuk mungkin tidak dapat mengekalkan masa yang lama, iaitu, kestabilannya mungkin tidak baik. Untuk mengekalkan kestabilan buih, bahan yang dapat meningkatkan kestabilan buih sering ditambah kepada ejen berbuih, yang dipanggil penstabil buih. Penstabil busa yang biasa digunakan adalah lauroyl diethanolamine dan dodecyl dimetil amine oksida.
(2) kestabilan buih
Buih adalah sistem termodinamik yang tidak stabil, dan trend akhir adalah bahawa jumlah permukaan permukaan cecair dalam sistem berkurangan dan tenaga bebas berkurangan selepas pecah gelembung. Proses defoaming adalah proses di mana filem cecair memisahkan ketebalan perubahan gas sehingga ia pecah. Oleh itu, kestabilan buih terutamanya ditentukan oleh kelajuan pelepasan cecair dan kekuatan filem cecair. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi lain.
① ketegangan permukaan
Dari sudut pandangan tenaga, ketegangan permukaan yang rendah lebih baik untuk pembentukan busa, tetapi ia tidak dapat menjamin kestabilan buih. Ketegangan permukaan yang rendah, perbezaan tekanan rendah, kelajuan pelepasan cecair yang perlahan, dan penipisan filem cecair yang perlahan adalah kondusif kepada kestabilan busa.
② kelikatan permukaan
Faktor utama yang menentukan kestabilan busa adalah kekuatan filem cecair, yang terutama ditentukan oleh ketegasan filem penjerapan permukaan, yang diukur oleh kelikatan permukaan. Eksperimen menunjukkan bahawa buih yang dihasilkan oleh penyelesaian dengan kelikatan permukaan yang lebih tinggi mempunyai kehidupan yang lebih lama. Ini kerana interaksi antara molekul yang terserap di permukaan membawa kepada peningkatan kekuatan membran, dengan itu meningkatkan kehidupan buih.
③ Kelikatan penyelesaian
Apabila kelikatan cecair itu sendiri meningkat, cecair dalam filem cecair tidak mudah dilepaskan, dan kelajuan penipisan ketebalan filem cecair adalah perlahan, yang menangguhkan masa pecah filem cecair dan meningkatkan kestabilan busa.
④ Kesan 'membaiki' ketegangan permukaan
Surfactants terserap di permukaan filem cecair mempunyai keupayaan untuk menahan pengembangan atau penguncupan permukaan filem cecair, yang kita rujuk sebagai kesan pembaikan. Ini kerana terdapat filem cecair surfaktan yang terserap di permukaan, dan memperluaskan kawasan permukaannya akan mengurangkan kepekatan molekul yang diserap permukaan dan meningkatkan ketegangan permukaan. Selanjutnya mengembangkan permukaan akan memerlukan usaha yang lebih besar. Sebaliknya, pengecutan kawasan permukaan akan meningkatkan kepekatan molekul terserap di permukaan, mengurangkan ketegangan permukaan dan menghalang pengecutan selanjutnya.
⑤ Penyebaran gas melalui filem cair
Oleh kerana kewujudan tekanan kapilari, tekanan gelembung kecil dalam buih adalah lebih tinggi daripada gelembung besar, yang akan menyebabkan gas di gelembung kecil untuk meresap ke dalam gelembung besar tekanan rendah melalui filem cecair, mengakibatkan fenomena yang menjadi lebih kecil, bubbles besar menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar, dan akhirnya menjadi lebih besar. Sekiranya surfaktan ditambah, buih akan seragam dan padat apabila berbuih, dan ia tidak mudah untuk defoamer. Oleh kerana surfaktan disusun dengan teliti pada filem cecair, sukar untuk mengalihkan, yang menjadikan buih lebih stabil.
⑥ Pengaruh caj permukaan
Sekiranya filem cecair buih dikenakan dengan simbol yang sama, kedua -dua permukaan filem cecair akan menangkis satu sama lain, menghalang filem cecair dari penipisan atau kemusnahan. Surfaktan ionik dapat memberikan kesan penstabilan ini.
Kesimpulannya, kekuatan filem cecair adalah faktor utama untuk menentukan kestabilan busa. Sebagai surfaktan untuk agen berbuih dan penstabil busa, ketegangan dan ketegasan molekul yang diserap permukaan adalah faktor yang paling penting. Apabila interaksi antara molekul yang terserap di permukaannya kuat, molekul yang terserap disusun dengan teliti, yang bukan sahaja menjadikan topeng muka permukaannya sendiri mempunyai kekuatan yang tinggi, tetapi juga membuat larutan bersebelahan dengan topeng muka permukaan yang sukar untuk mengalir disebabkan kelikatan permukaan yang tinggi, jadi ia adalah cecair yang mudah untuk dikekalkan. Di samping itu, molekul permukaan yang rapat juga boleh mengurangkan kebolehtelapan molekul gas dan dengan itu meningkatkan kestabilan buih.
(3) pemusnahan busa
Prinsip asas memusnahkan busa adalah untuk mengubah keadaan untuk menghasilkan buih atau menghapuskan faktor kestabilan buih, jadi terdapat dua kaedah defoaming, fizikal dan kimia.
Defoaming fizikal adalah untuk mengubah keadaan di mana buih dihasilkan sambil mengekalkan komposisi kimia larutan buih tidak berubah. Sebagai contoh, gangguan daya luaran, perubahan suhu atau tekanan dan rawatan ultrasonik adalah semua kaedah fizikal yang berkesan untuk menghapuskan busa.
Kaedah defoaming kimia adalah untuk menambah beberapa bahan untuk berinteraksi dengan ejen berbuih, mengurangkan kekuatan filem cecair dalam buih, dan kemudian mengurangkan kestabilan busa untuk mencapai tujuan defoaming. Bahan -bahan sedemikian dipanggil defoamers. Kebanyakan defoamers adalah surfaktan. Oleh itu, menurut mekanisme defoaming, defoamers harus mempunyai keupayaan yang kuat untuk mengurangkan ketegangan permukaan, mudah diserap di permukaan, dan mempunyai interaksi yang lemah antara molekul yang terserap permukaan, mengakibatkan struktur susunan yang agak longgar dari molekul terserap.
Terdapat pelbagai jenis defoamers, tetapi mereka kebanyakannya surfaktan bukan ionik. Surfaktan bukan ionik mempunyai sifat anti berbuih berhampiran atau di atas titik awan mereka dan biasanya digunakan sebagai defoamers. Alkohol, terutamanya mereka yang mempunyai struktur cawangan, asid lemak dan ester, poliamida, fosfat, minyak silikon, dan lain -lain, juga biasa digunakan sebagai defoamers yang sangat baik.
(4) buih dan mencuci
Tidak ada hubungan langsung antara busa dan kesan pencucian, dan jumlah buih tidak bermakna kesan pencucian adalah baik atau buruk. Sebagai contoh, prestasi berbuih surfaktan bukan ionik jauh lebih rendah daripada sabun, tetapi kuasa pembersihan mereka jauh lebih baik daripada sabun.
Dalam sesetengah kes, buih membantu dalam mengeluarkan kotoran. Sebagai contoh, apabila mencuci meja makan di rumah, buih detergen boleh menghilangkan titisan minyak yang dibasuh; Apabila menggosok permaidani, buih membantu mengambil kotoran pepejal seperti habuk dan serbuk. Di samping itu, buih kadang -kadang boleh digunakan sebagai tanda sama ada detergen berkesan, kerana kesan minyak lemak boleh menghalang buih detergen. Apabila terdapat banyak kesan minyak dan detergen terlalu sedikit, tidak akan ada buih atau buih asal akan hilang. Kadang -kadang, buih juga boleh digunakan sebagai penunjuk sama ada pembilasan bersih. Kerana jumlah buih dalam larutan pembilasan cenderung berkurangan dengan penurunan kandungan detergen, tahap pembilasan dapat dinilai oleh jumlah buih.
9. Proses mencuci
Dalam erti kata yang luas, mencuci adalah proses menghapuskan komponen yang tidak diingini dari objek yang dibasuh dan mencapai tujuan tertentu. Mencuci dalam erti kata biasa merujuk kepada proses mengeluarkan kotoran dari permukaan pembawa. Semasa mencuci, interaksi antara kotoran dan pembawa lemah atau dihapuskan melalui tindakan beberapa bahan kimia (seperti detergen), mengubah gabungan kotoran dan pembawa ke dalam gabungan kotoran dan detergen, akhirnya menyebabkan kotoran dan pembawa untuk melepaskan. Oleh kerana objek yang akan dibasuh dan kotoran yang akan dikeluarkan adalah pelbagai, mencuci adalah proses yang sangat kompleks, dan proses asas mencuci dapat diwakili oleh hubungan sederhana berikut
Pembawa • kotoran+detergen = pembawa+kotoran • Detergen
Proses pembersihan biasanya boleh dibahagikan kepada dua peringkat: satu adalah pemisahan kotoran dan pembawa di bawah tindakan detergen; Yang kedua adalah bahawa kotoran terpisah tersebar dan digantung dalam medium. Proses basuh adalah proses yang boleh diterbalikkan, dan kotoran yang tersebar atau digantung dalam medium juga boleh mendakan semula dari medium ke dobi. Oleh itu, detergen yang sangat baik bukan sahaja mempunyai keupayaan untuk melepaskan kotoran dari pembawa, tetapi juga mempunyai keupayaan yang baik untuk menyebarkan dan menggantung kotoran, dan menghalang kotoran daripada mendepositkan lagi.
(1) jenis kotoran
Walaupun untuk item yang sama, jenis, komposisi, dan kuantiti kotoran akan berbeza -beza bergantung kepada persekitaran penggunaan. Dirt badan minyak terutamanya termasuk minyak haiwan dan sayur -sayuran, serta minyak mineral (seperti minyak mentah, minyak bahan api, tar arang batu, dan lain -lain), manakala kotoran pepejal terutamanya termasuk asap, debu, karat, karbon hitam, dan lain -lain dari segi kotoran pakaian, terdapat kotoran dari tubuh manusia, seperti peluh, sebum, darah, dan lain -lain; Kotoran dari makanan, seperti kesan buah, kesan minyak yang boleh dimakan, noda perasa, kanji, dan lain -lain; Kotoran yang dibawa oleh kosmetik, seperti gincu dan menggilap kuku; Kotoran dari atmosfera, seperti asap, debu, tanah, dan lain -lain; Bahan -bahan lain seperti dakwat, teh, cat, dan lain -lain. Ia boleh dikatakan bahawa terdapat pelbagai jenis dan pelbagai.
Pelbagai jenis kotoran biasanya boleh dibahagikan kepada tiga kategori: kotoran pepejal, kotoran cecair, dan kotoran khas.
① kotoran pepejal biasa termasuk zarah seperti abu, lumpur, tanah, karat, dan karbon hitam. Kebanyakan zarah ini mempunyai caj permukaan, kebanyakannya negatif, dan mudah diserap ke objek berserabut. Secara amnya, kotoran pepejal sukar dibubarkan di dalam air, tetapi boleh disebarkan dan digantung oleh penyelesaian detergen. Dirt pepejal dengan zarah kecil sukar dikeluarkan.
② kotoran cecair kebanyakannya larut minyak, termasuk minyak haiwan dan sayur -sayuran, asid lemak, alkohol lemak, minyak mineral, dan oksida mereka. Antaranya, minyak haiwan dan sayur -sayuran dan asid lemak boleh menjalani saponifikasi dengan alkali, manakala alkohol lemak dan minyak mineral tidak disemai oleh alkali, tetapi boleh membubarkan alkohol, ether, dan pelarut organik hidrokarbon, dan diemulsikan dan disebarkan oleh larutan akueus. Dirt cecair larut minyak umumnya mempunyai daya interaksi yang kuat dengan objek berserabut dan menyerap dengan tegas pada serat.
③ kotoran khas termasuk protein, kanji, darah, rembesan manusia seperti peluh, sebum, air kencing, serta jus buah, jus teh, dan lain -lain. Kebanyakan jenis kotoran ini dapat diserap ke objek berserabut melalui tindak balas kimia. Oleh itu, mencuci ia agak sukar.
Pelbagai jenis kotoran jarang wujud semata -mata, sering dicampur bersama dan terserap bersama -sama pada objek. Kotoran kadang -kadang boleh mengoksida, menguraikan, atau mereput di bawah pengaruh luaran, mengakibatkan pembentukan kotoran baru.
(2) Kesan lekatan kotoran
Sebab mengapa pakaian, tangan, dan lain -lain boleh menjadi kotor adalah kerana terdapat beberapa jenis interaksi antara objek dan kotoran. Terdapat pelbagai kesan lekatan kotoran pada objek, tetapi mereka adalah lekatan fizikal dan lekatan kimia.
① Lekatan fizikal abu rokok, habuk, sedimen, karbon hitam, dan bahan lain untuk pakaian. Secara umumnya, interaksi antara kotoran yang dipatuhi dan objek yang tercemar agak lemah, dan penyingkiran kotoran juga agak mudah. Menurut daya yang berlainan, lekatan fizikal kotoran boleh dibahagikan kepada lekatan mekanikal dan lekatan elektrostatik.
A: Lekatan mekanikal terutamanya merujuk kepada lekatan kotoran pepejal seperti habuk dan sedimen. Lekatan mekanikal adalah kaedah lekatan yang lemah untuk kotoran, yang hampir boleh dikeluarkan oleh kaedah mekanikal yang mudah. Walau bagaimanapun, apabila saiz zarah kotoran kecil (<0.1um), lebih sukar untuk dikeluarkan.
B: Lekatan elektrostatik terutamanya ditunjukkan oleh tindakan zarah kotoran yang dikenakan pada objek dengan caj yang bertentangan. Kebanyakan objek berserabut membawa caj negatif di dalam air dan mudah dipatuhi oleh kotoran positif seperti kapur. Sesetengah kotoran, walaupun dikenakan secara negatif, seperti zarah hitam karbon dalam larutan akueus, boleh mematuhi serat melalui jambatan ion yang dibentuk oleh ion positif (seperti Ca2+, Mg2+, dan lain -lain) dalam air (ion bertindak bersama -sama antara pelbagai caj yang bertentangan, bertindak seperti jambatan).
Elektrik statik lebih kuat daripada tindakan mekanikal mudah, menjadikannya agak sukar untuk menghilangkan kotoran.
③ Pembuangan kotoran khas
Protein, kanji, rembesan manusia, jus buah, jus teh dan jenis kotoran lain sukar untuk dikeluarkan dengan surfaktan umum dan memerlukan kaedah rawatan khas.
Noda protein seperti krim, telur, darah, susu, dan kulit kulit terdedah kepada pembekuan dan denaturasi pada gentian, dan mematuhi lebih kukuh. Untuk fouling protein, protease boleh digunakan untuk mengeluarkannya. Protease boleh memecahkan protein dalam kotoran ke dalam asid amino larut air atau oligopeptida.
Noda kanji terutamanya berasal dari makanan, sementara yang lain seperti jus daging, tampal, dan lain -lain enzim kanji mempunyai kesan pemangkin pada hidrolisis noda kanji, memecahkan kanji ke dalam gula.
Lipase boleh memangkin penguraian beberapa trigliserida yang sukar dikeluarkan oleh kaedah konvensional, seperti sebum yang dirembeskan oleh tubuh manusia, minyak yang boleh dimakan, dan lain -lain, untuk memecahkan trigliserida ke dalam gliserol larut dan asid lemak.
Beberapa noda berwarna dari jus buah, jus teh, dakwat, gincu, dan lain -lain sering sukar untuk dibersihkan dengan teliti walaupun selepas mencuci berulang. Noda jenis ini boleh dikeluarkan oleh tindak balas pengurangan pengoksidaan menggunakan oksidan atau pengurangan agen seperti peluntur, yang memecah struktur kromofor atau kumpulan kromofor dan merendahkannya ke dalam komponen larut air yang lebih kecil.
Dari perspektif cucian kering, terdapat kira -kira tiga jenis kotoran.
① Kotoran larut minyak termasuk pelbagai minyak dan lemak, yang cair atau berminyak dan larut dalam pelarut cucian kering.
② kotoran larut air larut dalam larutan akueus, tetapi tidak larut dalam agen cucian kering. Ia menyerap ke dalam pakaian dalam bentuk larutan berair, dan selepas air menguap, pepejal berbutir seperti garam bukan organik, kanji, protein, dan lain -lain.
③ Air minyak tidak larut air tidak larut dalam kedua -dua air dan pelarut cucian kering, seperti karbon hitam, pelbagai silicates logam, dan oksida.
Oleh kerana sifat -sifat yang berbeza dari pelbagai jenis kotoran, terdapat cara yang berbeza untuk mengeluarkan kotoran semasa proses cucian kering. Dirt larut minyak, seperti minyak haiwan dan sayur -sayuran, minyak mineral, dan lemak, mudah larut dalam pelarut organik dan boleh dikeluarkan dengan mudah semasa cucian kering. Kelarutan yang sangat baik bagi pelarut cucian kering untuk minyak dan gris pada dasarnya disebabkan oleh daya van der Waals antara molekul.
Untuk penyingkiran kotoran larut air seperti garam tak organik, gula, protein, peluh, dan lain-lain, juga perlu menambah jumlah air yang sesuai untuk agen cucian kering, jika tidak, kotoran larut air sukar dikeluarkan dari pakaian. Tetapi air sukar dibubarkan dalam agen cucian kering, jadi untuk meningkatkan jumlah air, surfaktan perlu ditambah. Air yang terdapat dalam agen cucian kering boleh menghidrat kotoran dan permukaan pakaian, menjadikannya mudah untuk berinteraksi dengan kumpulan surfaktan kutub, yang bermanfaat untuk penjerapan surfaktan di permukaan. Di samping itu, apabila surfaktan membentuk micelles, kotoran larut air dan air boleh diselesaikan ke dalam micelles. Surfaktan bukan sahaja dapat meningkatkan kandungan air dalam pelarut cucian kering, tetapi juga menghalang pemendapan kotoran untuk meningkatkan kesan pembersihan.
Kehadiran sedikit air diperlukan untuk mengeluarkan kotoran larut air, tetapi air yang berlebihan boleh menyebabkan beberapa pakaian berubah, kedutan, dan lain-lain, jadi kandungan air dalam detergen kering mestilah sederhana.
Zarah pepejal seperti abu, lumpur, tanah, dan karbon hitam, yang tidak larut air atau larut minyak, umumnya mematuhi pakaian oleh penjerapan elektrostatik atau dengan menggabungkan dengan kesan minyak. Dalam cucian kering, aliran dan kesan pelarut boleh menyebabkan kotoran terserap oleh daya elektrostatik jatuh, sementara agen -agen cucian kering dapat membubarkan noda minyak, menyebabkan zarah pepejal yang bergabung dengan noda minyak dan mematuhi pakaian untuk jatuh dari ejen cucian kering. Sebilangan kecil air dan surfaktan dalam agen cucian kering boleh menggantung dan menyebarkan zarah kotoran pepejal yang jatuh, menghalang mereka daripada mendepositkan pakaian lagi.
(5) Faktor yang mempengaruhi kesan mencuci
Penyerapan surfaktan arah di antara muka dan pengurangan permukaan (interfacial) ketegangan adalah faktor utama untuk penyingkiran cecair atau fouling pepejal. Tetapi proses pembersihan agak rumit, dan juga kesan pencucian jenis detergen yang sama dipengaruhi oleh banyak faktor lain. Faktor -faktor ini termasuk kepekatan detergen, suhu, sifat kotoran, jenis serat, dan struktur kain.
① Kepekatan surfaktan
The micelles of surfactants dalam penyelesaian memainkan peranan penting dalam proses basuh. Apabila kepekatan mencapai kepekatan micelle kritikal (CMC), kesan pencucian meningkat dengan ketara. Oleh itu, kepekatan detergen dalam pelarut harus lebih tinggi daripada nilai CMC untuk mencapai kesan mencuci yang baik. Walau bagaimanapun, apabila kepekatan surfaktan melebihi nilai CMC, kesan pencucian yang semakin meningkat menjadi kurang signifikan, dan peningkatan yang berlebihan dalam kepekatan surfaktan tidak perlu.
Apabila menggunakan solubilisasi untuk menghilangkan kesan minyak, walaupun kepekatan berada di atas nilai CMC, kesan solubilisasi masih meningkat dengan peningkatan kepekatan surfaktan. Pada masa ini, adalah dinasihatkan untuk menggunakan detergen di dalam negara, seperti pada manset dan kolar pakaian di mana terdapat banyak kotoran. Apabila mencuci, lapisan detergen boleh digunakan terlebih dahulu untuk meningkatkan kesan solubilisasi surfaktan pada kesan minyak.
② Suhu mempunyai kesan yang signifikan terhadap kesan pembersihan. Secara keseluruhannya, peningkatan suhu bermanfaat untuk mengeluarkan kotoran, tetapi kadang -kadang suhu yang berlebihan juga boleh menyebabkan faktor buruk.
Peningkatan suhu bermanfaat untuk penyebaran kotoran. Noda minyak pepejal mudah diemulsi apabila suhu berada di atas titik lebur mereka, dan serat juga meningkatkan tahap pengembangan mereka disebabkan peningkatan suhu. Faktor -faktor ini semua bermanfaat untuk penyingkiran kotoran. Walau bagaimanapun, untuk kain yang ketat, jurang mikro antara serat dikurangkan selepas pengembangan serat, yang tidak kondusif untuk penyingkiran kotoran.
Perubahan suhu juga mempengaruhi kelarutan, nilai CMC, dan saiz surfaktan micelle, sehingga mempengaruhi kesan basuh. Surfaktan rantaian karbon panjang mempunyai kelarutan yang lebih rendah pada suhu rendah, dan kadang -kadang lebih rendah daripada kelarutan daripada nilai CMC. Dalam kes ini, suhu basuh perlu ditingkatkan dengan sewajarnya. Kesan suhu pada nilai CMC dan saiz micelle adalah berbeza untuk surfaktan ionik dan bukan ionik. Bagi surfaktan ionik, peningkatan suhu umumnya membawa kepada peningkatan nilai CMC dan penurunan saiz micelle. Ini bermakna kepekatan surfaktan perlu ditingkatkan dalam penyelesaian basuh. Bagi surfaktan bukan ionik, peningkatan suhu membawa kepada penurunan nilai CMC mereka dan peningkatan yang ketara dalam saiz micelle mereka. Ia dapat dilihat bahawa suhu yang semakin meningkat dapat membantu surfaktan bukan ionik menggunakan aktiviti permukaan mereka. Tetapi suhu tidak boleh melebihi titik awannya.
Singkatnya, suhu basuh yang paling sesuai berkaitan dengan formula detergen dan objek yang dibasuh. Sesetengah detergen mempunyai kesan pembersihan yang baik pada suhu bilik, sementara beberapa detergen mempunyai kesan pembersihan yang berbeza untuk mencuci sejuk dan panas.
③ Foam
Orang sering mengelirukan keupayaan berbuih dengan kesan mencuci, mempercayai bahawa detergen dengan keupayaan berbuih yang kuat mempunyai kesan mencuci yang lebih baik. Keputusan menunjukkan bahawa kesan basuh tidak berkaitan secara langsung dengan jumlah buih. Sebagai contoh, menggunakan detergen berbuih rendah untuk mencuci tidak mempunyai kesan mencuci yang lebih teruk daripada detergen berbuih tinggi.
Walaupun buih tidak berkaitan secara langsung dengan mencuci, buih masih membantu menghilangkan kotoran dalam beberapa situasi. Sebagai contoh, buih cecair basuh boleh membawa titisan minyak apabila mencuci pinggan dengan tangan. Apabila menggosok permaidani, buih juga boleh mengambil zarah kotoran pepejal seperti habuk. Akaun habuk untuk sebahagian besar kotoran permaidani, jadi pembersih permaidani harus mempunyai keupayaan berbuih tertentu.
Kuasa berbuih juga penting untuk syampu. Buih halus yang dihasilkan oleh cecair ketika mencuci rambut atau mandi membuat orang merasa selesa.
④ Jenis serat dan sifat fizikal tekstil
Sebagai tambahan kepada struktur kimia gentian yang mempengaruhi lekatan dan penyingkiran kotoran, penampilan serat dan struktur organisasi benang dan fabrik juga memberi kesan kepada kesukaran penyingkiran kotoran.
Skala serat bulu dan jalur rata seperti struktur serat kapas lebih mudah untuk mengumpul kotoran daripada serat licin. Sebagai contoh, karbon hitam berpegang pada filem selulosa (filem pelekat) mudah dikeluarkan, sementara karbon hitam mematuhi kain kapas sukar dibasuh. Sebagai contoh, kain serat pendek poliester lebih mudah untuk mengumpulkan kesan minyak daripada kain serat panjang, dan kesan minyak pada kain serat pendek juga lebih sukar untuk dikeluarkan daripada kain serat yang panjang.
Benang yang dipintal ketat dan kain yang ketat, kerana jurang mikro kecil antara serat, boleh menahan pencerobohan kotoran, tetapi juga menghalang penyelesaian pembersihan daripada mengeluarkan kotoran dalaman. Oleh itu, kain yang ketat mempunyai rintangan yang baik terhadap kotoran pada mulanya, tetapi ia juga sukar dibersihkan apabila tercemar.
⑤ kekerasan air
Kepekatan ion logam seperti Ca2+dan Mg2+dalam air mempunyai kesan yang signifikan terhadap kesan pencuci, terutamanya apabila surfaktan anionik menghadapi ion Ca2+dan Mg2+untuk membentuk garam kalsium dan magnesium dengan kelarutan yang lemah, yang dapat mengurangkan keupayaan pembersihan mereka. Walaupun kepekatan surfaktan tinggi dalam air keras, kesan pembersihan mereka masih jauh lebih buruk daripada dalam penyulingan. Untuk mencapai kesan mencuci terbaik surfaktan, kepekatan ion Ca2+dalam air harus dikurangkan ke bawah 1 × 10-6mol/L (CaCO3 harus dikurangkan kepada 0.1mg/L). Ini memerlukan menambah pelbagai pelembut kepada detergen.
Masa Post: Aug-16-2024