1. Oppervlakspanning
Die sametrekkingskrag per eenheidslengte op die oppervlak van 'n vloeistof word oppervlakspanning genoem, gemeet in N • m-1.
2. Oppervlakaktiwiteit en oppervlakaktiewe middel
Die eienskap wat die oppervlakspanning van oplosmiddels kan verminder, word oppervlakaktiwiteit genoem, en stowwe met oppervlakaktiwiteit word oppervlakaktiewe stowwe genoem.
Oppervlakaktiewe stowwe verwys na oppervlakaktiewe stowwe wat miselle en ander aggregate in waterige oplossings kan vorm, hoë oppervlakaktiwiteit het, en ook benattings-, emulgeer-, skuim-, was- en ander funksies het.
3. Molekulêre strukturele eienskappe van oppervlakaktiewe middel
Oppervlakaktiewe stowwe is organiese verbindings met spesiale strukture en eienskappe wat die tussenvlakspanning tussen twee fases of die oppervlakspanning van vloeistowwe (gewoonlik water) aansienlik kan verander, en het eienskappe soos benatting, skuimvorming, emulsifisering en was.
Struktureel gesproke deel oppervlakaktiewe stowwe 'n gemeenskaplike kenmerk dat hulle twee verskillende funksionele groepe in hul molekules bevat. Die een punt is 'n langketting nie-polêre groep wat oplosbaar is in olie, maar onoplosbaar in water, bekend as 'n hidrofobiese groep of hidrofobiese groep. Hierdie hidrofobiese groepe is oor die algemeen langketting koolwaterstowwe, soms ook organiese fluoor, organosilikoon, organofosfor, organotinkettings, ens. Die ander punt is 'n wateroplosbare funksionele groep, naamlik 'n hidrofiliese groep of hidrofiliese groep. Die hidrofiliese groep moet voldoende hidrofilisiteit hê om te verseker dat die hele oppervlakaktiewe stof oplosbaar is in water en die nodige oplosbaarheid het. As gevolg van die teenwoordigheid van hidrofiliese en hidrofobiese groepe in oppervlakaktiewe stowwe, kan hulle in ten minste een fase van die vloeistoffase oplos. Die hidrofiliese en oleofiele eienskappe van oppervlakaktiewe stowwe word amfifilisiteit genoem.
4. Tipes oppervlakaktiewe stowwe
Oppervlakaktiewe stowwe is amfifiliese molekules wat beide hidrofobiese en hidrofiliese groepe het. Die hidrofobiese groepe van oppervlakaktiewe stowwe bestaan oor die algemeen uit langketting-koolwaterstowwe, soos reguitketting-alkiel C8-C20, vertakte ketting-alkiel C8-C20, alkielfeniel (met 8-16 alkielkoolstofatome), ens. Die verskil in hidrofobiese groepe lê hoofsaaklik in die strukturele veranderinge van koolstofwaterstofkettings, met relatief klein verskille, terwyl daar meer tipes hidrofiliese groepe is. Daarom hou die eienskappe van oppervlakaktiewe stowwe hoofsaaklik verband met hidrofiliese groepe benewens die grootte en vorm van hidrofobiese groepe. Die strukturele veranderinge van hidrofiliese groepe is groter as dié van hidrofobiese groepe, daarom is die klassifikasie van oppervlakaktiewe stowwe oor die algemeen gebaseer op die struktuur van hidrofiliese groepe. Hierdie klassifikasie is hoofsaaklik gebaseer op of die hidrofiliese groepe ionies is, en word verdeel in anioniese, kationiese, nie-ioniese, zwitterioniese en ander spesiale tipes oppervlakaktiewe stowwe.
5. Eienskappe van oppervlakaktiewe middel in water
① Adsorpsie van oppervlakaktiewe stowwe by koppelvlakke
Oppervlakaktiewe middelmolekules het lipofiele en hidrofiliese groepe, wat hulle amfifiliese molekules maak. Water is 'n sterk polêre vloeistof. Wanneer oppervlakaktiewe stowwe in water oplos, volgens die beginsel van polariteitsooreenkoms en polariteitsverskil-afstoting, word hul hidrofiliese groepe na die waterfase aangetrek en in water opgelos, terwyl hul lipofiele groepe water afstoot en die water verlaat. Gevolglik adsorbeer oppervlakaktiewe middelmolekules (of ione) aan die koppelvlak tussen die twee fases, wat die tussenvlakspanning tussen die twee fases verminder. Hoe meer oppervlakaktiewe middelmolekules (of ione) op die koppelvlak geadsorbeer word, hoe groter is die afname in tussenvlakspanning.
② Sommige eienskappe van adsorpsiemembraan
Oppervlakdruk van adsorpsiemembraan: Oppervlakaktiewe stowwe adsorbeer by die gas-vloeistof-grensvlak om 'n adsorpsiemembraan te vorm. As 'n wrywinglose, beweegbare drywende plaat op die koppelvlak geplaas word en die drywende plaat die adsorpsiemembraan langs die oplossingsoppervlak stoot, oefen die membraan druk op die drywende plaat uit, wat oppervlakdruk genoem word.
Oppervlakviskositeit: Soos oppervlakdruk, is oppervlakviskositeit 'n eienskap wat deur onoplosbare molekulêre films vertoon word. Hang 'n platinumring op met 'n dun metaaldraad, maak dat die vlak daarvan die wateroppervlak van die wasbak raak, draai die platinumring, die platinumring word deur die viskositeit van die water belemmer, en die amplitude verswak geleidelik, waarvolgens die oppervlakviskositeit gemeet kan word. Die metode is: voer eers eksperimente op die suiwer wateroppervlak uit, meet die amplitudeverswakking, meet dan die verswakking na die vorming van die oppervlakgesigmasker, en bereken die viskositeit van die oppervlakgesigmasker uit die verskil tussen die twee.
Die oppervlakviskositeit hou nou verband met die fermheid van die oppervlakgesigmasker. Aangesien die adsorpsiefilm oppervlakdruk en viskositeit het, moet dit elasties wees. Hoe hoër die oppervlakdruk en viskositeit van die adsorpsiemembraan, hoe groter is die elastisiteitsmodulus daarvan. Die elastisiteitsmodulus van die oppervlakadsorpsiefilm is van groot belang in die proses van skuimstabilisering.
③ Vorming van miselle
Die verdunde oplossing van oppervlakaktiewe stowwe volg die wette van ideale oplossings. Die adsorpsiehoeveelheid oppervlakaktiewe stowwe op die oppervlak van 'n oplossing neem toe met die konsentrasie van die oplossing. Wanneer die konsentrasie 'n sekere waarde bereik of oorskry, neem die adsorpsiehoeveelheid nie meer toe nie. Hierdie oormatige oppervlakaktiewe molekules in die oplossing is wanordelik of bestaan op 'n gereelde wyse. Beide praktyk en teorie het getoon dat hulle aggregate in oplossing vorm, wat miselle genoem word.
Kritieke miselkonsentrasie: Die minimum konsentrasie waarteen oppervlakaktiewe stowwe miselle in 'n oplossing vorm, word die kritieke miselkonsentrasie genoem.
④ Die CMC-waarde van algemene oppervlakaktiewe middel.
6. Hidrofiliese en oleofiele ewewigswaarde
HLB staan vir hidrofiliese lipofiele balans, wat die hidrofiliese en lipofiele ewewigswaardes van die hidrofiliese en lipofiele groepe van 'n oppervlakaktiewe middel verteenwoordig, d.w.s. die HLB-waarde van die oppervlakaktiewe middel. 'n Hoë HLB-waarde dui op sterk hidrofilisiteit en swak lipofilisiteit van die molekule; Inteendeel, dit het sterk lipofilisiteit en swak hidrofilisiteit.
① Regulasies oor HLB-waarde
Die HLB-waarde is 'n relatiewe waarde, dus wanneer die HLB-waarde geformuleer word, word die HLB-waarde van paraffien sonder hidrofiliese eienskappe as standaard op 0 gestel, terwyl die HLB-waarde van natriumdodeksielsulfaat met sterk wateroplosbaarheid op 40 gestel word. Daarom is die HLB-waarde van oppervlakaktiewe stowwe oor die algemeen binne die reeks van 1-40. Oor die algemeen is emulgeermiddels met HLB-waardes minder as 10 lipofiel, terwyl emulgeermiddels met HLB-waardes groter as 10 hidrofiel is. Daarom is die draaipunt van lipofilisiteit na hidrofilisiteit ongeveer 10.
7. Emulsifisering en oplosbaarheidseffekte
Twee onmengbare vloeistowwe, een gevorm deur deeltjies (druppels of vloeibare kristalle) in die ander te versprei, word emulsies genoem. Wanneer 'n emulsie gevorm word, neem die tussenvlakarea tussen die twee vloeistowwe toe, wat die stelsel termodinamies onstabiel maak. Om die emulsie te stabiliseer, moet 'n derde komponent - emulgator - bygevoeg word om die tussenvlakenergie van die stelsel te verminder. Emulgeermiddels behoort aan oppervlakaktiewe stowwe, en hul hooffunksie is om as emulgeermiddels op te tree. Die fase waarin druppels in 'n emulsie bestaan, word die gedispergeerde fase (of interne fase, diskontinue fase) genoem, en die ander fase wat aan mekaar verbind is, word die gedispergeerde medium (of eksterne fase, kontinue fase) genoem.
① Emulgeermiddels en emulsies
Algemene emulsies bestaan uit een fase van water of waterige oplossing, en die ander fase van organiese verbindings wat nie met water mengbaar is nie, soos olies, wasse, ens. Die emulsie wat deur water en olie gevorm word, kan in twee tipes verdeel word gebaseer op hul verspreiding: olie wat in water versprei is, vorm 'n water-in-olie-emulsie, verteenwoordig deur O/W (olie/water); water wat in olie versprei is, vorm 'n water-in-olie-emulsie, verteenwoordig deur W/O (water/olie). Daarbenewens kan komplekse water-in-olie-in-water W/O/W- en olie-in-water-in-olie O/W/O-emulsies ook vorm.
Die emulgator stabiliseer die emulsie deur die tussenvlakspanning te verminder en 'n enkellaag-gesigmasker te vorm.
Vereistes vir emulgeermiddels in emulsifisering: a: emulgeermiddels moet in staat wees om te adsorbeer of te verryk by die koppelvlak tussen die twee fases, wat die tussenvlakspanning verminder; b: Emulgeermiddels moet deeltjies 'n elektriese lading gee, wat elektrostatiese afstoting tussen deeltjies veroorsaak of 'n stabiele, hoogs viskose beskermende film om die deeltjies vorm. Dus, stowwe wat as emulgeermiddels gebruik word, moet amfifiliese groepe hê om emulgerende effekte te hê, en oppervlakaktiewe middels kan aan hierdie vereiste voldoen.
② Voorbereidingsmetodes van emulsies en faktore wat emulsiestabiliteit beïnvloed
Daar is twee metodes vir die voorbereiding van emulsies: een is om meganiese metodes te gebruik om die vloeistof in klein deeltjies in 'n ander vloeistof te versprei, wat algemeen in die industrie gebruik word om emulsies voor te berei; 'n Ander metode is om 'n vloeistof in 'n molekulêre toestand in 'n ander vloeistof op te los en dit dan toe te laat om gepas te aggregeer om 'n emulsie te vorm.
Die stabiliteit van emulsies verwys na hul vermoë om deeltjie-aggregasie te weerstaan en faseskeiding te veroorsaak. Emulsies is termodinamies onstabiele stelsels met beduidende vrye energie. Daarom verwys die stabiliteit van 'n emulsie eintlik na die tyd wat nodig is vir die stelsel om ewewig te bereik, dit wil sê die tyd wat nodig is vir 'n vloeistof in die stelsel om te skei.
Wanneer daar polêre organiese molekules soos vetalkohol, vetsuur en vetamien in die gesigmasker is, neem die sterkte van die membraan aansienlik toe. Dit is omdat die emulgatormolekules in die koppelvlak-adsorpsielaag met polêre molekules soos alkohol, suur en amien in wisselwerking tree om 'n "kompleks" te vorm, wat die sterkte van die koppelvlak-gesigmasker verhoog.
Emulgeermiddels wat uit twee of meer oppervlakaktiewe stowwe bestaan, word gemengde emulgeermiddels genoem. Gemengde emulgeermiddels adsorbeer op die water/olie-grensvlak, en intermolekulêre interaksies kan komplekse vorm. As gevolg van sterk intermolekulêre interaksie word die tussenvlakspanning aansienlik verminder, die hoeveelheid emulgeermiddel wat op die koppelvlak geadsorbeer word, word aansienlik verhoog, en die digtheid en sterkte van die gevormde tussenvlak-gesigmasker word verhoog.
Die lading van druppels het 'n beduidende impak op die stabiliteit van emulsies. Stabiele emulsies het tipies druppels met elektriese ladings. Wanneer ioniese emulgeerders gebruik word, voeg die emulgeerione wat op die koppelvlak geadsorbeer is, hul lipofiele groepe in die oliefase in, terwyl die hidrofiliese groepe in die waterfase is, wat die druppels gelaai maak. As gevolg van die feit dat die druppels van die emulsie dieselfde lading dra, stoot hulle mekaar af en word nie maklik geagglomereer nie, wat lei tot verhoogde stabiliteit. Daar kan gesien word dat hoe meer emulgeerione op die druppels geadsorbeer word, hoe groter is hul lading en hoe groter is hul vermoë om druppelkoalesensie te voorkom, wat die emulsiesisteem meer stabiel maak.
Die viskositeit van die emulsie-dispersiemedium het 'n sekere impak op die stabiliteit van die emulsie. Oor die algemeen, hoe hoër die viskositeit van die dispersiemedium, hoe hoër die stabiliteit van die emulsie. Dit is omdat die viskositeit van die dispersiemedium hoog is, wat die Brownse beweging van die vloeistofdruppels sterk belemmer, die botsing tussen die druppels vertraag en die stelsel stabiel hou. Polimeerstowwe wat gewoonlik in emulsies oplosbaar is, kan die viskositeit van die stelsel verhoog en die stabiliteit van die emulsie verbeter. Daarbenewens kan die polimeer ook 'n vaste-koppelvlak-gesigmasker vorm, wat die emulsiestelsel meer stabiel maak.
In sommige gevalle kan die byvoeging van vaste poeier ook die emulsie stabiliseer. Die vaste poeier is nie in water, olie of by die koppelvlak nie, afhangende van die benattingsvermoë van olie en water op die vaste poeier. As die vaste poeier nie heeltemal deur water benat word nie en wel deur olie benat kan word, sal dit by die water-olie-koppelvlak bly.
Die rede waarom die vaste poeier nie die emulsie stabiliseer nie, is dat die poeier wat by die koppelvlak versamel, nie die koppelvlak-gesigmasker versterk nie, wat soortgelyk is aan die koppelvlak-adsorpsie-emulgatormolekules. Daarom, hoe nader die vaste poeierdeeltjies by die koppelvlak gerangskik is, hoe stabieler sal die emulsie wees.
Oppervlakaktiewe stowwe het die vermoë om die oplosbaarheid van organiese verbindings wat onoplosbaar of effens oplosbaar is in water aansienlik te verhoog nadat miselle in water gevorm is, en die oplossing is op hierdie tydstip deursigtig. Hierdie effek van miselle word oplosbaarheid genoem. Oppervlakaktiewe stowwe wat oplossende effekte kan produseer, word oplosseerders genoem, en organiese verbindings wat oplosbaar gemaak word, word oplosbare verbindings genoem.
8. Skuim
Skuim speel 'n belangrike rol in die wasproses. Skuim verwys na die verspreidingsstelsel waarin gas in vloeistof of vaste stof versprei word. Gas is die verspreidingsfase, en vloeistof of vaste stof is die verspreidingsmedium. Eersgenoemde word vloeibare skuim genoem, terwyl laasgenoemde vaste skuim genoem word, soos skuimplastiek, skuimglas, skuimsement, ens.
(1) Vorming van skuim
Die skuim verwys hier na die samevoeging van borrels wat deur 'n vloeistoffilm geskei word. As gevolg van die groot verskil in digtheid tussen die verspreide fase (gas) en die verspreide medium (vloeistof), en die lae viskositeit van die vloeistof, kan die skuim altyd vinnig tot die vloeistofvlak styg.
Die proses om skuim te vorm, is om 'n groot hoeveelheid gas in die vloeistof te bring, en die borrels in die vloeistof keer vinnig terug na die vloeistofoppervlak, wat 'n borrelaggregaat vorm wat deur 'n klein hoeveelheid vloeistof en gas geskei word.
Skuim het twee merkwaardige eienskappe in morfologie: een is dat borrels as verspreide fase dikwels polihedraal is, want by die kruising van borrels is daar 'n neiging dat die vloeistoffilm dunner word, wat die borrels polihedraal maak. Wanneer die vloeistoffilm tot 'n sekere mate dunner word, sal die borrels breek; Tweedens kan die suiwer vloeistof nie stabiele skuim vorm nie, maar die vloeistof wat skuim kan vorm, bestaan uit ten minste twee of meer komponente. Die waterige oplossing van oppervlakaktiewe middel is 'n tipiese stelsel wat maklik skuim genereer, en die vermoë daarvan om skuim te genereer hou ook verband met ander eienskappe.
Oppervlakaktiewe stowwe met goeie skuimvermoë word skuimmiddels genoem. Alhoewel die skuimmiddel goeie skuimvermoë het, mag die gevormde skuim nie lank kan behou nie, dit wil sê, die stabiliteit daarvan mag nie goed wees nie. Om die stabiliteit van die skuim te handhaaf, word 'n stof wat die stabiliteit van die skuim kan verhoog, dikwels by die skuimmiddel gevoeg, wat skuimstabilisator genoem word. Die algemeen gebruikte skuimstabilisators is lauroieldiëtanolamien en dodeksieldimetielamienoksied.
(2) Stabiliteit van skuim
Skuim is 'n termodinamies onstabiele stelsel, en die finale tendens is dat die totale oppervlakarea van die vloeistof in die stelsel afneem en die vrye energie afneem na die breek van borrels. Die ontskuimingsproses is die proses waarin die vloeistoffilm wat die gas skei, van dikte verander totdat dit bars. Daarom word die stabiliteit van skuim hoofsaaklik bepaal deur die spoed van vloeistofafvoer en die sterkte van die vloeistoffilm. Daar is verskeie ander beïnvloedende faktore.
① Oppervlakspanning
Vanuit 'n energie-oogpunt is lae oppervlakspanning gunstiger vir die vorming van skuim, maar dit kan nie die stabiliteit van skuim waarborg nie. Lae oppervlakspanning, lae drukverskil, stadige vloeistofafvoerspoed en stadige vloeistoffilmverdunning is bevorderlik vir die stabiliteit van skuim.
② Oppervlakviskositeit
Die sleutelfaktor wat die stabiliteit van skuim bepaal, is die sterkte van die vloeistoffilm, wat hoofsaaklik bepaal word deur die fermheid van die oppervlakadsorpsiefilm, gemeet deur die oppervlakviskositeit. Eksperimente toon dat die skuim wat deur die oplossing met hoër oppervlakviskositeit geproduseer word, 'n langer lewensduur het. Dit is omdat die interaksie tussen geadsorbeerde molekules op die oppervlak lei tot die toename van membraansterkte, wat die lewensduur van skuim verbeter.
③ Oplossingsviskositeit
Wanneer die viskositeit van die vloeistof self toeneem, is die vloeistof in die vloeistoffilm nie maklik om ontslaan te word nie, en die spoed van die verdunning van die vloeistoffilmdikte is stadig, wat die tyd van die vloeistoffilmbreuk vertraag en die stabiliteit van die skuim verhoog.
④ Die 'herstellende' effek van oppervlakspanning
Oppervlakaktiewe stowwe wat op die oppervlak van die vloeibare film geadsorbeer is, het die vermoë om die uitbreiding of sametrekking van die vloeibare filmoppervlak te weerstaan, wat ons die hersteleffek noem. Dit is omdat daar 'n vloeibare film van oppervlakaktiewe stowwe op die oppervlak geadsorbeer is, en die uitbreiding van die oppervlakarea sal die konsentrasie van oppervlak-geadsorbeerde molekules verminder en oppervlakspanning verhoog. Verdere uitbreiding van die oppervlak sal groter moeite verg. Omgekeerd sal krimping van die oppervlakarea die konsentrasie van geadsorbeerde molekules op die oppervlak verhoog, wat oppervlakspanning verminder en verdere krimping belemmer.
⑤ Die diffusie van gas deur 'n vloeistoffilm
As gevolg van die bestaan van kapillêre druk, is die druk van klein borrels in die skuim hoër as dié van groot borrels, wat veroorsaak dat die gas in die klein borrels deur die vloeistoffilm in die laedruk-groot borrels diffundeer, wat lei tot die verskynsel dat die klein borrels kleiner word, die groot borrels groter word, en uiteindelik die skuim breek. As oppervlakaktiewe middel bygevoeg word, sal die skuim eenvormig en dig wees tydens skuim, en dit is nie maklik om te ontskuim nie. Aangesien die oppervlakaktiewe middel dig op die vloeistoffilm gerangskik is, is dit moeilik om te ventileer, wat die skuim meer stabiel maak.
⑥ Die invloed van oppervlaklading
As die skuimvloeistoffilm met dieselfde simbool gelaai is, sal die twee oppervlaktes van die vloeistoffilm mekaar afstoot, wat verhoed dat die vloeistoffilm verdun of selfs vernietig word. Ioniese oppervlakaktiewe stowwe kan hierdie stabiliserende effek bied.
Ten slotte, die sterkte van die vloeibare film is die sleutelfaktor om die stabiliteit van skuim te bepaal. As 'n oppervlakaktiewe middel vir skuimmiddels en skuimstabiliseerders, is die digtheid en fermheid van die oppervlakgeadsorbeerde molekules die belangrikste faktore. Wanneer die interaksie tussen die geadsorbeerde molekules op die oppervlak sterk is, is die geadsorbeerde molekules dig gerangskik, wat nie net die oppervlakgesigmasker self 'n hoë sterkte gee nie, maar ook die oplossing langs die oppervlakgesigmasker moeilik maak om te vloei as gevolg van die hoë oppervlakviskositeit, dus is dit relatief moeilik vir die vloeibare film om te dreineer, en die dikte van die vloeibare film is maklik om te handhaaf. Daarbenewens kan dig gerangskikte oppervlakmolekules ook die deurlaatbaarheid van gasmolekules verminder en sodoende die stabiliteit van skuim verhoog.
(3) Vernietiging van skuim
Die basiese beginsel van die vernietiging van skuim is om die toestande vir die vervaardiging van skuim te verander of die stabiliteitsfaktore van skuim uit te skakel, daarom is daar twee ontskuimingsmetodes, fisies en chemies.
Fisiese skuimontduiking is om die toestande waaronder skuim gegenereer word te verander terwyl die chemiese samestelling van die skuimoplossing onveranderd bly. Byvoorbeeld, eksterne kragversteuring, temperatuur- of drukverandering en ultrasoniese behandeling is alles effektiewe fisiese metodes om skuim te elimineer.
Die chemiese skuimontduikingsmetode is om sekere stowwe by te voeg wat met die skuimmiddel interaksie het, die sterkte van die vloeistoffilm in die skuim verminder, en dan die stabiliteit van die skuim verminder om die doel van ontskuiming te bereik. Sulke stowwe word ontskuimers genoem. Die meeste ontskuimers is oppervlakaktiewe stowwe. Daarom, volgens die meganisme van ontskuiming, moet ontskuimers 'n sterk vermoë hê om oppervlakspanning te verminder, maklik op die oppervlak geadsorbeer word, en swak interaksies tussen oppervlak-adsorbeerde molekules hê, wat lei tot 'n relatief los rangskikkingsstruktuur van geadsorbeerde molekules.
Daar is verskeie tipes skuimverdunners, maar hulle is meestal nie-ioniese oppervlakaktiewe stowwe. Nie-ioniese oppervlakaktiewe stowwe het anti-skuim eienskappe naby of bo hul troebelingspunt en word algemeen as skuimverdunners gebruik. Alkohole, veral dié met vertakkingsstrukture, vetsure en esters, poliamiede, fosfate, silikoonolies, ens., word ook algemeen as uitstekende skuimverdunners gebruik.
(4) Skuim en wasgoed
Daar is geen direkte verband tussen skuim en waseffek nie, en die hoeveelheid skuim beteken nie of die waseffek goed of sleg is nie. Byvoorbeeld, die skuimprestasie van nie-ioniese oppervlakaktiewe stowwe is baie minderwaardig as seep, maar hul skoonmaakkrag is baie beter as seep.
In sommige gevalle is skuim nuttig om vuiligheid te verwyder. Byvoorbeeld, wanneer eetgerei tuis gewas word, kan die skuim van die skoonmaakmiddel die oliedruppels wat afgespoel word, wegneem; wanneer matte geskrop word, help skuim om vaste vuiligheid soos stof en poeier weg te neem. Boonop kan skuim soms gebruik word as 'n aanduiding of die skoonmaakmiddel effektief is, want vetterige olievlekke kan die skuim van die skoonmaakmiddel inhibeer. Wanneer daar te veel olievlekke en te min skoonmaakmiddel is, sal daar geen skuim wees nie of die oorspronklike skuim sal verdwyn. Soms kan skuim ook gebruik word as 'n aanduiding of die spoelmiddel skoon is. Omdat die hoeveelheid skuim in die spoelmiddel geneig is om af te neem met die afname van die skoonmaakmiddelinhoud, kan die mate van spoeling geëvalueer word deur die hoeveelheid skuim.
9. Wasproses
In 'n breë sin is was die proses om ongewenste komponente van die voorwerp wat gewas word te verwyder en 'n sekere doel te bereik. Was in die gewone sin verwys na die proses om vuiligheid van die oppervlak van 'n draer te verwyder. Tydens was word die interaksie tussen vuiligheid en die draer verswak of uitgeskakel deur die werking van sommige chemiese stowwe (soos skoonmaakmiddels), wat die kombinasie van vuiligheid en draer omskep in die kombinasie van vuiligheid en skoonmaakmiddel, wat uiteindelik veroorsaak dat die vuiligheid en draer loskom. Aangesien die voorwerpe wat gewas moet word en die vuiligheid wat verwyder moet word, uiteenlopend is, is was 'n baie komplekse proses, en die basiese proses van was kan deur die volgende eenvoudige verhouding voorgestel word.
Draer • Vuil + Wasmiddel = Draer + Vuil • Wasmiddel
Die wasproses kan gewoonlik in twee fases verdeel word: een is die skeiding van vuilgoed en die draer daarvan onder die werking van wasmiddel; die tweede is dat die losgemaakte vuilgoed versprei en in die medium gesuspendeer word. Die wasproses is 'n omkeerbare proses, en vuilgoed wat in die medium versprei of gesuspendeer is, kan ook weer van die medium op die wasgoed neerslaan. Daarom moet 'n uitstekende wasmiddel nie net die vermoë hê om vuilgoed van die draer los te maak nie, maar ook 'n goeie vermoë hê om vuilgoed te versprei en te suspendeer, en te verhoed dat vuilgoed weer neerslaan.
(1) Soorte vuilgoed
Selfs vir dieselfde item, sal die tipe, samestelling en hoeveelheid vuiligheid wissel na gelang van die gebruiksomgewing. Olie-liggaamvuiligheid sluit hoofsaaklik dierlike en plantaardige olies in, sowel as minerale olies (soos ru-olie, stookolie, koolteer, ens.), terwyl vaste vuiligheid hoofsaaklik rook, stof, roes, koolstofswart, ens. insluit. Wat klerevuiligheid betref, is daar vuiligheid van die menslike liggaam, soos sweet, talg, bloed, ens.; Vuiligheid van voedsel, soos vrugtevlekke, eetbare olievlekke, speseryvlekke, stysel, ens.; Vuiligheid wat deur skoonheidsmiddels veroorsaak word, soos lipstiffie en naellak; Vuiligheid uit die atmosfeer, soos rook, stof, grond, ens.; Ander materiale soos ink, tee, verf, ens. Daar kan gesê word dat daar verskeie en uiteenlopende tipes is.
Verskeie soorte vuilgoed kan gewoonlik in drie kategorieë verdeel word: vaste vuilgoed, vloeibare vuilgoed en spesiale vuilgoed.
① Algemene vaste vuilgoed sluit deeltjies soos as, modder, grond, roes en koolstofswart in. Die meeste van hierdie deeltjies het 'n oppervlaklading, meestal negatief, en word maklik op veselagtige voorwerpe geadsorbeer. Oor die algemeen is vaste vuilgoed moeilik om in water op te los, maar kan versprei en gesuspendeer word deur skoonmaakmiddeloplossings. Vaste vuilgoed met klein deeltjies is moeilik om te verwyder.
② Vloeibare vuil is meestal olie-oplosbaar, insluitend dierlike en plantaardige olies, vetsure, vetalkohole, minerale olies en hul oksiede. Onder hulle kan dierlike en plantaardige olies en vetsure met alkali verseep word, terwyl vetalkohole en minerale olies nie deur alkali verseep word nie, maar wel in alkohole, eters en koolwaterstof-organiese oplosmiddels kan oplos, en deur waterige skoonmaakmiddeloplossings geëmulgeer en versprei word. Olie-oplosbare vloeibare vuil het oor die algemeen 'n sterk interaksiekrag met veselagtige voorwerpe en adsorbeer stewig aan vesels.
③ Spesiale vuilgoed sluit in proteïene, stysel, bloed, menslike afskeidings soos sweet, talg, urine, sowel as vrugtesap, teesap, ens. Die meeste van hierdie tipe vuilgoed kan sterk deur chemiese reaksies aan veselagtige voorwerpe adsorbeer. Daarom is dit nogal moeilik om dit af te was.
Verskeie soorte vuiligheid bestaan selde alleen, dikwels gemeng en geadsorbeer saam op voorwerpe. Vuiligheid kan soms oksideer, ontbind of verrot onder eksterne invloede, wat lei tot die vorming van nuwe vuiligheid.
(2) Die adhesie-effek van vuiligheid
Die rede waarom klere, hande, ens. vuil kan word, is omdat daar 'n soort interaksie tussen voorwerpe en vuil is. Daar is verskeie adhesie-effekte van vuil op voorwerpe, maar dit is hoofsaaklik fisiese adhesie en chemiese adhesie.
① Die fisiese adhesie van sigaretas, stof, sediment, koolstofswart en ander stowwe aan klere. Oor die algemeen is die interaksie tussen die aangehegte vuilgoed en die besmette voorwerp relatief swak, en die verwydering van vuilgoed is ook relatief maklik. Volgens verskillende kragte kan die fisiese adhesie van vuilgoed verdeel word in meganiese adhesie en elektrostatiese adhesie.
A: Meganiese adhesie verwys hoofsaaklik na die adhesie van vaste vuilgoed soos stof en sediment. Meganiese adhesie is 'n swak adhesiemetode vir vuilgoed, wat amper deur eenvoudige meganiese metodes verwyder kan word. Wanneer die deeltjiegrootte van die vuilgoed egter klein is (<0.1µm), is dit moeiliker om te verwyder.
B: Elektrostatiese adhesie word hoofsaaklik gemanifesteer deur die werking van gelaaide vuildeeltjies op voorwerpe met teenoorgestelde ladings. Die meeste veselagtige voorwerpe dra 'n negatiewe lading in water en word maklik vasgeheg deur positief gelaaide vuilgoed soos kalk. Sommige vuilgoed, alhoewel negatief gelaai, soos koolstofswartdeeltjies in waterige oplossings, kan aan vesels kleef deur ioonbrûe wat gevorm word deur positiewe ione (soos Ca2+, Mg2+, ens.) in water (ione tree saam op tussen veelvuldige teenoorgestelde ladings en tree op soos brûe).
Statiese elektrisiteit is sterker as eenvoudige meganiese aksie, wat dit relatief moeilik maak om vuiligheid te verwyder.
③ Verwydering van spesiale vuilgoed
Proteïen, stysel, menslike afskeidings, vrugtesap, teesap en ander soorte vuiligheid is moeilik om met algemene oppervlakaktiewe stowwe te verwyder en vereis spesiale behandelingsmetodes.
Proteïenvlekke soos room, eiers, bloed, melk en veluitskeidings is geneig tot koagulasie en denaturasie op vesels, en kleef stewiger vas. Vir proteïenbesoedeling kan protease gebruik word om dit te verwyder. Die protease kan proteïene in vuiligheid afbreek in wateroplosbare aminosure of oligopeptiede.
Styselvlekke kom hoofsaaklik van voedsel, terwyl ander soos vleissappe, pasta, ens. Styselensieme het 'n katalitiese effek op die hidrolise van styselvlekke, wat stysel in suikers afbreek.
Lipase kan die ontbinding van sommige trigliseriede kataliseer wat moeilik is om deur konvensionele metodes te verwyder, soos sebum wat deur die menslike liggaam afgeskei word, eetbare olies, ens., om trigliseriede in oplosbare gliserol en vetsure af te breek.
Sommige gekleurde vlekke van vrugtesap, teesap, ink, lipstiffie, ens. is dikwels moeilik om deeglik skoon te maak, selfs na herhaalde was. Hierdie tipe vlek kan verwyder word deur oksidasie-reduksie-reaksies met behulp van oksidante of reduseermiddels soos bleikmiddel, wat die struktuur van die chromofoor of chromofoorgroepe afbreek en dit in kleiner wateroplosbare komponente afbreek.
Vanuit die perspektief van droogskoonmaak is daar rofweg drie soorte vuilgoed.
① Olie-oplosbare vuilgoed sluit verskeie olies en vette in, wat vloeibaar of olierig is en oplosbaar is in droogskoonmaakmiddel.
② Wateroplosbare vuilgoed is oplosbaar in waterige oplossing, maar onoplosbaar in droogskoonmaakmiddels. Dit adsorbeer op klere in die vorm van 'n waterige oplossing, en nadat die water verdamp het, word korrelvormige vaste stowwe soos anorganiese soute, stysel, proteïene, ens. neergeslaan.
③ Olie-water-onoplosbare vuil is onoplosbaar in beide water en droogskoonmaakoplosmiddels, soos koolstofswart, verskeie metaalsilikate en oksiede.
As gevolg van die verskillende eienskappe van verskillende soorte vuilgoed, is daar verskillende maniere om vuilgoed tydens die droogskoonmaakproses te verwyder. Olie-oplosbare vuilgoed, soos dierlike en plantaardige olies, minerale olies en vette, is maklik oplosbaar in organiese oplosmiddels en kan maklik tydens droogskoonmaak verwyder word. Die uitstekende oplosbaarheid van droogskoonmaakoplosmiddels vir olie en vet is hoofsaaklik te danke aan van der Waals-kragte tussen molekules.
Vir die verwydering van wateroplosbare vuilgoed soos anorganiese soute, suikers, proteïene, sweet, ens., is dit ook nodig om 'n gepaste hoeveelheid water by die droogskoonmaakmiddel te voeg, anders is wateroplosbare vuilgoed moeilik om uit klere te verwyder. Maar water is moeilik om op te los in droogskoonmaakmiddels, daarom moet oppervlakaktiewe stowwe bygevoeg word om die hoeveelheid water te verhoog. Die water wat in droogskoonmaakmiddels teenwoordig is, kan vuilgoed en die oppervlak van klere hidreer, wat dit maklik maak om met die polêre groepe van oppervlakaktiewe stowwe te reageer, wat voordelig is vir die adsorpsie van oppervlakaktiewe stowwe op die oppervlak. Boonop, wanneer oppervlakaktiewe stowwe miselle vorm, kan wateroplosbare vuilgoed en water in die miselle oplos. Oppervlakaktiewe stowwe kan nie net die waterinhoud in droogskoonmaakoplosmiddels verhoog nie, maar ook die herafsetting van vuilgoed voorkom om die skoonmaakeffek te verbeter.
Die teenwoordigheid van 'n klein hoeveelheid water is nodig om wateroplosbare vuilgoed te verwyder, maar oormatige water kan veroorsaak dat sommige klere vervorm, kreukel, ens., daarom moet die waterinhoud in die droë wasmiddel matig wees.
Vaste deeltjies soos as, modder, grond en koolstofswart, wat nie wateroplosbaar of olieoplosbaar is nie, kleef gewoonlik aan klere deur elektrostatiese adsorpsie of deur verbinding met olievlekke. In droogskoonmaak kan die vloei en impak van oplosmiddels veroorsaak dat vuilgoed wat deur elektrostatiese kragte geadsorbeer word, afval, terwyl droogskoonmaakmiddels olievlekke kan oplos, wat veroorsaak dat vaste deeltjies wat met die olievlekke verbind en aan die klere kleef, van die droogskoonmaakmiddel afval. Die klein hoeveelheid water en oppervlakaktiewe stowwe in die droogskoonmaakmiddel kan die vaste vuildeeltjies wat afval stabiel opskort en versprei, wat verhoed dat hulle weer op die klere neerslaan.
(5) Faktore wat die waseffek beïnvloed
Die gerigte adsorpsie van oppervlakaktiewe stowwe by die koppelvlak en die vermindering van oppervlakspanning (grensvlakspanning) is die hoof faktore vir die verwydering van vloeibare of vaste vuilgoed. Maar die wasproses is relatief kompleks, en selfs die waseffek van dieselfde tipe skoonmaakmiddel word deur baie ander faktore beïnvloed. Hierdie faktore sluit in die konsentrasie van skoonmaakmiddel, temperatuur, aard van vuilgoed, tipe vesel en stofstruktuur.
① Konsentrasie van oppervlakaktiewe stowwe
Die miselle van oppervlakaktiewe stowwe in die oplossing speel 'n belangrike rol in die wasproses. Wanneer die konsentrasie die kritieke miselkonsentrasie (cmc) bereik, neem die waseffek skerp toe. Daarom moet die konsentrasie van skoonmaakmiddel in die oplosmiddel hoër as die CMC-waarde wees om 'n goeie waseffek te verkry. Wanneer die konsentrasie van oppervlakaktiewe stowwe egter die CMC-waarde oorskry, word die toenemende waseffek minder beduidend, en 'n oormatige toename in die konsentrasie van oppervlakaktiewe stowwe is onnodig.
Wanneer oplosbaarheid gebruik word om olievlekke te verwyder, selfs al is die konsentrasie bo die CMC-waarde, neem die oplosbaarheidseffek steeds toe met die toename van die oppervlakaktiewe middelkonsentrasie. Op hierdie tydstip is dit raadsaam om wasmiddel plaaslik te gebruik, soos op die manchetten en krae van klere waar daar baie vuil is. Wanneer gewas word, kan 'n laag wasmiddel eers aangewend word om die oplosbaarheidseffek van oppervlakaktiewe stowwe op olievlekke te verbeter.
② Temperatuur het 'n beduidende impak op die skoonmaakeffek. Oor die algemeen is die verhoging van die temperatuur voordelig vir die verwydering van vuiligheid, maar soms kan oormatige temperatuur ook nadelige faktore veroorsaak.
'n Toename in temperatuur is voordelig vir die verspreiding van vuiligheid. Vaste olievlekke word maklik geëmulgeer wanneer die temperatuur bo hul smeltpunt is, en vesels verhoog ook hul uitsettingsgraad as gevolg van die toename in temperatuur. Hierdie faktore is almal voordelig vir die verwydering van vuiligheid. Vir stywe materiale word die mikro-gapings tussen vesels egter verminder na veseluitsetting, wat nie bevorderlik is vir die verwydering van vuiligheid nie.
Temperatuurveranderinge beïnvloed ook die oplosbaarheid, CMC-waarde en miselgrootte van oppervlakaktiewe stowwe, wat die waseffek beïnvloed. Lang koolstofketting-oppervlakaktiewe stowwe het laer oplosbaarheid by lae temperature, en soms selfs laer oplosbaarheid as die CMC-waarde. In hierdie geval moet die wastemperatuur toepaslik verhoog word. Die effek van temperatuur op die CMC-waarde en miselgrootte verskil vir ioniese en nie-ioniese oppervlakaktiewe stowwe. Vir ioniese oppervlakaktiewe stowwe lei 'n toename in temperatuur gewoonlik tot 'n toename in CMC-waarde en 'n afname in miselgrootte. Dit beteken dat die konsentrasie van oppervlakaktiewe stowwe in die wasoplossing verhoog moet word. Vir nie-ioniese oppervlakaktiewe stowwe lei toenemende temperatuur tot 'n afname in hul CMC-waarde en 'n beduidende toename in hul miselgrootte. Daar kan gesien word dat 'n toepaslike verhoging van temperatuur nie-ioniese oppervlakaktiewe stowwe kan help om hul oppervlakaktiwiteit uit te oefen. Maar die temperatuur moet nie sy troebelpunt oorskry nie.
Kortliks, die geskikste wastemperatuur hou verband met die formule van die wasmiddel en die voorwerp wat gewas word. Sommige wasmiddels het goeie skoonmaakeffekte by kamertemperatuur, terwyl sommige wasmiddels aansienlik verskillende skoonmaakeffekte vir koue en warm wasgoed het.
③ Skuim
Mense verwar dikwels skuimvermoë met waseffek, en glo dat wasmiddels met sterk skuimvermoë beter waseffek het. Die resultate toon dat die waseffek nie direk verband hou met die hoeveelheid skuim nie. Byvoorbeeld, die gebruik van lae-skuimende wasmiddel vir wasgoed het nie 'n slegter waseffek as hoë-skuimende wasmiddel nie.
Alhoewel skuim nie direk verband hou met was nie, is skuim steeds nuttig om vuiligheid in sommige situasies te verwyder. Byvoorbeeld, die skuim van die wasmiddel kan die oliedruppels wegvoer wanneer skottelgoed met die hand gewas word. Wanneer die mat geskrop word, kan skuim ook vaste vuildeeltjies soos stof wegneem. Stof maak 'n groot deel van die matvuiligheid uit, daarom moet tapytreiniger 'n sekere skuimvermoë hê.
Skuimkrag is ook belangrik vir sjampoe. Die fyn skuim wat deur die vloeistof geproduseer word wanneer hare gewas of gebad word, laat mense gemaklik voel.
④ Tipes vesels en fisiese eienskappe van tekstiele
Benewens die chemiese struktuur van vesels wat die adhesie en verwydering van vuiligheid beïnvloed, het die voorkoms van vesels en die organisatoriese struktuur van garings en materiale ook 'n impak op die moeilikheidsgraad van vuilverwydering.
Die skubbe van wolvesels en die plat strookagtige struktuur van katoenvesels is meer geneig om vuil op te gaar as gladde vesels. Koolswart wat byvoorbeeld aan sellulosefilm (kleeffilm) vassit, is maklik om te verwyder, terwyl koolstofswart wat aan katoenstof vassit, moeilik is om af te was. Kortveselstof van poliëster is byvoorbeeld meer geneig om olievlekke op te gaar as langveselstof, en die olievlekke op kortveselstof is ook moeiliker om te verwyder as dié op langveselstof.
Styf gedraaide gare en stywe materiale kan, as gevolg van die klein mikro-gapings tussen vesels, die indringing van vuiligheid weerstaan, maar ook verhoed dat die skoonmaakoplossing interne vuiligheid verwyder. Daarom het stywe materiale aanvanklik goeie weerstand teen vuiligheid, maar dit is ook moeilik om skoon te maak sodra dit besmet is.
⑤ Die hardheid van water
Die konsentrasie van metaalione soos Ca2+ en Mg2+ in water het 'n beduidende impak op die waseffek, veral wanneer anioniese oppervlakaktiewe stowwe Ca2+ en Mg2+ ione teëkom om kalsium- en magnesiumsoute met swak oplosbaarheid te vorm, wat hul skoonmaakvermoë kan verminder. Selfs al is die konsentrasie van oppervlakaktiewe stowwe hoog in harde water, is hul skoonmaakeffek steeds baie slegter as in distillasie. Om die beste waseffek van oppervlakaktiewe stowwe te verkry, moet die konsentrasie van Ca2+ ione in water verminder word tot onder 1 × 10-6 mol/L (CaCO3 moet verminder word tot 0.1 mg/L). Dit vereis die byvoeging van verskeie versagmiddels tot die skoonmaakmiddel.
Plasingstyd: 16 Augustus 2024