La força de contracció de qualsevol longitud d’unitat a la superfície del líquid s’anomena tensió superficial i la unitat és N. · m-1.
La propietat de reduir la tensió superficial del dissolvent s’anomena activitat superficial i una substància amb aquesta propietat s’anomena substància activa en superfície.
La substància activa de la superfície que pot unir molècules en solució aquosa i formar micel·les i altres associacions, i tenir una alta activitat superficial, alhora que té l'efecte de humitar, emulsionar, espumar, rentar, etc. s'anomena tensioactiu.
El tensioactiu són compostos orgànics amb estructura i propietat especial, que poden canviar significativament la tensió interfacial entre dues fases o la tensió superficial dels líquids (generalment aigua), amb humectació, espuma, emulsionant, rentat i altres propietats.
En termes d’estructura, els tensioactius tenen una característica comuna, ja que contenen dos grups de naturalesa diferent a les seves molècules. En un dels extrems hi ha una llarga cadena de grup no polar, soluble en oli i insoluble en aigua, també coneguda com a grup hidrofòbic o grup repetit d’aigua. Aquest grup d’aigua-repetents és generalment llargues cadenes d’hidrocarburs, de vegades també per a fluor orgànic, silici, organofosfat, cadena d’organotina, etc. A l’altre extrem és un grup soluble en aigua, un grup hidrofílic o un grup repetit d’oli. El grup hidròfil ha de ser prou hidròfil per assegurar -se que els tensioactius sencers siguin solubles en aigua i tinguin la solubilitat necessària. Com que els tensioactius contenen grups hidròfils i hidrofòbics, poden ser solubles en almenys una de les fases líquides. Aquesta propietat hidrofílica i lipofílica del tensioactiu s’anomena amfifilicitat.
El tensioactiu és una mena de molècules amfifíliques amb grups hidrofòbics i hidròfils. Els grups hidrofòbics de tensioactius es componen generalment d’hidrocarburs de cadena llarga, com ara alquil C8 ~ C20 de cadena recta, alquil C8 ~ C20 ， alquilfenil (número de carboni alquil és de 8 ~ 16) i similars. La diferència que és petita entre grups hidrofòbics es troba principalment en els canvis estructurals de les cadenes d’hidrocarburs. I els tipus de grups hidròfils són més, de manera que les propietats dels tensioactius estan relacionades principalment amb grups hidròfils a més de la mida i la forma dels grups hidrofòbics. Els canvis estructurals dels grups hidròfils són més grans que els dels grups hidrofòbics, de manera que la classificació dels tensioactius es basa generalment en l'estructura de grups hidròfils. Aquesta classificació es basa en si el grup hidròfil és iònic o no, i es divideix en aniónics, catiònics, no iònics, zwitterionics i altres tipus especials de tensioactius.
① Adsorció de tensioactius a la interfície
Les molècules tensioactives són molècules amfifíliques que tenen grups lipofílics i hidròfils. Quan el tensioactiu està dissolt en aigua, el seu grup hidròfil s’atrau per l’aigua i es dissol en l’aigua, mentre que el seu grup lipofílic és repel·lit per aigua i deixa aigua, donant lloc a l’adsorció de molècules tensioactives (o ions) a la interfície de les dues fases, cosa que redueix la tensió interfacial entre les dues fases. Les molècules (o ions) més tensioactives s’absorbeixen a la interfície, més gran és la reducció de la tensió interfacial.
② Algunes propietats de la membrana d’adsorció
Pressió superficial de la membrana d’adsorció: adsorció tensioactiva a la interfície de gas-líquid per formar una membrana d’adsorció, com ara situar una làmina flotant extraïble de fricció a la interfície, la fulla flotant empeny la membrana adsorbent al llarg de la superfície de la solució i la membrana genera una pressió a la làmina flotant, que s’anomena pressió de la superfície.
Viscositat superficial: com la pressió de la superfície, la viscositat superficial és una propietat exposada per la membrana molecular insoluble. Suspès per un fil de filferro de metall fi, de manera que el seu pla es posa en contacte amb la superfície de l’aigua del dipòsit, gireu l’anell de platí, l’anell de platí per la viscositat de l’objectiu de l’aigua, l’amplitud decau gradualment, segons la qual es pot mesurar la viscositat de la superfície. El mètode és: Primer, l’experiment es realitza a la superfície d’aigua pura per mesurar la decadència d’amplitud, i després es mesura la decadència després de la formació de la membrana superficial i la viscositat de la membrana superficial deriva de la diferència entre tots dos.
La viscositat superficial està estretament relacionada amb la solidesa de la membrana superficial i, com que la membrana d’adsorció té pressió i viscositat superficial, ha de tenir elasticitat. Com més alta sigui la pressió superficial i més gran és la viscositat de la membrana adsorbida, més gran és el seu mòdul elàstic. El mòdul elàstic de la membrana d’adsorció superficial és important en el procés d’estabilització de bombolles.
③ Formació de micel·les
Les solucions diluïdes dels tensioactius obeeixen les lleis seguides de solucions ideals. La quantitat de tensioactiu adsorbit a la superfície de la solució augmenta amb la concentració de la solució, i quan la concentració arriba o supera un valor determinat, la quantitat d’adsorció ja no augmenta, i aquestes molècules tensioactives excessives es troben en la solució de manera casual o d’alguna manera regular. Tant la pràctica com la teoria demostren que formen associacions en solució i aquestes associacions s’anomenen micelles.
Concentració crítica de micela (CMC): la concentració mínima a la qual els tensioactius formen micel·les en solució s’anomena concentració de micela crítica.
④ Valors CMC dels tensioactius comuns.
HLB és l’abreviatura de l’equilibri lipòfil hidròfil, que indica l’equilibri hidrofílic i lipofílic dels grups hidròfils i lipofílics del tensioactiu, és a dir, el valor HLB del tensioactiu. Un gran valor HLB indica una molècula amb una forta hidrofilicitat i una lipofilicitat feble; Per contra, una forta lipofilicitat i una hidrofilicitat feble.
① Disposicions del valor HLB
El valor HLB és un valor relatiu, de manera que quan el valor HLB es desenvolupa, com a estàndard, el valor HLB de la cera de parafina, que no té propietats hidròfils, és 0, mentre que el valor HLB de sodi dodecil sulfat Amb els valors de HLB inferiors a 10 són lipofílics, mentre que els superiors a 10 són hidròfils. Així, el punt d’inflexió de lipofílica a hidròfil és d’uns 10.
A partir dels valors HLB dels tensioactius, es pot obtenir una idea general dels seus possibles usos, tal com es mostra a la taula 1-3.
Dos líquids mútuament insolubles, un dispersos en l’altre com a partícules (gotetes o cristalls líquids) formen un sistema anomenat emulsió. Aquest sistema és termodinàmicament inestable a causa de l’augment de la zona límit dels dos líquids quan es forma l’emulsió. Per tal de fer que l’emulsió sigui estable, cal afegir un tercer component - emulsionant per reduir l’energia interfacial del sistema. L’emulsionant pertany a tensioactiu, la seva funció principal és jugar el paper de l’emulsió. La fase de l’emulsió que existeix com a gotetes s’anomena fase dispersa (o fase interior, fase discontinu) i l’altra fase que s’uneix entre si s’anomena medi de dispersió (o fase exterior, fase contínua).
① Emulsionants i emulsions
Emulsions comunes, una fase és l’aigua o la solució aquosa, l’altra fase són substàncies orgàniques que no són miscibles amb aigua, com greix, cera, etc. L’emulsió formada per aigua i el petroli es pot dividir en dos tipus segons la seva situació de dispersió (aigua/oli). Aigua complexa en oli en aigua amb tipus o/w del tipus i també es poden formar multiemulsions O/W/O tipus Oil-in-Oil.
Els emulsionants s’utilitzen per estabilitzar les emulsions reduint la tensió interfacial i formant membrana interfacial d’una sola molècula.
En l'emulsificació dels requisits emulsionants:
R: L’emulsionant ha de ser capaç d’adsorbir o enriquir la interfície entre les dues fases, de manera que es redueix la tensió interfacial;
B: L’emulsionant ha de donar les partícules a la càrrega, de manera que la repulsió electrostàtica entre les partícules, o forma una membrana protectora estable i altament viscosa al voltant de les partícules.
Per tant, la substància utilitzada com a emulsionant ha de tenir grups amfifílics per tal d’emulsionar -se i els tensioactius poden complir aquest requisit.
② Mètodes de preparació d’emulsions i factors que afecten l’estabilitat de les emulsions
Hi ha dues maneres de preparar emulsions: una és utilitzar el mètode mecànic per dispersar el líquid en partícules minúscules en un altre líquid, que s’utilitza majoritàriament a la indústria per preparar emulsions; L’altra és dissoldre el líquid en estat molecular en un altre líquid, i després fer -lo reunir adequadament per formar emulsions.
L’estabilitat d’una emulsió és la capacitat d’agregació anti-partícula que condueix a la separació de fase. Les emulsions són sistemes termodinàmicament inestables amb gran energia lliure. Per tant, l’anomenada estabilitat d’una emulsió és en realitat el temps necessari perquè el sistema arribi a l’equilibri, és a dir, el temps necessari per a la separació d’un dels líquids del sistema.
Quan la membrana interfacial amb alcohols grassos, àcids grassos i amines grasses i altres molècules orgàniques polars, la força de la membrana és significativament més elevada. Això es deu al fet que, a la capa d’adsorció interfacial de molècules i alcohols emulsionants, àcids i amines i altres molècules polars per formar un "complex", de manera que la força de la membrana interfacial augmenta.
Els emulsionants que consisteixen en més de dos tensioactius s’anomenen emulsionants mixtes. Emulsionant mixt adsorbit a la interfície d’aigua/oli; L’acció intermolecular pot formar complexos. A causa de la forta acció intermolecular, la tensió interfacial es redueix significativament, augmenta significativament la quantitat d’emulsionador adsorbit a la interfície, augmenta la formació de la densitat de membrana interfacial, augmenta la força.
La càrrega de les perles líquides té un efecte significatiu en l'estabilitat de l'emulsió. Emulsions estables, les perles líquides de les quals es carreguen generalment. Quan s’utilitza un emulsionant iònic, l’ió emulsionant adsorbit a la interfície té el seu grup lipofílic inserit a la fase d’oli i el grup hidròfil es troba en la fase d’aigua, fent que les perles líquides es carreguessin. A mesura que les perles d’emulsió amb la mateixa càrrega, es repel·len, no són fàcils d’aglomerar, de manera que s’incrementa l’estabilitat. Es pot veure que els ions més emulsionants adsorbits a les perles, més gran és la càrrega, més gran és la capacitat d’evitar que les perles es produeixin aglomeració, més estable és el sistema d’emulsió.
La viscositat del medi de dispersió de l’emulsió té una certa influència en l’estabilitat de l’emulsió. Generalment, com més alta sigui la viscositat del medi de dispersió, més gran és l’estabilitat de l’emulsió. Això es deu al fet que la viscositat del medi de dispersió és gran, cosa que té un fort efecte sobre el moviment brownià de les perles líquides i alenteix la col·lisió entre les perles líquides, de manera que el sistema es mantingui estable. Normalment, les substàncies de polímer que es poden dissoldre en emulsions poden augmentar la viscositat del sistema i fer que l’estabilitat de les emulsions sigui més elevada. A més, els polímers també poden formar una membrana interfacial forta, fent que el sistema d’emulsió sigui més estable.
En alguns casos, l’addició de pols sòlida també pot fer que l’emulsió tendeixi a estabilitzar -se. La pols sòlida es troba a l’aigua, l’oli o la interfície, depenent de l’oli, l’aigua de la capacitat d’humitat de la pols sòlida, si la pols sòlida no està completament mullada amb aigua, però també mullada per l’oli, romandrà a l’aigua i a la interfície d’oli.
La pols sòlida no fa que l’emulsió sigui estable perquè la pols es reuneix a la interfície millora la membrana interfacial, que és similar a l’adsorció interfacial de molècules emulsionants, de manera que més estretament el material de pols sòlid s’organitza a la interfície, més estable és l’emulsió.
Els tensioactius tenen la capacitat d’augmentar significativament la solubilitat de substàncies orgàniques insolubles o lleugerament solubles en aigua després de formar micel·les en solució aquosa i la solució és transparent en aquest moment. Aquest efecte de la micela s’anomena solubilització. El tensioactiu que pot produir solubilització s’anomena solubilitzador i la matèria orgànica que es solubilitza s’anomena matèria solubilitzada.
L’escuma té un paper important en el procés de rentat. L’escuma és un sistema de dispersió en el qual un gas es dispersa en un líquid o sòlid, amb el gas com a fase dispersa i el líquid o sòlid com a medi dispersant, el primer s’anomena escuma líquida, mentre que la segona s’anomena escuma sòlida, com ara plàstic foomenat, vidre espumós, ciment en desgavell, etc.
(1) Formació d'escuma
Per escuma volem dir aquí un agregat de bombolles d’aire separades per una membrana líquida. Aquest tipus de bombolla sempre puja ràpidament a la superfície líquida a causa de la gran diferència de densitat entre la fase dispersa (gas) i el medi de dispersió (líquid), combinat amb la baixa viscositat del líquid.
El procés de formació d’una bombolla és portar una gran quantitat de gas al líquid i les bombolles del líquid tornen ràpidament a la superfície, formant un agregat de bombolles separades per una petita quantitat de gas líquid.
L’escuma té dues característiques significatives pel que fa a la morfologia: una és que les bombolles com a fase dispersa sovint són de forma polièdrica, això es deu al fet que a la intersecció de les bombolles, hi ha una tendència a que la pel·lícula líquida s’acabi de manera que les bombolles es converteixin en poliedral, quan la pel·lícula líquida s’executa en certesa, condueix a la ruptura de la bombolla; El segon és que els líquids purs no poden formar escuma estable, el líquid que pot formar escuma és almenys dos o més components. Les solucions aquoses de tensioactius són típiques dels sistemes propensos a la generació d’escuma i la seva capacitat de generar escuma també està relacionada amb altres propietats.
Els tensioactius amb un bon poder espumós s’anomenen agents espumants. Tot i que l’agent d’escuma té una bona capacitat d’escuma, però l’escuma formada pot no ser capaç de mantenir molt de temps, és a dir, la seva estabilitat no és necessàriament bona. Per tal de mantenir l’estabilitat de l’escuma, sovint en l’agent d’escuma per afegir substàncies que poden augmentar l’estabilitat de l’escuma, la substància s’anomena estabilitzador d’escuma, l’estabilitzador utilitzat habitualment és lauril dietanolamina i l’òxid de dodecil dimetilamina.
(2) Estabilitat de l'escuma
L’escuma és un sistema termodinàmicament inestable i la tendència final és que la superfície total del líquid dins del sistema disminueix després que la bombolla es trenqui i l’energia lliure disminueixi. El procés de difoaming és el procés pel qual la membrana líquida que separa el gas es fa més gruixuda i més fina fins que es trenca. Per tant, el grau d’estabilitat de l’escuma es determina principalment per la velocitat de descàrrega de líquids i la força de la pel·lícula líquida. Els factors següents també influeixen en això.
(3) Destrucció d'escuma
El principi bàsic de la destrucció d’escuma és canviar les condicions que produeixen l’escuma o eliminar els factors estabilitzadors de l’escuma, per la qual cosa hi ha mètodes físics i químics de defoaming.
El desfoaming físic significa canviar les condicions de la producció d’escuma mantenint la composició química de la solució d’escuma, com ara alteracions externes, els canvis en la temperatura o la pressió i el tractament d’ultrasons són mètodes físics efectius per eliminar l’escuma.
El mètode de difoaming químic és afegir certes substàncies per interactuar amb l’agent d’escuma per reduir la força de la pel·lícula líquida a l’escuma i, per tant, reduir l’estabilitat de l’escuma per assolir el propòsit de difoar, aquestes substàncies s’anomenen defoamers. La majoria dels defoamers són tensioactius. Per tant, segons el mecanisme de difoaming, el defoamer hauria de tenir una forta capacitat de reduir la tensió superficial, fàcil d’adsorbir a la superfície i la interacció entre les molècules d’adsorció de la superfície és feble, les molècules d’adsorció disposades en una estructura més losa.
Hi ha diversos tipus de defoamer, però bàsicament, tots són tensioactius no iònics. Els tensioactius no iònics tenen propietats anti-foaming a prop o per sobre del seu punt de núvol i sovint s’utilitzen com a defoamers. Els alcohols, especialment els alcohols amb una estructura ramificada, àcids grassos i èsters d’àcids grassos, poliamides, èsters de fosfat, olis de silicona, etc. també s’utilitzen habitualment com a excel·lents defoamers.
(4) escuma i rentat
No hi ha cap vincle directe entre l'efectivitat de l'escuma i el rentat i la quantitat d'escuma no indica l'efectivitat del rentat. Per exemple, els tensioactius no iònics tenen molt menys propietats d’escuma que els sabons, però la seva descontaminació és molt millor que els sabons.
En alguns casos, l'escuma pot ser útil per eliminar la brutícia i la brutícia. Per exemple, quan es renta els plats a la llar, l’escuma del detergent recull les gotes d’oli i quan es frega les catifes, l’escuma ajuda a recollir pols, pols i una altra brutícia sòlida. A més, l’escuma de vegades es pot utilitzar com a indicació de l’efectivitat d’un detergent. Com que els olis grassos tenen un efecte inhibidor sobre l’escuma del detergent, quan hi ha massa oli i poc detergent, no es generarà cap escuma ni desapareixerà l’escuma original. De vegades, l'escuma també es pot utilitzar com a indicador de la neteja d'un esbandit, ja que la quantitat d'escuma de la solució d'esbandida tendeix a disminuir amb la reducció del detergent, de manera que es pot utilitzar la quantitat d'escuma per avaluar el grau d'esbandit.
En un sentit ampli, el rentat és el procés d’eliminar els components no desitjats de l’objecte a rentar i assolir algun propòsit. El rentat en el sentit habitual es refereix al procés d’eliminació de brutícia de la superfície del portador. En el rentat, la interacció entre la brutícia i el portador és debilitada o eliminada per l’acció d’algunes substàncies químiques (per exemple, detergent, etc.), de manera que la combinació de brutícia i portador es canvia en la combinació de brutícia i detergent, i finalment la brutícia està separada del portador. A mesura que els objectes que s’han de rentar i la brutícia que s’ha d’eliminar són diversos, el rentat és un procés molt complex i el procés bàsic de rentat es pot expressar en les següents relacions senzilles.
Carrie ·· Dirt + detergent = portador + brutícia ·
El procés de rentat es pot dividir normalment en dues etapes: en primer lloc, sota l’acció del detergent, la brutícia està separada del seu portador; En segon lloc, la brutícia separada es dispersa i se suspèn al mitjà. El procés de rentat és un procés reversible i la brutícia dispersa i suspesa en el medi també es pot tornar a precipitar del medi a l’objecte que es renta. Per tant, un bon detergent hauria de tenir la capacitat de dispersar i suspendre la brutícia i evitar la redeposició de la brutícia, a més de la capacitat d’eliminar la brutícia del portador.
(1) Tipus de brutícia
Fins i tot per al mateix element, el tipus, la composició i la quantitat de brutícia poden variar segons l’entorn en què s’utilitza. La brutícia del cos d’oli és principalment alguns olis d’animals i verdures i olis minerals (com ara cru, combustible, quitrà de carbó, etc.), la brutícia sòlida és principalment sutge, cendra, rovell, negre de carboni, etc. En termes de brutícia de roba, hi ha brutícia del cos humà, com la suor, el sebum, la sang, etc.; La brutícia dels aliments, com ara taques de fruita, taques d’oli de cuina, taques de condiment, midó, etc .; brutícia de cosmètics, com pintallavis, esmalt d’ungles, etc .; brutícia de l’atmosfera, com ara sutge, pols, fang, etc .; D’altres, com tinta, te, recobriment, etc. Ve en diversos tipus.
Els diversos tipus de brutícia es poden dividir normalment en tres categories principals: brutícia sòlida, brutícia líquida i brutícia especial.
① brutícia sòlida
La brutícia sòlida comuna inclou partícules de cendra, fang, terra, rovell i negre de carboni. La majoria d’aquestes partícules tenen una càrrega elèctrica a la seva superfície, la majoria es carreguen negativament i es poden adsorbir fàcilment en articles de fibra. La brutícia sòlida és generalment difícil de dissoldre en l’aigua, però es pot dispersar i suspendre per solucions de detergent. La brutícia sòlida amb un punt de massa menor és més difícil d’eliminar.
② brutícia líquida
La brutícia líquida és majoritàriament soluble en oli, incloent olis vegetals i animals, àcids grassos, alcohols grassos, olis minerals i els seus òxids. Entre ells, es poden produir olis vegetals i animals, àcids grassos i saponificació alcalí, mentre que els alcohols grassos, els olis minerals no són saponificats per alcali, sinó que poden ser solubles en alcohols, èters i dissolvents orgànics hidrocarburs i la solució de la solució d’aigua de detergent i dispersió. La brutícia líquida soluble en oli té generalment una força forta amb els articles de fibra i s’adsorbeix més fermament a les fibres.
③ brutícia especial
La brutícia especial inclou proteïnes, midó, sang, secrecions humanes com la suor, el sèu, l’orina i el suc de fruita i el suc de te. La major part d’aquest tipus de brutícia es pot adsorbir químicament i fortament en articles de fibra. Per tant, és difícil rentar -se.
Els diversos tipus de brutícia rarament es troben sols, però sovint es barregen i s’adsorbeixen a l’objecte. De vegades, la brutícia es pot oxidar, descompondre o decaure sota influències externes, creant així una nova brutícia.
（2） Adhesió de la brutícia
La roba, les mans, etc., es pot tacar perquè hi ha algun tipus d’interacció entre l’objecte i la brutícia. La brutícia s’adhereix a objectes de diverses maneres, però no hi ha més que adhesions físiques i químiques.
① L’adhesió de sutge, pols, fang, sorra i carbó vegetal a la roba és una adhesió física. En general, mitjançant aquesta adhesió de brutícia i el paper entre l’objecte tacat és relativament feble, l’eliminació de la brutícia també és relativament fàcil. Segons les diferents forces, l’adhesió física de la brutícia es pot dividir en adhesió mecànica i adhesió electrostàtica.
R: adhesió mecànica
Aquest tipus d’adhesió es refereix principalment a l’adhesió d’alguna brutícia sòlida (per exemple, pols, fang i sorra). L’adhesió mecànica és una de les formes més febles d’adhesió de la brutícia i es pot eliminar gairebé per mitjans purament mecànics, però quan la brutícia és petita (<0.1um), és més difícil d’eliminar.
B ： Adhesió electrostàtica
L’adhesió electrostàtica es manifesta principalment en l’acció de partícules de brutícia carregades sobre objectes carregats oposadament. La majoria dels objectes fibrosos es carreguen negativament en aigua i es poden adherir fàcilment amb certes brutícia de càrrega positivament, com ara tipus de calç. Una mica de brutícia, tot i que es carrega negativament, com les partícules negres de carboni en solucions aquoses, poden adherir-se a les fibres a través de ponts iònics (ions entre múltiples objectes carregats oposadament, actuant amb elles de forma similar al pont) formades per ions positius en aigua (per exemple, Ca2+ ， Mg2+ etc.).
L’acció electrostàtica és més forta que l’acció mecànica simple, fent que l’eliminació de la brutícia sigui relativament difícil.
② adhesió química
L’adhesió química es refereix al fenomen de la brutícia que actua sobre un objecte mitjançant enllaços químics o d’hidrogen. Per exemple, la brutícia polar sòlida, proteïna, rovell i altres adhesions en articles de fibra, les fibres contenen carboxil, hidroxil, amida i altres grups, aquests grups i àcids grassos de brutícia grassos, alcohols grassos són fàcils de formar enllaços d’hidrogen. Les forces químiques són generalment fortes i, per tant, la brutícia s’enllaça més fermament a l’objecte. Aquest tipus de brutícia és difícil d’eliminar pels mètodes habituals i requereix mètodes especials per afrontar -lo.
El grau d’adhesió de la brutícia està relacionat amb la naturalesa de la brutícia i la naturalesa de l’objecte a la qual s’adhereix. Generalment, les partícules s’adhereixen fàcilment als ítems fibrosos. Com més petita sigui la textura de la brutícia sòlida, més forta serà l’adhesió. La brutícia polar sobre objectes hidròfils com el cotó i el vidre s’adhereixen amb més força que la brutícia no polar. La brutícia no polar s’adhereix amb més força que la brutícia polar, com ara greixos polars, pols i argila, i és menys fàcil d’eliminar i netejar.
(3) Mecanisme d'eliminació de brutícia
L’objectiu del rentat és eliminar la brutícia. En un medi d’una certa temperatura (principalment aigua). Utilitzant els diversos efectes físics i químics del detergent per debilitar o eliminar l'efecte de la brutícia i els objectes rentats, sota l'acció de certes forces mecàniques (com el fregament de les mans, l'agitació de la rentadora, l'impacte de l'aigua), de manera que la brutícia i els objectes rentats amb el propòsit de la descontaminació.
① Mecanisme d’eliminació de brutícia líquida
A ： Humitting
El sòls líquids es basa principalment en oli. Les taques d’oli es mullen la majoria dels articles fibrosos i s’estenen més o menys com a pel·lícula d’oli a la superfície del material fibrós. El primer pas en l’acció de rentat és la humitat de la superfície pel líquid de rentat. A causa de la il·lustració, la superfície d’una fibra es pot pensar com una superfície sòlida llisa.
B: Destacament de petroli - Mecanisme de curling
El segon pas en l’acció de rentat és l’eliminació de l’oli i el greix, l’eliminació de la brutícia líquida s’aconsegueix mitjançant una mena de enrotllament. La brutícia líquida existia originalment a la superfície en forma de pel·lícula d’oli estesa i, sota l’efecte humitat preferent del líquid de rentat a la superfície sòlida (és a dir, la superfície de la fibra), es va arrossegar cap a les perles d’oli pas a pas, que van ser substituïdes pel líquid de rentat i, finalment, va deixar la superfície sota determinades forces externes.
② Mecanisme d’eliminació de brutícia sòlida
L’eliminació de la brutícia líquida es troba principalment a través de la humitat preferent del portador de brutícia per la solució de rentat, mentre que el mecanisme d’eliminació de brutícia sòlida és diferent, on el procés de rentat es refereix principalment a la humectació de la massa de terra i la seva superfície portadora per la solució de rentat. A causa de l’adsorció de tensioactius a la brutícia sòlida i la seva superfície portadora, la interacció entre la brutícia i la superfície es redueix i es redueix la força d’adhesió de la massa de terra a la superfície, de manera que la massa de brutícia s’elimina fàcilment de la superfície del portador.
A més, l’adsorció de tensioactius, especialment els tensioactius iònics, a la superfície de la brutícia sòlida i el seu portador té el potencial d’augmentar el potencial de la superfície a la superfície de la brutícia sòlida i el seu portador, cosa que és més propici per a l’eliminació de la brutícia. Les superfícies sòlides o generalment fibroses solen carregar -se negativament en medis aquosos i, per tant, poden formar capes electròniques dobles difuses sobre masses de terra o superfícies sòlides. A causa de la repulsió de càrregues homogènies, es debilita l'adhesió de partícules de brutícia a l'aigua a la superfície sòlida. Quan s’afegeix un tensioactiu anióic, perquè pot augmentar simultàniament el potencial de superfície negatiu de la partícula de terra i la superfície sòlida, la repulsió entre ells es millora, la força d’adhesió de la partícula és més reduïda i la brutícia és més fàcil d’eliminar.
Els tensioactius no iònics s’absorbeixen en superfícies sòlides generalment carregades i, tot i que no canvien significativament el potencial interfacial, els tensioactius no iònics adsorbits solen formar un cert gruix de capa adsorbida a la superfície que ajuda a evitar la redepició de la DIR.
En el cas dels tensioactius catiònics, la seva adsorció redueix o elimina el potencial de la superfície negativa de la massa de terra i la seva superfície portadora, cosa que redueix la repulsió entre la brutícia i la superfície i, per tant, no és propici per a l’eliminació de la brutícia; A més, després de l'adsorció a la superfície sòlida, els tensioactius catiònics tendeixen a convertir la superfície sòlida hidrofòbica i, per tant, no són propicis per a la humectació superficial i, per tant, el rentat.
③ Eliminació de sòls especials
Les proteïnes, el midó, les secrecions humanes, el suc de fruites, el suc de te i altres brutícia són difícils d’eliminar amb tensioactius normals i requereixen un tractament especial.
Les taques de proteïnes com la crema, els ous, la sang, la llet i els excrets de la pell solen coagular -se a les fibres i la degeneració i obtenir una adhesió més forta. Es pot eliminar la proteïna mitjançant proteases. La proteasa enzimàtica descompon les proteïnes de la brutícia en aminoàcids o oligopèptids solubles en aigua.
Les taques de midó provenen principalment de productes alimentaris, d’altres com la salsa, la cola, etc. L’amilasa té un efecte catalític sobre la hidròlisi de les taques de midó, fent que el midó es trenqui en sucres.
La lipasa catalitza la descomposició de triglicèrids, que són difícils d’eliminar mitjançant mètodes normals, com el sèu i els olis comestibles, i els descompon en glicerol i àcids grassos solubles.
Algunes taques de colors de sucs de fruita, sucs de te, tintes, pintallavis, etc., sovint són difícils de netejar a fons fins i tot després del rentat repetit. Aquestes taques es poden eliminar mitjançant una reacció redox amb un agent oxidant o reductor com el lleixiu, que destrueix l'estructura dels grups que generen el color o del color i els degrada en components més solubles en aigua.
（4） Mecanisme d’eliminació de taques de neteja en sec
L'anterior és realment per a l'aigua com el mitjà de rentat. De fet, a causa dels diferents tipus de roba i estructura, alguna roba que utilitza rentat d’aigua no és convenient o no és fàcil de rentar -se, una mica de roba després de rentar -se i fins i tot deformar, esvair -se, etc., per exemple: la majoria de les fibres naturals absorbeixen l’aigua i són fàcils d’enganxar, i seques i fàcils d’encongir, de manera que després del rentat es deformarà; Rodant productes de llana també sovint apareixen fenomen de contracció, alguns productes de llana amb rentat d’aigua també són fàcils de pastar, canvi de color; Algunes sedes la sensació de la mà es converteixen en pitjor després de rentar -se i perdre la brillantor. Per a aquestes roba solen utilitzar el mètode de neteja en sec per descontaminar. L’anomenada neteja en sec es refereix generalment al mètode de rentat en dissolvents orgànics, especialment en dissolvents no polars.
La neteja en sec és una forma de rentat més suau que el rentat d’aigua. Com que la neteja en sec no requereix gaire acció mecànica, no causa danys, arrugues i deformació a la roba, mentre que els agents de neteja en sec, a diferència de l’aigua, rarament produeixen expansió i contracció. Sempre que la tecnologia es gestioni correctament, la roba es pot netejar en sec sense distorsió, esvaït del color i una vida útil estesa.
En termes de neteja en sec, hi ha tres grans tipus de brutícia.
La brutícia soluble en oli soluble en soluble inclou tot tipus d’oli i greix, que és líquid o greixós i que es pot dissoldre en dissolvents de neteja en sec.
② La brutícia soluble en aigua soluble en aigua és soluble en solucions aquoses, però no en agents de neteja en sec, s’absorbeix a la roba en estat aquós, l’aigua s’evapora després de la precipitació de sòlids granulars, com ara sals inorgàniques, midó, proteïnes, etc.
③oil i aigua La brutícia i la brutícia insoluble insoluble en aigua no és soluble en aigua ni soluble en dissolvents de neteja en sec, com el negre de carboni, silicats de diversos metalls i òxids, etc.
A causa de la diferent naturalesa de diversos tipus de brutícia, hi ha diferents maneres d’eliminar la brutícia en el procés de neteja en sec. Els sòls solubles en oli, com ara olis animals i vegetals, olis minerals i greixos, són fàcilment solubles en dissolvents orgànics i es poden eliminar més fàcilment en la neteja en sec. L’excel·lent solubilitat dels dissolvents de neteja en sec per a olis i greixos prové essencialment de les forces de Van Der Walls entre molècules.
Per a l’eliminació de la brutícia soluble en aigua, com ara sals inorgàniques, sucres, proteïnes i suor, també s’ha d’afegir la quantitat adequada d’aigua a l’agent de neteja seca, en cas contrari, la brutícia soluble en aigua és difícil d’eliminar de la roba. Tanmateix, l’aigua és difícil de dissoldre en l’agent de neteja en sec, de manera que per augmentar la quantitat d’aigua, també cal afegir tensioactius. La presència d’aigua a l’agent de neteja seca pot fer que la superfície de la brutícia i la roba s’hidrati, de manera que sigui fàcil interactuar amb els grups polars de tensioactius, que és propici per a l’adsorció de tensioactius a la superfície. A més, quan els tensioactius formen micel·les, la brutícia soluble en aigua i l’aigua es poden solubilitzar a les micel·les. A més d’augmentar el contingut d’aigua del dissolvent de neteja en sec, els tensioactius també poden tenir un paper en la prevenció de la reposició de la brutícia per millorar l’efecte de descontaminació.
La presència d’una petita quantitat d’aigua és necessària per eliminar la brutícia de l’aigua, però massa aigua pot causar distorsió i arrugues en alguna roba, de manera que la quantitat d’aigua de l’agent de neteja seca ha de ser moderada.
La brutícia que no és soluble en aigua ni soluble en oli, partícules sòlides com la cendra, el fang, la terra i el negre de carboni, generalment s’uneix a la peça per forces electrostàtiques o en combinació amb l’oli. En la neteja en sec, el flux de dissolvent, l’impacte pot fer que l’adsorció de la força electrostàtica de la brutícia i l’agent de neteja en sec pot dissoldre l’oli, de manera que la combinació d’oli i brut Roba.
（5） Factors que afecten l’acció de rentat
L’adsorció direccional de tensioactius a la interfície i la reducció de la tensió superficial (interfacial) són els principals factors en l’eliminació de la brutícia líquida o sòlida. Tot i això, el procés de rentat és complex i l'efecte de rentat, fins i tot amb el mateix tipus de detergent, està influenciat per molts altres factors. Aquests factors inclouen la concentració del detergent, la temperatura, la naturalesa del terra, el tipus de fibra i l'estructura del teixit.
① Concentració de tensioactius
Les micel·les de tensioactius en solució tenen un paper important en el procés de rentat. Quan la concentració arriba a la concentració crítica de micela (CMC), l'efecte de rentat augmenta bruscament. Per tant, la concentració de detergent al dissolvent hauria de ser superior al valor CMC per tenir un bon efecte de rentat. Tanmateix, quan la concentració de tensioactiu és superior al valor CMC, l’augment incremental de l’efecte de rentat no és evident i no és necessari augmentar la concentració de tensioactiu massa.
Quan es treu l’oli per solubilització, l’efecte de solubilització augmenta amb l’augment de la concentració de tensioactiu, fins i tot quan la concentració està per sobre de CMC. En aquest moment, és recomanable utilitzar detergent de manera centralitzada local. Per exemple, si hi ha molta brutícia als punys i al coll d’una peça de roba, es pot aplicar una capa de detergent durant el rentat per augmentar l’efecte solubilitzador del tensioactiu sobre l’oli.
②Temperator té una influència molt important en l’acció de descontaminació. En general, augmentar la temperatura facilita l’eliminació de la brutícia, però de vegades una temperatura massa alta també pot causar desavantatges.
L’augment de la temperatura facilita la difusió de la brutícia, el greix sòlid s’emulsiona fàcilment a temperatures per sobre del seu punt de fusió i les fibres augmenten la inflor a causa de l’augment de la temperatura, que faciliten l’eliminació de la brutícia. No obstant això, per a teixits compactes, els microgapes entre les fibres es redueixen a mesura que les fibres s’expandeixen, que són perjudicials per a l’eliminació de la brutícia.
Els canvis de temperatura també afecten la solubilitat, el valor de CMC i la mida de la micela dels tensioactius, afectant així l'efecte de rentat. La solubilitat dels tensioactius amb llargues cadenes de carboni és baixa a temperatures baixes i, de vegades, la solubilitat és fins i tot inferior al valor CMC, de manera que la temperatura del rentat s’ha de pujar adequadament. L’efecte de la temperatura sobre el valor CMC i la mida de la micela és diferent per als tensioactius iònics i no iònics. Per als tensioactius iònics, un augment de la temperatura augmenta generalment el valor CMC i redueix la mida de la micela, cosa que significa que s’ha d’augmentar la concentració de tensioactiu en la solució de rentat. Per als tensioactius no iònics, un augment de la temperatura comporta una disminució del valor CMC i un augment significatiu del volum de micela, de manera que és clar que un augment adequat de la temperatura ajudarà al tensioactiu no iònic a exercir el seu efecte actiu superficial. Tanmateix, la temperatura no ha de superar el seu punt de núvol.
En resum, la temperatura òptima de rentat depèn de la formulació de detergents i de l’objecte que es renti. Alguns detergents tenen un bon efecte de detergent a temperatura ambient, mentre que d’altres tenen una detergència molt diferent entre el rentat de fred i el calent.
③ escuma
És habitual confondre el poder d’escuma amb l’efecte de rentat, creient que els detergents amb un alt poder d’escuma tenen un bon efecte de rentat. La investigació ha demostrat que no hi ha cap relació directa entre l'efecte de rentat i la quantitat d'escuma. Per exemple, el rentat amb detergents d’escuma baixa no és menys eficaç que el rentat amb detergents d’escuma elevada.
Tot i que l'escuma no està directament relacionada amb el rentat, hi ha ocasions en què ajuda a eliminar la brutícia, per exemple, quan es renta els plats a mà. Quan es frega les catifes, l'escuma també pot treure pols i altres partícules de brutícia sòlida, la brutícia de la catifa representa una gran part de pols, de manera que els agents de neteja de catifes haurien de tenir una certa capacitat d'escuma.
La potència d’escuma també és important per als xampús, on l’escuma fina produïda pel líquid durant el xampú o el bany deixa que el cabell se senti lubricat i còmode.
④ varietats de fibres i propietats físiques dels tèxtils
A més de l’estructura química de les fibres, que afecta l’adhesió i l’eliminació de la brutícia, l’aparició de les fibres i l’organització del fil i el teixit tenen una influència en la facilitat de l’eliminació de la brutícia.
Les escales de fibres de llana i les cintes planes corbes de fibres de cotó són més propenses a acumular brutícia que les fibres llises. Per exemple, el negre de carboni tacat en pel·lícules de cel·lulosa (pel·lícules de viscosa) és fàcil d’eliminar, mentre que és difícil de rentar el negre de carboni en els teixits de cotó. Un altre exemple és que els teixits de fibra curta feta de polièster són més propensos a acumular taques d’oli que els teixits de fibra llarga i les taques d’oli dels teixits de fibra curta també són més difícils d’eliminar que les taques d’oli en teixits de fibra llarga.
Els filats fortament retorçats i els teixits ajustats, a causa del petit desfasament entre les fibres, poden resistir la invasió de la brutícia, però el mateix també pot evitar que el líquid rentat exclogui la brutícia interna, de manera que els teixits estrets comencen a resistir la brutícia, però una vegada que el rentat tacat també és més difícil.
⑤ duresa de l’aigua
La concentració de Ca2+, Mg2+ i altres ions metàl·lics a l’aigua té una gran influència en l’efecte de rentat, sobretot quan els tensioactius anióics es troben amb ions Ca2+ i Mg2+ formant sals de calci i magnesi que són menys solubles i reduiran la seva detergència. A l’aigua dura, fins i tot si la concentració de tensioactiu és alta, la detergència encara és molt pitjor que en la destil·lació. Perquè el tensioactiu tingui el millor efecte de rentat, la concentració d’ions Ca2+ a l’aigua s’ha de reduir a 1 x 10-6 mol/L (Caco3 a 0,1 mg/L) o menys. Això requereix l’addició de diversos suavitzants al detergent.
Posada POST: 25-2022 de febrer