La forza di restringimento di qualsiasi unità di lunghezza sulla superficie del liquido è chiamata tensione superficiale e l'unità è N.·m-1.
La proprietà di ridurre la tensione superficiale del solvente è chiamata attività superficiale e una sostanza con questa proprietà è chiamata sostanza tensioattiva.
La sostanza tensioattiva che può legare molecole in soluzione acquosa e formare micelle e altre associazioni, e avere un'elevata attività superficiale, pur avendo anche l'effetto di bagnare, emulsionare, schiumeggiare, lavare, ecc. Si chiama tensioattivo.
I tensioattivi sono composti organici con struttura e proprietà speciali, che possono modificare in modo significativo la tensione interfacciale tra due fasi o la tensione superficiale dei liquidi (generalmente acqua), con proprietà bagnanti, schiumogene, emulsionanti, lavanti e altre.
In termini di struttura, i tensioattivi hanno una caratteristica comune in quanto contengono due gruppi di diversa natura nelle loro molecole.Ad un'estremità è presente una lunga catena di gruppo non polare, solubile in olio e insolubile in acqua, noto anche come gruppo idrofobo o gruppo idrorepellente.Tale gruppo idrorepellente è generalmente lunghe catene di idrocarburi, a volte anche per catena organica di fluoro, silicio, organofosfato, organostagno, ecc. All'altra estremità c'è un gruppo idrosolubile, un gruppo idrofilo o un gruppo oleorepellente.Il gruppo idrofilo deve essere sufficientemente idrofilo da garantire che interi tensioattivi siano solubili in acqua e abbiano la necessaria solubilità.Poiché i tensioattivi contengono gruppi idrofili e idrofobi, possono essere solubili in almeno una delle fasi liquide.Questa proprietà idrofila e lipofila del tensioattivo è chiamata anfifilia.
Il tensioattivo è una specie di molecole anfifiliche con gruppi sia idrofobici che idrofili.I gruppi idrofobi di tensioattivi sono generalmente composti da idrocarburi a catena lunga, come alchile C8~C20 a catena lineare, alchile C8~C20 a catena ramificata, alchilfenile (il numero di atomi di carbonio alchilici è 8~16) e simili.La differenza che è piccola tra i gruppi idrofobici è principalmente nei cambiamenti strutturali delle catene di idrocarburi.E i tipi di gruppi idrofili sono di più, quindi le proprietà dei tensioattivi sono principalmente legate ai gruppi idrofili oltre alla dimensione e alla forma dei gruppi idrofobici.I cambiamenti strutturali dei gruppi idrofili sono maggiori di quelli dei gruppi idrofobici, quindi la classificazione dei tensioattivi è generalmente basata sulla struttura dei gruppi idrofili.Questa classificazione si basa sul fatto che il gruppo idrofilo sia ionico o meno ed è suddiviso in tensioattivi anionici, cationici, non ionici, zwitterionici e altri tipi speciali.
① Adsorbimento di tensioattivi all'interfaccia
Le molecole tensioattive sono molecole anfifiliche aventi sia gruppi lipofili che idrofili.Quando il tensioattivo è disciolto in acqua, il suo gruppo idrofilo è attratto dall'acqua e si dissolve in acqua, mentre il suo gruppo lipofilo è respinto dall'acqua e lascia acqua, provocando l'adsorbimento di molecole tensioattive (o ioni) sull'interfaccia delle due fasi , che riduce la tensione interfacciale tra le due fasi.Più molecole di tensioattivo (o ioni) vengono adsorbite all'interfaccia, maggiore è la riduzione della tensione interfacciale.
② Alcune proprietà della membrana di adsorbimento
Pressione superficiale della membrana di adsorbimento: adsorbimento del tensioattivo all'interfaccia gas-liquido per formare una membrana di adsorbimento, ad esempio posizionare un foglio galleggiante rimovibile senza attrito sull'interfaccia, il foglio galleggiante spinge la membrana adsorbente lungo la superficie della soluzione e la membrana genera una pressione sul foglio galleggiante, che si chiama pressione superficiale.
Viscosità superficiale: come la pressione superficiale, la viscosità superficiale è una proprietà esibita dalla membrana molecolare insolubile.Sospeso da un sottile anello di platino in filo metallico, in modo che il suo piano entri in contatto con la superficie dell'acqua del serbatoio, ruotare l'anello di platino, l'anello di platino dalla viscosità dell'ostacolo dell'acqua, l'ampiezza decade gradualmente, in base alla quale la viscosità superficiale può essere misurato.Il metodo è: in primo luogo, l'esperimento viene condotto sulla superficie dell'acqua pura per misurare il decadimento dell'ampiezza, quindi viene misurato il decadimento dopo la formazione della membrana superficiale e la viscosità della membrana superficiale viene derivata dalla differenza tra i due .
La viscosità superficiale è strettamente correlata alla solidità della membrana superficiale e poiché la membrana di adsorbimento ha pressione superficiale e viscosità, deve avere elasticità.Maggiore è la pressione superficiale e maggiore è la viscosità della membrana adsorbita, maggiore è il suo modulo elastico.Il modulo elastico della membrana di adsorbimento superficiale è importante nel processo di stabilizzazione delle bolle.
③ Formazione di micelle
Le soluzioni diluite di tensioattivi obbediscono alle leggi seguite dalle soluzioni ideali.La quantità di tensioattivo adsorbito sulla superficie della soluzione aumenta con la concentrazione della soluzione e quando la concentrazione raggiunge o supera un certo valore, la quantità di adsorbimento non aumenta più e queste molecole di tensioattivo in eccesso si trovano nella soluzione in modo casuale modo o in qualche modo regolare.Sia la pratica che la teoria mostrano che formano associazioni in soluzione, e queste associazioni sono chiamate micelle.
Concentrazione micellare critica (CMC): la concentrazione minima alla quale i tensioattivi formano micelle in soluzione è chiamata concentrazione micellare critica.
④ Valori CMC di tensioattivi comuni.
HLB è l'abbreviazione di hydrophile lipophile balance, che indica l'equilibrio idrofilo e lipofilo dei gruppi idrofili e lipofili del tensioattivo, cioè il valore HLB del tensioattivo.Un grande valore HLB indica una molecola con forte idrofilia e debole lipofilia;al contrario, forte lipofilia e debole idrofilia.
① Disposizioni di valore HLB
Il valore HLB è un valore relativo, quindi quando il valore HLB viene sviluppato, come standard, il valore HLB della paraffina, che non ha proprietà idrofile, viene specificato come 0, mentre il valore HLB del sodio dodecil solfato, che è più solubile in acqua, è 40. Pertanto, il valore di HLB dei tensioattivi è generalmente compreso tra 1 e 40. In generale, gli emulsionanti con valori di HLB inferiori a 10 sono lipofili, mentre quelli superiori a 10 sono idrofili.Pertanto, il punto di svolta da lipofilo a idrofilo è di circa 10.
Sulla base dei valori HLB dei tensioattivi si può avere un'idea generale dei loro possibili usi, come mostrato nella Tabella 1-3.
Due liquidi reciprocamente insolubili, uno disperso nell'altro come particelle (goccioline o cristalli liquidi) formano un sistema chiamato emulsione.Questo sistema è termodinamicamente instabile a causa dell'aumento dell'area di confine dei due liquidi quando si forma l'emulsione.Per rendere stabile l'emulsione, è necessario aggiungere un terzo componente - emulsionante per ridurre l'energia interfacciale del sistema.L'emulsionante appartiene al tensioattivo, la sua funzione principale è quella di svolgere il ruolo di emulsione.La fase dell'emulsione che esiste come goccioline è chiamata fase dispersa (o fase interna, fase discontinua), e l'altra fase che è collegata insieme è chiamata mezzo di dispersione (o fase esterna, fase continua).
① Emulsionanti ed emulsioni
Emulsioni comuni, una fase è acqua o soluzione acquosa, l'altra fase è sostanze organiche non miscibili con acqua, come grasso, cera, ecc. L'emulsione formata da acqua e olio può essere divisa in due tipi in base alla loro situazione di dispersione: olio dispersa in acqua per formare un'emulsione di tipo olio in acqua, espressa come O/W (olio/acqua): acqua dispersa in olio per formare un'emulsione di tipo olio in acqua, espressa come A/O (acqua/olio).Si possono anche formare multiemulsioni complesse di tipo acqua-in-olio-in-acqua W/O/W e olio-in-acqua-in-olio O/W/O.
Gli emulsionanti vengono utilizzati per stabilizzare le emulsioni riducendo la tensione interfacciale e formando una membrana interfacciale a singola molecola.
Nell'emulsione dei requisiti dell'emulsionante:
a: L'emulsionante deve essere in grado di adsorbire o arricchire l'interfaccia tra le due fasi, in modo da ridurre la tensione interfacciale;
b: L'emulsionante deve dare alle particelle la carica, in modo che la repulsione elettrostatica tra le particelle, o formi una membrana protettiva stabile e altamente viscosa attorno alle particelle.
Pertanto, la sostanza utilizzata come emulsionante deve avere gruppi anfifilici per emulsionare e i tensioattivi possono soddisfare questo requisito.
② Metodi di preparazione delle emulsioni e fattori che influenzano la stabilità delle emulsioni
Esistono due modi per preparare le emulsioni: uno consiste nell'utilizzare il metodo meccanico per disperdere il liquido in minuscole particelle in un altro liquido, che viene utilizzato principalmente nell'industria per preparare le emulsioni;l'altro è sciogliere il liquido allo stato molecolare in un altro liquido, e poi farlo riunire opportunamente per formare emulsioni.
La stabilità di un'emulsione è la capacità di aggregazione antiparticellare che porta alla separazione di fase.Le emulsioni sono sistemi termodinamicamente instabili con grande energia libera.Pertanto, la cosiddetta stabilità di un'emulsione è in realtà il tempo necessario al sistema per raggiungere l'equilibrio, cioè il tempo necessario perché avvenga la separazione di uno dei liquidi del sistema.
Quando la membrana interfacciale con alcoli grassi, acidi grassi e ammine grasse e altre molecole organiche polari, la forza della membrana è significativamente più alta.Questo perché, nello strato di adsorbimento interfacciale di molecole emulsionanti e alcoli, acidi e ammine e altre molecole polari per formare un "complesso", in modo che la forza della membrana interfacciale aumentasse.
Gli emulsionanti costituiti da più di due tensioattivi sono chiamati emulsionanti misti.Emulsionante misto adsorbito all'interfaccia acqua/olio;l'azione intermolecolare può formare complessi.A causa della forte azione intermolecolare, la tensione interfacciale è significativamente ridotta, la quantità di emulsionante adsorbita all'interfaccia è notevolmente aumentata, la formazione della densità della membrana interfacciale aumenta, la forza aumenta.
La carica delle sfere liquide ha un effetto significativo sulla stabilità dell'emulsione.Emulsioni stabili, le cui sfere liquide sono generalmente cariche.Quando si utilizza un emulsionante ionico, lo ione emulsionante adsorbito all'interfaccia ha il suo gruppo lipofilo inserito nella fase oleosa e il gruppo idrofilo è nella fase acquosa, caricando così le sfere liquide.Poiché l'emulsione gocciola con la stessa carica, si respingono l'un l'altro, non è facile agglomerarsi, in modo da aumentare la stabilità.Si può vedere che più ioni emulsionanti vengono adsorbiti sulle perle, maggiore è la carica, maggiore è la capacità di impedire l'agglomerazione delle perle, più stabile è il sistema di emulsione.
La viscosità del mezzo di dispersione dell'emulsione ha una certa influenza sulla stabilità dell'emulsione.In generale, maggiore è la viscosità del mezzo di dispersione, maggiore è la stabilità dell'emulsione.Questo perché la viscosità del mezzo di dispersione è elevata, il che ha un forte effetto sul moto browniano delle sfere liquide e rallenta la collisione tra le sfere liquide, in modo che il sistema rimanga stabile.Solitamente le sostanze polimeriche che si possono sciogliere nelle emulsioni possono aumentare la viscosità del sistema e rendere più elevata la stabilità delle emulsioni.Inoltre, i polimeri possono anche formare una forte membrana interfacciale, rendendo il sistema di emulsione più stabile.
In alcuni casi l'aggiunta di polvere solida può anche far sì che l'emulsione tenda a stabilizzarsi.La polvere solida è nell'acqua, nell'olio o nell'interfaccia, a seconda dell'olio, l'acqua sulla capacità bagnante della polvere solida, se la polvere solida non è completamente bagnata con acqua, ma anche bagnata dall'olio, rimarrà sull'acqua e sull'olio interfaccia.
La polvere solida non rende stabile l'emulsione perché la polvere raccolta all'interfaccia migliora la membrana interfacciale, che è simile all'adsorbimento interfacciale delle molecole emulsionanti, quindi più il materiale solido in polvere è disposto all'interfaccia, più stabile è il emulsione è.
I tensioattivi hanno la capacità di aumentare significativamente la solubilità delle sostanze organiche insolubili o leggermente solubili in acqua dopo aver formato micelle in soluzione acquosa e la soluzione è trasparente in questo momento.Questo effetto della micella è chiamato solubilizzazione.Il tensioattivo che può produrre solubilizzazione è chiamato solubilizzante e la materia organica che viene solubilizzata è chiamata materia solubilizzata.
La schiuma svolge un ruolo importante nel processo di lavaggio.La schiuma è un sistema di dispersione in cui un gas è disperso in un liquido o solido, con il gas come fase dispersa e il liquido o solido come mezzo disperdente, il primo essendo chiamato schiuma liquida, mentre il secondo è chiamato schiuma solida, come come plastica espansa, vetro schiumato, cemento schiumato ecc.
(1) Formazione di schiuma
Per schiuma si intende qui un aggregato di bolle d'aria separate da una membrana liquida.Questo tipo di bolla sale sempre rapidamente alla superficie del liquido a causa della grande differenza di densità tra la fase dispersa (gas) e il mezzo di dispersione (liquido), unita alla bassa viscosità del liquido.
Il processo di formazione di una bolla consiste nel portare una grande quantità di gas nel liquido e le bolle nel liquido ritornano rapidamente in superficie, formando un aggregato di bolle separate da una piccola quantità di gas liquido.
La schiuma ha due caratteristiche significative in termini di morfologia: una è che le bolle come fase dispersa sono spesso di forma poliedrica, questo perché all'incrocio delle bolle, c'è una tendenza per il film liquido ad assottigliarsi in modo che le bolle diventino poliedrico, quando il film liquido si assottiglia in una certa misura, porta alla rottura delle bolle;la seconda è che i liquidi puri non possono formare schiuma stabile, il liquido che può formare schiuma è costituito da almeno due o più componenti.Le soluzioni acquose di tensioattivi sono tipiche dei sistemi soggetti a formazione di schiuma e la loro capacità di generare schiuma è correlata anche ad altre proprietà.
I tensioattivi con un buon potere schiumogeno sono detti agenti schiumogeni.Sebbene l'agente schiumogeno abbia una buona capacità di schiuma, la schiuma formata potrebbe non essere in grado di mantenersi a lungo, ovvero la sua stabilità non è necessariamente buona.Al fine di mantenere la stabilità della schiuma, spesso nell'agente schiumogeno per aggiungere sostanze che possono aumentare la stabilità della schiuma, la sostanza è chiamata stabilizzatore di schiuma, lo stabilizzante comunemente usato è lauril dietanolammina e dodecil dimetilammina ossido.
(2) Stabilità della schiuma
La schiuma è un sistema termodinamicamente instabile e la tendenza finale è che la superficie totale del liquido all'interno del sistema diminuisce dopo che la bolla si è rotta e l'energia libera diminuisce.Il processo di antischiuma è il processo mediante il quale la membrana liquida che separa il gas diventa più spessa e più sottile fino a rompersi.Pertanto, il grado di stabilità della schiuma è determinato principalmente dalla velocità di scarico del liquido e dalla resistenza del film liquido.Anche i seguenti fattori influenzano questo.
(3) Distruzione della schiuma
Il principio di base della distruzione della schiuma è modificare le condizioni che producono la schiuma o eliminare i fattori stabilizzanti della schiuma, quindi esistono metodi sia fisici che chimici per l'antischiuma.
L'antischiuma fisico significa modificare le condizioni di produzione della schiuma mantenendo la composizione chimica della soluzione di schiuma, come disturbi esterni, variazioni di temperatura o pressione e il trattamento a ultrasuoni sono tutti metodi fisici efficaci per eliminare la schiuma.
Il metodo antischiuma chimico consiste nell'aggiungere determinate sostanze per interagire con l'agente schiumogeno per ridurre la forza del film liquido nella schiuma e quindi ridurre la stabilità della schiuma per raggiungere lo scopo dell'antischiuma, tali sostanze sono chiamate antischiuma.La maggior parte degli antischiuma sono tensioattivi.Pertanto, secondo il meccanismo di antischiuma, l'antischiuma dovrebbe avere una forte capacità di ridurre la tensione superficiale, facile da adsorbire sulla superficie e l'interazione tra le molecole di adsorbimento superficiale è debole, le molecole di adsorbimento disposte in una struttura più allentata.
Esistono vari tipi di antischiuma, ma fondamentalmente sono tutti tensioattivi non ionici.I tensioattivi non ionici hanno proprietà antischiuma vicino o sopra il loro punto di intorbidamento e sono spesso usati come antischiuma.Alcoli, in particolare alcoli con una struttura ramificata, acidi grassi ed esteri di acidi grassi, poliammidi, esteri fosfati, oli siliconici, ecc. sono anche comunemente usati come ottimi antischiuma.
(4) Schiuma e lavaggio
Non esiste un legame diretto tra schiuma ed efficacia del lavaggio e la quantità di schiuma non indica l'efficacia del lavaggio.Ad esempio, i tensioattivi non ionici hanno proprietà schiumogene molto inferiori rispetto ai saponi, ma la loro decontaminazione è molto migliore rispetto ai saponi.
In alcuni casi, la schiuma può essere utile per rimuovere sporco e sporcizia.Ad esempio, quando si lavano i piatti in casa, la schiuma del detersivo raccoglie le gocce d'olio e quando si strofinano i tappeti, la schiuma aiuta a raccogliere polvere, polvere e altro sporco solido.Inoltre, la schiuma a volte può essere utilizzata come indicazione dell'efficacia di un detergente.Poiché gli oli grassi hanno un effetto inibente sulla schiuma del detersivo, quando c'è troppo olio e troppo poco detersivo, non si genererà schiuma o la schiuma originaria scomparirà.Talvolta la schiuma può anche essere utilizzata come indicatore della pulizia di un risciacquo, poiché la quantità di schiuma nella soluzione di risciacquo tende a diminuire con la riduzione del detersivo, quindi la quantità di schiuma può essere utilizzata per valutare il grado di risciacquo.
In senso lato, il lavaggio è il processo di rimozione di componenti indesiderati dall'oggetto da lavare e il raggiungimento di uno scopo.Il lavaggio nel senso comune si riferisce al processo di rimozione dello sporco dalla superficie del supporto.Nel lavaggio, l'interazione tra lo sporco e il vettore viene indebolita o eliminata dall'azione di alcune sostanze chimiche (ad es. detersivo, ecc.), in modo che la combinazione di sporco e vettore si trasformi nella combinazione di sporco e detergente, e infine lo sporco viene separato dal supporto.Poiché gli oggetti da lavare e lo sporco da rimuovere sono diversi, il lavaggio è un processo molto complesso e il processo di base del lavaggio può essere espresso nelle seguenti semplici relazioni.
Carrie··Sporco + Detergente= Elemento portante + Sporco·Detersivo
Il processo di lavaggio può essere solitamente suddiviso in due fasi: in primo luogo, sotto l'azione del detersivo, lo sporco viene separato dal suo vettore;in secondo luogo, lo sporco distaccato viene disperso e sospeso nel mezzo.Il processo di lavaggio è un processo reversibile e lo sporco disperso e sospeso nel mezzo può anche essere riprecipitato dal mezzo all'oggetto da lavare.Pertanto, un buon detergente dovrebbe avere la capacità di disperdere e sospendere lo sporco e prevenire la rideposizione dello sporco, oltre alla capacità di rimuovere lo sporco dal vettore.
(1) Tipi di sporco
Anche per lo stesso articolo, il tipo, la composizione e la quantità di sporco possono variare a seconda dell'ambiente in cui viene utilizzato.Lo sporco del corpo dell'olio è principalmente alcuni oli animali e vegetali e oli minerali (come petrolio greggio, olio combustibile, catrame di carbone, ecc.), Lo sporco solido è principalmente fuliggine, cenere, ruggine, nerofumo, ecc. In termini di sporcizia degli indumenti, c'è sporcizia dal corpo umano, come sudore, sebo, sangue, ecc.;sporco di cibo, come macchie di frutta, macchie di olio da cucina, macchie di condimenti, amido, ecc.;sporco da cosmetici, come rossetto, smalto per unghie, ecc.;sporcizia dall'atmosfera, come fuliggine, polvere, fango, ecc.;altri, come inchiostro, tè, rivestimento, ecc. È disponibile in vari tipi.
I vari tipi di sporco possono essere solitamente suddivisi in tre categorie principali: sporco solido, sporco liquido e sporco speciale.
① Sporco solido
Lo sporco solido comune include particelle di cenere, fango, terra, ruggine e nerofumo.La maggior parte di queste particelle ha una carica elettrica sulla superficie, la maggior parte di esse è caricata negativamente e può essere facilmente adsorbita su oggetti in fibra.Lo sporco solido è generalmente difficile da sciogliere in acqua, ma può essere disperso e sospeso dalle soluzioni detergenti.Lo sporco solido con un punto di massa più piccolo è più difficile da rimuovere.
② Sporco liquido
Lo sporco liquido è per lo più solubile in olio, inclusi oli vegetali e animali, acidi grassi, alcoli grassi, oli minerali e loro ossidi.Tra questi, possono verificarsi oli vegetali e animali, acidi grassi e saponificazione alcalina, mentre alcoli grassi, oli minerali non sono saponificati da alcali, ma possono essere solubili in alcoli, eteri e solventi organici idrocarburici e emulsione e dispersione di soluzioni acquose detergenti.Lo sporco liquido solubile in olio ha generalmente una forte forza con gli oggetti in fibra ed è adsorbito più saldamente sulle fibre.
③ Sporco speciale
Lo sporco speciale include proteine, amido, sangue, secrezioni umane come sudore, sebo, urina e succhi di frutta e tè.La maggior parte di questo tipo di sporco può essere assorbita chimicamente e fortemente sui capi in fibra.Pertanto, è difficile da lavare.
I vari tipi di sporco raramente si trovano da soli, ma spesso vengono mescolati tra loro e adsorbiti sull'oggetto.Lo sporco a volte può essere ossidato, decomposto o decomposto sotto influenze esterne, creando così nuovo sporco.
(2) Adesione dello sporco
Vestiti, mani ecc. possono essere macchiati perché c'è una sorta di interazione tra l'oggetto e lo sporco.Lo sporco aderisce agli oggetti in vari modi, ma non ci sono altro che aderenze fisiche e chimiche.
①L'adesione di fuliggine, polvere, fango, sabbia e carbone agli indumenti è un'adesione fisica.In generale, attraverso questa adesione dello sporco e il ruolo tra l'oggetto macchiato è relativamente debole, anche la rimozione dello sporco è relativamente facile.In base alle diverse forze, l'adesione fisica dello sporco può essere suddivisa in adesione meccanica e adesione elettrostatica.
A: Adesione meccanica
Questo tipo di adesione si riferisce principalmente all'adesione di alcuni sporchi solidi (ad es. polvere, fango e sabbia).L'adesione meccanica è una delle forme più deboli di adesione dello sporco e può essere rimossa quasi con mezzi puramente meccanici, ma quando lo sporco è piccolo (<0,1um), è più difficile da rimuovere.
B：Adesione elettrostatica
L'adesione elettrostatica si manifesta principalmente nell'azione di particelle di sporco cariche su oggetti con carica opposta.La maggior parte degli oggetti fibrosi è caricata negativamente in acqua e può essere facilmente attaccata da alcuni tipi di sporco caricati positivamente, come i tipi di calce.Parte dello sporco, sebbene caricato negativamente, come le particelle di nerofumo nelle soluzioni acquose, può aderire alle fibre attraverso ponti ionici (ioni tra più oggetti di carica opposta, che agiscono insieme a loro in modo simile a un ponte) formati da ioni positivi nell'acqua (ad es. , Ca2+, Mg2+ ecc.).
L'azione elettrostatica è più forte della semplice azione meccanica, rendendo la rimozione dello sporco relativamente difficile.
② Adesione chimica
L'adesione chimica si riferisce al fenomeno dello sporco che agisce su un oggetto attraverso legami chimici o idrogeno.Ad esempio, sporco solido polare, proteine, ruggine e altre adesioni su oggetti in fibra, le fibre contengono gruppi carbossilici, idrossilici, ammidici e altri, questi gruppi e acidi grassi sporchi oleosi, alcoli grassi sono facili da formare legami idrogeno.Le forze chimiche sono generalmente forti e lo sporco è quindi più saldamente legato all'oggetto.Questo tipo di sporco è difficile da rimuovere con i soliti metodi e richiede metodi speciali per affrontarlo.
Il grado di adesione dello sporco è correlato alla natura dello sporco stesso e alla natura dell'oggetto a cui aderisce.Generalmente, le particelle aderiscono facilmente agli oggetti fibrosi.Più piccola è la trama dello sporco solido, più forte è l'adesione.Lo sporco polare su oggetti idrofili come cotone e vetro aderisce più fortemente dello sporco non polare.Lo sporco non polare aderisce più fortemente dello sporco polare, come grassi polari, polvere e argilla, ed è meno facile da rimuovere e pulire.
(3) Meccanismo di rimozione dello sporco
Lo scopo del lavaggio è rimuovere lo sporco.In un mezzo di una certa temperatura (principalmente acqua).Utilizzando i vari effetti fisici e chimici del detersivo per indebolire o eliminare l'effetto dello sporco e degli oggetti lavati, sotto l'azione di determinate forze meccaniche (come lo sfregamento delle mani, l'agitazione della lavatrice, l'impatto dell'acqua), in modo che lo sporco e gli oggetti lavati dallo scopo della decontaminazione.
① Meccanismo di rimozione dello sporco liquido
A: Bagnare
Lo sporco liquido è principalmente a base di olio.Le macchie d'olio bagnano la maggior parte degli oggetti fibrosi e si diffondono più o meno come una pellicola d'olio sulla superficie del materiale fibroso.La prima fase dell'azione di lavaggio è la bagnatura della superficie da parte del liquido di lavaggio.A scopo illustrativo, la superficie di una fibra può essere considerata come una superficie solida liscia.
B: Distacco olio - meccanismo di arricciatura
La seconda fase dell'azione di lavaggio è la rimozione di olio e grasso, la rimozione dello sporco liquido è ottenuta mediante una sorta di avvolgimento.Lo sporco liquido originariamente esisteva sulla superficie sotto forma di una pellicola d'olio spalmata e, sotto l'effetto bagnante preferenziale del liquido di lavaggio sulla superficie solida (cioè la superficie della fibra), si è arricciata gradualmente in gocce d'olio, che sono stati sostituiti dal liquido di lavaggio e alla fine hanno lasciato la superficie sotto determinate forze esterne.
② Meccanismo di rimozione dello sporco solido
La rimozione dello sporco liquido avviene principalmente attraverso la bagnatura preferenziale del portatore di sporco da parte della soluzione di lavaggio, mentre il meccanismo di rimozione per lo sporco solido è diverso, dove il processo di lavaggio riguarda principalmente la bagnatura della massa di sporco e della sua superficie portante mediante il lavaggio soluzione.A causa dell'assorbimento dei tensioattivi sullo sporco solido e sulla sua superficie portante, l'interazione tra lo sporco e la superficie viene ridotta e la forza di adesione della massa di sporco sulla superficie viene ridotta, quindi la massa di sporco viene facilmente rimossa dalla superficie di il Corriere.
Inoltre, l'adsorbimento di tensioattivi, in particolare tensioattivi ionici, sulla superficie dello sporco solido e del suo supporto ha il potenziale per aumentare il potenziale superficiale sulla superficie dello sporco solido e del suo supporto, che è più favorevole alla rimozione del sporco.Le superfici solide o generalmente fibrose sono generalmente caricate negativamente in mezzi acquosi e possono quindi formare doppi strati elettronici diffusi su masse di sporco o superfici solide.A causa della repulsione di cariche omogenee, l'adesione delle particelle di sporco nell'acqua alla superficie solida viene indebolita.Quando viene aggiunto un tensioattivo anionico, poiché può aumentare contemporaneamente il potenziale superficiale negativo della particella di sporco e della superficie solida, la repulsione tra di loro è maggiore, la forza di adesione della particella è più ridotta e lo sporco è più facile da rimuovere .
I tensioattivi non ionici sono adsorbiti su superfici solide generalmente cariche e sebbene non modifichino significativamente il potenziale interfacciale, i tensioattivi non ionici adsorbiti tendono a formare un certo spessore di strato adsorbito sulla superficie che aiuta a prevenire la rideposizione dello sporco.
Nel caso di tensioattivi cationici, il loro adsorbimento riduce o elimina il potenziale superficiale negativo della massa di sporco e della sua superficie portante, il che riduce la repulsione tra lo sporco e la superficie e non favorisce quindi la rimozione dello sporco;inoltre, dopo l'adsorbimento sulla superficie solida, i tensioattivi cationici tendono a rendere la superficie solida idrofoba e quindi non favoriscono la bagnatura superficiale e quindi il lavaggio.
③ Rimozione di terreni speciali
Proteine, amido, secrezioni umane, succhi di frutta, succhi di tè e altre impurità simili sono difficili da rimuovere con i normali tensioattivi e richiedono un trattamento speciale.
Macchie proteiche come panna, uova, sangue, latte ed escrementi cutanei tendono a coagularsi sulle fibre e degenerare e ottenere una maggiore adesione.Lo sporco proteico può essere rimosso utilizzando le proteasi.L'enzima proteasi scompone le proteine dello sporco in amminoacidi idrosolubili o oligopeptidi.
Le macchie di amido provengono principalmente da alimenti, altri come sugo, colla, ecc. L'amilasi ha un effetto catalitico sull'idrolisi delle macchie di amido, provocando la scomposizione dell'amido in zuccheri.
La lipasi catalizza la decomposizione dei trigliceridi, difficili da rimuovere con i metodi normali, come il sebo e gli oli commestibili, e li scompone in glicerolo solubile e acidi grassi.
Alcune macchie colorate di succhi di frutta, succhi di tè, inchiostri, rossetto ecc. sono spesso difficili da pulire a fondo anche dopo ripetuti lavaggi.Queste macchie possono essere rimosse mediante una reazione redox con un agente ossidante o riducente come la candeggina, che distrugge la struttura dei gruppi generatori di colore o ausiliari del colore e li degrada in componenti idrosolubili più piccoli.
(4) Meccanismo di rimozione delle macchie di lavaggio a secco
Quanto sopra è in realtà per l'acqua come mezzo di lavaggio.Infatti, a causa dei diversi tipi di abbigliamento e struttura, alcuni indumenti che utilizzano il lavaggio con acqua non sono convenienti o non facili da lavare, alcuni indumenti dopo il lavaggio e persino deformazioni, sbiadimenti, ecc., Ad esempio: la maggior parte delle fibre naturali assorbe acqua e facile da gonfiare, asciugare e facile da restringere, quindi dopo il lavaggio si deformerà;lavando i prodotti in lana spesso compaiono anche fenomeni di restringimento, alcuni prodotti in lana con lavaggio ad acqua sono anche facili da pilling, cambiamento di colore;La sensazione della mano di alcune sete peggiora dopo il lavaggio e perde la lucentezza.Per questi indumenti si usa spesso il metodo del lavaggio a secco per decontaminare.Il cosiddetto lavaggio a secco si riferisce generalmente al metodo di lavaggio in solventi organici, specialmente in solventi apolari.
Il lavaggio a secco è una forma di lavaggio più delicata rispetto al lavaggio ad acqua.Poiché il lavaggio a secco non richiede molta azione meccanica, non provoca danni, pieghe e deformazioni agli indumenti, mentre gli agenti per il lavaggio a secco, a differenza dell'acqua, raramente producono espansione e contrazione.Finché la tecnologia viene gestita correttamente, i vestiti possono essere lavati a secco senza distorsioni, sbiadimento del colore e durata prolungata.
In termini di lavaggio a secco, ci sono tre grandi tipi di sporco.
①Sporco solubile in olio Lo sporco solubile in olio include tutti i tipi di olio e grasso, che è liquido o grasso e può essere sciolto in solventi per la pulizia a secco.
②Sporco idrosolubile Lo sporco idrosolubile è solubile in soluzioni acquose, ma non in detergenti a secco, viene adsorbito sugli indumenti allo stato acquoso, l'acqua evapora dopo la precipitazione di solidi granulari, come sali inorganici, amido, proteine, ecc.
③Sporco insolubile in olio e acqua Lo sporco insolubile in olio e acqua non è né solubile in acqua né solubile in solventi per lavaggio a secco, come nerofumo, silicati di vari metalli e ossidi, ecc.
A causa della diversa natura dei vari tipi di sporco, esistono diversi modi per rimuovere lo sporco nel processo di lavaggio a secco.Lo sporco solubile in olio, come oli animali e vegetali, oli minerali e grassi, è facilmente solubile in solventi organici e può essere rimosso più facilmente con il lavaggio a secco.L'eccellente solubilità dei solventi per il lavaggio a secco per oli e grassi deriva essenzialmente dalle forze di van der Walls tra le molecole.
Per la rimozione dello sporco idrosolubile come sali inorganici, zuccheri, proteine e sudore è necessario aggiungere al detersivo anche la giusta quantità di acqua, altrimenti lo sporco idrosolubile è difficile da rimuovere dagli indumenti.Tuttavia, l'acqua è difficile da sciogliere nell'agente di lavaggio a secco, quindi per aumentare la quantità di acqua, è necessario aggiungere anche tensioattivi.La presenza di acqua nell'agente di lavaggio a secco può rendere idratata la superficie dello sporco e degli indumenti, in modo che sia facile interagire con i gruppi polari di tensioattivi, favorendo l'assorbimento dei tensioattivi sulla superficie.Inoltre, quando i tensioattivi formano micelle, lo sporco idrosolubile e l'acqua possono essere solubilizzati nelle micelle.Oltre ad aumentare il contenuto di acqua del solvente per lavaggio a secco, i tensioattivi possono anche svolgere un ruolo nell'impedire il rideposito dello sporco per migliorare l'effetto di decontaminazione.
La presenza di una piccola quantità di acqua è necessaria per rimuovere lo sporco idrosolubile, ma troppa acqua può causare deformazioni e grinze in alcuni indumenti, quindi la quantità di acqua nell'agente per il lavaggio a secco deve essere moderata.
Lo sporco che non è né solubile in acqua né solubile in olio, particelle solide come cenere, fango, terra e nerofumo, è generalmente attaccato all'indumento da forze elettrostatiche o in combinazione con l'olio.Nel lavaggio a secco, il flusso di solvente, l'impatto può eliminare l'assorbimento della forza elettrostatica dello sporco e l'agente per il lavaggio a secco può dissolvere l'olio, in modo che la combinazione di olio e sporco si attacchi agli indumenti di particelle solide nell'asciutto -detergente, agente di pulizia a secco in una piccola quantità di acqua e tensioattivi, in modo che quelle particelle di sporco solido possano essere sospensione stabile, dispersione, per impedirne la rideposizione sugli indumenti.
(5) Fattori che influenzano l'azione di lavaggio
L'adsorbimento direzionale dei tensioattivi all'interfaccia e la riduzione della tensione superficiale (interfacciale) sono i fattori principali nella rimozione dello sporco liquido o solido.Tuttavia, il processo di lavaggio è complesso e l'effetto di lavaggio, anche con lo stesso tipo di detersivo, è influenzato da molti altri fattori.Questi fattori includono la concentrazione del detersivo, la temperatura, la natura dello sporco, il tipo di fibra e la struttura del tessuto.
① Concentrazione di tensioattivo
Le micelle di tensioattivi in soluzione svolgono un ruolo importante nel processo di lavaggio.Quando la concentrazione raggiunge la concentrazione micellare critica (CMC), l'effetto di lavaggio aumenta notevolmente.Pertanto, la concentrazione di detergente nel solvente dovrebbe essere superiore al valore CMC per avere un buon effetto di lavaggio.Tuttavia, quando la concentrazione del tensioattivo è superiore al valore CMC, l'aumento incrementale dell'effetto di lavaggio non è evidente e non è necessario aumentare troppo la concentrazione del tensioattivo.
Quando si rimuove l'olio mediante solubilizzazione, l'effetto di solubilizzazione aumenta con l'aumentare della concentrazione del tensioattivo, anche quando la concentrazione è superiore a CMC.In questo momento, si consiglia di utilizzare il detersivo in modo centralizzato locale.Ad esempio, se c'è molto sporco sui polsini e sul colletto di un indumento, durante il lavaggio può essere applicato uno strato di detersivo per aumentare l'effetto solubilizzante del tensioattivo sull'olio.
②La temperatura ha un'influenza molto importante sull'azione di decontaminazione.In generale, l'aumento della temperatura facilita la rimozione dello sporco, ma a volte una temperatura troppo elevata può causare anche degli svantaggi.
L'aumento della temperatura facilita la diffusione dello sporco, il grasso solido si emulsiona facilmente a temperature superiori al suo punto di fusione e le fibre aumentano di rigonfiamento per l'aumento della temperatura, tutto ciò facilita la rimozione dello sporco.Tuttavia, per i tessuti compatti, i microgap tra le fibre si riducono man mano che le fibre si espandono, il che è dannoso per la rimozione dello sporco.
Le variazioni di temperatura influenzano anche la solubilità, il valore CMC e la dimensione delle micelle dei tensioattivi, influenzando così l'effetto di lavaggio.La solubilità dei tensioattivi con lunghe catene di carbonio è bassa a basse temperature e talvolta la solubilità è anche inferiore al valore CMC, quindi la temperatura di lavaggio dovrebbe essere aumentata in modo appropriato.L'effetto della temperatura sul valore CMC e sulla dimensione della micella è diverso per i tensioattivi ionici e non ionici.Per i tensioattivi ionici, un aumento della temperatura generalmente aumenta il valore CMC e riduce le dimensioni delle micelle, il che significa che la concentrazione del tensioattivo nella soluzione di lavaggio dovrebbe essere aumentata.Per i tensioattivi non ionici, un aumento della temperatura porta ad una diminuzione del valore di CMC e ad un aumento significativo del volume micellare, quindi è chiaro che un aumento appropriato della temperatura aiuterà il tensioattivo non ionico ad esercitare il suo effetto tensioattivo .Tuttavia, la temperatura non dovrebbe superare il suo punto di intorbidamento.
In breve, la temperatura di lavaggio ottimale dipende dalla formulazione del detersivo e dall'oggetto da lavare.Alcuni detersivi hanno un buon effetto detergente a temperatura ambiente, mentre altri hanno una detergenza molto diversa tra il lavaggio a freddo e quello a caldo.
③ Schiuma
Si è soliti confondere il potere schiumogeno con l'effetto lavante, ritenendo che i detersivi ad alto potere schiumogeno abbiano un buon effetto lavante.La ricerca ha dimostrato che non esiste una relazione diretta tra l'effetto di lavaggio e la quantità di schiuma.Ad esempio, il lavaggio con detersivi a bassa schiuma non è meno efficace del lavaggio con detersivi ad alta schiuma.
Sebbene la schiuma non sia direttamente correlata al lavaggio, ci sono occasioni in cui aiuta a rimuovere lo sporco, ad esempio quando si lavano i piatti a mano.Quando si strofinano i tappeti, la schiuma può anche rimuovere polvere e altre particelle solide di sporco, lo sporco del tappeto rappresenta una grande percentuale di polvere, quindi i detergenti per tappeti dovrebbero avere una certa capacità di schiumare.
Il potere schiumogeno è importante anche per gli shampoo, dove la schiuma fine prodotta dal liquido durante lo shampoo o il bagno lascia i capelli lubrificati e confortevoli.
④ Varietà di fibre e proprietà fisiche dei tessuti
Oltre alla struttura chimica delle fibre, che influenza l'adesione e la rimozione dello sporco, anche l'aspetto delle fibre e l'organizzazione del filato e del tessuto influiscono sulla facilità di rimozione dello sporco.
Le squame delle fibre di lana e i nastri piatti e ricurvi delle fibre di cotone hanno maggiori probabilità di accumulare sporco rispetto alle fibre lisce.Ad esempio, il nerofumo macchiato sui film di cellulosa (film di viscosa) è facile da rimuovere, mentre il nerofumo macchiato sui tessuti di cotone è difficile da lavare.Un altro esempio è che i tessuti a fibre corte in poliestere sono più inclini ad accumulare macchie d'olio rispetto ai tessuti a fibre lunghe, e anche le macchie d'olio sui tessuti a fibre corte sono più difficili da rimuovere rispetto alle macchie d'olio sui tessuti a fibre lunghe.
Filati strettamente ritorti e tessuti stretti, a causa del piccolo spazio tra le fibre, possono resistere all'invasione dello sporco, ma lo stesso può anche impedire al liquido di lavaggio di escludere lo sporco interno, quindi i tessuti stretti iniziano a resistere bene allo sporco, ma una volta macchiati anche il lavaggio è più difficile.
⑤ Durezza dell'acqua
La concentrazione di Ca2+, Mg2+ e altri ioni metallici nell'acqua ha una grande influenza sull'effetto lavante, soprattutto quando i tensioattivi anionici incontrano ioni Ca2+ e Mg2+ formando sali di calcio e magnesio che sono meno solubili e ne ridurranno la detergenza.In acqua dura, anche se la concentrazione di tensioattivo è elevata, la detergenza è comunque molto peggiore che nella distillazione.Affinché il tensioattivo abbia il miglior effetto detergente, la concentrazione di ioni Ca2+ nell'acqua deve essere ridotta a 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 a 0,1 mg/L) o meno.Ciò richiede l'aggiunta di vari ammorbidenti al detersivo.
Tempo di pubblicazione: 25 febbraio 2022