1. Tensione superficiale
La forza di contrazione per unità di lunghezza sulla superficie di un liquido è chiamata tensione superficiale, misurata in N • M-1.
2. Attività superficiale e tensioattivo
La proprietà che può ridurre la tensione superficiale dei solventi è chiamata attività superficiale e le sostanze con attività superficiale sono chiamate sostanze attive di superficie.
Il tensioattivo si riferisce a sostanze attive di superficie che possono formare micelle e altri aggregati in soluzioni acquose, hanno un'elevata attività superficiale e hanno anche bagnatura, emulsionamento, schiuma, lavaggio e altre funzioni.
3. Caratteristiche strutturali molecolari del tensioattivo
I tensioattivi sono composti organici con strutture e proprietà speciali che possono alterare significativamente la tensione interfacciale tra due fasi o la tensione superficiale dei liquidi (di solito acqua) e avere proprietà come bagnatura, schiuma, emulsificazione e lavaggio.
Strutturalmente, i tensioattivi condividono una caratteristica comune di contenere due diversi gruppi funzionali nelle loro molecole. Un'estremità è un gruppo non polare a catena lunga che è solubile nell'olio ma insolubile in acqua, noto come gruppo idrofobico o gruppo idrofobico. Questi gruppi idrofobici sono generalmente idrocarburi a catena lunga, a volte anche fluoro organico, organosilicio, organofosforo, catene di organotina, ecc. L'altra estremità è un gruppo funzionale solubile in acqua, vale a dire un gruppo idrofilo o un gruppo idrofilo. Il gruppo idrofilo deve avere un'idrofilia sufficiente per garantire che l'intero tensioattivo sia solubile in acqua e abbia la necessaria solubilità. A causa della presenza di gruppi idrofili e idrofobici nei tensioattivi, possono dissolversi in almeno una fase della fase liquida. Le proprietà idrofili ed oleofili dei tensioattivi sono chiamate anfifilicità.
4. Tipi di tensioattivi
I tensioattivi sono molecole anfifiliche che hanno gruppi sia idrofobici che idrofili. I gruppi idrofobici di tensioattivi sono generalmente composti da idrocarburi a catena lunga, come alchil C8-C20 a catena dritta, catena ramificata alchil C8-C20, alchilfenil (con 8-16 alchil carbonio), ecc. La differenza nei gruppi idrofobici si trovano principalmente nelle variazioni strutturali di caos idromassaggio, con differenze relative a piccoli, mentre ci sono più tipi di idrofilici. Pertanto, le proprietà dei tensioattivi sono principalmente correlate 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 si basa generalmente sulla struttura dei gruppi idrofili. Questa classificazione si basa principalmente sul fatto che i gruppi idrofili siano ionici, li dividono in anionici, cationici, non ionici, zwitterionici e altri tipi speciali di tensioattivi.
5. Caratteristiche della soluzione acquosa del tensioattivo
① Adsorbimento dei tensioattivi alle interfacce
Le molecole di tensioattivo hanno gruppi lipofili e idrofili, rendendole molecole anfifiliche. L'acqua è un liquido fortemente polare. Quando i tensioattivi si dissolvono in acqua, secondo il principio di somiglianza di polarità e repulsione della differenza di polarità, i loro gruppi idrofili sono attratti dalla fase dell'acqua e si dissolvono in acqua, mentre i loro gruppi lipofili respingono l'acqua e lasciano l'acqua. Di conseguenza, le molecole di tensioattivo (o ioni) si adsorb all'interfaccia tra le due fasi, riducendo la tensione interfacciale tra le due fasi. Più molecole di tensioattivo (o ioni) vengono adsorbite sull'interfaccia, maggiore è la diminuzione della tensione interfacciale.
② Alcune proprietà della membrana di adsorbimento
Pressione superficiale della membrana di adsorbimento: i tensioattivi adsorbiti all'interfaccia gas-liquid per formare una membrana di adsorbimento. Se una piastra mobile mobile senza attrito viene posizionata sull'interfaccia e la piastra mobile spinge la membrana di adsorbimento lungo la superficie della soluzione, la membrana esercita una pressione sulla piastra mobile, che si chiama pressione superficiale.
Viscosità superficiale: come la pressione superficiale, la viscosità superficiale è una proprietà mostrata da film molecolari insolubili. Sospendere un anello di platino con un filo di metallo sottile, fare il suo piano contatta la superficie dell'acqua del lavandino, ruotare l'anello di platino, l'anello di platino è ostacolato dalla viscosità dell'acqua e l'ampiezza si attenua gradualmente, secondo il quale la viscosità della superficie può essere misurata. Il metodo è: prima condotta esperimenti sulla superficie dell'acqua pura, misura l'attenuazione dell'ampiezza, quindi misura l'attenuazione dopo la formazione della maschera facciale superficiale e calcola la viscosità della maschera facciale superficiale dalla differenza tra i due.
La viscosità superficiale è strettamente correlata alla fermezza della maschera facciale superficiale. Poiché il film di adsorbimento ha una pressione superficiale e la viscosità, deve essere elastico. Maggiore è la pressione superficiale e la viscosità della membrana di adsorbimento, maggiore è il suo modulo elastico. Il modulo elastico del film di adsorbimento superficiale è di grande significato nel processo di stabilizzazione della schiuma.
③ Formazione di micelle
La soluzione diluita dei tensioattivi segue le leggi delle soluzioni ideali. La quantità di adsorbimento di tensioattivi sulla superficie di una soluzione aumenta con la concentrazione della soluzione. Quando la concentrazione raggiunge o supera un certo valore, l'importo dell'adsorbimento non aumenta più. Queste eccessive molecole di tensioattivo nella soluzione sono disordinate o esistono in modo regolare. Sia la pratica che la teoria hanno dimostrato che formano aggregati in soluzione, che sono chiamati micelle.
Concentrazione critica delle micelle: la concentrazione minima a cui i tensioattivi formano micelle in una soluzione è chiamata concentrazione critica di micelle.
④ Il valore CMC del tensioattivo comune.
6. Valore di equilibrio idrofilo ed oleofilo
HLB sta per l'equilibrio lipofilo idrofilo, che rappresenta i valori di equilibrio idrofilo e lipofilo dei gruppi idrofili e lipofili di un tensioattivo, cioè il valore HLB del tensioattivo. Un alto valore HLB indica una forte idrofilia e una debole lipofilia della molecola; Al contrario, ha una forte lipofilia e debole idrofilia.
① Regolamenti sul valore HLB
Il valore HLB è un valore relativo, quindi quando si formula il valore HLB, come standard, il valore HLB della paraffina senza proprietà idrofili è impostato su 0, mentre il valore HLB del dodecil solfato di sodio con una forte solubilità dell'acqua è impostato su 40. Pertanto, il valore HLB dei tensiottuari è generalmente nell'intervallo 1-40. In generale, gli emulsionanti con valori HLB inferiori a 10 sono lipofili, mentre gli emulsionanti con valori HLB maggiori di 10 sono idrofili. Pertanto, il punto di svolta dalla lipofilia all'idrofilia è di circa 10.
7. Effetti di emulsificazione e solubilizzazione
Due liquidi immiscibili, uno formato dalla dispersione di particelle (goccioline o cristalli liquidi) nell'altro, sono chiamati emulsioni. Quando si forma un'emulsione, l'area interfacciale tra i due liquidi aumenta, rendendo il sistema termodinamicamente instabile. Per stabilizzare l'emulsione, è necessario aggiungere un terzo componente - emulsionante per ridurre l'energia interfacciale del sistema. Gli emulsionanti appartengono ai tensioattivi e la loro funzione principale è quella di agire come emulsionanti. La fase in cui esistono goccioline in un'emulsione è chiamata fase dispersa (o fase interna, fase discontinua) e l'altra fase collegata è chiamata mezzo disperso (o fase esterna, fase continua).
① Emulsionanti ed emulsioni
Le emulsioni comuni sono costituite da una fase di acqua o soluzione acquosa e l'altra fase di composti organici che sono impossibili con acqua, come oli, cere, ecc. L'emulsione formata dall'acqua e dall'olio può essere divisa in due tipi in base alla loro dispersione: olio disperso in acqua forma di acqua nell'emulsione del petrolio, rappresentata da O/W (olio/acqua); L'acqua dispersa in olio forma un'acqua nell'emulsione del petrolio, rappresentata da W/O (acqua/olio). Inoltre, possono anche formarsi acqua complessa nell'olio in acqua senza eolio in acqua nell'olio O/W/O emulsioni.
L'emulsionante stabilizza l'emulsione riducendo la tensione interfacciale e formando una maschera facciale monostrato.
Requisiti per gli emulsionanti nell'emulsificazione: A: gli emulsionanti devono essere in grado di adsorb o arricchire all'interfaccia tra le due fasi, riducendo la tensione interfacciale; B: gli emulsionanti devono dare una carica elettrica alle particelle, causando una repulsione elettrostatica tra particelle o formando un film protettivo stabile e altamente viscoso attorno alle particelle. Pertanto, le sostanze utilizzate come emulsionanti devono avere gruppi anfifilici per avere effetti emulsionanti e i tensioattivi possono soddisfare questo requisito.
② Metodi di preparazione di emulsioni e fattori che influenzano la stabilità dell'emulsione
Esistono due metodi per la preparazione di emulsioni: si è usare metodi meccanici per disperdere il liquido in piccole particelle in un altro liquido, che è comunemente usato nell'industria per preparare le emulsioni; Un altro metodo è quello di dissolvere un liquido in uno stato molecolare in un altro liquido e quindi consentirlo di aggregarsi in modo appropriato per formare un'emulsione.
La stabilità delle emulsioni si riferisce alla loro capacità di resistere all'aggregazione delle particelle e causare la separazione di fase. Le emulsioni sono sistemi termodinamicamente instabili con energia libera significativa. Pertanto, la stabilità di un'emulsione si riferisce effettivamente al tempo necessario per il sistema per raggiungere l'equilibrio, ovvero il tempo richiesto per separare un liquido nel sistema.
Quando ci sono molecole organiche polari come alcol grasso, acido grasso e ammina grassa nella maschera facciale, la forza della membrana aumenta in modo significativo. Questo perché le molecole di emulsionante nello strato di adsorbimento dell'interfaccia interagiscono con molecole polari come alcol, acido e ammina per formare un "complesso", che aumenta la forza della maschera facciale dell'interfaccia.
Gli emulsionanti composti da due o più tensioattivi sono chiamati emulsionanti misti. Gli emulsionanti misti adsorbiti sull'interfaccia acqua/olio e le interazioni intermolecolari possono formare complessi. A causa della forte interazione intermolecolare, la tensione interfacciale è significativamente ridotta, la quantità di emulsionante adsorbita sull'interfaccia è significativamente aumentata e sono aumentate la densità e la resistenza della maschera facciale interfacciale formata.
L'accusa di goccioline ha un impatto significativo sulla stabilità delle emulsioni. Le emulsioni stabili in genere hanno goccioline con cariche elettriche. Quando si utilizzano emulsionanti ionici, gli ioni emulsionanti adsorbiti sull'interfaccia inseriscono i loro gruppi lipofili nella fase olio, mentre i gruppi idrofili sono nella fase dell'acqua, facendo caricare le goccioline. A causa del fatto che le goccioline dell'emulsione portano la stessa carica, si respingono e non sono facilmente agglomerate, con conseguente aumento della stabilità. Si può vedere che più ioni emulsionanti sono adsorbiti sulle goccioline, maggiore è la loro carica e maggiore è la loro capacità di prevenire la coalescenza delle goccioline, rendendo il sistema di emulsione più stabile.
La viscosità del mezzo di dispersione di emulsione ha un certo impatto sulla stabilità dell'emulsione. Generalmente, maggiore è la viscosità del mezzo di dispersione, maggiore è la stabilità dell'emulsione. Questo perché la viscosità del mezzo disperdente è alta, il che ostacola fortemente il movimento browniano delle goccioline liquide, rallenta la collisione tra le goccioline e mantiene stabile il sistema. Le sostanze polimeriche che sono generalmente solubili nelle emulsioni possono aumentare la viscosità del sistema e migliorare la stabilità dell'emulsione. Inoltre, il polimero può anche formare una maschera facciale di interfaccia solida, rendendo il sistema di emulsione più stabile.
In alcuni casi, l'aggiunta di polvere solida può anche stabilizzare l'emulsione. La polvere solida non è in acqua, olio o all'interfaccia, a seconda della capacità di bagnatura di olio e acqua sulla polvere solida. Se la polvere solida non è completamente bagnata dall'acqua e può essere bagnata dall'olio, rimarrà all'interfaccia dell'olio d'acqua.
Il motivo per cui la polvere solida non stabilizza l'emulsione è che la polvere raccolta all'interfaccia non rafforza la maschera facciale dell'interfaccia, che è simile alle molecole di emulsionante di adsorbimento dell'interfaccia. Pertanto, più le particelle di polvere solida sono disposte all'interfaccia, più stabile sarà l'emulsione.
I tensioattivi hanno la capacità di aumentare significativamente la solubilità dei composti organici che sono insolubili o leggermente solubili in acqua dopo aver formato micelle in soluzione acquosa e la soluzione è trasparente in questo momento. Questo effetto delle micelle si chiama solubilizzazione. I tensioattivi che possono produrre effetti solubilizzanti sono chiamati solubilizzatori e i composti organici che vengono solubilizzati sono chiamati composti solubilizzati.
8. Schiuma
La schiuma svolge un ruolo importante nel processo di lavaggio. La schiuma si riferisce al sistema di dispersione in cui il gas è disperso in liquido o solido. Il gas è la fase di dispersione e liquido o solido è il mezzo di dispersione. Il primo si chiama schiuma liquida, mentre il secondo è chiamato schiuma solida, come plastica in schiuma, vetro in schiuma, ceme di schiuma, ecc.
(1) Formazione di schiuma
La schiuma qui si riferisce all'aggregazione di bolle separate dal film liquido. A causa della grande differenza di densità tra la fase dispersa (gas) e il mezzo disperso (liquido) e la bassa viscosità del liquido, la schiuma può sempre salire rapidamente al livello del liquido.
Il processo di formazione della schiuma è quello di portare una grande quantità di gas nel liquido e le bolle nel liquido ritornano rapidamente sulla superficie del liquido, formando un aggregato di bolle separato da una piccola quantità di liquido e gas
La schiuma ha due caratteristiche notevoli nella morfologia: una è che le bolle come fase dispersa sono spesso poliedriche, perché all'intersezione delle bolle, c'è una tendenza per il film liquido a diventare più sottile, rendendo le bolle poliedriche. Quando il film liquido diventa più sottile in una certa misura, le bolle si romperanno; In secondo luogo, il liquido puro non può formare una schiuma stabile, ma il liquido che può formare schiuma è almeno due o più componenti. La soluzione acquosa del tensioattivo è un sistema tipico facile da generare schiuma e la sua capacità di generare schiuma è anche correlata ad altre proprietà.
I tensioattivi con una buona capacità di schiuma sono chiamati agenti schiuma. Sebbene l'agente schiumogeni abbia una buona capacità di schiuma, la schiuma formata potrebbe non essere in grado di mantenere a lungo, ovvero la sua stabilità potrebbe non essere buona. Al fine di mantenere la stabilità della schiuma, una sostanza che può aumentare la stabilità della schiuma viene spesso aggiunta all'agente di schiuma, che si chiama stabilizzatore di schiuma. Gli stabilizzatori in schiuma comunemente usati sono lauroyl dietanolamina e ossido di dodecil dimetil ammina.
(2) Stabilità della schiuma
La schiuma è un sistema termodinamicamente instabile e la tendenza finale è che la superficie totale del liquido nel sistema diminuisce e l'energia libera diminuisce dopo la rottura della bolla. Il processo di defoaming è il processo in cui il film liquido che separa lo spessore del gas cambia fino a quando non si rompe. Pertanto, la stabilità della schiuma è determinata principalmente dalla velocità di scarico liquido e dalla resistenza del film liquido. Ci sono molti altri fattori di influenza.
① Tensione superficiale
Dal punto di vista energetico, la bassa tensione superficiale è più favorevole per la formazione di schiuma, ma non può garantire la stabilità della schiuma. La bassa tensione superficiale, la differenza a bassa pressione, la velocità di scarico del liquido lento e il diradamento del film liquido lento sono favorevoli alla stabilità della schiuma.
② Viscosità superficiale
Il fattore chiave che determina la stabilità della schiuma è la forza del film liquido, che è principalmente determinato dalla fermezza del film di adsorbimento superficiale, misurato dalla viscosità superficiale. Gli esperimenti mostrano che la schiuma prodotta dalla soluzione con una maggiore viscosità superficiale ha una vita più lunga. Questo perché l'interazione tra molecole adsorbite sulla superficie porta all'aumento della forza della membrana, migliorando così la vita della schiuma.
③ Viscosità della soluzione
Quando la viscosità del liquido stesso aumenta, il liquido nel film liquido non è facile da scaricare e la velocità del diradamento dello spessore del film liquido è lenta, il che ritarda il tempo della rottura del film liquido e aumenta la stabilità della schiuma.
④ L'effetto di "riparazione" della tensione superficiale
I tensioattivi adsorbiti sulla superficie del film liquido hanno la capacità di resistere all'espansione o alla contrazione della superficie del film liquido, che chiamiamo effetto di riparazione. Questo perché esiste un film liquido di tensioattivi adsorbiti sulla superficie e l'espansione della sua superficie ridurrà la concentrazione di molecole adsorbite di superficie e aumenterà la tensione superficiale. L'ampliamento ulteriormente della superficie richiederà un maggiore sforzo. Al contrario, il restringimento dell'area superficiale aumenterà la concentrazione di molecole adsorbite sulla superficie, riducendo la tensione superficiale e ostacolando un ulteriore restringimento.
⑤ La diffusione del gas attraverso un film liquido
A causa dell'esistenza della pressione capillare, la pressione di piccole bolle in schiuma è superiore a quella delle grandi bolle, che causerà il diffusione del gas nelle piccole bolle nelle bolle a bassa pressione attraverso il film liquido, con conseguente fenomeno che le piccole bolle diventano più piccole, le grandi bolle si ingrandiscono e infine la schiuma si rompe. Se viene aggiunto il tensioattivo, la schiuma sarà uniforme e densa durante la schiuma e non è facile da defoamer. Poiché il tensioattivo è strettamente disposto sul film liquido, è difficile ventilare, il che rende la schiuma più stabile.
⑥ L'influenza della carica superficiale
Se il film liquido in schiuma è accusato dello stesso simbolo, le due superfici del film liquido si respingono a vicenda, impedendo al film liquido di diradamento o persino alla distruzione. I tensioattivi ionici possono fornire questo effetto stabilizzante.
In conclusione, la forza del film liquido è il fattore chiave per determinare la stabilità della schiuma. Come tensioattivo per agenti schiumati e stabilizzatori di schiuma, la tenuta e la fermezza delle molecole adsorbite di superficie sono i fattori più importanti. Quando l'interazione tra le molecole adsorbite sulla superficie è forte, le molecole adsorbite sono strettamente disposte, il che non solo rende la maschera facciale di superficie stessa ha un'alta resistenza, ma rende anche la soluzione adiacente alla maschera facciale di superficie difficile da mantenere. Inoltre, le molecole di superficie strettamente disposte possono anche ridurre la permeabilità delle molecole di gas e quindi aumentare la stabilità della schiuma.
(3) Distruzione della schiuma
Il principio di base della distruzione della schiuma è quello di cambiare le condizioni per produrre schiuma o eliminare i fattori di stabilità della schiuma, quindi ci sono due metodi di defoaming, fisico e chimico.
Il defoaming fisico è quello di cambiare le condizioni in cui viene generata la schiuma mantenendo invariata la composizione chimica della soluzione di schiuma. Ad esempio, i disturbi della forza esterna, il cambiamento di temperatura o la pressione e il trattamento ad ultrasuoni sono tutti metodi fisici efficaci per eliminare la schiuma.
Il metodo di defoaming chimico è quello di aggiungere alcune sostanze per interagire con l'agente di schiuma, ridurre la resistenza del film liquido nella schiuma e quindi ridurre la stabilità della schiuma per raggiungere lo scopo del defoaming. Tali sostanze sono chiamate defoamer. La maggior parte dei defoamer sono tensioattivi. Pertanto, secondo il meccanismo di defoaming, i defoamer dovrebbero avere una forte capacità di ridurre la tensione superficiale, essere facilmente adsorbiti sulla superficie e avere interazioni deboli tra molecole adsorbite di superficie, risultando in una struttura di disposizione relativamente allentata delle molecole adsorbite.
Esistono vari tipi di defoamer, ma sono per lo più tensioattivi non ionici. I tensioattivi non ionici hanno proprietà anti -schiuma vicino o sopra il loro punto di nuvola e sono comunemente usati come defoamer. Gli alcoli, in particolare quelli con strutture ramificate, acidi grassi ed esteri, poliammidi, fosfati, oli di silicone, ecc., Sono anche comunemente usati come defoameri eccellenti.
(4) schiuma e lavaggio
Non esiste una relazione diretta tra schiuma e effetto di lavaggio e la quantità di schiuma non significa che l'effetto di lavaggio sia buono o cattivo. Ad esempio, le prestazioni schiumose dei tensioattivi non ionici sono di gran lunga inferiori al sapone, ma la loro potenza di pulizia è molto meglio del sapone.
In alcuni casi, la schiuma è utile per rimuovere lo sporco. Ad esempio, quando si lavano le stoviglie a casa, la schiuma del detergente può togliere le gocce di olio lavate; Quando strofina il tappeto, la schiuma aiuta a togliere sporco solido come polvere e polvere. Inoltre, la schiuma a volte può essere usata come segno se il detergente è efficace, poiché le macchie di olio grasso possono inibire la schiuma del detergente. Quando ci sono troppi macchie di olio e troppo poco detergente, non ci sarà schiuma o la schiuma originale scomparirà. A volte, la schiuma può anche essere usata come indicatore se il risciacquo è pulito. Poiché la quantità di schiuma nella soluzione di risciacquo tende a diminuire con la diminuzione del contenuto di detergente, il grado di risciacquo può essere valutato dalla quantità di schiuma.
9. Processo di lavaggio
In senso lato, il lavaggio è il processo di rimozione di componenti indesiderati dall'oggetto che viene lavato e raggiungendo un certo scopo. Il lavaggio nel solito senso si riferisce al processo di rimozione dello sporco dalla superficie di un vettore. Durante il lavaggio, l'interazione tra sporcizia e portatore viene indebolita o eliminata attraverso l'azione di alcune sostanze chimiche (come i detergenti), trasformando la combinazione di sporco e trasportatore nella combinazione di sporcizia e detergente, causando alla fine lo sporco e il vettore. Poiché gli oggetti da lavare e lo sporco da rimuovere sono diversi, il lavaggio è un processo molto complesso e il processo di base di lavaggio può essere rappresentato dalla seguente semplice relazione
Carrier • Dirt+Detergente = Carrier+Dirt • Detergente
Il processo di lavaggio di solito può essere diviso in due fasi: una è la separazione dello sporco e il suo vettore sotto l'azione del detergente; Il secondo è che lo sporco distaccato viene disperso e sospeso nel mezzo. Il processo di lavaggio è un processo reversibile e lo sporco che viene disperso o sospeso nel mezzo può anche precipitare dal mezzo al bucato. Pertanto, un eccellente detergente non dovrebbe solo avere la capacità di staccare la sporcizia dal vettore, ma anche avere una buona capacità di disperdere e sospendere lo sporco e impedire allo sporco di depositare nuovamente.
(1) Tipi di sporcizia
Anche per lo stesso articolo, il tipo, la composizione e la quantità di sporcizia varieranno a seconda dell'ambiente di utilizzo. La sporcizia del corpo dell'olio comprende principalmente oli di animale e vegetale, nonché oli minerali (come olio greggio, olio combustibile, catrame di carbone, ecc.), Mentre lo sporco solido include principalmente fumo, polvere, ruggine, nero di carbonio, ecc. In termini di sporcizia dell'abbigliamento, ci sono sporcizia dal corpo umano, come sudore, sebum, sangue, ecc.; Sporco dal cibo, come macchie di frutta, macchie di olio commestibile, macchie di condimento, amido, ecc.; Sporco portato da cosmetici, come rossetto e smalto; Sporco dall'atmosfera, come fumo, polvere, terreno, ecc.; Altri materiali come inchiostro, tè, vernice, ecc. Si può dire che ci sono vari e diversi tipi.
Vari tipi di sporcizia possono di solito essere divisi in tre categorie: sporco solido, sporcizia liquida e sporcizia speciale.
① La sporcizia solida comune comprende particelle come cenere, fango, terreno, ruggine e nero di carbonio. La maggior parte di queste particelle ha una carica superficiale, per lo più negativa, e sono facilmente adsorbite su oggetti fibrosi. Generalmente, lo sporco solido è difficile da dissolversi in acqua, ma può essere disperso e sospeso da soluzioni detergenti. Lo sporco solido con piccole particelle è difficile da rimuovere.
② La sporcizia liquida è per lo più solubile in olio, compresi oli animali e vegetali, acidi grassi, alcoli grassi, oli minerali e loro ossidi. Tra questi, gli oli animali e vegetali e gli acidi grassi possono sottoporsi a saponificazione con alcali, mentre gli alcoli grassi e gli oli minerali non sono saponificati dagli alcali, ma possono dissolversi in alcoli, eteri e solventi organici di idrocarburi ed essere emulsionati e dispersi da soluzioni acquose detergenti. La sporcizia liquida solubile in olio ha generalmente una forte forza di interazione con oggetti fibrosi e adsorbi saldamente sulle fibre.
③ La sporcizia speciale comprende proteine, amido, sangue, secrezioni umane come sudore, sebo, urina e succo di frutta, succo di tè, ecc. La maggior parte di questi tipi di sporcizia può fortemente adsorbirsi su oggetti fibrosi attraverso reazioni chimiche. Pertanto, lavarlo è abbastanza difficile.
Vari tipi di sporcizia esistono raramente da soli, spesso mescolati e adsorbiti insieme su oggetti. A volte lo sporco può ossidare, decomporre o decadere sotto influenze esterne, con conseguente formazione di nuovi sporcizia.
(2) L'effetto di adesione della sporcizia
Il motivo per cui vestiti, mani, ecc. Possono sporcarti è perché c'è una sorta di interazione tra oggetti e sporcizia. Esistono vari effetti di adesione dello sporco sugli oggetti, ma sono principalmente adesione fisica e adesione chimica.
① L'adesione fisica di cenere di sigaretta, polvere, sedimenti, nero di carbonio e altre sostanze ai vestiti. In generale, l'interazione tra la sporcizia aderente e l'oggetto contaminato è relativamente debole e anche la rimozione dello sporco è relativamente semplice. Secondo forze diverse, l'adesione fisica dello sporco può essere divisa in adesione meccanica e adesione elettrostatica.
A: L'adesione meccanica si riferisce principalmente all'adesione di sporco solido come polvere e sedimenti. L'adesione meccanica è un metodo di adesione debole per lo sporco, che può quasi essere rimosso con semplici metodi meccanici. Tuttavia, quando la dimensione delle particelle dello sporco è piccola (<0,1um), è più difficile da rimuovere.
B: l'adesione elettrostatica si manifesta principalmente dall'azione di particelle di sporcizia carica su oggetti con cariche opposte. La maggior parte degli oggetti fibrosi trasporta una carica negativa in acqua e sono facilmente rispettati da sporcizia carica di calce come la calce. Un po 'di sporcizia, sebbene caricata negativamente, come particelle di nero di carbonio in soluzioni acquose, può aderire alle fibre attraverso ponti ioni formati da ioni positivi (come Ca2+, Mg2+, ecc.) In acqua (gli ioni agiscono insieme tra cariche più opposte, agendo come ponti).
L'elettricità statica è più forte della semplice azione meccanica, rendendo relativamente difficile rimuovere lo sporco.
③ Rimozione dello sporco speciale
Proteine, amido, secrezioni umane, succo di frutta, succo di tè e altri tipi di sporcizia sono difficili da rimuovere con tensioattivi generali e richiedono metodi di trattamento speciali.
Le macchie di proteine come panna, uova, sangue, latte e escreta della pelle sono inclini alla coagulazione e alla denaturazione sulle fibre e aderiscono più saldamente. Per il fouling delle proteine, la proteasi può essere utilizzata per rimuoverlo. La proteasi può abbattere le proteine nello sporco in aminoacidi o oligopeptidi solubili in acqua.
Le macchie di amido provengono principalmente dal cibo, mentre altri come succhi di carne, pasta, ecc. Gli enzimi di amido hanno un effetto catalitico sull'idrolisi delle macchie di amido, abbattendo l'amido in zuccheri.
La lipasi può catalizzare la decomposizione di alcuni trigliceridi che sono difficili da rimuovere con metodi convenzionali, come il sebo secreto dal corpo umano, oli commestibili, ecc. Per abbattere i trigliceridi in glicerolo solubile e acidi grassi.
Alcune macchie colorate di succo di frutta, succo di tè, inchiostro, rossetto, ecc. Sono spesso difficili da pulire a fondo anche dopo il lavaggio ripetuto. Questo tipo di macchia può essere rimosso mediante reazioni di riduzione dell'ossidazione usando ossidanti o riducendo agenti come la candeggina, che abbattono la struttura dei gruppi cromofori o cromofori e li degradano in componenti più piccoli solubili in acqua.
Dal punto di vista della lavaggio a secco, ci sono circa tre tipi di sporcizia.
① Lo sporco solubile dell'olio comprende vari oli e grassi, che sono liquidi o grassi e solubili in solventi a secco.
② La sporcizia solubile in acqua è solubile in soluzione acquosa, ma insolubile in agenti di lavaggio a secco. Aggiunge l'abbigliamento sotto forma di una soluzione acquosa e dopo che l'acqua evapora, i solidi granulari come sali inorganici, amido, proteine, ecc. Sono precipitati.
③ La sporcizia insolubile in acqua olio è insolubile sia nell'acqua che nei solventi di lavaggio a secco, come il nero di carbonio, vari silicati metallici e ossidi.
A causa delle diverse proprietà di vari tipi di sporcizia, ci sono diversi modi per rimuovere lo sporco durante il processo di lavaggio a secco. Lo sporco solubile in olio, come oli di animali e vegetali, oli minerali e grassi, sono facilmente solubili in solventi organici e possono essere facilmente rimossi durante la lavaggio a secco. L'eccellente solubilità dei solventi a secco per olio e grasso è essenzialmente dovuta alle forze di van der Waals tra molecole.
Per la rimozione dello sporco solubile in acqua come sali inorganici, zuccheri, proteine, sudore, ecc., È anche necessario aggiungere una quantità adeguata di acqua all'agente di lavaggio a secco, altrimenti lo sporco solubile in acqua è difficile da rimuovere dagli indumenti. Ma l'acqua è difficile da dissolversi negli agenti di lavaggio a secco, quindi per aumentare la quantità di acqua, è necessario aggiungere i tensioattivi. L'acqua presente negli agenti di lavaggio a secco può idratare lo sporco e la superficie degli indumenti, rendendo facile interagire con i gruppi polari dei tensioattivi, il che è benefico per l'adsorbimento dei tensioattivi sulla superficie. Inoltre, quando i tensioattivi formano micelle, lo sporco e l'acqua solubili in acqua possono essere solubilizzati nelle micelle. I tensioattivi non solo possono aumentare il contenuto d'acqua nei solventi di lavaggio a secco, ma anche impedire la deposizione di sporcizia per migliorare l'effetto di pulizia.
La presenza di una piccola quantità di acqua è necessaria per rimuovere lo sporco solubile in acqua, ma l'acqua eccessiva può causare alcuni vestiti a deformarsi, rughe, ecc., Quindi il contenuto di acqua nel detergente secco deve essere moderato.
Particelle solide come cenere, fango, terreno e nero di carbonio, che non sono né solubili in acqua né solubili, generalmente aderiscono ai vestiti mediante adsorbimento elettrostatico o combinando con macchie di olio. Nella lavaggio a secco, il flusso e l'impatto dei solventi possono causare la caduta di sporcizia da parte delle forze elettrostatiche, mentre gli agenti di lavaggio a secco possono dissolvere le macchie di olio, causando particelle solide che si combinano con le macchie di olio e aderiscono ai vestiti che cadono dall'agente di lavaggio a secco. La piccola quantità di acqua e tensioattivi nell'agente di lavaggio a secco può sospendere e disperdere stabilmente le particelle di sporco solido che cadono, impedendo loro di depositare di nuovo sui vestiti.
(5) Fattori che influenzano l'effetto di lavaggio
L'adsorbimento direzionale dei tensioattivi all'interfaccia e la riduzione della tensione di superficie (interfacciale) sono i principali fattori per la rimozione del cablaggio liquido o solido. Ma il processo di lavaggio è relativamente complesso e persino l'effetto di lavaggio dello stesso tipo di detergente è influenzato da molti altri fattori. Questi fattori includono la concentrazione di detergente, temperatura, natura dello sporco, tipo di fibra e struttura del tessuto.
① concentrazione di tensioattivi
Le micelle dei tensioattivi nella soluzione svolgono un ruolo importante nel processo di lavaggio. Quando la concentrazione raggiunge la concentrazione critica delle micelle (CMC), l'effetto di lavaggio aumenta nettamente. Pertanto, la concentrazione di detergente nel solvente dovrebbe essere superiore al valore CMC al fine di ottenere un buon effetto di lavaggio. Tuttavia, quando la concentrazione di tensioattivi supera il valore della CMC, l'aumento dell'effetto di lavaggio diventa meno significativo e non è necessario un aumento eccessivo della concentrazione di tensioattivo.
Quando si utilizza la solubilizzazione per rimuovere le macchie di olio, anche se la concentrazione è superiore al valore CMC, l'effetto di solubilizzazione aumenta ancora con l'aumento della concentrazione di tensioattivo. Al momento, è consigliabile utilizzare detergenti a livello locale, come sui polsini e i collari di vestiti dove c'è molto sporco. Durante il lavaggio, è possibile applicare uno strato di detergente per migliorare l'effetto di solubilizzazione dei tensioattivi sulle macchie di olio.
② La temperatura ha un impatto significativo sull'effetto di pulizia. Nel complesso, aumentare la temperatura è benefico per la rimozione dello sporco, ma a volte una temperatura eccessiva può anche causare fattori avversi.
Un aumento della temperatura è benefico per la diffusione dello sporco. Le macchie di olio solido vengono facilmente emulsionate quando la temperatura è al di sopra del loro punto di fusione e le fibre aumentano anche il loro grado di espansione a causa dell'aumento della temperatura. Questi fattori sono tutti benefici per la rimozione dello sporco. Tuttavia, per i tessuti attillati, le micro lacune tra le fibre sono ridotte dopo l'espansione delle fibre, il che non è favorevole alla rimozione dello sporco.
Le variazioni di temperatura influenzano anche la solubilità, il valore CMC e la dimensione della micella dei tensioattivi, influenzando così l'effetto di lavaggio. I tensioattivi a catena di carbonio lunghi hanno una solubilità inferiore a basse temperature e talvolta anche una solubilità anche inferiore rispetto al valore CMC. In questo caso, la temperatura di lavaggio dovrebbe essere adeguatamente aumentata. L'effetto della temperatura sul valore CMC e sulla dimensione delle micelle è diverso per i tensioattivi ionici e non ionici. Per i tensioattivi ionici, un aumento della temperatura generalmente porta ad un aumento del valore CMC e una diminuzione della dimensione della micelle. Ciò significa che la concentrazione di tensioattivi dovrebbe essere aumentata nella soluzione di lavaggio. Per i tensioattivi non ionici, l'aumento della temperatura porta a una diminuzione del valore CMC e un aumento significativo della dimensione della micella. Si può vedere che una temperatura adeguata in modo appropriato può aiutare i tensioattivi non ionici ad esercitare la loro attività superficiale. Ma la temperatura non dovrebbe superare il suo punto di nuvola.
In breve, la temperatura di lavaggio più adatta è correlata alla formula del detergente e all'oggetto che viene lavato. Alcuni detergenti hanno buoni effetti di pulizia a temperatura ambiente, mentre alcuni detergenti hanno effetti di pulizia significativamente diversi per il lavaggio freddo e caldo.
③ schiuma
Le persone spesso confondono la capacità di schiuma con l'effetto di lavaggio, credendo che i detergenti con una forte capacità di schiuma abbiano migliori effetti di lavaggio. I risultati mostrano che l'effetto di lavaggio non è direttamente correlato alla quantità di schiuma. Ad esempio, l'uso di un detersivo a basso contenuto di schiuma per il lavaggio non ha un effetto di lavaggio peggiore rispetto al detergente per schiuma elevata.
Sebbene la schiuma non sia direttamente correlata al lavaggio, la schiuma è comunque utile per rimuovere lo sporco in alcune situazioni. Ad esempio, la schiuma del liquido di lavaggio può portare via le gocce di olio quando si lavano a mano i piatti. Quando si strofina il tappeto, la schiuma può anche togliere particelle di sporco solido come la polvere. La polvere rappresenta una grande percentuale di sporcizia del tappeto, quindi il detergente per tappeti dovrebbe avere una certa capacità di schiuma.
La potenza di schiuma è importante anche per lo shampoo. La schiuma fine prodotta dal liquido quando si lavano i capelli o il bagno fa sentire le persone a proprio agio.
④ Tipi di fibre e proprietà fisiche dei tessuti
Oltre alla struttura chimica delle fibre che influenzano l'adesione e la rimozione dello sporco, l'aspetto delle fibre e la struttura organizzativa di filati e tessuti hanno anche un impatto sulla difficoltà della rimozione dello sporco.
Le scale delle fibre di lana e la struttura piatta simili alle fibre di cotone sono più inclini ad accumulare sporco rispetto alle fibre lisce. Ad esempio, il nero di carbonio ha aderito al film di cellulosa (pellicola adesiva) è facile da rimuovere, mentre il nero di carbonio ha aderito al tessuto di cotone è difficile da lavare. Ad esempio, i tessuti in fibra corta in poliestere sono più inclini all'accumulo di macchie di olio rispetto ai tessuti a fibra lunghe e le macchie di olio su tessuti a fibra corta sono anche più difficili da rimuovere rispetto a quelle su tessuti a fibre lunghe.
I filati strettamente intrecciati e i tessuti stretti, a causa dei piccoli micro lacune tra le fibre, possono resistere all'invasione dello sporco, ma anche impedire alla soluzione di pulizia di rimuovere lo sporco interno. Pertanto, i tessuti attillati hanno una buona resistenza allo sporco all'inizio, ma è anche difficile da pulire una volta contaminati.
⑤ La durezza dell'acqua
La concentrazione di ioni metallici come Ca2+e Mg2+in acqua ha un impatto significativo sull'effetto di lavaggio, specialmente quando i tensioattivi anionici incontrano gli ioni Ca2+e Mg2+per formare sali di calcio e magnesio con scarsa solubilità, che possono ridurre la loro capacità di pulizia. Anche se la concentrazione di tensioattivi è ricca di acqua dura, il loro effetto di pulizia è ancora molto peggio che nella distillazione. Per ottenere il miglior effetto di lavaggio dei tensioattivi, la concentrazione di ioni Ca2+nell'acqua dovrebbe essere ridotta a meno di 1 × 10-6mol/L (CaCO3 deve essere ridotta a 0,1 mg/L). Ciò richiede l'aggiunta di vari ammorbidi al detergente.
Post Time: agosto-16-2024