1. Tensión superficial
A forza de contracción por lonxitude da unidade na superficie dun líquido chámase tensión superficial, medida en n • m-1.
2. Actividade superficial e tensioactivo
A propiedade que pode reducir a tensión superficial dos disolventes chámase actividade superficial e as substancias con actividade superficial denomínanse substancias activas superficiais.
O tensioactivo refírese a substancias activas superficiais que poden formar micelas e outros agregados en solucións acuosas, teñen unha alta actividade superficial e tamén teñen funcións humectadas, emulsionantes, espumantes, lavado e outras funcións.
3. Características estruturais moleculares do tensioactivo
O tensioactivo son compostos orgánicos con estruturas especiais e propiedades que poden alterar significativamente a tensión interfacial entre dúas fases ou a tensión superficial de líquidos (normalmente auga) e teñen propiedades como humectación, espuma, emulsificación e lavado.
Estruturalmente falando, os tensioactivos comparten unha característica común de conter dous grupos funcionais diferentes nas súas moléculas. Un dos extremos é un grupo non polar de cadea longa que é soluble en aceite pero insoluble en auga, coñecido como grupo hidrofóbico ou grupo hidrofóbico. Estes grupos hidrofóbicos son xeralmente hidrocarburos de cadea longa, ás veces tamén flúor orgánico, organosilicon, organofosforo, cadeas de organotina, etc. O outro extremo é un grupo funcional soluble en auga, é dicir, un grupo hidrofílico ou un grupo hidrofílico. O grupo hidrofílico debe ter hidrofilicidade suficiente para garantir que todo o tensioactivo sexa soluble en auga e teña a solubilidade necesaria. Debido á presenza de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos en tensioactivos, poden disolverse en polo menos unha fase da fase líquida. As propiedades hidrofílicas e oleofílicas dos tensioactivos chámanse anfifilicidade.
4. tipo de tensioactivos
Os tensioactivos son moléculas anfifílicas que teñen grupos hidrofóbicos e hidrofílicos. Os grupos hidrofóbicos de tensioactivos están xeralmente compostos por hidrocarburos de cadea longa, como o alquilo de cadea recta C8-C20, a cadea ramificada alquilo C8-C20, alquilfenilo (con 8-16 átomos de carbono de alquilo), etc. A diferenza en grupos hidrofóbicos, mentres que hai máis tipos estruturais de hidrogeno de hidrogeno, con pequenas diferenzas, mentres que hai máis tipos de hidrogeno de hidrogeno, con pequenas diferenzas, con máis pequenas. grupos hidrofílicos. Polo tanto, as propiedades dos tensioactivos están relacionadas principalmente con grupos hidrofílicos ademais do tamaño e forma de grupos hidrofóbicos. Os cambios estruturais dos grupos hidrofílicos son maiores que os dos grupos hidrofóbicos, polo que a clasificación de tensioactivos baséase xeralmente na estrutura dos grupos hidrofílicos. Esta clasificación baséase principalmente en se os grupos hidrófilos son iónicos, dividíndoos en tipos de tensioactivos aniónicos, catiónicos, non iónicos, zwitteriónicos e outros tensioactivos.
5. Características da solución acuosa tensioactiva
① Adsorción de tensioactivos en interfaces
As moléculas tensioactivas teñen grupos lipófilos e hidrofílicos, converténdose en moléculas anfifílicas. A auga é un líquido fortemente polar. Cando os tensioactivos se disolven na auga, segundo o principio de semellanza de polaridade e a repulsión da diferenza de polaridade, os seus grupos hidrofílicos están atraídos pola fase de auga e disólvense na auga, mentres que os seus grupos lipófilos repelen a auga e deixan a auga. Como resultado, as moléculas tensioactivas (ou ións) adsorben na interface entre as dúas fases, reducindo a tensión interfacial entre as dúas fases. As máis moléculas tensioactivas (ou ións) son adsorbidas na interface, maior será a diminución da tensión interfacial.
② Algunhas propiedades da membrana de adsorción
Presión superficial da membrana de adsorción: os tensioactivos adsorben na interface gas-líquido para formar unha membrana de adsorción. Se se coloca unha placa flotante móbil sen fricción na interface e a placa flotante empurra a membrana de adsorción ao longo da superficie da solución, a membrana exerce unha presión sobre a placa flotante, que se denomina presión superficial.
Viscosidade superficial: como a presión superficial, a viscosidade superficial é unha propiedade exhibida por películas moleculares insolubles. Suspenda un anel de platino cun fío metálico fino, fai que o seu plano se poña en contacto coa superficie da auga do lavabo, xira o anel de platino, o anel de platino está obstaculizado pola viscosidade da auga e a amplitude atenua gradualmente, segundo a que se pode medir a viscosidade superficial. O método é: Primeira conduta de experimentos na superficie da auga pura, mide a atenuación da amplitude, logo mide a atenuación despois da formación da máscara facial superficial e calcula a viscosidade da máscara facial superficial a partir da diferenza entre ambos.
A viscosidade superficial está estreitamente relacionada coa firmeza da máscara facial superficial. Dado que a película de adsorción ten presión superficial e viscosidade, debe ser elástica. Canto maior sexa a presión superficial e a viscosidade da membrana de adsorción, maior será o seu módulo elástico. O módulo elástico da película de adsorción superficial é de gran importancia no proceso de estabilización da escuma.
③ Formación de micelas
A solución diluída de tensioactivos segue as leis das solucións ideais. A cantidade de adsorción de tensioactivos na superficie dunha solución aumenta coa concentración da solución. Cando a concentración alcanza ou supera un certo valor, a cantidade de adsorción xa non aumenta. Estas moléculas tensioactivas excesivas na solución están desordenadas ou existen de xeito regular. Tanto a práctica como a teoría demostraron que forman agregados en solución, que se chaman micelas.
Concentración de micelas críticas: a concentración mínima na que os tensioactivos forman micelas nunha solución chámase concentración crítica da micela.
④ O valor CMC do tensioactivo común.
6. Valor de equilibrio hidrofílico e oleófilo
HLB significa un equilibrio lipófilo hidrofílico, que representa os valores de equilibrio hidrófilo e lipófilos dos grupos hidrofílicos e lipófilos dun tensioactivo, é dicir, o valor HLB do tensioactivo. Un alto valor HLB indica unha forte hidrofilicidade e débil lipofilicidade da molécula; Pola contra, ten unha forte lipofilicidade e hidrofilicidade débil.
① Regulamentos sobre o valor HLB
O valor HLB é un valor relativo, polo que ao formular o valor HLB, como estándar, o valor HLB da parafina sen propiedades hidrofílicas está definido en 0, mentres que o valor HLB do sulfato de dodecilo sódico con forte solubilidade de auga está definido en 40. Polo tanto, o valor HLB dos surfactantes é xeralmente dentro do rango de 1-40. En xeral, os emulsionantes con valores de HLB inferiores a 10 son lipofílicos, mentres que os emulsionantes con valores de HLB superiores a 10 son hidrófilos. Polo tanto, o punto de inflexión da lipofilicidade á hidrofilicidade é de aproximadamente 10.
7. Efectos de emulsificación e solubilización
Dous líquidos inmiscibles, un formados por partículas dispersas (pingas ou cristais líquidos) no outro, chámanse emulsións. Ao formar unha emulsión, a área interfacial entre os dous líquidos aumenta, facendo que o sistema sexa termodinamicamente inestable. Para estabilizar a emulsión, hai que engadir un terceiro compoñente - emulsionante - para reducir a enerxía interfacial do sistema. Os emulsionantes pertencen aos tensioactivos, e a súa función principal é actuar como emulsionantes. A fase na que existen pingas nunha emulsión chámase fase dispersa (ou fase interna, fase discontinua), e a outra fase conectada entre si chámase medio disperso (ou fase externa, fase continua).
① emulsionantes e emulsións
As emulsións comúns consisten nunha fase de auga ou solución acuosa, e a outra fase de compostos orgánicos que son inmiscibles con auga, como aceites, ceras, etc. A emulsión formada por auga e aceite pódese dividir en dous tipos en función da súa dispersión: o aceite dispersado en auga formas unha auga en aceite de aceite, representada por O/W (aceite/auga); A auga dispersada no aceite forma unha auga na emulsión de aceite, representada por W/O (auga/aceite). Ademais, tamén se poden formar auga complexa en aceite en auga con p/o/w e aceite en auga no aceite de o/w/o.
O emulsionante estabiliza a emulsión reducindo a tensión interfacial e formando unha máscara facial monocapa.
Requisitos para os emulsionantes na emulsificación: A: Os emulsionantes deben ser capaces de adsorbir ou enriquecer na interface entre as dúas fases, reducindo a tensión interfacial; B: Os emulsionantes deben dar ás partículas unha carga eléctrica, provocando repulsión electrostática entre partículas ou formando unha película protectora estable e altamente viscosa arredor das partículas. Así, as substancias utilizadas como emulsionantes deben ter grupos anfifílicos para ter efectos emulsionantes e os tensioactivos poden cumprir este requisito.
② Métodos de preparación de emulsións e factores que afectan á estabilidade da emulsión
Hai dous métodos para preparar emulsións: un é empregar métodos mecánicos para dispersar o líquido en partículas pequenas noutro líquido, que se usa habitualmente na industria para preparar emulsións; Outro método é disolver un líquido en estado molecular noutro líquido e logo permitirlle agregar adecuadamente para formar unha emulsión.
A estabilidade das emulsións refírese á súa capacidade para resistir a agregación de partículas e provocar a separación de fase. As emulsións son sistemas termodinamicamente inestables con enerxía libre significativa. Polo tanto, a estabilidade dunha emulsión refírese realmente ao tempo necesario para que o sistema alcance o equilibrio, é dicir, o tempo necesario para que se separe un líquido no sistema.
Cando hai moléculas orgánicas polares como o alcol graxo, o ácido graxo e a amina graxa na máscara facial, a forza da membrana aumenta significativamente. Isto débese a que as moléculas emulsionantes da capa de adsorción de interface interactúan con moléculas polares como o alcol, o ácido e a amina para formar un "complexo", que aumenta a forza da máscara facial da interface.
Os emulsionantes compostos por dous ou máis tensioactivos chámanse emulsionantes mixtos. Os emulsionantes mixtos adsorben na interface de auga/aceite e as interaccións intermoleculares poden formar complexos. Debido a unha forte interacción intermolecular, a tensión interfacial redúcese significativamente, aumenta significativamente a cantidade de emulsionante adsorbida na interface e aumenta a densidade e a forza da máscara facial interfacial formada.
A carga de pingas ten un impacto significativo na estabilidade das emulsións. As emulsións estables normalmente teñen pingas con cargas eléctricas. Ao usar emulsionantes iónicos, os ións emulsionantes adsorbidos na interface inseren os seus grupos lipófilos na fase de aceite, mentres que os grupos hidrofílicos están en fase de auga, facendo que as pingas carguen. Debido a que as pingas da emulsión levan a mesma carga, repélanse e non son facilmente aglomeradas, obtendo unha maior estabilidade. Pódese ver que canto máis emulsionantes se adsorban nas pingas, maior será a súa carga e maior será a súa capacidade para evitar a coalescencia de pingas, facendo máis estable o sistema de emulsión.
A viscosidade do medio de dispersión da emulsión ten un certo impacto na estabilidade da emulsión. Xeralmente, canto maior sexa a viscosidade do medio disperso, maior será a estabilidade da emulsión. Isto débese a que a viscosidade do medio disperso é alta, o que dificulta fortemente o movemento browniano das pingas líquidas, diminúe a colisión entre as pingas e mantén o sistema estable. As substancias de polímero que normalmente son solubles en emulsións poden aumentar a viscosidade do sistema e aumentar a estabilidade da emulsión. Ademais, o polímero tamén pode formar unha máscara facial de interface sólida, facendo que o sistema de emulsión sexa máis estable.
Nalgúns casos, engadir po sólido tamén pode estabilizar a emulsión. O po sólido non está en auga, aceite ou na interface, dependendo da capacidade de humectación do aceite e da auga no po sólido. Se o po sólido non está completamente mollado pola auga e pode ser mollado polo aceite, permanecerá na interface de aceite de auga.
A razón pola que o po sólido non estabiliza a emulsión é que o po reunido na interface non fortalece a máscara facial da interface, que é similar ás moléculas emulsionantes de adsorción de interface. Polo tanto, canto máis preto sexan as partículas de po sólidas na interface, máis estable será a emulsión.
Os tensioactivos teñen a capacidade de aumentar significativamente a solubilidade de compostos orgánicos que son insolubles ou lixeiramente solubles en auga despois de formar micelas en solución acuosa, e a solución é transparente neste momento. Este efecto das micelas chámase solubilización. Os tensioactivos que poden producir efectos solubilizadores chámanse solubilizadores e os compostos orgánicos que se solubilizan chámanse compostos solubilizados.
8. Espuma
A espuma xoga un papel importante no proceso de lavado. A escuma refírese ao sistema de dispersión no que o gas está disperso en líquido ou sólido. O gas é a fase de dispersión e o líquido ou sólido é o medio de dispersión. O primeiro chámase espuma líquida, mentres que a segunda chámase escuma sólida, como plástico de escuma, vidro de escuma, cemento de escuma, etc.
(1) Formación de escuma
A escuma aquí refírese á agregación de burbullas separadas por película líquida. Debido á gran diferenza de densidade entre a fase dispersa (gas) e o medio disperso (líquido) e a baixa viscosidade do líquido, a escuma sempre pode subir ao nivel de líquido rapidamente.
O proceso de formación de escuma é levar unha gran cantidade de gas no líquido e as burbullas do líquido volven á superficie do líquido rapidamente, formando un agregado de burbullas separado por unha pequena cantidade de líquido e gas
A escuma ten dúas características notables na morfoloxía: unha é que as burbullas como fase dispersada adoitan ser poliédricas, porque na intersección de burbullas, hai unha tendencia a que a película líquida se faga máis delgada, facendo que as burbullas sexan poliédricas. Cando a película líquida faise máis fina ata certo punto, as burbullas romperán; En segundo lugar, o líquido puro non pode formar escuma estable, pero o líquido que pode formar escuma é polo menos dous ou máis compoñentes. A solución acuosa de tensioactivo é un sistema típico fácil de xerar escuma, e a súa capacidade para xerar escuma tamén está relacionada con outras propiedades.
Os tensioactivos con boa capacidade de espuma chámanse axentes espumantes. Aínda que o axente espumante ten boa capacidade de escuma, é posible que a escuma formada non poida manter durante moito tempo, é dicir, a súa estabilidade pode non ser boa. Para manter a estabilidade da escuma, adoita engadirse unha sustancia que pode aumentar a estabilidade da escuma ao axente espumante, que se chama estabilizador de escuma. Os estabilizadores de escuma comúnmente usados son o lauroilo dietanolamina e o óxido de dodecil dimetil amina.
(2) estabilidade da escuma
A escuma é un sistema termodinamicamente inestable, e a tendencia final é que a superficie total do líquido no sistema diminúe e a enerxía libre diminúe despois da rotura de burbullas. O proceso de defoaming é o proceso no que a película líquida que separa o gas cambia de grosor ata que se rompe. Polo tanto, a estabilidade da escuma está determinada principalmente pola velocidade de descarga líquida e a forza da película líquida. Hai varios outros factores influentes.
① Tensión superficial
Desde o punto de vista enerxético, a baixa tensión superficial é máis favorable para a formación de escuma, pero non pode garantir a estabilidade da escuma. A baixa tensión superficial, a diferenza de baixa presión, a velocidade de descarga de líquido lento e o delgado de película líquida lenta son propicios para a estabilidade da escuma.
② viscosidade superficial
O factor clave que determina a estabilidade da escuma é a forza da película líquida, que está determinada principalmente pola firmeza da película de adsorción de superficie, medida pola viscosidade superficial. Os experimentos demostran que a escuma producida pola solución con maior viscosidade superficial ten unha vida máis longa. Isto débese a que a interacción entre moléculas adsorbidas na superficie leva ao aumento da forza da membrana, mellorando así a vida da escuma.
③ Viscosidade da solución
Cando a viscosidade do líquido en si aumenta, o líquido da película líquida non é fácil de ser descargado e a velocidade do delgado do grosor da película líquida é lento, o que atrasa o tempo da rotura da película líquida e aumenta a estabilidade da escuma.
④ o efecto "reparación" da tensión superficial
Os tensioactivos adsorbidos na superficie da película líquida teñen a capacidade de resistir a expansión ou contracción da superficie da película líquida, á que nos referimos como efecto de reparación. Isto débese a que hai unha película líquida de tensioactivos adsorbidos na superficie e ampliar a súa superficie reducirá a concentración de moléculas adsorbidas na superficie e aumentará a tensión superficial. A expansión da superficie requirirá un maior esforzo. Pola contra, o encollemento da superficie aumentará a concentración de moléculas adsorbidas na superficie, reducindo a tensión superficial e dificultando o encollemento.
⑤ A difusión do gas a través dunha película líquida
Debido á existencia de presión capilar, a presión de pequenas burbullas en escuma é superior á das grandes burbullas, o que fará que o gas nas pequenas burbullas se difundan nas grandes presión de baixa presión a través das grandes películas líquidas, obtendo o fenomenón que as pequenas burbullas se fan máis pequenas, as grandes burbullas fanse máis grandes e, finalmente Se se engade tensioactivo, a escuma será uniforme e densa ao espumar, e non é fácil de defoamer. Dado que o tensioactivo está estreitamente disposto na película líquida, é difícil ventilar, o que fai que a escuma sexa máis estable.
⑥ A influencia da carga superficial
Se a película líquida de escuma está acusada do mesmo símbolo, as dúas superficies da película líquida repeliranse mutuamente, impedindo que a película líquida se adelgaza ou incluso a destrución. Os tensioactivos iónicos poden proporcionar este efecto estabilizador.
En conclusión, a forza da película líquida é o factor clave para determinar a estabilidade da escuma. Como tensioactivo para axentes espumantes e estabilizadores de escuma, a apertura e a firmeza das moléculas adsorbidas superficiais son os factores máis importantes. Cando a interacción entre as moléculas adsorbidas na superficie é forte, as moléculas adsorbidas están estreitamente dispostas, o que non só fai que a máscara facial de superficie teña alta forza, senón que tamén fai que a solución adxacente á máscara facial é difícil de fluír debido á alta viscosidade da superficie, polo que é relativamente difícil para o filme líquido e o grosor da película líquida. Ademais, as moléculas superficiais estreitamente dispostas tamén poden reducir a permeabilidade das moléculas de gas e aumentar así a estabilidade da escuma.
(3) Destrución da escuma
O principio básico para destruír a espuma é cambiar as condicións para producir escuma ou eliminar os factores de estabilidade da escuma, polo que hai dous métodos de defoaming, físicos e químicos.
A defoaming físico é cambiar as condicións nas que se xera a escuma mantendo sen cambios a composición química da solución de escuma. Por exemplo, a perturbación da forza externa, o cambio de temperatura ou presión e o tratamento por ultrasóns son métodos físicos eficaces para eliminar a escuma.
O método de defoaming químico é engadir algunhas substancias para interactuar co axente espumante, reducir a forza da película líquida na escuma e, a continuación, reducir a estabilidade da escuma para lograr o propósito de defoaming. Tales substancias chámanse defoamers. A maioría dos defoamers son tensioactivos. Polo tanto, segundo o mecanismo de defoaming, os defoamers deberían ter unha forte capacidade para reducir a tensión superficial, ser facilmente adsorbidos na superficie e ter interaccións débiles entre moléculas adsorbidas na superficie, obtendo unha estrutura de disposición relativamente solta de moléculas adsorbidas.
Hai varios tipos de defoamers, pero son principalmente tensioactivos non iónicos. Os tensioactivos non iónicos teñen propiedades anti -espumas preto ou por encima do punto da nube e úsanse habitualmente como defoamers. Os alcoholes, especialmente aqueles con estruturas ramificadas, ácidos graxos e ésteres, poliamidas, fosfatos, aceites de silicona, etc., tamén se usan como excelentes defoamers.
(4) escuma e lavado
Non hai relación directa entre a escuma e o efecto de lavado, e a cantidade de escuma non significa que o efecto de lavado sexa bo ou malo. Por exemplo, o rendemento espumante de tensioactivos non iónicos é moi inferior ao xabón, pero o seu poder de limpeza é moito mellor que o xabón.
Nalgúns casos, a escuma é útil para eliminar a sucidade. Por exemplo, ao lavar a louza na casa, a escuma do deterxente pode quitar as gotas de aceite lavadas; Ao fregar a alfombra, a escuma axuda a quitarlle a sucidade sólida como o po e o po. Ademais, a escuma ás veces pódese usar como signo de se o deterxente é efectivo, porque as manchas de aceite graxo poden inhibir a escuma do deterxente. Cando hai demasiadas manchas de aceite e demasiado pouco deterxente, non haberá escuma nin a escuma orixinal desaparecerá. Ás veces, a escuma tamén se pode usar como indicador de se o aclarado está limpo. Debido a que a cantidade de escuma na solución de aclarado tende a diminuír coa diminución do contido de deterxente, pódese avaliar o grao de aclarado pola cantidade de escuma.
9. Proceso de lavado
En sentido amplo, o lavado é o proceso de eliminación de compoñentes non desexados do obxecto que se lava e consegue un certo propósito. O lavado no sentido habitual refírese ao proceso de eliminar a sucidade da superficie dun portador. Durante o lavado, a interacción entre a sucidade e o transportista debilítase ou elimínase mediante a acción dalgunhas substancias químicas (como os deterxentes), transformando a combinación de suciedade e portador na combinación de suciedade e deterxente, provocando que a sucidade e o transportista se desprendan. A medida que os obxectos a lavar e a sucidade a eliminar son diversas, o lavado é un proceso moi complexo e o proceso básico de lavado pode ser representado pola seguinte relación sinxela
Transportista • sucidade+deterxente = portador+lixo • deterxente
O proceso de lavado normalmente pódese dividir en dúas etapas: unha é a separación da sucidade e o seu transportista baixo a acción do deterxente; O segundo é que a suciedade separada está dispersa e suspendida no medio. O proceso de lavado é un proceso reversible, e a suciedade que se dispersa ou suspende no medio tamén pode ser precipitada do medio sobre a lavandería. Polo tanto, un excelente deterxente non só debería ter a capacidade de desprender a sucidade do transportista, senón que tamén ten unha boa capacidade de dispersar e suspender a sucidade e evitar que a sucidade se deposite de novo.
(1) Tipos de lixo
Incluso para o mesmo elemento, o tipo, a composición e a cantidade de sucidade variarán segundo o ambiente de uso. A sucidade do corpo de aceite inclúe principalmente aceites de animais e vexetais, así como aceites minerais (como aceite bruto, combustible, alcatrán de carbón, etc.), mentres que a sucidade sólida inclúe principalmente fume, po, ferruxe, negro carbono, etc. En termos de lixo, hai lixo do corpo humano, como suor, sebo, sangue, etc; Sucidade de alimentos, como manchas de froita, manchas de aceite comestibles, manchas de temperado, almidón, etc; Sucidade traída por cosméticos, como labial e esmalte de uñas; Sucidade da atmosfera, como fume, po, chan, etc; Outros materiais como a tinta, o té, a pintura, etc. Pódese dicir que hai varios e diversos tipos.
Normalmente pódense dividir varios tipos de lixo en tres categorías: sucidade sólida, lixo líquido e lixo especial.
① A sucidade sólida común inclúe partículas como cinza, barro, chan, ferruxe e negro de carbono. A maioría destas partículas teñen unha carga superficial, na súa maioría negativa, e son facilmente adsorbidas sobre obxectos fibrosos. Xeralmente, a sucidade sólida é difícil de disolver na auga, pero pode ser dispersada e suspendida por solucións de deterxente. É difícil eliminar a sucidade sólida con partículas pequenas.
② A sucidade líquida é principalmente soluble en aceite, incluíndo aceites de animais e vexetais, ácidos graxos, alcoholes graxos, aceites minerais e os seus óxidos. Entre eles, os aceites animais e vexetais e os ácidos graxos poden sufrir saponificación con alcalino, mentres que os alcoholes graxos e os aceites minerais non son saponificados por alcalos, senón que se poden disolver en alcois, éteres e disolventes orgánicos de hidrocarburos e ser emulsionados e dispersados por solucións acuosas detergentes. A sucidade líquida soluble en aceite xeralmente ten unha forte forza de interacción con obxectos fibrosos e adsorbes firmemente sobre as fibras.
③ A sucidade especial inclúe proteínas, almidón, sangue, secrecións humanas como a suor, o sebo, a orina, así como o zume de froita, o zume de té, etc. A maioría destes tipos de sucidade poden adsorbirse fortemente sobre obxectos fibrosos a través de reaccións químicas. Polo tanto, lavar é bastante difícil.
Raramente existen varios tipos de sucidade, a miúdo mesturados e adsorbidos entre obxectos. A sucidade ás veces pode oxidarse, descompoñerse ou decaer baixo influencias externas, dando lugar á formación de lixo novo.
(2) o efecto de adhesión da sucidade
A razón pola que a roupa, as mans, etc. pode ensuciarse é porque hai algún tipo de interacción entre obxectos e sucidade. Existen varios efectos de adhesión da sucidade nos obxectos, pero son principalmente adhesión física e adhesión química.
① A adhesión física de cinza, po, sedimento, negro de carbono e outras substancias á roupa. En xeral, a interacción entre a sucidade adherida e o obxecto contaminado é relativamente débil, e a eliminación da sucidade tamén é relativamente fácil. Segundo diferentes forzas, a adhesión física da sucidade pódese dividir en adhesión mecánica e adhesión electrostática.
R: A adhesión mecánica refírese principalmente á adhesión de sucidade sólida como o po e os sedimentos. A adhesión mecánica é un débil método de adhesión para a sucidade, que case se pode eliminar mediante métodos mecánicos sinxelos. Non obstante, cando o tamaño da partícula da sucidade é pequeno (<0.1um), é máis difícil eliminar.
B: A adhesión electrostática maniféstase principalmente pola acción de partículas de lixo cargadas en obxectos con cargas opostas. A maioría dos obxectos fibrosos transportan unha carga negativa na auga e adhírense facilmente por lixo cargado positivamente como a cal. Algunha sucidade, aínda que cargada negativamente, como as partículas negras de carbono en solucións acuosas, poden adherirse ás fibras a través de pontes de ións formadas por ións positivos (como Ca2+, Mg2+, etc.) en auga (os ións actúan entre múltiples cargas opostas, actuando como pontes).
A electricidade estática é máis forte que unha simple acción mecánica, polo que é relativamente difícil eliminar a sucidade.
③ Eliminación da sucidade especial
Son difíciles de eliminar proteínas, almidón, secrecións humanas, zume de froita, zume de té e outros tipos de lixo e requiren métodos especiais de tratamento.
As manchas de proteínas como a crema, os ovos, o sangue, o leite e os excrementos da pel son propensas á coagulación e á desnaturalización das fibras e adhírense máis firmemente. Para o enlace de proteínas, pódese usar a protease para eliminarlo. A protease pode romper as proteínas en terra en aminoácidos ou oligopéptidos solubles en auga.
As manchas de almidón proceden principalmente da comida, mentres que outras como os zumes de carne, a pasta, etc. As enzimas de almidón teñen un efecto catalítico na hidrólise das manchas de almidón, descompoñendo o almidón en azucres.
A lipase pode catalizar a descomposición dalgúns triglicéridos difíciles de eliminar por métodos convencionais, como o sebo secretado polo corpo humano, aceites comestibles, etc., para descompoñer triglicéridos en glicerol soluble e ácidos graxos.
Algunhas manchas de cores do zume de froita, o zume de té, a tinta, o batom, etc. adoitan ser difíciles de limpar incluso despois do lavado repetido. Este tipo de mancha pódese eliminar mediante reaccións de redución de oxidación empregando oxidantes ou axentes reducindo como o lixivia, que descompoñen a estrutura dos grupos cromóforos ou cromóforos e degradalos en compoñentes máis pequenos solubles en auga.
Desde a perspectiva da limpeza en seco, hai aproximadamente tres tipos de sucidade.
① A sucidade soluble en aceite inclúe varios aceites e graxas, que son líquidos ou graxos e solubles en disolventes de limpeza en seco.
② A sucidade soluble en auga é soluble en solución acuosa, pero insoluble en axentes de limpeza en seco. Precipítanse a roupa en forma de solución acuosa e despois de que a auga se evapora, sólidos granulares como sales inorgánicas, almidón, proteínas, etc.
③ A suciedade insoluble de auga de aceite é insoluble tanto en auga como en disolventes de limpeza en seco, como o negro de carbono, varios silicatos metálicos e os óxidos.
Debido ás diferentes propiedades de varios tipos de lixo, hai diferentes xeitos de eliminar a sucidade durante o proceso de limpeza en seco. A suciedade soluble en aceite, como os aceites vexetais e animais, os aceites minerais e as graxas, son facilmente solubles en disolventes orgánicos e pódense eliminar facilmente durante a limpeza en seco. A excelente solubilidade dos disolventes de limpeza en seco para o aceite e a graxa débese esencialmente ás forzas de van der Waals entre moléculas.
Para a eliminación de lixo soluble en auga como sales inorgánicas, azucres, proteínas, suor, etc., tamén é necesario engadir unha cantidade adecuada de auga ao axente de limpeza en seco, se non, a sucidade soluble en auga é difícil de eliminar da roupa. Pero a auga é difícil de disolver en axentes de limpeza en seco, polo que para aumentar a cantidade de auga hai que engadir tensioactivos. A auga presente en axentes de limpeza en seco pode hidratar a sucidade e a superficie da roupa, facilitando a interacción cos grupos polares de tensioactivos, o que é beneficioso para a adsorción de tensioactivos na superficie. Ademais, cando os tensioactivos forman micelas, a sucidade e a auga solubles en auga pódense solubilizar nas micelas. Os tensioactivos non só poden aumentar o contido de auga en disolventes de limpeza en seco, senón que tamén evitar a deposición de suciedade para mellorar o efecto de limpeza.
A presenza dunha pequena cantidade de auga é necesaria para eliminar a sucidade soluble en auga, pero a auga excesiva pode provocar que algunha roupa se deforme, engurra, etc., polo que o contido de auga no deterxente seco debe ser moderado.
Partículas sólidas como cinza, barro, solo e negro de carbono, que non son solubles en auga nin solubles en aceite, xeralmente adhírense á roupa por adsorción electrostática ou combinando con manchas de aceite. Na limpeza en seco, o fluxo e o impacto dos disolventes poden provocar que a suciedade adsorbida polas forzas electrostáticas se caian, mentres que os axentes de limpeza en seco poden disolver as manchas de aceite, provocando partículas sólidas que se combinan coas manchas de aceite e adherirse á roupa para caer do axente de limpeza en seco. A pequena cantidade de auga e tensioactivos no axente de limpeza en seco pode suspender e dispersar de forma estable as partículas de lixo sólidas que caen, impedindo que depositen de novo na roupa.
(5) Factores que afectan o efecto de lavado
A adsorción direccional de tensioactivos na interface e a redución da tensión superficial (interfacial) son os principais factores para a eliminación de lámpado líquido ou sólido. Pero o proceso de lavado é relativamente complexo, e incluso o efecto de lavado do mesmo tipo de deterxente está afectado por moitos outros factores. Estes factores inclúen a concentración de deterxente, temperatura, natureza da sucidade, tipo de fibra e estrutura do tecido.
① Concentración de tensioactivos
As micelas de tensioactivos na solución xogan un papel importante no proceso de lavado. Cando a concentración alcanza a concentración crítica de micela (CMC), o efecto de lavado aumenta drasticamente. Polo tanto, a concentración de deterxente no disolvente debe ser superior ao valor CMC para conseguir un bo efecto de lavado. Non obstante, cando a concentración de tensioactivos supera o valor de CMC, o aumento do efecto de lavado faise menos significativo, e o aumento excesivo da concentración de tensioactivo é innecesario.
Ao usar a solubilización para eliminar as manchas de aceite, aínda que a concentración estea por encima do valor CMC, o efecto de solubilización aínda aumenta co aumento da concentración de tensioactivo. Neste momento, é recomendable usar deterxente localmente, como nos puños e colares de roupa onde hai moita sucidade. Ao lavarse, pódese aplicar primeiro unha capa de deterxente para mellorar o efecto de solubilización dos tensioactivos nas manchas de petróleo.
② A temperatura ten un impacto significativo no efecto de limpeza. En xeral, aumentar a temperatura é beneficioso para eliminar a sucidade, pero ás veces a temperatura excesiva tamén pode causar factores adversos.
Un aumento da temperatura é beneficioso para a difusión da sucidade. As manchas de aceite sólido emulsionan facilmente cando a temperatura está por encima do seu punto de fusión e as fibras tamén aumentan o seu grao de expansión debido ao aumento da temperatura. Estes factores son todos beneficiosos para a eliminación da sucidade. Non obstante, para os tecidos axustados, as micro lagoas entre as fibras redúcense despois da expansión da fibra, o que non é propicio para a eliminación da sucidade.
Os cambios de temperatura tamén afectan a solubilidade, o valor CMC e o tamaño da micela dos tensioactivos, afectando así o efecto de lavado. Os tensioactivos da cadea de carbono longos teñen menor solubilidade a baixas temperaturas e, ás veces, incluso menor solubilidade que o valor CMC. Neste caso, a temperatura de lavado debe aumentar adecuadamente. O efecto da temperatura sobre o valor CMC e o tamaño da micela é diferente para tensioactivos iónicos e non iónicos. Para os tensioactivos iónicos, un aumento da temperatura xeralmente leva a un aumento do valor CMC e unha diminución do tamaño da micela. Isto significa que a concentración de tensioactivos debe incrementarse na solución de lavado. Para os tensioactivos non iónicos, o aumento da temperatura leva a unha diminución do seu valor CMC e un aumento significativo do seu tamaño da micela. Pódese ver que o aumento adecuado da temperatura pode axudar aos tensioactivos non iónicos a exercer a súa actividade superficial. Pero a temperatura non debe exceder o seu punto de nube.
En resumo, a temperatura de lavado máis adecuada está relacionada coa fórmula do deterxente e o obxecto que se está lavando. Algúns deterxentes teñen bos efectos de limpeza a temperatura ambiente, mentres que algúns deterxentes teñen efectos de limpeza significativamente diferentes para o lavado en frío e quente.
③ escuma
A xente adoita confundir a capacidade de espuma con efecto de lavado, crendo que os deterxentes con forte capacidade de espuma teñen mellores efectos de lavado. Os resultados mostran que o efecto de lavado non está directamente relacionado coa cantidade de escuma. Por exemplo, usar un deterxente baixo espumante para o lavado non ten un peor efecto de lavado que un deterxente de espuma elevado.
Aínda que a escuma non está directamente relacionada co lavado, a escuma segue sendo útil para eliminar a sucidade nalgunhas situacións. Por exemplo, a escuma do líquido de lavado pode levar as gotas de aceite ao lavar os pratos a man. Ao fregar a alfombra, a escuma tamén pode quitar partículas sólidas de lixo como o po. O po supón unha gran proporción de lixo de alfombra, polo que o limpador de alfombras debería ter certa capacidade de espuma.
O poder de espuma tamén é importante para o xampú. A fina escuma producida polo líquido ao lavar o pelo ou o baño fai que a xente se sinta cómoda.
④ Tipos de fibras e propiedades físicas dos téxtiles
Ademais da estrutura química das fibras que afectan á adhesión e eliminación da sucidade, a aparición de fibras e a estrutura organizativa de fíos e tecidos tamén repercuten na dificultade da eliminación de sucidade.
As escalas de fibras de la e a tira plana como a estrutura das fibras de algodón son máis propensas a acumular lixo que as fibras lisas. Por exemplo, o negro de carbono adherido á película de celulosa (película adhesiva) é fácil de eliminar, mentres que o negro adherido ao tecido de algodón é difícil de lavar. Por exemplo, os tecidos de fibra curta de poliéster son máis propensos a acumular manchas de aceite que os tecidos de fibra longa, e as manchas de aceite en tecidos de fibra curta tamén son máis difíciles de eliminar que as de tecidos de fibra longa.
Os fíos moi torcidos e os tecidos axustados, debido ás pequenas lagoas micro entre fibras, poden resistir a invasión da sucidade, pero tamén evitar que a solución de limpeza elimine a sucidade interna. Polo tanto, os tecidos axustados teñen unha boa resistencia á sucidade ao principio, pero tamén é difícil de limpar unha vez contaminado.
⑤ A dureza da auga
A concentración de ións metálicos como Ca2+e Mg2+na auga ten un impacto significativo no efecto de lavado, especialmente cando os tensioactivos aniónicos atopan ións Ca2+e Mg2+para formar sales de calcio e magnesio con mala solubilidade, o que pode reducir a súa capacidade de limpeza. Mesmo se a concentración de tensioactivos é alta en auga dura, o seu efecto de limpeza aínda é moito peor que na destilación. Para conseguir o mellor efecto de lavado dos tensioactivos, a concentración de ións Ca2+na auga debe reducirse a menos de 1 × 10-6mol/L (o Caco3 debe reducirse a 0,1mg/L). Isto require engadir varios suavizantes ao deterxente.
Tempo de publicación: 16 de agosto-2024