1. Virsmas spraigums
Strakcijas spēku uz vienības garumu uz šķidruma virsmas sauc par virsmas spraigumu, ko mēra N • M-1.
2. Virsmas aktivitāte un virsmaktīvā viela
Īpašumu, kas var samazināt šķīdinātāju virsmas spraigumu, sauc par virsmas aktivitāti, un vielas ar virsmas aktivitāti sauc par virsmas aktīvajām vielām.
Virsmaktīvā viela attiecas uz virsmas aktīvajām vielām, kas var veidot micellas un citus agregātus ūdens šķīdumos, tām ir augsta virsmas aktivitāte, kā arī mitrināšana, emulģēšana, putošana, mazgāšana un citas funkcijas.
3. Virsmaktīvās vielas molekulārās struktūras īpašības
Virsmaktīvā viela ir organiski savienojumi ar īpašām struktūrām un īpašībām, kas var ievērojami mainīt saskarnes spriedzi starp divām fāzēm vai šķidrumu virsmas spraigumu (parasti ūdeni), un tiem ir tādas īpašības kā mitrināšana, putošana, emulģēšana un mazgāšana.
Strukturāli runājot, virsmaktīvajām vielām ir kopīga īpašība, ka to molekulās ir divas dažādas funkcionālās grupas. Viens gals ir gara ķēdes nepolārā grupa, kas šķīst eļļā, bet nešķīst ūdenī, kas pazīstama kā hidrofobiska grupa vai hidrofobiska grupa. Šīs hidrofobās grupas parasti ir garas ķēdes ogļūdeņraži, dažreiz arī organiskais fluors, organosilikons, organofosfors, organotīna ķēdes utt. Otrs gals ir ūdenī šķīstoša funkcionālā grupa, proti, hidrofila grupa vai hidrofīla grupa. Hidrofilajai grupai jābūt pietiekamai hidrofiliskumam, lai nodrošinātu, ka visa virsmaktīvā viela šķīst ūdenī un tai ir nepieciešama šķīdība. Sakarā ar hidrofilu un hidrofobu grupu klātbūtni virsmaktīvajās vielās, tās var izšķīst vismaz vienā šķidruma fāzes fāzē. Virsmaktīvo vielu hidrofilās un oleofīlās īpašības sauc par amfifilitāti.
4. virsmaktīvo vielu tipi
Virsmaktīvās vielas ir amfifiliskas molekulas, kurām ir gan hidrofobiskas, gan hidrofilās grupas. Virsmaktīvo vielu hidrofobās grupas parasti sastāv no garu ķēžu ogļūdeņražiem, piemēram, taisnas ķēdes alkilc2-C20, sazarotās ķēdes alkil C8-C20, alkilfenilgrupa (ar 8-16 alkiloglekļa atomiem) utt. Hidrofobisko grupu atšķirība galvenokārt ir oglekļa hydrogenķēžu strukturālām izmaiņām, lai arī ir vairākas hydrofilās grupās. Tāpēc virsmaktīvo vielu īpašības galvenokārt ir saistītas ar hidrofilām grupām papildus hidrofobisko grupu lielumam un formai. Hidrofilo grupu strukturālās izmaiņas ir lielākas nekā hidrofobu grupām, tāpēc virsmaktīvo vielu klasifikācija parasti balstās uz hidrofilu grupu struktūru. Šī klasifikācija galvenokārt balstās uz to, vai hidrofilās grupas ir joniskas, sadalot tās anjonu, katjonu, nejonu, cviterjonu un citos īpašos virsmaktīvās vielas veidos.
5. Virsmaktīvās vielas ūdens šķīduma raksturlielumi
① Virsmaktīvo vielu adsorbcija saskarnēs
Virsmaktīvās vielas molekulām ir lipofīlas un hidrofīlas grupas, padarot tās amfifiliskās molekulas. Ūdens ir izteikti polārs šķidrums. Kad virsmaktīvās vielas izšķīst ūdenī, saskaņā ar polaritātes līdzības principu un polaritātes atšķirību atgrūšanu, to hidrofilās grupas piesaista ūdens fāzē un izšķīst ūdenī, savukārt to lipofīlās grupas atgrūž ūdeni un atstāj ūdeni. Tā rezultātā virsmaktīvās vielas molekulas (vai joni) adsorbē saskarnē starp abām fāzēm, samazinot saskarnes spriedzi starp abām fāzēm. Jo vairāk virsmaktīvās vielas molekulas (vai jonus) tiek adsorbētas interfeisā, jo lielāks ir saskarnes spriedzes samazināšanās.
② Dažas adsorbcijas membrānas īpašības
Adsorbcijas membrānas virsmas spiediens: virsmaktīvās vielas adsorbē pie gāzes un šķidruma saskarnes, veidojot adsorbcijas membrānu. Ja uz saskarnes novieto bez berzes pārvietojamu peldošu plāksni un peldošā plāksne nospiež adsorbcijas membrānu gar šķīduma virsmu, membrāna izdara spiedienu uz peldošo plāksni, ko sauc par virsmas spiedienu.
Virsmas viskozitāte: tāpat kā virsmas spiediens, virsmas viskozitāte ir īpašums, ko uzrāda nešķīstošas molekulārās plēves. Pusē platīna gredzenu ar plānu metāla stiepli, padariet tā plakni saskarties ar izlietnes ūdens virsmu, pagrieziet platīna gredzenu, platīna gredzenu kavē ūdens viskozitāte, un amplitūda pakāpeniski vājina, saskaņā ar kuru var izmērīt virsmas viskozitāti. Metode ir šāda: Vispirms veiciet eksperimentus uz tīras ūdens virsmas, izmēriet amplitūdas vājināšanos, pēc tam izmēriet vājināšanos pēc sejas maskas veidošanās un aprēķiniet virsmas sejas maskas viskozitāti no starpības starp abiem.
Virsmas viskozitāte ir cieši saistīta ar virsmas sejas maskas stingrību. Tā kā adsorbcijas plēvei ir virsmas spiediens un viskozitāte, tai jābūt elastīgai. Jo augstāks ir adsorbcijas membrānas virsmas spiediens un viskozitāte, jo lielāks ir tās elastīgais modulis. Virsmas adsorbcijas plēves elastīgajam modulam ir liela nozīme putu stabilizācijas procesā.
③ Micellu veidošanās
Virsmaktīvo vielu atšķaidīts risinājums ievēro ideālu risinājumu likumus. Virsmaktīvo vielu adsorbcijas daudzums uz šķīduma virsmas palielinās līdz ar šķīduma koncentrāciju. Kad koncentrācija sasniedz vai pārsniedz noteiktu vērtību, adsorbcijas daudzums vairs nepalielinās. Šīs pārmērīgās virsmaktīvās vielas molekulas šķīdumā ir nesakārtotas vai pastāv regulāri. Gan prakse, gan teorija ir parādījuši, ka tie veido agregātus šķīdumā, ko sauc par micelām.
Kritiskā micellu koncentrācija: minimālā koncentrācija, kurā virsmaktīvās vielas veido micellas šķīdumā, sauc par kritisko micellas koncentrāciju.
④ Kopējās virsmaktīvās vielas CMC vērtība.
6. Hidrofīlā un oleofīlā līdzsvara vērtība
HLB apzīmē hidrofilu lipofīlo līdzsvaru, kas apzīmē virsmaktīvās vielas hidrofilo un lipofilu grupu hidrofīlās un lipofīlās līdzsvara vērtības, ti, virsmaktīvās vielas HLB vērtību. Augsta HLB vērtība norāda uz spēcīgu molekulas hidrofilitāti un vāju lipofilitāti; Gluži pretēji, tam ir spēcīga lipofilitāte un vāja hidrofilitāte.
① Noteikumi par HLB vērtību
HLB vērtība ir relatīvā vērtība, tāpēc, formulējot HLB vērtību, kā standartam parafīna HLB vērtība bez hidrofilām īpašībām ir iestatīta uz 0, savukārt nātrija dodecilsulfāta HLB vērtība ar spēcīgu ūdens šķīdību ir iestatīta uz 40. HLB vērtība virsmaktīvās vielas parasti ir no 1 līdz 40. Vispārīgi runājot, emulgatori ar HLB vērtībām, kas mazākas par 10, ir lipofīli, savukārt emulgatori ar HLB vērtībām, kas lielākas par 10, ir hidrofīli. Tāpēc pagrieziena punkts no lipofilitātes uz hidrofilitāti ir aptuveni 10.
7. Emulģēšana un šķīdināšanas ietekme
Divus nesajaucamus šķidrumus, no kuriem viens veidojas ar izkliedējošām daļiņām (pilieniem vai šķidriem kristāliem) otrā, sauc par emulsijām. Veidojot emulsiju, palielinās saskarnes laukums starp diviem šķidrumiem, padarot sistēmu termodinamiski nestabilu. Lai stabilizētu emulsiju, ir jāpievieno trešais komponents - emulgators -, lai samazinātu sistēmas saskarnes enerģiju. Emulgatori pieder virsmaktīvajām vielām, un to galvenā funkcija ir darboties kā emulgatori. Fāzi, kurā pilieni pastāv emulsijā, sauc par izkliedēto fāzi (vai iekšējo fāzi, pārtrauktu fāzi), un citu savienoto fāzi sauc par izkliedēto barotni (vai ārējo fāzi, nepārtrauktu fāzi).
① emulgatori un emulsijas
Parastās emulsijas sastāv no vienas ūdens vai ūdens šķīduma fāzes, bet no otras organisko savienojumu fāzes, kas nav ūdens, piemēram, eļļas, vaski utt. Eļļu, kas veidojas ar ūdeni un eļļu, var iedalīt divos veidos, pamatojoties uz to izkliedi: eļļu, kas izkliedēta ūdenī, ūdens emulsijā, kas attēlota O/W (eļļa/); Ūdens, kas izkliedēts eļļā, veido ūdeni eļļas emulsijā, ko attēlo W/O (ūdens/eļļa). Turklāt var veidoties arī sarežģīts ūdens eļļā ūdenī ar o/w un eļļa ūdenī O/W/o emulsijās.
Emulgators stabilizē emulsiju, samazinot saskarnes spriedzi un veidojot vienslāņu sejas masku.
Prasības emulgatoriem emulgācijā: A: Emulgatoriem jāspēj adsorbēt vai bagātināt saskarni starp abām fāzēm, samazinot saskarnes spriedzi; B: Emulgatoriem daļiņām ir jādod elektrisks lādiņš, izraisot elektrostatisko atgrūšanos starp daļiņām vai veidojot stabilu, ļoti viskozu aizsargājošu plēvi ap daļiņām. Tātad, vielām, ko izmanto kā emulgatoriem, jābūt amfifiliskām grupām, lai iegūtu emulģējošu iedarbību, un virsmaktīvās vielas var izpildīt šo prasību.
② Emulsiju un faktoru sagatavošanas metodes, kas ietekmē emulsijas stabilitāti
Emulsiju sagatavošanai ir divas metodes: viena ir izmantot mehāniskās metodes, lai šķidrumu izkliedētu mazās daļiņās citā šķidrumā, ko parasti izmanto rūpniecībā, lai sagatavotu emulsijas; Vēl viena metode ir šķidruma izšķīdināšana molekulārā stāvoklī citā šķidrumā un pēc tam ļaut tam atbilstoši apkopot emulsiju.
Emulsiju stabilitāte attiecas uz to spēju izturēt daļiņu agregāciju un izraisīt fāzes atdalīšanu. Emulsijas ir termodinamiski nestabilas sistēmas ar ievērojamu brīvu enerģiju. Tāpēc emulsijas stabilitāte faktiski attiecas uz laiku, kas nepieciešams, lai sistēma sasniegtu līdzsvaru, tas ir, laiku, kas nepieciešams šķidruma šķidruma atdalīšanai.
Ja sejas maskā ir polāras organiskās molekulas, piemēram, taukainas spirts, taukskābes un taukainas amīns, membrānas stiprums ievērojami palielinās. Tas notiek tāpēc, ka emulgatora molekulas interfeisa adsorbcijas slānī mijiedarbojas ar polārām molekulām, piemēram, spirtu, skābi un amīnu, veidojot "kompleksu", kas palielina saskarnes sejas maskas stiprumu.
Emulgatorus, kas sastāv no divām vai vairākām virsmaktīvām vielām, sauc par jauktiem emulgatoriem. Jaukti emulgatori adsorbē uz ūdens/eļļas saskarnes, un starpmolekulārā mijiedarbība var veidot kompleksus. Sakarā ar spēcīgu starpmolekulāro mijiedarbību ievērojami samazinās saskarnes spriedze, ievērojami palielinās emulgatora daudzums, kas adsorbēts uz saskarnes, un palielinās veidotās saskarnes sejas maskas blīvums un stiprums.
Pilienu lādiņš būtiski ietekmē emulsiju stabilitāti. Stabilām emulsijām parasti ir pilieni ar elektriskām uzlādēm. Izmantojot jonu emulgatorus, emulgatora joni, kas adsorbēti uz saskarnes, ievieto to lipofīlās grupas eļļas fāzē, savukārt hidrofilās grupas atrodas ūdens fāzē, tādējādi padarot pilienus uzlādētas. Sakarā ar to, ka emulsijas pilieniem ir tāda pati lādiņa, tie atgrūž viens otru un nav viegli aglomerēti, kā rezultātā palielinās stabilitāte. Var redzēt, ka jo vairāk emulgatoru jonu adsorbēti uz pilieniem, jo lielāks ir to lādiņš un jo lielāka spēja novērst pilienu sakritību, padarot emulsijas sistēmu stabilāku.
Emulsijas izkliedes vides viskozitāte zināmā mērā ietekmē emulsijas stabilitāti. Parasti, jo augstāka ir izkliedējošās vides viskozitāte, jo augstāka ir emulsijas stabilitāte. Tas notiek tāpēc, ka izkliedējošās vides viskozitāte ir augsta, kas stingri kavē šķidruma pilienu Brauna kustību, palēnina sadursmi starp pilieniem un saglabā sistēmu stabilu. Polimēru vielas, kas parasti šķīst emulsijās, var palielināt sistēmas viskozitāti un uzlabot emulsijas stabilitāti. Turklāt polimērs var veidot arī cietu saskarni sejas masku, padarot emulsijas sistēmu stabilāku.
Dažos gadījumos cieta pulvera pievienošana var arī stabilizēt emulsiju. Cietais pulveris nav ūdenī, eļļā vai saskarnē, atkarībā no eļļas un ūdens mitrināšanas spējas cietajam pulverim. Ja cieto pulveri nav pilnībā samitrināts ar ūdeni un to var samitrināt ar eļļu, tas paliks pie ūdens eļļas saskarnes.
Iemesls, kāpēc cietais pulveris nesaglabā emulsiju, ir tas, ka saskarnē savāktais pulveris nesaglabā saskarnes sejas masku, kas ir līdzīga interfeisa adsorbcijas emulgatora molekulām. Tāpēc, jo tuvāk cietās pulvera daļiņas ir sakārtotas saskarnē, jo stabilāka būs emulsija.
Virsmaktīvajām vielām ir spēja ievērojami palielināt organisko savienojumu šķīdību, kas nešķīst vai nedaudz šķīst ūdenī pēc micellu veidošanās ūdens šķīdumā, un šķīdums šajā laikā ir caurspīdīgs. Šo micellu efektu sauc par šķīdināšanu. Virsmaktīvās vielas, kas var radīt šķīdināšanas efektus, sauc par šķīdinātājiem, un organiskos savienojumus, kas ir izšķīdināti, sauc par šķīdinātiem savienojumiem.
8. putas
Putām ir svarīga loma mazgāšanas procesā. Putas attiecas uz izkliedes sistēmu, kurā gāze tiek izkliedēta šķidrā vai cietā krāsā. Gāze ir izkliedes fāze, un šķidrums vai cieta ir izkliedes vide. Pirmo sauc par šķidrām putām, bet otro sauc par cietām putām, piemēram, putu plastmasu, putu stiklu, putu cementu utt.
(1) Putu veidošanās
Putas šeit attiecas uz burbuļu agregāciju, kas atdalīta ar šķidru plēvi. Sakarā ar lielajām blīvuma atšķirībām starp izkliedēto fāzi (gāzi) un izkliedēto barotni (šķidrumu) un šķidruma zemo viskozitāti, putas vienmēr var ātri paaugstināties līdz šķidruma līmenim.
Putju veidošanas process ir ienest šķidrumā lielu daudzumu gāzes, un šķidruma burbuļi ātri atgriežas šķidruma virsmā, veidojot burbuļa agregātu, kas atdalīts ar nelielu šķidruma un gāzes daudzumu
Putām ir divas ievērojamas īpašības morfoloģijā: viena ir tā, ka burbuļi kā izkliedēta fāze bieži ir daudzskaldne, jo burbuļu krustojumā ir tendence, ka šķidruma plēve kļūs plānāka, padarot burbuļus daudzslāņainu. Kad šķidruma plēve zināmā mērā kļūst plānāka, burbuļi sabojājas; Otrkārt, tīrs šķidrums nevar veidot stabilas putas, bet šķidrums, kas var veidot putas, ir vismaz divas vai vairākas sastāvdaļas. Virsmaktīvās vielas ūdens šķīdums ir tipiska sistēma, kuru viegli ģenerēt putas, un tās spēja ģenerēt putas ir saistīta arī ar citām īpašībām.
Virsmaktīvās vielas ar labām putojošām spējām sauc par putojošām aģentiem. Lai arī putojošajam aģentam ir laba putu spēja, veidotās putas, iespējams, ilgu laiku nevarēs saglabāt, tas ir, tā stabilitāte var nebūt laba. Lai saglabātu putu stabilitāti, putojošajam aģentam, ko sauc par putu stabilizatoru, bieži tiek pievienota viela, kas var palielināt putu stabilitāti. Parasti izmantotie putu stabilizatori ir lauroil -dietanolamīns un dodecildimetil -amīna oksīds.
(2) putu stabilitāte
Putas ir termodinamiski nestabila sistēma, un galīgā tendence ir tāda, ka sistēmā esošā šķidruma kopējais virsmas laukums samazinās un brīvā enerģija samazinās pēc burbuļa pārrāvuma. Defokerēšanas process ir process, kurā šķidrā plēve, kas atdala gāzi, maina biezumu, līdz tā plīst. Tāpēc putu stabilitāti galvenokārt nosaka šķidruma izdalīšanās ātrums un šķidrās plēves stiprums. Ir vairāki citi ietekmējoši faktori.
① Virsmas spraigums
No enerģijas viedokļa zems virsmas spraigums ir labvēlīgāks putu veidošanai, bet tas nevar garantēt putu stabilitāti. Zems virsmas spraigums, zema spiediena starpība, lēns šķidruma izplūdes ātrums un lēna šķidruma plēves retināšana veicina putu stabilitāti.
② Virsmas viskozitāte
Galvenais faktors, kas nosaka putu stabilitāti, ir šķidrās plēves stiprums, ko galvenokārt nosaka virsmas adsorbcijas plēves stingrība, ko mēra ar virsmas viskozitāti. Eksperimenti rāda, ka putām, ko rada šķīdums ar lielāku virsmas viskozitāti, ir ilgāks kalpošanas laiks. Tas notiek tāpēc, ka mijiedarbība starp adsorbētajām molekulām uz virsmas izraisa membrānas stiprības palielināšanos, tādējādi uzlabojot putas.
③ Risinājums viskozitāte
Kad pašas šķidruma viskozitāte palielinās, šķidruma šķidruma šķidrumu nav viegli izvadīt, un šķidrās plēves biezuma retināšanas ātrums ir lēns, kas aizkavē šķidrās plēves plīsuma laiku un palielina putu stabilitāti.
④ Virsmas spraiguma “labošanas” efekts
Virsmaktīvās vielas, kas adsorbētas uz šķidrās plēves virsmas, ir spēja pretoties šķidrās plēves virsmas paplašināšanai vai kontrakcijai, ko mēs dēvējam par remonta efektu. Tas notiek tāpēc, ka uz virsmas ir šķidra virsmaktīvo vielu plēve, un tā virsmas laukuma paplašināšana samazinās virsmas adsorbēto molekulu koncentrāciju un palielinās virsmas spraigumu. Turpmākai virsmas paplašināšanai būs vajadzīgas lielākas pūles. Un otrādi, virsmas laukuma saraušanās palielinās adsorbēto molekulu koncentrāciju uz virsmas, samazinot virsmas spraigumu un kavējot turpmāku saraušanos.
⑤ Gāzes difūzija caur šķidru plēvi
Kapilārā spiediena esamības dēļ mazu burbuļu spiediens putās ir augstāks nekā lieliem burbuļiem, kas mazos burbuļu gāzei izraisīs zemu spiediena lielos burbuļus caur šķidruma plēvi, kā rezultātā parādās fenomens, ka mazie burbuļi kļūst mazāki, lielie burbuļi kļūst lielāki un visbeidzot, kāju pārtraukumi. Ja tiek pievienota virsmaktīvā viela, putas putas būs vienveidīgas un blīvas, un to nav viegli defolēt. Tā kā virsmaktīvā viela ir cieši sakārtota uz šķidrās plēves, ir grūti ventilēt, kas padara putas stabilākas.
⑥ Virsmas lādiņa ietekme
Ja putu šķidruma plēve tiek uzlādēta ar tādu pašu simbolu, abas šķidrās plēves virsmas atgrūž viena otru, neļaujot šķidruma plēvei no retināšanas vai pat iznīcināt. Jonu virsmaktīvās vielas var nodrošināt šo stabilizējošo efektu.
Noslēgumā ir tas, ka šķidrās plēves stiprums ir galvenais faktors, lai noteiktu putas stabilitāti. Kā putojošo līdzekļu un putu stabilizatoru virsmaktīvā viela, vissvarīgākie faktori ir virsmas adsorbēto molekulu necaurlaidība un stingrība. Kad mijiedarbība starp adsorbētajām molekulām uz virsmas ir spēcīga, adsorbētās molekulas ir cieši sakārtotas, kas ne tikai padara sejas masku, kas sejas maskai ir augsta, bet arī padara šķīdumu, kas atrodas blakus virsmai sejas maskai, kas ir grūti plūstoša, jo augstā virsmas viskozitāte ir samērā sarežģīta, lai šķidruma plēvi varētu notekot, un šķidruma biezums ir viegli uzturēt. Turklāt cieši sakārtotas virsmas molekulas var arī samazināt gāzes molekulu caurlaidību un tādējādi palielināt putu stabilitāti.
(3) Putu iznīcināšana
Putu iznīcināšanas pamatprincips ir mainīt putu ražošanas nosacījumus vai novērst putas stabilitātes faktorus, tāpēc ir divas fizikālās un ķīmiskās vielas defolēšanas metodes.
Fiziskā defēte ir jāmaina apstākļi, kādos tiek ģenerētas putas, saglabājot nemainīgu putu šķīduma ķīmisko sastāvu. Piemēram, ārējie spēka traucējumi, temperatūras vai spiediena maiņa un ultraskaņas ārstēšana ir visas efektīvās fiziskās metodes, lai novērstu putas.
Ķīmiskā defolēšanas metode ir pievienot dažas vielas, lai mijiedarbotos ar putojošo līdzekli, samazinātu šķidrās plēves stiprību putās un pēc tam samazināt putu stabilitāti, lai sasniegtu defētes mērķi. Šādas vielas sauc par defoameriem. Lielākā daļa defoameru ir virsmaktīvās vielas. Tāpēc saskaņā ar defolēšanos mehānismiem defoameriem vajadzētu būt spēcīgai spējai samazināt virsmas spraigumu, viegli adsorbēt uz virsmas un tiem ir vāja mijiedarbība starp virsmas adsorbētām molekulām, kā rezultātā relatīvi vaļīga adsorbēto molekulu izkārtojuma struktūra.
Ir dažādi defoameru veidi, bet tie galvenokārt ir nemainīgas virsmaktīvās vielas. Nemjoniskām virsmaktīvajām vielām ir anti -putojošās īpašības tuvu to mākoņa punktam vai virs tā, un tās parasti tiek izmantotas kā defoameriem. Alkoholus, īpaši tos, kuriem ir sazarojošās struktūras, taukskābes un esteri, poliamīdi, fosfāti, silikona eļļas utt., Parasti tiek izmantoti arī kā izcilus defoamerus.
(4) putas un mazgāšana
Starp putām un mazgāšanas efektu nav tiešas saistības, un putu daudzums nenozīmē, ka mazgāšanas efekts ir labs vai slikts. Piemēram, nejonu virsmaktīvo vielu putojošā veiktspēja ir daudz zemāka par ziepēm, bet to tīrīšanas spēks ir daudz labāks nekā ziepes.
Dažos gadījumos putas ir noderīgas netīrumu noņemšanā. Piemēram, mazgājot galda piederumus mājās, mazgāšanas līdzekļa putas var noņemt izskalotos eļļas pilienus; Berzējot paklāju, putas palīdz atņemt cietus netīrumus, piemēram, putekļus un pulveri. Turklāt putas dažreiz var izmantot kā pazīmi par to, vai mazgāšanas līdzeklis ir efektīvs, jo tauku eļļas traipi var kavēt mazgāšanas līdzekļa putas. Kad ir pārāk daudz eļļas traipu un pārāk maz mazgāšanas līdzekļa, nebūs putas vai arī sākotnējās putas pazudīs. Dažreiz putas var izmantot arī kā indikatoru, vai skalošana ir tīra. Tā kā putu daudzumam skalojošā šķīdumā ir tendence samazināties, samazinoties mazgāšanas līdzekļu saturam, skalošanas pakāpi var novērtēt ar putu daudzumu.
9. Mazgāšanas process
Plašā nozīmē mazgāšana ir nevēlamu komponentu noņemšanas process no mazgājamā objekta un noteikta mērķa sasniegšanas. Mazgāšana parastajā nozīmē attiecas uz netīrumu noņemšanas procesu no nesēja virsmas. Mazgāšanas laikā mijiedarbība starp netīrumiem un nesēju tiek novājināta vai novērsta, darbojoties ar dažām ķīmiskām vielām (piemēram, mazgāšanas līdzekļiem), pārveidojot netīrumu un nesēja kombināciju netīrumu un mazgāšanas līdzekļa kombinācijā, galu galā izraisot netīrumus un nesēju atdalīt. Tā kā mazgājamie objekti un noņemšanas netīrumi ir dažādi, mazgāšana ir ļoti sarežģīts process, un mazgāšanas pamatprocesu var attēlot ar šādām vienkāršām attiecībām
Nesējs • netīrumi+mazgāšanas līdzeklis = nesējs+netīrumi • mazgāšanas līdzeklis
Mazgāšanas procesu parasti var iedalīt divos posmos: viens ir netīrumu un tā nesēja atdalīšana, izmantojot mazgāšanas līdzekli; Otrais ir tas, ka atdalītie netīrumi tiek izkliedēti un apturēti vidē. Mazgāšanas process ir atgriezenisks process, un netīrumi, kas tiek izkliedēti vai suspendēti barotnē, var arī nogulsnēties no barotnes uz veļu. Tāpēc lieliskam mazgāšanas līdzeklim vajadzētu ne tikai spēt atdalīt netīrumus no nesēja, bet arī labas iespējas izkliedēt un apturēt netīrumus, kā arī neļaut netīrumiem atkal nogulsnēties.
(1) netīrumu veidi
Pat tajā pašā vienībā netīrumu tips, sastāvs un daudzums mainīsies atkarībā no lietošanas vides. Eļļas ķermeņa netīrumos galvenokārt ietilpst dzīvnieku un augu eļļas, kā arī minerāleļļas (piemēram, jēlnaftas, mazuta eļļa, ogļu darva utt.), Kamēr cietie netīrumi galvenokārt ietver dūmus, putekļus, rūsas melnu utt. Apģērba netīrumu ziņā, ir netīrumi no cilvēka ķermeņa, piemēram, sviedri, sebum, asinis utt.; Netīrumi no pārtikas, piemēram, augļu traipiem, ēdamās eļļas traipiem, garšvielu traipiem, cieti utt.; Netīrumi, ko rada kosmētika, piemēram, lūpu krāsa un nagu laka; Netīrumi no atmosfēras, piemēram, dūmi, putekļi, augsne utt.; Citus materiālus, piemēram, tinti, tēju, krāsu utt. Var teikt, ka ir dažādi un dažādi veidi.
Dažādus netīrumus parasti var iedalīt trīs kategorijās: cietos netīrumus, šķidruma netīrumus un īpašus netīrumus.
① Parastie cietie netīrumi ietver tādas daļiņas kā pelni, dubļi, augsne, rūsa un oglekļa melns. Lielākajai daļai šo daļiņu ir virsmas lādiņš, galvenokārt negatīvs, un tās ir viegli adsorbētas uz šķiedru priekšmetiem. Parasti cietus netīrumus ir grūti izšķīdināt ūdenī, bet tos var izkliedēt un suspendēt ar mazgāšanas līdzekļu šķīdumiem. Cietus netīrumus ar mazām daļiņām ir grūti noņemt.
② šķidruma netīrumi galvenokārt šķīst eļļā, ieskaitot dzīvnieku un augu eļļas, taukskābes, taukainus spirtu, minerāleļļas un to oksīdus. Starp tām dzīvnieku un augu eļļas un taukskābes var veikt pārziešanu ar sārmiem, savukārt taukainus spirtu un minerāleļļas nesonificē sārmi, bet var izšķīdināt spirtu, ēteros un ogļūdeņražu organiskos šķīdinātājus un tos emulģēt un izkliedēt ar ražojošiem ūdens šķīdumiem. Eļļveida šķidruma netīrumiem parasti ir spēcīgs mijiedarbības spēks ar šķiedru priekšmetiem un adsorbiem stingri uz šķiedrām.
③ Īpaši netīrumi ietver olbaltumvielas, cieti, asinis, cilvēka sekrēcijas, piemēram, sviedrus, sebumu, urīnu, kā arī augļu sulu, tējas sulu utt. Lielākā daļa šo netīrumu veidu var spēcīgi adsorbēt uz šķiedru priekšmetiem, izmantojot ķīmiskas reakcijas. Tāpēc tā mazgāšana ir diezgan grūti.
Dažādi netīrumi reti pastāv atsevišķi, bieži sajaucas kopā un adsorbē kopā ar objektiem. Netīrumi dažreiz var oksidēt, sadalīties vai samazināties ārējās ietekmēs, kā rezultātā veidojas jauni netīrumi.
(2) netīrumu saķeres efekts
Iemesls, kāpēc drēbes, rokas utt. Var kļūt netīra, ir tāpēc, ka starp objektiem un netīrumiem ir kaut kāda veida mijiedarbība. Uz objektiem ir dažādas netīrumu ietekme, taču tie galvenokārt ir fiziska saķere un ķīmiska saķere.
① Apģērba cigarešu pelnu, putekļu, nogulumu, oglekļa melno un citu vielu fiziskā saķere. Vispārīgi runājot, mijiedarbība starp pielīmētajiem netīrumiem un piesārņoto objektu ir salīdzinoši vāja, un arī netīrumu noņemšana ir samērā vienkārša. Saskaņā ar dažādiem spēkiem netīrumu fizisko saķeri var iedalīt mehāniskā adhēzijā un elektrostatiskajā saķerēšanā.
A: Mehāniskā adhēzija galvenokārt attiecas uz cietu netīrumu, piemēram, putekļu un nogulumu, saķeri. Mehāniskā saķere ir vāja netīrumu saķeres metode, kuru gandrīz var noņemt ar vienkāršām mehāniskām metodēm. Tomēr, ja netīrumu daļiņu izmērs ir mazs (<0,1um), to ir grūtāk noņemt.
B: Elektrostatisko adhēziju galvenokārt izpaužas uzlādētu netīrumu daļiņu darbība uz objektiem ar pretējiem lādiņiem. Lielākajai daļai šķiedru priekšmetu ir negatīvs lādiņš ūdenī, un tos viegli pielīmē pozitīvi uzlādēti netīrumi, piemēram, kaļķi. Daži netīrumi, kaut arī negatīvi lādēti, piemēram, oglekļa melnās daļiņas ūdens šķīdumos, var pielipt šķiedrām caur jonu tiltiem, ko veido pozitīvi joni (piemēram, Ca2+, Mg2+utt.) Ūdenī (joni darbojas kopā starp vairākiem pretējiem uzlādēm, darbojoties kā tilti).
Statiskā elektrība ir spēcīgāka nekā vienkārša mehāniska darbība, padarot to salīdzinoši grūti noņemt netīrumus.
③ Īpašo netīrumu noņemšana
Olbaltumvielas, cieti, cilvēku sekrēciju, augļu sulu, tējas sulu un cita veida netīrumus ir grūti noņemt ar vispārējām virsmaktīvajām vielām, un tām ir vajadzīgas īpašas apstrādes metodes.
Olbaltumvielu traipus, piemēram, krēmam, olām, asinīm, piena un ādas ekskrementiem, ir pakļautas šķiedru koagulācijai un denaturācijai un stingrāk ievērot. Lai to noņemtu, proteīna piesārņošanai var izmantot proteāzi. Proteāze var sadalīt olbaltumvielas netīrumos ūdenī šķīstošajās aminoskābēs vai oligopeptīdos.
Cietes traipi galvenokārt nāk no pārtikas, savukārt citiem, piemēram, gaļas sulām, pastas utt. Cietes enzīmiem ir katalītiska ietekme uz cietes traipu hidrolīzi, sadalot cieti cukuros.
Lipāze var katalizēt dažu triglicerīdu sadalīšanos, kurus ir grūti noņemt ar parastajām metodēm, piemēram, sebumu, ko izdala cilvēka ķermenis, ēdamās eļļas utt., Lai sadalītu triglicerīdus šķīstošā glicerīnā un taukskābēs.
Dažus krāsainus traipus no augļu sulas, tējas sulas, tinti, lūpu krāsu utt. Bieži vien ir grūti rūpīgi tīrīt pat pēc atkārtotas mazgāšanas. Šāda veida traipu var noņemt, izmantojot oksidācijas samazināšanas reakcijas, izmantojot oksidētājus vai reducējošus līdzekļus, piemēram, balinātāju, kas sadala hromofora vai hromofora grupu struktūru un sadala tos mazākos ūdenī šķīstošos komponentos.
No ķīmiskās tīrīšanas viedokļa ir aptuveni trīs netīrumu veidi.
① Eļļos šķīstošie netīrumi ietver dažādas eļļas un taukus, kas ir šķidras vai taukainas un šķīst ķīmiskās tīrīšanas šķīdinātājos.
② Ūdens šķīstošie netīrumi šķīst ūdens šķīdumā, bet nešķīst ķīmiskās tīrīšanas līdzekļos. Tas adsorbē uz apģērba ūdens šķīduma veidā un pēc tam, kad ūdens iztvaiko, tiek izgulsnētas granulētas cietās vielas, piemēram, neorganiski sāļi, cieti, olbaltumvielas utt.
③ Eļļas ūdens nešķīstošie netīrumi nešķīst gan ūdenī, gan ķīmiskās tīrīšanas šķīdinātājos, piemēram, oglekļa melnos, dažādos metāla silikātos un oksīdos.
Sakarā ar dažādu veidu netīrumu dažādu īpašību dēļ ir dažādi veidi, kā noņemt netīrumus ķīmiskās tīrīšanas procesā. Eļļai šķīstoši netīrumi, piemēram, dzīvnieku un augu eļļu, minerāleļļas un tauki, ir viegli šķīstoši organiskos šķīdinātājos, un to var viegli noņemt ķīmiskās tīrīšanas laikā. Lieliska ķīmiskās tīrīšanas šķīdinātāju šķīdība eļļai un taukiem būtībā ir saistīta ar van der Waals spēkiem starp molekulām.
Lai noņemtu ūdeni šķīstošus netīrumus, piemēram, neorganiskos sāļus, cukurus, olbaltumvielas, sviedrus utt., Ir nepieciešams arī pievienot atbilstošu ūdens daudzumu ķīmiskās tīrīšanas līdzeklim, pretējā gadījumā ar ūdeni šķīstošiem netīrumiem ir grūti noņemt no apģērba. Bet ūdeni ir grūti izšķīdināt ķīmiskās tīrīšanas līdzekļos, tāpēc, lai palielinātu ūdens daudzumu, jāpievieno virsmaktīvās vielas. Ūdens, kas atrodas ķīmiskās tīrīšanas līdzekļos, var hidratēt netīrumus un apģērba virsmu, padarot to viegli mijiedarboties ar virsmaktīvo vielu polārajām grupām, kas ir labvēlīga virsmaktīvo vielu adsorbcijai uz virsmas. Turklāt, kad virsmaktīvās vielas veido micellas, ūdenī šķīstošus netīrumus un ūdeni var izšķīdināt micellās. Virsmaktīvās vielas var ne tikai palielināt ūdens saturu ķīmiskās tīrīšanas šķīdinātājos, bet arī novērst netīrumu nogulsnēšanos, lai uzlabotu tīrīšanas efektu.
Neliels ūdens daudzums ir nepieciešams, lai noņemtu ūdeni šķīstošus netīrumus, bet pārmērīgs ūdens var izraisīt dažu drēbju deformāciju, grumbu utt., Tātad ūdens saturam sausā mazgāšanas līdzeklī jābūt mērenam.
Cietas daļiņas, piemēram, pelni, dubļi, augsne un oglekļa melns, kas nav ne ūdenī šķīstošas, ne eļļas šķīstošas, parasti pielīp apģērbam ar elektrostatisko adsorbciju vai apvienojot ar eļļas traipus. Ķīmiskās tīrīšanas laikā šķīdinātāju plūsma un ietekme var izraisīt netīrumus, ko adsorbē elektrostatisko spēku, bet ķīmiskās tīrīšanas līdzekļi var izšķīdināt eļļas traipus, izraisot cietas daļiņas, kas apvienojas ar eļļas traipus un pielipt drēbēm, lai nokristos no ķīmiskās tīrīšanas līdzekļa. Neliels ūdens un virsmaktīvo vielu daudzums ķīmiskās tīrīšanas līdzeklī var stabili apturēt un izkliedēt cieto netīrumu daļiņas, kas nokrīt, neļaujot tām atkal nogulsnēties uz drēbēm.
(5) Faktori, kas ietekmē mazgāšanas efektu
Virsmaktīvo vielu virziena adsorbcija interfeisā un virsmas (interfeisa) spriedzes samazināšana ir galvenie šķidruma vai cietas piesārņojuma noņemšanas faktori. Bet mazgāšanas process ir salīdzinoši sarežģīts, un pat tāda paša veida mazgāšanas līdzekļa mazgāšanas efektu ietekmē daudzi citi faktori. Šie faktori ietver mazgāšanas līdzekļa, temperatūras, netīrumu rakstura, šķiedras veida un auduma struktūras koncentrāciju.
① Virsmaktīvo vielu koncentrācija
Virsmaktīvo vielu micellām risinājumā ir liela nozīme mazgāšanas procesā. Kad koncentrācija sasniedz kritisko micellu koncentrāciju (CMC), mazgāšanas efekts strauji palielinās. Tāpēc mazgāšanas līdzekļa koncentrācijai šķīdinātājā jābūt augstākai par CMC vērtību, lai panāktu labu mazgāšanas efektu. Tomēr, ja virsmaktīvo vielu koncentrācija pārsniedz CMC vērtību, pieaugošā mazgāšanas efekts kļūst mazāk nozīmīgs, un pārmērīga virsmaktīvo vielu koncentrācijas palielināšanās nav nepieciešama.
Izmantojot šķīdināšanu, lai noņemtu eļļas traipus, pat ja koncentrācija pārsniedz CMC vērtību, šķīdināšanas efekts joprojām palielinās, palielinoties virsmaktīvo vielu koncentrācijai. Šajā laikā ieteicams izmantot mazgāšanas līdzekli uz vietas, piemēram, uz aproču un drēbju apkaklēm, kur ir daudz netīrumu. Mazgājot, vispirms var izmantot mazgāšanas līdzekļa slāni, lai uzlabotu virsmaktīvo vielu šķīdināšanas efektu uz eļļas traipiem.
② Temperatūra būtiski ietekmē tīrīšanas efektu. Kopumā temperatūras paaugstināšana ir izdevīga netīrumu noņemšanai, bet dažreiz pārmērīga temperatūra var izraisīt arī nelabvēlīgus faktorus.
Temperatūras paaugstināšanās ir labvēlīga netīrumu difūzijai. Cietās eļļas traipi tiek viegli emulģēti, ja temperatūra pārsniedz to kušanas temperatūru, un šķiedras arī palielina to izplešanās pakāpi temperatūras paaugstināšanās dēļ. Visi šie faktori ir labvēlīgi netīrumu noņemšanai. Tomēr šauriem audumiem mikrokomplektu starp šķiedrām samazinās pēc šķiedru paplašināšanas, kas neveicina netīrumu noņemšanu.
Temperatūras izmaiņas ietekmē arī virsmaktīvo vielu šķīdību, CMC vērtību un micellas lielumu, tādējādi ietekmējot mazgāšanas efektu. Garām oglekļa ķēdes virsmaktīvajām vielām ir zemāka šķīdība zemā temperatūrā un dažreiz pat zemāka šķīdība nekā CMC vērtībai. Šajā gadījumā mazgāšanas temperatūra būtu pienācīgi jāpalielina. Temperatūras ietekme uz CMC vērtību un micellas lielumu jonu un jonu virsmaktīvajām vielām ir atšķirīga. Jonu virsmaktīvajām vielām temperatūras paaugstināšanās parasti izraisa CMC vērtības palielināšanos un micellas lieluma samazināšanos. Tas nozīmē, ka mazgāšanas šķīdumā būtu jāpalielina virsmaktīvo vielu koncentrācija. Nejonu virsmaktīvajām vielām temperatūras paaugstināšanās izraisa to CMC vērtības samazināšanos un ievērojamu to micela lieluma palielināšanos. Var redzēt, ka atbilstoši paaugstināta temperatūra var palīdzēt nejonu virsmaktīvajām vielām veikt savu virsmas aktivitāti. Bet temperatūrai nevajadzētu pārsniegt tā mākoņa punktu.
Īsāk sakot, vispiemērotākā mazgāšanas temperatūra ir saistīta ar mazgāšanas līdzekļa formulu un mazgājamo objektu. Dažiem mazgāšanas līdzekļiem ir laba tīrīšanas ietekme istabas temperatūrā, savukārt dažiem mazgāšanas līdzekļiem ir ievērojami atšķirīga tīrīšanas ietekme uz aukstumu un karsto mazgāšanu.
③ putas
Cilvēki bieži mulsina putojošās spējas ar mazgāšanas efektu, uzskatot, ka mazgāšanas līdzekļiem ar spēcīgām putojošām spējām ir labāka mazgāšanas ietekme. Rezultāti rāda, ka mazgāšanas efekts nav tieši saistīts ar putu daudzumu. Piemēram, zemu putojošu mazgāšanas līdzekli mazgāšanai nav sliktāks mazgāšanas efekts nekā augsta putojoša mazgāšanas līdzekļa.
Lai arī putas nav tieši saistītas ar mazgāšanu, putas joprojām ir noderīgas, lai dažās situācijās noņemtu netīrumus. Piemēram, mazgāšanas šķidruma putas var novest eļļas pilienus, mazgājot traukus ar rokām. Berzējot paklāju, putas var atņemt arī cietas netīrumu daļiņas, piemēram, putekļus. Putekļi veido lielu daļu paklāju netīrumu, tāpēc paklāju tīrītājam vajadzētu būt noteiktām putojošām spējām.
Putojoša vara ir svarīga arī šampūnam. Smalkās putas, ko šķidrums ražo, mazgājot matus vai peldoties, cilvēkiem liek justies ērti.
④ Tekstilizstrādājumu šķiedru veidi un fiziskās īpašības
Papildus šķiedru ķīmiskajai struktūrai, kas ietekmē netīrumu saķeri un noņemšanu, šķiedru izskats un pavedienu un audumu organizatoriskā struktūra ietekmē arī netīrumu noņemšanas grūtības.
Vilnas šķiedru svari un plakanā sloksne, piemēram, kokvilnas šķiedru struktūra, ir vairāk pakļautas netīrumu uzkrāšanai nekā gludām šķiedrām. Piemēram, oglekļa melnu, kas pielipusi celulozes plēvei (līmējoša plēve), ir viegli noņemt, savukārt oglekļa melnais pielīmēts pie kokvilnas auduma ir grūti mazgāt. Piemēram, poliestera īsās šķiedras audumi ir vairāk pakļauti uzkrājošiem eļļas traipus nekā gari šķiedru audumi, un arī īsu šķiedras audumu eļļas traipus ir grūtāk noņemt nekā garu šķiedru audumu.
Cieši savīti pavedieni un stingri audumi, ņemot vērā mazās mikro spraugas starp šķiedrām, var pretoties netīrumu iebrukumam, bet arī novērst tīrīšanas šķīduma noņemšanu iekšējos netīrumus. Tāpēc šauriem audumiem sākumā ir laba izturība pret netīrumiem, taču ir arī grūti notīrīt, kad tas ir piesārņots.
⑤ Ūdens cietība
Metāla jonu, piemēram, Ca2+un Mg2+koncentrācija ūdenī, koncentrācija būtiski ietekmē mazgāšanas efektu, it īpaši, ja anjonu virsmaktīvās vielas sastopas ar Ca2+un Mg2+joniem, veidojot kalciju un magnija sāļus ar sliktu šķīdību, kas var samazināt to tīrīšanas spēju. Pat ja virsmaktīvo vielu koncentrācijai ir daudz cietā ūdens, to tīrīšanas efekts joprojām ir daudz sliktāks nekā destilācijā. Lai sasniegtu vislabāko virsmaktīvo vielu mazgāšanas efektu, Ca2+jonu koncentrācija ūdenī jāsamazina līdz zem 1 × 10-6 mol/L (CACO3 jāsamazina līdz 0,1 mg/L). Tam ir nepieciešams pievienot dažādus mīkstinātājus mazgāšanas līdzeklim.
Pasta laiks: augusts-16-2024