De krimpkracht van elke lengte-eenheid op het oppervlak van de vloeistof wordt de oppervlaktespanning genoemd en de eenheid is N.·m-1.
De eigenschap van het verminderen van de oppervlaktespanning van het oplosmiddel wordt oppervlakteactiviteit genoemd en een stof met deze eigenschap wordt een oppervlakteactieve stof genoemd.
De oppervlakteactieve stof die moleculen in waterige oplossing kan binden en micellen en andere associaties kan vormen, en een hoge oppervlakteactiviteit heeft, terwijl ze ook het effect heeft van bevochtigen, emulgeren, schuimen, wassen, enz. Wordt oppervlakteactieve stof genoemd.
Oppervlakteactieve stoffen zijn organische verbindingen met een speciale structuur en eigenschap, die de grensvlakspanning tussen twee fasen of de oppervlaktespanning van vloeistoffen (meestal water) aanzienlijk kunnen veranderen, met bevochtigende, schuimende, emulgerende, wassende en andere eigenschappen.
Qua structuur hebben oppervlakteactieve stoffen gemeen dat ze twee groepen van verschillende aard in hun moleculen bevatten.Aan het ene uiteinde bevindt zich een lange keten van niet-polaire groepen, oplosbaar in olie en onoplosbaar in water, ook wel bekend als hydrofobe groep of waterafstotende groep.Een dergelijke waterafstotende groep bestaat over het algemeen uit lange ketens van koolwaterstoffen, soms ook voor organische fluor, silicium, organofosfaat, organotinketen, enz. Aan het andere uiteinde bevindt zich een in water oplosbare groep, een hydrofiele groep of een olieafstotende groep.De hydrofiele groep moet voldoende hydrofiel zijn om ervoor te zorgen dat alle oppervlakteactieve stoffen oplosbaar zijn in water en de nodige oplosbaarheid hebben.Aangezien oppervlakteactieve stoffen hydrofiele en hydrofobe groepen bevatten, kunnen ze oplosbaar zijn in ten minste één van de vloeibare fasen.Deze hydrofiele en lipofiele eigenschap van oppervlakteactieve stof wordt amfifiliciteit genoemd.
Surfactant is een soort amfifiele moleculen met zowel hydrofobe als hydrofiele groepen.Hydrofobe groepen van oppervlakteactieve stoffen zijn over het algemeen samengesteld uit koolwaterstoffen met lange keten, zoals alkyl C8~C20 met rechte keten, alkyl met vertakte keten C8~C20, alkylfenyl (alkylkoolstofatoomgetal is 8~16) en dergelijke.Het kleine verschil tussen hydrofobe groepen zit voornamelijk in de structurele veranderingen van koolwaterstofketens.En er zijn meer soorten hydrofiele groepen, dus de eigenschappen van oppervlakteactieve stoffen zijn voornamelijk gerelateerd aan hydrofiele groepen naast de grootte en vorm van hydrofobe groepen.De structurele veranderingen van hydrofiele groepen zijn groter dan die van hydrofobe groepen, dus de classificatie van oppervlakteactieve stoffen is over het algemeen gebaseerd op de structuur van hydrofiele groepen.Deze classificatie is gebaseerd op het feit of de hydrofiele groep ionisch is of niet, en is onderverdeeld in anionische, kationische, niet-ionische, zwitterionische en andere speciale soorten oppervlakteactieve stoffen.
① Adsorptie van oppervlakteactieve stoffen op het grensvlak
Oppervlakteactieve moleculen zijn amfifiele moleculen met zowel lipofiele als hydrofiele groepen.Wanneer de oppervlakteactieve stof wordt opgelost in water, wordt de hydrofiele groep aangetrokken door water en lost op in water, terwijl de lipofiele groep wordt afgestoten door water en water verlaat, wat resulteert in de adsorptie van oppervlakteactieve moleculen (of ionen) op het grensvlak van de twee fasen , wat de grensvlakspanning tussen de twee fasen vermindert.Hoe meer oppervlakteactieve moleculen (of ionen) aan het grensvlak worden geadsorbeerd, hoe groter de vermindering van de grensvlakspanning.
② Enkele eigenschappen van adsorptiemembraan
Oppervlaktedruk van adsorptiemembraan: adsorptie van oppervlakteactieve stoffen op het gas-vloeistofgrensvlak om een adsorptiemembraan te vormen, zoals een wrijvingsloos verwijderbaar drijvend vel op het grensvlak plaatsen, het drijvende vel duwt het adsorberende membraan langs het oplossingsoppervlak en het membraan genereert een druk op de drijvende plaat, die oppervlaktedruk wordt genoemd.
Oppervlakteviscositeit: Net als oppervlaktedruk is oppervlakteviscositeit een eigenschap die wordt vertoond door een onoplosbaar moleculair membraan.Opgeschort door een platinaring van fijne metaaldraad, zodat het vlak contact maakt met het wateroppervlak van de tank, de platinaring roteert, de platinaring door de viscositeit van de waterhindernis, de amplitude neemt geleidelijk af, volgens welke de oppervlakteviscositeit kan zijn gemeten.De methode is: eerst wordt het experiment uitgevoerd op het zuivere wateroppervlak om het verval van de amplitude te meten, en vervolgens wordt het verval na de vorming van het oppervlaktemembraan gemeten en wordt de viscositeit van het oppervlaktemembraan afgeleid van het verschil tussen de twee .
De oppervlakteviscositeit hangt nauw samen met de stevigheid van het oppervlaktemembraan en aangezien het adsorptiemembraan oppervlaktedruk en viscositeit heeft, moet het elastisch zijn.Hoe hoger de oppervlaktedruk en hoe hoger de viscositeit van het geadsorbeerde membraan, hoe hoger de elasticiteitsmodulus.De elasticiteitsmodulus van het oppervlakte-adsorptiemembraan is belangrijk in het proces van bellenstabilisatie.
③ Vorming van micellen
Verdunde oplossingen van oppervlakteactieve stoffen gehoorzamen aan de wetten, gevolgd door ideale oplossingen.De hoeveelheid oppervlakteactieve stof die op het oppervlak van de oplossing wordt geadsorbeerd, neemt toe met de concentratie van de oplossing, en wanneer de concentratie een bepaalde waarde bereikt of overschrijdt, neemt de hoeveelheid adsorptie niet langer toe en deze overtollige oppervlakteactieve moleculen bevinden zich lukraak in de oplossing. manier of op een normale manier.Zowel de praktijk als de theorie laten zien dat ze associaties vormen in oplossing, en deze associaties worden micellen genoemd.
Kritische micelconcentratie (CMC): De minimale concentratie waarbij oppervlakteactieve stoffen in oplossing micellen vormen, wordt de kritische micelconcentratie genoemd.
④ CMC-waarden van gewone oppervlakteactieve stoffen.
HLB is de afkorting van hydrofiele lipofiele balans, die de hydrofiele en lipofiele balans van de hydrofiele en lipofiele groepen van de oppervlakteactieve stof aangeeft, dwz de HLB-waarde van de oppervlakteactieve stof.Een hoge HLB-waarde duidt op een molecuul met een sterke hydrofiliciteit en een zwakke lipofiliciteit;omgekeerd, sterke lipofiliciteit en zwakke hydrofiliciteit.
① Voorzieningen van HLB-waarde
De HLB-waarde is een relatieve waarde, dus wanneer de HLB-waarde wordt ontwikkeld, wordt standaard de HLB-waarde van paraffinewas, die geen hydrofiele eigenschappen heeft, gespecificeerd als 0, terwijl de HLB-waarde van natriumdodecylsulfaat, dat is meer in water oplosbaar, is 40. Daarom ligt de HLB-waarde van oppervlakteactieve stoffen in het algemeen binnen het bereik van 1 tot 40. Over het algemeen zijn emulgatoren met HLB-waarden van minder dan 10 lipofiel, terwijl emulgatoren van meer dan 10 hydrofiel zijn.Het omslagpunt van lipofiel naar hydrofiel is dus ongeveer 10.
Op basis van de HLB-waarden van oppervlakteactieve stoffen kan een algemeen idee van hun mogelijke toepassingen worden verkregen, zoals weergegeven in tabel 1-3.
Twee onderling onoplosbare vloeistoffen, de ene in de andere gedispergeerd als deeltjes (druppeltjes of vloeibare kristallen) vormen een systeem dat een emulsie wordt genoemd.Dit systeem is thermodynamisch onstabiel vanwege de toename van het grensgebied van de twee vloeistoffen wanneer de emulsie wordt gevormd.Om de emulsie stabiel te maken, is het noodzakelijk om een derde component toe te voegen - emulgator om de grensvlakenergie van het systeem te verminderen.Emulgator behoort tot oppervlakteactieve stof, de belangrijkste functie ervan is om de rol van emulsie te spelen.De fase van de emulsie die als druppeltjes bestaat, wordt de gedispergeerde fase (of binnenfase, discontinue fase) genoemd, en de andere fase die aan elkaar is gekoppeld, wordt het dispersiemedium (of buitenfase, continue fase) genoemd.
① Emulgatoren en emulsies
Gebruikelijke emulsies, de ene fase is water of een waterige oplossing, de andere fase zijn organische stoffen die niet mengbaar zijn met water, zoals vet, was, enz. De emulsie gevormd door water en olie kan worden onderverdeeld in twee typen op basis van hun dispersiesituatie: olie gedispergeerd in water om een olie-in-water-emulsie te vormen, uitgedrukt als O/W (olie/water): water gedispergeerd in olie om een olie-in-water-type emulsie te vormen, uitgedrukt als W/O (water/olie).Complexe water-in-olie-in-water W/O/W-type en olie-in-water-in-olie O/W/O-type multi-emulsies kunnen ook worden gevormd.
Emulgatoren worden gebruikt om emulsies te stabiliseren door de grensvlakspanning te verminderen en een grensvlakmembraan met één molecuul te vormen.
Bij de emulgering van de emulgatorvereisten:
a: De emulgator moet het grensvlak tussen de twee fasen kunnen adsorberen of verrijken, zodat de grensvlakspanning wordt verminderd;
b: De emulgator moet de deeltjes meegeven aan de lading, zodat elektrostatische afstoting tussen de deeltjes ontstaat, ofwel een stabiel, hoog viskeus beschermend membraan om de deeltjes heen vormt.
Daarom moet de stof die als emulgator wordt gebruikt amfifiele groepen hebben om te emulgeren, en oppervlakteactieve stoffen kunnen aan deze eis voldoen.
② Bereidingswijzen van emulsies en factoren die de stabiliteit van emulsies beïnvloeden
Er zijn twee manieren om emulsies te bereiden: de ene is door de mechanische methode te gebruiken om de vloeistof in kleine deeltjes in een andere vloeistof te dispergeren, die meestal in de industrie wordt gebruikt om emulsies te bereiden;de andere is om de vloeistof in moleculaire toestand op te lossen in een andere vloeistof en deze vervolgens op de juiste manier te laten verzamelen om emulsies te vormen.
De stabiliteit van een emulsie is het vermogen tot aggregatie van deeltjes dat leidt tot fasescheiding.Emulsies zijn thermodynamisch onstabiele systemen met grote vrije energie.Daarom is de zogenaamde stabiliteit van een emulsie eigenlijk de tijd die het systeem nodig heeft om evenwicht te bereiken, dwz de tijd die nodig is om een van de vloeistoffen in het systeem te scheiden.
Wanneer het grensvlakmembraan met vetalcoholen, vetzuren en vetaminen en andere polaire organische moleculen is, is de membraansterkte aanzienlijk hoger.Dit komt omdat in de grensvlakadsorptielaag van emulgatormoleculen en alcoholen, zuren en aminen en andere polaire moleculen een "complex" vormen, zodat de grensvlakmembraansterkte toenam.
Emulgatoren die uit meer dan twee oppervlakteactieve stoffen bestaan, worden gemengde emulgatoren genoemd.Gemengde emulgator geadsorbeerd op het grensvlak water/olie;intermoleculaire actie kan complexen vormen.Vanwege de sterke intermoleculaire werking wordt de grensvlakspanning aanzienlijk verminderd, de hoeveelheid emulgator die aan het grensvlak wordt geadsorbeerd aanzienlijk verhoogd, de vorming van grensvlakmembraandichtheid neemt toe, de sterkte neemt toe.
De lading van de vloeibare korrels heeft een significant effect op de stabiliteit van de emulsie.Stabiele emulsies, waarvan de vloeibare korrels over het algemeen geladen zijn.Wanneer een ionische emulgator wordt gebruikt, wordt de lipofiele groep van het emulgatorion dat aan het grensvlak wordt geadsorbeerd in de oliefase ingebracht en bevindt de hydrofiele groep zich in de waterfase, waardoor de vloeibare korrels worden geladen.Omdat de emulsie parelt met dezelfde lading, stoten ze elkaar af, niet gemakkelijk te agglomereren, zodat de stabiliteit wordt verhoogd.Men kan zien dat hoe meer emulgatorionen op de korrels worden geadsorbeerd, hoe groter de lading, hoe groter het vermogen om agglomeratie van de korrels te voorkomen, hoe stabieler het emulsiesysteem.
De viscositeit van het emulsiedispersiemedium heeft een zekere invloed op de stabiliteit van de emulsie.Over het algemeen geldt: hoe hoger de viscositeit van het dispersiemedium, hoe hoger de stabiliteit van de emulsie.Dit komt omdat de viscositeit van het dispersiemedium groot is, wat een sterk effect heeft op de Brownse beweging van de vloeistofparels en de botsing tussen de vloeistofparels vertraagt, zodat het systeem stabiel blijft.Gewoonlijk kunnen de polymere stoffen die in emulsies kunnen worden opgelost de viscositeit van het systeem verhogen en de stabiliteit van emulsies verhogen.Daarnaast kunnen polymeren ook een sterk grensvlakmembraan vormen, waardoor het emulsiesysteem stabieler wordt.
In sommige gevallen kan de toevoeging van vast poeder er ook voor zorgen dat de emulsie de neiging heeft te stabiliseren.Vast poeder bevindt zich in het water, olie of interface, afhankelijk van de olie, water op het bevochtigingsvermogen van het vaste poeder, als het vaste poeder niet volledig nat is met water, maar ook nat door olie, blijft het op het water en de olie achter koppel.
Het vaste poeder maakt de emulsie niet stabiel omdat het poeder dat zich op het grensvlak verzamelt, het grensvlakmembraan verbetert, wat vergelijkbaar is met de grensvlakadsorptie van emulgatormoleculen, dus hoe dichter het vaste poedermateriaal bij het grensvlak is gerangschikt, hoe stabieler de emulsie is.
Oppervlakteactieve stoffen hebben het vermogen om de oplosbaarheid van onoplosbare of enigszins in water oplosbare organische stoffen aanzienlijk te verhogen na het vormen van micellen in waterige oplossing, en de oplossing is op dit moment transparant.Dit effect van de micel wordt solubilisatie genoemd.De oppervlakteactieve stof die solubilisatie kan produceren, wordt solubilizer genoemd en de organische stof die wordt opgelost, wordt solubilized matter genoemd.
Schuim speelt een belangrijke rol in het wasproces.Schuim is een verspreidingssysteem waarin een gas wordt gedispergeerd in een vloeistof of vaste stof, met het gas als de gedispergeerde fase en de vloeistof of vaste stof als het dispergeermedium, waarbij de eerste vloeibaar schuim wordt genoemd, terwijl de laatste vast schuim wordt genoemd, zoals zoals geschuimd plastic, geschuimd glas, geschuimd cement etc.
(1) Schuimvorming
Met schuim bedoelen we hier een samenstel van luchtbellen gescheiden door een vloeibaar membraan.Dit type bellen stijgt altijd snel naar het vloeistofoppervlak vanwege het grote verschil in dichtheid tussen de gedispergeerde fase (gas) en het dispersiemedium (vloeistof), gecombineerd met de lage viscositeit van de vloeistof.
Het proces van het vormen van een bel is om een grote hoeveelheid gas in de vloeistof te brengen, en de bellen in de vloeistof keren snel terug naar het oppervlak en vormen een aggregaat van bellen gescheiden door een kleine hoeveelheid vloeibaar gas.
Schuim heeft twee belangrijke kenmerken in termen van morfologie: de ene is dat de bellen als een verspreide fase vaak veelvlakkig van vorm zijn, dit komt omdat op de kruising van de bellen de neiging bestaat dat de vloeistoffilm dunner wordt, zodat de bellen worden polyedraal, wanneer de vloeistoffilm tot op zekere hoogte dunner wordt, leidt dit tot het scheuren van bellen;de tweede is dat pure vloeistoffen geen stabiel schuim kunnen vormen, de vloeistof die schuim kan vormen bestaat uit ten minste twee of meer componenten.Waterige oplossingen van oppervlakteactieve stoffen zijn typerend voor systemen die gevoelig zijn voor schuimvorming, en hun vermogen om schuim te genereren houdt ook verband met andere eigenschappen.
Oppervlakteactieve stoffen met een goed schuimend vermogen worden schuimmiddelen genoemd.Hoewel het schuimmiddel een goed schuimvermogen heeft, kan het gevormde schuim mogelijk niet lang behouden blijven, dat wil zeggen dat de stabiliteit niet noodzakelijkerwijs goed is.Om de stabiliteit van het schuim te behouden, vaak in het schuimmiddel om stoffen toe te voegen die de stabiliteit van het schuim kunnen verhogen, wordt de stof schuimstabilisator genoemd, veelgebruikte stabilisator is lauryldiethanolamine en dodecyldimethylamineoxide.
(2) Stabiliteit van het schuim
Schuim is een thermodynamisch onstabiel systeem en de laatste trend is dat het totale oppervlak van de vloeistof in het systeem afneemt nadat de bel is gebroken en de vrije energie afneemt.Het ontschuimingsproces is het proces waarbij het vloeibare membraan dat het gas scheidt dikker en dunner wordt totdat het breekt.Daarom wordt de mate van stabiliteit van het schuim voornamelijk bepaald door de snelheid van vloeistofafvoer en de sterkte van de vloeistoffilm.De volgende factoren hebben hier ook invloed op.
(3) Schuimvernietiging
Het basisprincipe van schuimvernietiging is om de omstandigheden die het schuim produceren te veranderen of om de stabiliserende factoren van het schuim te elimineren, dus er zijn zowel fysische als chemische methoden om schuim te verwijderen.
Fysische ontschuiming betekent het veranderen van de omstandigheden van schuimproductie met behoud van de chemische samenstelling van de schuimoplossing, zoals externe verstoringen, veranderingen in temperatuur of druk en ultrasone behandeling zijn allemaal effectieve fysieke methoden om schuim te verwijderen.
De chemische ontschuimingsmethode is om bepaalde stoffen toe te voegen om te interageren met het schuimmiddel om de sterkte van de vloeistoffilm in het schuim te verminderen en zo de stabiliteit van het schuim te verminderen om het doel van ontschuiming te bereiken, dergelijke stoffen worden ontschuimers genoemd.De meeste ontschuimers zijn oppervlakteactieve stoffen.Daarom moet ontschuimer volgens het ontschuimingsmechanisme een sterk vermogen hebben om de oppervlaktespanning te verminderen, gemakkelijk op het oppervlak te adsorberen, en de interactie tussen de oppervlakte-adsorptiemoleculen is zwak, adsorptiemoleculen gerangschikt in een lossere structuur.
Er zijn verschillende soorten ontschuimers, maar in wezen zijn het allemaal niet-ionische oppervlakteactieve stoffen.Niet-ionische oppervlakteactieve stoffen hebben schuimwerende eigenschappen nabij of boven hun troebelingspunt en worden vaak gebruikt als ontschuimers.Alcoholen, in het bijzonder alcoholen met een vertakte structuur, vetzuren en vetzure esters, polyamiden, fosfaatesters, siliconenoliën enz. worden ook algemeen gebruikt als uitstekende ontschuimers.
(4) Schuim en wassen
Er is geen direct verband tussen schuim en waseffectiviteit en de hoeveelheid schuim zegt niets over de effectiviteit van de wasbeurt.Niet-ionische oppervlakteactieve stoffen hebben bijvoorbeeld veel minder schuimende eigenschappen dan zepen, maar hun ontsmetting is veel beter dan zepen.
In sommige gevallen kan schuim nuttig zijn bij het verwijderen van vuil en roet.Bij het afwassen in huis bijvoorbeeld, neemt het schuim van het afwasmiddel de oliedruppels op en bij het schrobben van tapijten helpt het schuim om stof, poeder en ander vast vuil op te nemen.Daarnaast kan schuim soms gebruikt worden als indicatie van de effectiviteit van een wasmiddel.Doordat vette oliën een remmende werking hebben op het schuim van het wasmiddel, ontstaat er bij teveel olie en te weinig wasmiddel geen schuim of verdwijnt het oorspronkelijke schuim.Schuim kan soms ook worden gebruikt als indicator voor de reinheid van een spoeling, aangezien de hoeveelheid schuim in de spoeloplossing de neiging heeft om af te nemen naarmate er minder wasmiddel wordt gebruikt, dus de hoeveelheid schuim kan worden gebruikt om de mate van spoeling te evalueren.
In brede zin is wassen het proces waarbij ongewenste componenten van het te wassen object worden verwijderd en een bepaald doel wordt bereikt.Wassen in de gebruikelijke zin verwijst naar het proces waarbij vuil van het oppervlak van de drager wordt verwijderd.Bij het wassen wordt de interactie tussen het vuil en de drager verzwakt of geëlimineerd door de werking van sommige chemische stoffen (bijv. wasmiddel, enz.), zodat de combinatie van vuil en drager verandert in de combinatie van vuil en wasmiddel, en tenslotte wordt het vuil van de drager gescheiden.Omdat de te wassen objecten en het te verwijderen vuil divers zijn, is wassen een zeer complex proces en kan het basisproces van wassen worden uitgedrukt in de volgende eenvoudige relaties.
Carrie··Vuil + Wasmiddel= Drager + Vuil·Wasmiddel
Het wasproces kan gewoonlijk in twee fasen worden verdeeld: ten eerste wordt onder invloed van het wasmiddel het vuil van de drager gescheiden;ten tweede wordt het losgemaakte vuil verspreid en gesuspendeerd in het medium.Het wasproces is een omkeerbaar proces en het vuil dat in het medium is gedispergeerd en gesuspendeerd, kan ook opnieuw worden neergeslagen van het medium naar het te wassen object.Daarom moet een goed reinigingsmiddel het vermogen hebben om vuil te verspreiden en te laten zweven en herafzetting van vuil te voorkomen, naast het vermogen om vuil van de drager te verwijderen.
(1) Soorten vuil
Zelfs voor hetzelfde artikel kunnen het type, de samenstelling en de hoeveelheid vuil variëren, afhankelijk van de omgeving waarin het wordt gebruikt.Olielichaamsvuil is voornamelijk wat dierlijke en plantaardige oliën en minerale oliën (zoals ruwe olie, stookolie, koolteer, etc.), vast vuil is voornamelijk roet, as, roest, roet, etc. Wat betreft kledingvuil, er is vuil van het menselijk lichaam, zoals zweet, talg, bloed, enz.;vuil van voedsel, zoals fruitvlekken, spijsolievlekken, specerijvlekken, zetmeel, enz.;vuil van cosmetica, zoals lippenstift, nagellak etc.;vuil uit de atmosfeer, zoals roet, stof, modder, enz.;anderen, zoals inkt, thee, coating, enz. Het is er in verschillende soorten.
De verschillende soorten vuil zijn meestal onder te verdelen in drie hoofdcategorieën: vast vuil, vloeibaar vuil en speciaal vuil.
① Vast vuil
Veel voorkomend vast vuil omvat deeltjes as, modder, aarde, roest en roet.De meeste van deze deeltjes hebben een elektrische lading op hun oppervlak, de meeste zijn negatief geladen en kunnen gemakkelijk worden geadsorbeerd op vezelartikelen.Vast vuil is over het algemeen moeilijk op te lossen in water, maar kan worden verspreid en gesuspendeerd door reinigingsoplossingen.Vast vuil met een kleiner massapunt is moeilijker te verwijderen.
② Vloeibaar vuil
Vloeibaar vuil is grotendeels in olie oplosbaar, waaronder plantaardige en dierlijke oliën, vetzuren, vetalcoholen, minerale oliën en hun oxiden.Onder hen kunnen plantaardige en dierlijke oliën, vetzuren en alkalische verzeping optreden, terwijl vetalcoholen, minerale oliën niet worden verzeept door alkali, maar oplosbaar kunnen zijn in alcoholen, ethers en organische koolwaterstofoplosmiddelen, en emulgering en dispersie in waswateroplossing.In olie oplosbaar vloeibaar vuil heeft over het algemeen een sterke kracht bij vezelartikelen en wordt steviger geadsorbeerd op vezels.
③ Speciaal vuil
Bijzonder vuil omvat eiwitten, zetmeel, bloed, menselijke afscheidingen zoals zweet, talg, urine en vruchtensap en theesap.Het meeste van dit soort vuil kan chemisch en sterk worden geadsorbeerd op vezelartikelen.Daarom is het moeilijk te wassen.
De verschillende soorten vuil komen zelden alleen voor, maar worden vaak door elkaar gemengd en aan het object geadsorbeerd.Vuil kan onder invloeden van buitenaf soms oxideren, ontbinden of vergaan, waardoor nieuw vuil ontstaat.
(2) Aanhechting van vuil
Kleding, handen enz. kunnen vlekken krijgen omdat er een soort interactie is tussen het voorwerp en het vuil.Vuil hecht zich op verschillende manieren aan objecten, maar er zijn niet meer dan fysische en chemische hechtingen.
①De hechting van roet, stof, modder, zand en houtskool aan kleding is een fysieke hechting.Over het algemeen geldt dat door deze aanhechting van vuil, en de rol tussen het bevlekte object relatief zwak is, het verwijderen van vuil ook relatief eenvoudig is.Volgens de verschillende krachten kan de fysieke hechting van vuil worden onderverdeeld in mechanische hechting en elektrostatische hechting.
A: Mechanische hechting
Dit type hechting verwijst voornamelijk naar de hechting van vast vuil (bijv. stof, modder en zand).Mechanische hechting is een van de zwakkere vormen van hechting van vuil en kan bijna puur mechanisch worden verwijderd, maar wanneer het vuil klein is (<0,1um), is het moeilijker te verwijderen.
B: Elektrostatische hechting
Elektrostatische hechting komt vooral tot uiting in de inwerking van geladen vuildeeltjes op tegengesteld geladen voorwerpen.De meeste vezelachtige voorwerpen zijn negatief geladen in water en kunnen gemakkelijk worden vastgekleefd door bepaald positief geladen vuil, zoals kalksoorten.Sommige soorten vuil, hoewel negatief geladen, zoals roetdeeltjes in waterige oplossingen, kunnen zich aan vezels hechten via ionische bruggen (ionen tussen meerdere tegengesteld geladen objecten, die op een brugachtige manier met hen samenwerken) gevormd door positieve ionen in water (bijv. , Ca2+, Mg2+ enz.).
Elektrostatische actie is sterker dan eenvoudige mechanische actie, waardoor het verwijderen van vuil relatief moeilijk is.
② Chemische hechting
Chemische adhesie verwijst naar het fenomeen van vuil dat op een object inwerkt door middel van chemische of waterstofbindingen.Polair vast vuil, eiwit, roest en andere hechting op vezelitems, vezels bevatten bijvoorbeeld carboxyl-, hydroxyl-, amide- en andere groepen, deze groepen en olieachtige vuilvetzuren, vetalcoholen vormen gemakkelijk waterstofbruggen.De chemische krachten zijn over het algemeen sterk en het vuil hecht zich daardoor steviger aan het object.Dit soort vuil is met de gebruikelijke methoden moeilijk te verwijderen en vereist speciale methoden om ermee om te gaan.
De mate van hechting van vuil hangt samen met de aard van het vuil zelf en de aard van het object waaraan het hecht.Over het algemeen hechten deeltjes zich gemakkelijk aan vezelachtige voorwerpen.Hoe kleiner de textuur van het vaste vuil, hoe sterker de hechting.Polair vuil hecht zich sterker op hydrofiele voorwerpen zoals katoen en glas dan niet-polair vuil.Niet-polair vuil hecht sterker dan polair vuil, zoals polaire vetten, stof en klei, en is minder gemakkelijk te verwijderen en schoon te maken.
(3) Vuilverwijderingsmechanisme
Het doel van wassen is het verwijderen van vuil.In een medium van een bepaalde temperatuur (voornamelijk water).Gebruik van de verschillende fysische en chemische effecten van het wasmiddel om het effect van vuil en gewassen voorwerpen te verzwakken of te elimineren, onder invloed van bepaalde mechanische krachten (zoals wrijven met de hand, agitatie van de wasmachine, waterinslag), zodat het vuil en gewassen voorwerpen van het doel van ontsmetting.
① Mechanisme voor het verwijderen van vloeibaar vuil
A: Bevochtigen
Vloeibare vervuiling is meestal op oliebasis.Olievlekken maken de meeste vezelachtige voorwerpen nat en verspreiden zich min of meer als een oliefilm op het oppervlak van het vezelachtige materiaal.De eerste stap in de wasactie is het bevochtigen van het oppervlak door de wasvloeistof.Ter illustratie kan het oppervlak van een vezel worden beschouwd als een glad, vast oppervlak.
B: Olie-onthechting - krulmechanisme
De tweede stap in de wasactie is het verwijderen van olie en vet, het verwijderen van vloeibaar vuil wordt bereikt door een soort oprollen.Het vloeibare vuil bestond oorspronkelijk op het oppervlak in de vorm van een uitgespreide oliefilm, en onder het preferentiële bevochtigende effect van de wasvloeistof op het vaste oppervlak (dwz het vezeloppervlak), krulde het stap voor stap op tot olieparels, die werden vervangen door de wasvloeistof en verlieten uiteindelijk het oppervlak onder bepaalde externe krachten.
② Mechanisme voor het verwijderen van vast vuil
Het verwijderen van vloeibaar vuil gebeurt voornamelijk door de voorkeursbevochtiging van de vuildrager door de wasoplossing, terwijl het verwijderingsmechanisme voor vast vuil anders is, waar het wasproces voornamelijk gaat om het bevochtigen van de vuilmassa en het drageroppervlak door het wassen oplossing.Door de adsorptie van oppervlakteactieve stoffen aan het vaste vuil en zijn drageroppervlak wordt de interactie tussen het vuil en het oppervlak verminderd en wordt de hechtingskracht van de vuilmassa op het oppervlak verminderd, waardoor de vuilmassa gemakkelijk van het oppervlak van de drager.
Bovendien heeft de adsorptie van oppervlakteactieve stoffen, met name ionische oppervlakteactieve stoffen, op het oppervlak van het vaste vuil en zijn drager het potentieel om het oppervlaktepotentieel op het oppervlak van het vaste vuil en zijn drager te vergroten, wat bevorderlijker is voor het verwijderen van de aarde.Vaste of over het algemeen vezelachtige oppervlakken zijn in waterige media meestal negatief geladen en kunnen daarom diffuse dubbele elektronische lagen vormen op vuilmassa's of vaste oppervlakken.Door de afstoting van homogene ladingen wordt de hechting van vuildeeltjes in het water aan het vaste oppervlak verzwakt.Wanneer een anionische oppervlakteactieve stof wordt toegevoegd, omdat deze tegelijkertijd het negatieve oppervlaktepotentieel van het vuildeeltje en het vaste oppervlak kan vergroten, wordt de afstoting ertussen versterkt, wordt de hechtingskracht van het deeltje meer verminderd en is het vuil gemakkelijker te verwijderen .
Niet-ionische oppervlakteactieve stoffen worden geadsorbeerd op over het algemeen geladen vaste oppervlakken en hoewel ze de grensvlakpotentiaal niet significant veranderen, hebben de geadsorbeerde niet-ionische oppervlakteactieve stoffen de neiging om een bepaalde dikte van de geadsorbeerde laag op het oppervlak te vormen, wat helpt om herafzetting van vuil te voorkomen.
In het geval van kationische oppervlakteactieve stoffen vermindert of elimineert hun adsorptie het negatieve oppervlaktepotentieel van de vuilmassa en het drageroppervlak, wat de afstoting tussen het vuil en het oppervlak vermindert en daarom niet bevorderlijk is voor het verwijderen van vuil;bovendien hebben kationische oppervlakteactieve stoffen na adsorptie op het vaste oppervlak de neiging het vaste oppervlak hydrofoob te maken en zijn daarom niet bevorderlijk voor oppervlaktebevochtiging en dus uitwassen.
③ Verwijderen van speciale bodems
Eiwitten, zetmeel, menselijke secreties, vruchtensap, theesap en ander dergelijk vuil zijn moeilijk te verwijderen met normale oppervlakteactieve stoffen en vereisen een speciale behandeling.
Eiwitvlekken zoals room, eieren, bloed, melk en uitwerpselen van de huid hebben de neiging om op de vezels te stollen en te degenereren en een sterkere hechting te krijgen.Eiwitvervuiling kan worden verwijderd door gebruik te maken van proteasen.Het enzym protease breekt de eiwitten in het vuil af tot in water oplosbare aminozuren of oligopeptiden.
Zetmeelvlekken komen voornamelijk uit voedingsmiddelen, andere zoals jus, lijm enz. Amylase heeft een katalytisch effect op de hydrolyse van zetmeelvlekken, waardoor zetmeel wordt afgebroken tot suikers.
Lipase katalyseert de afbraak van triglyceriden, die met normale methoden moeilijk te verwijderen zijn, zoals talg en eetbare oliën, en breekt ze af in oplosbare glycerol en vetzuren.
Sommige gekleurde vlekken van vruchtensap, thee, inkt, lippenstift enz. zijn zelfs na herhaaldelijk wassen vaak moeilijk grondig te reinigen.Deze vlekken kunnen worden verwijderd door een redoxreactie met een oxidatie- of reductiemiddel zoals bleekmiddel, dat de structuur van de kleurgenererende of kleurhulpgroepen vernietigt en ze afbreekt tot kleinere in water oplosbare componenten.
（4）Vlekverwijderingsmechanisme van chemisch reinigen
Het bovenstaande is eigenlijk voor water als wasmiddel.Vanwege de verschillende soorten kleding en structuur is sommige kleding die met water wordt gewassen niet handig of niet gemakkelijk schoon te wassen, sommige kleding na het wassen en zelfs vervorming, vervaging, enz. Bijvoorbeeld: de meeste natuurlijke vezels absorberen water en gemakkelijk te zwellen en te drogen en gemakkelijk te krimpen, dus na het wassen zal het worden vervormd;door het wassen van wollen producten verschijnen ook vaak krimpverschijnselen, sommige wollen producten met waterwassen zijn ook gemakkelijk te pillen, van kleur te veranderen;Sommige handgevoelens van zijde worden erger na het wassen en verliezen hun glans.Gebruik voor deze kleding vaak de stomerijmethode om te ontsmetten.De zogenaamde stomerij verwijst over het algemeen naar de wasmethode in organische oplosmiddelen, vooral in niet-polaire oplosmiddelen.
Stomerij is een zachtere vorm van wassen dan wassen met water.Omdat chemisch reinigen niet veel mechanische actie vereist, veroorzaakt het geen schade, kreuken en vervorming van kleding, terwijl stomerijmiddelen, in tegenstelling tot water, zelden uitzetten en krimpen.Zolang de technologie op de juiste manier wordt gebruikt, kan de kleding chemisch worden gereinigd zonder vervorming, kleurvervaging en een langere levensduur.
In termen van chemisch reinigen zijn er drie brede soorten vuil.
①In olie oplosbaar vuil In olie oplosbaar vuil omvat alle soorten olie en vet, die vloeibaar of vet zijn en kunnen worden opgelost in oplosmiddelen voor chemisch reinigen.
②In water oplosbaar vuil In water oplosbaar vuil is oplosbaar in waterige oplossingen, maar niet in stomerijmiddelen, wordt in waterige toestand op kleding geadsorbeerd, water verdampt na het neerslaan van korrelige vaste stoffen, zoals anorganische zouten, zetmeel, eiwitten, enz.
③ In olie en water onoplosbaar vuil In olie en water onoplosbaar vuil is niet oplosbaar in water en ook niet oplosbaar in oplosmiddelen voor chemisch reinigen, zoals roet, silicaten van verschillende metalen en oxiden, enz.
Vanwege de verschillende aard van verschillende soorten vuil, zijn er verschillende manieren om vuil te verwijderen in het chemisch reinigingsproces.In olie oplosbare vervuilingen, zoals dierlijke en plantaardige oliën, minerale oliën en vetten, zijn gemakkelijk oplosbaar in organische oplosmiddelen en kunnen gemakkelijker worden verwijderd door middel van een stomerij.De uitstekende oplosbaarheid van oplosmiddelen voor chemisch reinigen van oliën en vetten komt hoofdzakelijk voort uit de van der Walls-krachten tussen moleculen.
Voor het verwijderen van in water oplosbaar vuil zoals anorganische zouten, suikers, eiwitten en zweet moet ook de juiste hoeveelheid water aan de stomerij worden toegevoegd, anders is in water oplosbaar vuil moeilijk uit de kleding te verwijderen.Water is echter moeilijk op te lossen in het stomerijmiddel, dus om de hoeveelheid water te vergroten, moet u ook oppervlakteactieve stoffen toevoegen.De aanwezigheid van water in het chemisch reinigingsmiddel kan het oppervlak van het vuil en de kleding gehydrateerd maken, zodat het gemakkelijk in wisselwerking staat met de polaire groepen van oppervlakteactieve stoffen, wat bevorderlijk is voor de adsorptie van oppervlakteactieve stoffen aan het oppervlak.Wanneer oppervlakteactieve stoffen micellen vormen, kunnen bovendien in water oplosbaar vuil en water in de micellen worden opgelost.Naast het verhogen van het watergehalte van het oplosmiddel voor chemisch reinigen, kunnen oppervlakteactieve stoffen ook een rol spelen bij het voorkomen van herafzetting van vuil om het ontsmettingseffect te versterken.
De aanwezigheid van een kleine hoeveelheid water is nodig om in water oplosbaar vuil te verwijderen, maar te veel water kan vervorming en kreukels in sommige kledingstukken veroorzaken, dus de hoeveelheid water in het stomerijmiddel moet matig zijn.
Vuil dat noch in water oplosbaar noch in olie oplosbaar is, vaste deeltjes zoals as, modder, aarde en roet, worden over het algemeen door elektrostatische krachten of in combinatie met olie aan het kledingstuk vastgemaakt.Bij chemisch reinigen kan de stroom van oplosmiddel, impact de elektrostatische krachtadsorptie van vuil wegnemen, en kan het stomerijmiddel de olie oplossen, zodat de combinatie van olie en vuil en gehecht aan de kleding van vaste deeltjes in de droge -reinigingsmiddel, chemisch reinigingsmiddel in een kleine hoeveelheid water en oppervlakteactieve stoffen, zodat de vaste vuildeeltjes stabiel kunnen worden gesuspendeerd, verspreid, om te voorkomen dat ze opnieuw op de kleding terechtkomen.
(5) Factoren die de wasactie beïnvloeden
De directionele adsorptie van oppervlakteactieve stoffen aan het grensvlak en de vermindering van oppervlaktespanning (grensvlakspanning) zijn de belangrijkste factoren bij het verwijderen van vloeibaar of vast vuil.Het wasproces is echter complex en het waseffect, zelfs met hetzelfde type wasmiddel, wordt door veel andere factoren beïnvloed.Deze factoren zijn onder meer de concentratie van het wasmiddel, de temperatuur, de aard van de vervuiling, het type vezel en de structuur van de stof.
① Oppervlakteactieve stofconcentratie
De micellen van oppervlakte-actieve stoffen in oplossing spelen een belangrijke rol in het wasproces.Wanneer de concentratie de kritische micelconcentratie (CMC) bereikt, neemt het waseffect sterk toe.Daarom moet de concentratie wasmiddel in het oplosmiddel hoger zijn dan de CMC-waarde om een goed waseffect te hebben.Wanneer de concentratie oppervlakteactieve stof echter hoger is dan de CMC-waarde, is de toenemende toename van het waseffect niet duidelijk en is het niet nodig om de concentratie oppervlakteactieve stof te veel te verhogen.
Bij het verwijderen van olie door solubilisatie, neemt het solubilisatie-effect toe met toenemende surfactantconcentratie, zelfs wanneer de concentratie hoger is dan CMC.Op dit moment is het raadzaam om wasmiddel lokaal gecentraliseerd te gebruiken.Als er bijvoorbeeld veel vuil op de manchetten en kraag van een kledingstuk zit, kan tijdens het wassen een laagje wasmiddel worden aangebracht om het oplossende effect van de oppervlakteactieve stof op de olie te vergroten.
②Temperatuur heeft een zeer belangrijke invloed op de ontsmettingsactie.Over het algemeen vergemakkelijkt het verhogen van de temperatuur het verwijderen van vuil, maar soms kan een te hoge temperatuur ook voor nadelen zorgen.
De temperatuurstijging vergemakkelijkt de diffusie van vuil, vast vet wordt gemakkelijk geëmulgeerd bij temperaturen boven het smeltpunt en de vezels zwellen op door de temperatuurstijging, wat allemaal het verwijderen van vuil vergemakkelijkt.Bij compacte stoffen worden de microopeningen tussen de vezels echter verkleind naarmate de vezels uitzetten, wat nadelig is voor het verwijderen van vuil.
Temperatuurveranderingen hebben ook invloed op de oplosbaarheid, CMC-waarde en micelgrootte van oppervlakte-actieve stoffen, waardoor het waseffect wordt beïnvloed.De oplosbaarheid van oppervlakteactieve stoffen met lange koolstofketens is laag bij lage temperaturen en soms is de oplosbaarheid zelfs lager dan de CMC-waarde, dus de wastemperatuur moet op passende wijze worden verhoogd.Het effect van temperatuur op de CMC-waarde en micelgrootte is verschillend voor ionische en niet-ionische oppervlakteactieve stoffen.Voor ionische oppervlakteactieve stoffen verhoogt een temperatuurstijging in het algemeen de CMC-waarde en verkleint de micelgrootte, wat betekent dat de concentratie van oppervlakteactieve stof in de wasoplossing moet worden verhoogd.Voor niet-ionische oppervlakteactieve stoffen leidt een temperatuurstijging tot een verlaging van de CMC-waarde en een significante toename van het micelvolume, dus het is duidelijk dat een passende temperatuurstijging de niet-ionische oppervlakteactieve stof zal helpen om zijn oppervlakteactieve effect uit te oefenen. .De temperatuur mag echter niet hoger zijn dan het troebelingspunt.
Kortom, de optimale wastemperatuur hangt af van de samenstelling van het wasmiddel en het te wassen object.Sommige wasmiddelen hebben een goed wasmiddeleffect bij kamertemperatuur, terwijl andere een heel ander wasmiddel hebben tussen koude en warme was.
③ Schuim
Het is gebruikelijk om schuimkracht te verwarren met waseffect, in de overtuiging dat wasmiddelen met een hoog schuimvermogen een goed waseffect hebben.Uit onderzoek is gebleken dat er geen directe relatie bestaat tussen het waseffect en de hoeveelheid schuim.Zo is wassen met laagschuimende wasmiddelen niet minder effectief dan wassen met sterk schuimende wasmiddelen.
Hoewel schuim niet direct verband houdt met wassen, zijn er gelegenheden waarbij het helpt om vuil te verwijderen, bijvoorbeeld bij het afwassen met de hand.Bij het schrobben van tapijten kan schuim ook stof en andere vaste vuildeeltjes verwijderen, tapijtvuil is verantwoordelijk voor een groot deel van het stof, dus tapijtreinigingsmiddelen moeten een bepaald schuimend vermogen hebben.
Schuimkracht is ook belangrijk voor shampoos, waar het fijne schuim geproduceerd door de vloeistof tijdens het wassen of baden het haar glad en comfortabel laat aanvoelen.
④ Soorten vezels en fysieke eigenschappen van textiel
Naast de chemische structuur van de vezels, die de hechting en verwijdering van vuil beïnvloedt, hebben het uiterlijk van de vezels en de organisatie van het garen en de stof invloed op het gemak van het verwijderen van vuil.
De schubben van wolvezels en de gebogen platte linten van katoenvezels zullen eerder vuil ophopen dan gladde vezels.Zo is roetvlekken op cellulosefilms (viscosefilms) eenvoudig te verwijderen, terwijl roetvlekken op katoenen stoffen moeilijk af te wassen zijn.Een ander voorbeeld is dat kortvezelige stoffen van polyester meer vatbaar zijn voor olievlekken dan langvezelige stoffen, en olievlekken op kortvezelige stoffen zijn ook moeilijker te verwijderen dan olievlekken op langvezelige stoffen.
Strak gedraaide garens en strakke stoffen, vanwege de kleine opening tussen de vezels, kunnen het binnendringen van vuil weerstaan, maar hetzelfde kan ook voorkomen dat de wasvloeistof het interne vuil buitensluit, dus strakke stoffen beginnen vuil goed te weerstaan, maar eenmaal bevlekt wassen is ook moeilijker.
⑤ Hardheid van water
De concentratie van Ca2+, Mg2+ en andere metaalionen in het water heeft een grote invloed op het waseffect, vooral wanneer de anionische oppervlakte-actieve stoffen Ca2+- en Mg2+-ionen tegenkomen die calcium- en magnesiumzouten vormen die minder oplosbaar zijn en de reinigende werking verminderen.In hard water, zelfs als de concentratie oppervlakteactieve stof hoog is, is de waskracht nog steeds veel slechter dan bij destillatie.Om ervoor te zorgen dat de oppervlakteactieve stof het beste waseffect heeft, moet de concentratie Ca2+-ionen in het water worden verlaagd tot 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 tot 0,1 mg/L) of minder.Dit vereist de toevoeging van verschillende wasverzachters aan het wasmiddel.
Posttijd: 25 februari 2022