1. Oppervlaktespanning
De contractiekracht per lengte-eenheid op het oppervlak van een vloeistof wordt oppervlaktespanning genoemd, gemeten in n • m-1.
2. Oppervlakteactiviteit en oppervlakteactieve stof
De eigenschap die de oppervlaktespanning van oplosmiddelen kan verminderen, wordt oppervlakteactiviteit genoemd en stoffen met oppervlakteactiviteit worden oppervlakteactieve stoffen genoemd.
Oppervlakteactieve stof verwijst naar oppervlakte -actieve stoffen die micellen en andere aggregaten in waterige oplossingen kunnen vormen, een hoge oppervlakte -activiteit hebben en ook bevochtigd, emulgerend, schuimen, wassen en andere functies hebben.
3. Moleculaire structurele kenmerken van oppervlakteactieve stof
Oppervlakteactieve stof zijn organische verbindingen met speciale structuren en eigenschappen die de grensvlakspanning tussen twee fasen of de oppervlaktespanning van vloeistoffen (meestal water) aanzienlijk kunnen veranderen en eigenschappen hebben zoals bevochtiging, schuimen, emulering en wassen.
Structureel spreken delen oppervlakteactieve stoffen een gemeenschappelijk kenmerk van het bevatten van twee verschillende functionele groepen in hun moleculen. Eén uiteinde is een niet-polaire groep met lange keten die oplosbaar is in olie maar onoplosbaar is in water, bekend als een hydrofobe groep of hydrofobe groep. Deze hydrofobe groepen zijn over het algemeen lange-ketens koolwaterstoffen, soms ook organische fluor, organosilicium, organofosfor, organotineketens, enz. Het andere uiteinde is een in water oplosbare functionele groep, namelijk een hydrofiele groep of hydrofiele groep. De hydrofiele groep moet voldoende hydrofiliciteit hebben om ervoor te zorgen dat de gehele oppervlakteactieve stof oplosbaar is in water en de nodige oplosbaarheid heeft. Vanwege de aanwezigheid van hydrofiele en hydrofobe groepen in oppervlakteactieve stoffen, kunnen ze oplossen in ten minste één fase van de vloeibare fase. De hydrofiele en oleofiele eigenschappen van oppervlakteactieve stoffen worden amfifiliciteit genoemd.
4.typen oppervlakteactieve stoffen
Oppervlakteactieve stoffen zijn amfifiele moleculen met zowel hydrofobe als hydrofiele groepen. De hydrofobe groepen oppervlakteactieve stoffen zijn in het algemeen samengesteld uit koolwaterstoffen met lange ketens, zoals rechte keten alkyl C8-C20, vertakte keten alkyl C8-C20, alkylfenyl (met 8-16 alkylkoolsatomen), enz. Het verschil in hydrofobe groepen zijn voornamelijk in de structurele veranderingen van koolstofketens, met relatief kleine verschillen, terwijl er meer soorten hydrophilische groepen zijn. Daarom zijn de eigenschappen van oppervlakteactieve stoffen 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 in het algemeen gebaseerd op de structuur van hydrofiele groepen. Deze classificatie is voornamelijk gebaseerd op de vraag of de hydrofiele groepen ionisch zijn, ze delen in anionisch, kationisch, niet -ionisch, zwitterionisch en andere speciale soorten oppervlakteactieve stoffen.
5. Kenmerken van oppervlakteactieve waterige oplossing
① Adsorptie van oppervlakteactieve stoffen op interfaces
Oppervlakteactieve moleculen hebben lipofiele en hydrofiele groepen, waardoor ze amfifiele moleculen zijn. Water is een sterk polaire vloeistof. Wanneer oppervlakteactieve stoffen oplossen in water, volgens het principe van polariteitsovereenkomst en polariteitsverschilverschil, worden hun hydrofiele groepen aangetrokken tot de waterfase en oplossen in water, terwijl hun lipofiele groepen water afstoten en het water verlaten. Dientengevolge adsorb op het gebied tussen de twee fasen adsorb voor oppervlakteactieve moleculen (of ionen), waardoor de grensvlakspanning tussen de twee fasen wordt verminderd. Hoe meer oppervlakteactieve moleculen (of ionen) worden geadsorbeerd op het grensvlak, hoe groter de afname van de grensvlakspanning.
② Enkele eigenschappen van adsorptiemembraan
Oppervlaktedruk van adsorptiemembraan: oppervlakteactieve stoffen adsorberen op de gas-vloeistofinterface om een adsorptiemembraan te vormen. Als een wrijvingsloos beweegbare drijvende plaat op het interface wordt geplaatst en de drijvende plaat het adsorptiemembraan langs het oplossingoppervlak duwt, oefent het membraan een druk uit op de drijvende plaat, die oppervlaktedruk wordt genoemd.
Viscositeit van het oppervlak: Net als oppervlaktedruk is oppervlakteviscositeit een eigenschap die wordt getoond door onoplosbare moleculaire films. Suspend een platinaring met een dunne metaaldraad, maak het vlak contact met het wateroppervlak van de gootsteen, roteer de platinaling, de platinaring wordt gehinderd door de viscositeit van het water en de amplitude verzwakt geleidelijk, volgens welke de viscositeit van het oppervlak kan worden gemeten. De methode is: Voer eerst experimenten uit op het zuivere wateroppervlak, meet de verzwakking van de amplitude en meet vervolgens de verzwakking na de vorming van het gezichtsmasker van het oppervlak en bereken de viscositeit van het oppervlakte -gezichtsmasker uit het verschil tussen de twee.
De viscositeit van het oppervlak is nauw verwant aan de stevigheid van het gezichtsmasker van het oppervlak. Omdat de adsorptiefilm oppervlaktedruk en viscositeit heeft, moet deze elastisch zijn. Hoe hoger de oppervlaktedruk en viscositeit van het adsorptiemembraan, hoe groter de elastische modulus. De elastische modulus van oppervlakte -adsorptiefilm is van groot belang in het proces van schuimstabilisatie.
③ Vorming van micellen
De verdunde oplossing van oppervlakteactieve stoffen volgt de wetten van ideale oplossingen. De adsorptiehoeveelheid van oppervlakteactieve stoffen op het oppervlak van een oplossing neemt toe met de concentratie van de oplossing. Wanneer de concentratie een bepaalde waarde bereikt of overschrijdt, neemt de adsorptiehoeveelheid niet langer toe. Deze overmatige oppervlakteactieve moleculen in de oplossing zijn normaal of bestaan op een regelmatige manier. Zowel praktijk als theorie hebben aangetoond dat ze aggregaten vormen in oplossing, die micellen worden genoemd.
Kritische micelconcentratie: de minimale concentratie waarbij oppervlakteactieve stoffen micellen vormen in een oplossing wordt de kritische micelconcentratie genoemd.
④ De CMC -waarde van gemeenschappelijke oppervlakteactieve stof.
6. Hydrofiele en oleofiele evenwichtswaarde
HLB staat voor hydrofiele lipofiele balans, die de hydrofiele en lipofiele evenwichtswaarden van de hydrofiele en lipofiele groepen van een oppervlakteactieve stof vertegenwoordigt, dwz de HLB -waarde van de oppervlakteactieve stof. Een hoge HLB -waarde duidt op sterke hydrofiliciteit en zwakke lipofiliciteit van het molecuul; Integendeel, het heeft een sterke lipofiliciteit en zwakke hydrofiliciteit.
① voorschriften voor HLB -waarde
De HLB-waarde is een relatieve waarde, dus bij het formuleren van de HLB-waarde, als standaard, wordt de HLB-waarde van paraffine zonder hydrofiele eigenschappen ingesteld op 0, terwijl de HLB-waarde van natriumdodecylsulfaat met een sterke oplosbaarheid van water wordt ingesteld op 40. Over het algemeen zijn emulgatoren met HLB -waarden minder dan 10 lipofiel, terwijl emulgatoren met HLB -waarden groter dan 10 hydrofiel zijn. Daarom is het keerpunt van lipofiliciteit tot hydrofiliciteit ongeveer 10.
7. Emulgerings- en oplosmiddeleffecten
Twee niet -mengbare vloeistoffen, een gevormd door verspreide deeltjes (druppeltjes of vloeibare kristallen) in de andere, worden emulsies genoemd. Bij het vormen van een emulsie neemt het grensvlakgebied tussen de twee vloeistoffen toe, waardoor het systeem thermodynamisch onstabiel wordt. Om de emulsie te stabiliseren, moet een derde component - emulgator - worden toegevoegd om de grensvlakergie van het systeem te verminderen. Emulgatoren behoren tot oppervlakteactieve stoffen en hun belangrijkste functie is om als emulgatoren te fungeren. De fase waarin druppeltjes bestaan in een emulsie wordt de gedispergeerde fase (of interne fase, discontinue fase) genoemd, en de andere fase die samen is verbonden, wordt het gedispergeerde medium (of externe fase, continue fase) genoemd.
① emulgatoren en emulsies
Gemeenschappelijke emulsies bestaan uit één fase van water of waterige oplossing, en de andere fase van organische verbindingen die niet -mengbaar zijn met water, zoals oliën, wassen, enz. De emulsie gevormd door water en olie kan worden verdeeld in twee soorten op basis van hun dispersie: olie verspreid in water vormt een water in olie -emulsie, vertegenwoordigd door O/W (olie/water); Water verspreid in olie vormt een water in olie -emulsie, vertegenwoordigd door W/O (water/olie). Bovendien kan complex water in olie in water w/o/w en olie in water in olie O/W/O -emulsies ook ontstaan.
De emulgator stabiliseert de emulsie door de grensvlakspanning te verminderen en een monolaag gezichtsmasker te vormen.
Vereisten voor emulgatoren in emulgering: A: Emulgatiers moeten kunnen adsorberen of verrijken op de interface tussen de twee fasen, waardoor de grensvlakspanning wordt verminderd; B: Emulgatoren moeten deeltjes een elektrische lading geven, waardoor elektrostatische afstoting tussen deeltjes veroorzaakt of een stabiele, zeer viskeuze beschermende film rond de deeltjes vormen. Dus, stoffen die als emulgatoren worden gebruikt, moeten amfifiele groepen hebben om emulgerende effecten te hebben, en oppervlakteactieve stoffen kunnen aan deze vereiste voldoen.
② Bereidingsmethoden van emulsies en factoren die de emulsiestabiliteit beïnvloeden
Er zijn twee methoden voor het bereiden van emulsies: een is om mechanische methoden te gebruiken om de vloeistof te verspreiden naar kleine deeltjes in een andere vloeistof, die vaak in de industrie wordt gebruikt om emulsies te bereiden; Een andere methode is om een vloeistof in een moleculaire toestand in een andere vloeistof op te lossen en deze vervolgens toe te staan een adequaat te aggregeren om een emulsie te vormen.
De stabiliteit van emulsies verwijst naar hun vermogen om de deeltjesaggregatie te weerstaan en fasescheiding te veroorzaken. Emulsies zijn thermodynamisch onstabiele systemen met aanzienlijke vrije energie. Daarom verwijst de stabiliteit van een emulsie daadwerkelijk naar de tijd die het systeem nodig heeft om het evenwicht te bereiken, dat wil zeggen de tijd die nodig is voor een vloeistof in het systeem om te scheiden.
Wanneer er polaire organische moleculen zijn zoals vetalcohol, vetzuur en vetamine in het gezichtsmasker, neemt de sterkte van het membraan aanzienlijk toe. Dit komt omdat de emulgiermoleculen in de interface -adsorptielaag interageren met polaire moleculen zoals alcohol, zuur en amine om een "complex" te vormen, wat de sterkte van het grensvlak gezichtsmasker verhoogt.
Emulgatoren bestaande uit twee of meer oppervlakteactieve stoffen worden gemengde emulgatoren genoemd. Gemengde emulgatoren adsorb op het water-/olie -interface en intermoleculaire interacties kunnen complexen vormen. Vanwege de sterke intermoleculaire interactie is de grensvlakspanning aanzienlijk verminderd, is de hoeveelheid emulgator geadsorbeerd op het interface aanzienlijk verhoogd en de dichtheid en sterkte van het gevormde grensvlak van het grensvlak worden verhoogd.
De lading van druppeltjes heeft een aanzienlijke invloed op de stabiliteit van emulsies. Stabiele emulsies hebben meestal druppels met elektrische ladingen. Bij het gebruik van ionische emulgatoren plaatst de emulgierionen die op het interface worden geadsorbeerd, hun lipofiele groepen in de oliefase, terwijl de hydrofiele groepen zich in de waterfase bevinden, waardoor de druppels worden geladen. Vanwege het feit dat de druppels van de emulsie dezelfde lading dragen, afstoten ze elkaar en worden ze niet gemakkelijk geagglomereerd, wat resulteert in verhoogde stabiliteit. Het is te zien dat hoe meer emulgatorionen ionen op de druppeltjes worden geadsorbeerd, hoe groter hun lading en hoe groter hun vermogen om druppelcoalescentie te voorkomen, waardoor het emulsiesysteem stabieler wordt.
De viscositeit van emulsiedispersiemedium heeft een zekere impact op de stabiliteit van emulsie. Over het algemeen geldt dat hoe hoger de viscositeit van het dispergeermedium, hoe hoger de stabiliteit van de emulsie. Dit komt omdat de viscositeit van het dispergeermedium hoog is, wat de Brownse beweging van de vloeibare druppeltjes sterk belemmert, de botsing tussen de druppeltjes vertraagt en het systeem stabiel houdt. Polymeerstoffen die meestal oplosbaar zijn in emulsies kunnen de viscositeit van het systeem vergroten en de stabiliteit van de emulsie verbeteren. Bovendien kan het polymeer ook een vaste interface gezichtsmasker vormen, waardoor het emulsiesysteem stabieler wordt.
In sommige gevallen kan het toevoegen van vast poeder ook de emulsie stabiliseren. Het vaste poeder bevindt zich niet in water, olie of op het grensvlak, afhankelijk van het bevochtigingsvermogen van olie en water op het vaste poeder. Als het vaste poeder niet volledig bevochtigd is door water en door olie kan worden bevochtigd, blijft het op de waterolie -interface.
De reden waarom het vaste poeder de emulsie niet stabiliseert, is dat het poeder dat op het grensvlak is verzameld, het interface -gezichtsmasker niet verstert, dat vergelijkbaar is met de interface -adsorptie -emulgatiemoleculen. Daarom, hoe dichter de vaste poederdeeltjes op het grensvlak zijn gerangschikt, hoe stabieler de emulsie zal zijn.
Oppervlakteactieve stoffen kunnen de oplosbaarheid van organische verbindingen die onoplosbaar of enigszins oplosbaar zijn in water aanzienlijk vergroten na het vormen van micellen in waterige oplossing, en de oplossing is op dit moment transparant. Dit effect van micellen wordt solubilisatie genoemd. Oppervlakteactieve stoffen die oplosbare effecten kunnen produceren, worden solubilisatoren genoemd en organische verbindingen die worden opgelost, worden opgelost verbindingen genoemd.
8. schuim
Schuim speelt een belangrijke rol in het wasproces. Schuim verwijst naar het dispersiesysteem waarin gas in vloeibare of vaste stof wordt verspreid. Gas is de dispersiefase en vloeistof of vaste stof is het dispersiemedium. De eerste wordt vloeibaar schuim genoemd, terwijl de laatste vast schuim wordt genoemd, zoals schuimplastic, schuimglas, schuimcement, enz.
(1) Vorming van schuim
Het schuim verwijst hier naar de aggregatie van bubbels gescheiden door vloeibare film. Vanwege het grote verschil in dichtheid tussen de verspreide fase (GAS) en het gedispergeerde medium (vloeistof) en de lage viscositeit van de vloeistof, kan het schuim altijd snel naar het vloeistofniveau stijgen.
Het proces van het vormen van schuim is om een grote hoeveelheid gas in de vloeistof te brengen, en de bubbels in het vloeistof keren snel terugkeren naar het vloeibare oppervlak, waardoor een bellenaggregaat wordt gescheiden door een kleine hoeveelheid vloeistof en gas
Schuim heeft twee opmerkelijke kenmerken in de morfologie: een daarvan is dat bubbels als verspreide fase vaak polyedraal zijn, omdat er op het snijvlak van bubbels de neiging is om de vloeibare film dunner te worden, waardoor de bubbels polyedraal worden. Wanneer de vloeibare film tot op zekere hoogte dunner wordt, zullen de bubbels breken; Ten tweede kan de zuivere vloeistof geen stabiel schuim vormen, maar de vloeistof die schuim kan vormen is ten minste twee of meer componenten. De waterige oplossing van oppervlakteactieve stof is een typisch systeem dat gemakkelijk schuim kan genereren, en het vermogen om schuim te genereren is ook gerelateerd aan andere eigenschappen.
Oppervlakteactieve stoffen met goed schuimend vermogen worden schuimmiddelen genoemd. Hoewel het schuimmiddel een goed schuimvermogen heeft, is het gevormde schuim mogelijk niet in staat om lange tijd te handhaven, dat wil zeggen dat de stabiliteit misschien niet goed is. Om de stabiliteit van schuim te handhaven, wordt een stof die de stabiliteit van schuim kan vergroten vaak toegevoegd aan het schuimmiddel, dat schuimstabilisator wordt genoemd. De veelgebruikte schuimstabilisatoren zijn lauroyl diethanolamine en dodecyldimethylamineoxide.
(2) stabiliteit van schuim
Schuim is een thermodynamisch onstabiel systeem, en de uiteindelijke trend is dat het totale oppervlak van de vloeistof in het systeem afneemt en de vrije energie afneemt na het breken van bellen. Het defoamingproces is het proces waarbij de vloeibare film die het gas scheidt, van de dikte totdat het scheurt. Daarom wordt de stabiliteit van schuim voornamelijk bepaald door de snelheid van vloeistofafvoer en de sterkte van vloeibare film. Er zijn verschillende andere beïnvloedende factoren.
① Oppervlaktespanning
Vanuit het oogpunt van energie is de lage oppervlaktespanning gunstiger voor de vorming van schuim, maar het kan de stabiliteit van schuim niet garanderen. Lage oppervlaktespanning, lage drukverschil, langzame vloeistofafvoersnelheid en langzame vloeistoffilmverdunning zijn bevorderlijk voor de stabiliteit van schuim.
② Viscositeit van het oppervlak
De belangrijkste factor die de stabiliteit van schuim bepaalt, is de sterkte van de vloeibare film, die voornamelijk wordt bepaald door de stevigheid van de oppervlakte -adsorptiefilm, gemeten door de viscositeit van het oppervlak. Experimenten tonen aan dat het schuim geproduceerd door de oplossing met een hogere viscositeit van het oppervlak een langere levensduur heeft. Dit komt omdat de interactie tussen geadsorbeerde moleculen op het oppervlak leidt tot de toename van de membraansterkte, waardoor de levensduur van schuim wordt verbeterd.
③ Viscositeit van oplossing
Wanneer de viscositeit van de vloeistof zelf toeneemt, is de vloeistof in de vloeibare film niet eenvoudig te ontladen en is de snelheid van de dunner worden van de vloeistoffilmdikte langzaam, wat de tijd van de vloeibare filmscheurt vertraagt en de stabiliteit van het schuim verhoogt.
④ Het 'repareren' effect van oppervlaktespanning
Oppervlakteactieve stoffen geadsorbeerd op het oppervlak van de vloeibare film hebben de mogelijkheid om de expansie of samentrekking van het vloeibare filmoppervlak te weerstaan, dat we repareren als reparatie -effect. Dit komt omdat er een vloeibare film is van oppervlakteactieve stoffen die op het oppervlak worden geadsorbeerd, en het uitbreiden van het oppervlak zal de concentratie van oppervlakte -geadsorbeerde moleculen verminderen en de oppervlaktespanning verhogen. Verdere uitbreiding van het oppervlak zal meer inspanning vereisen. Omgekeerd zal de krimp van het oppervlak de concentratie van geadsorbeerde moleculen op het oppervlak verhogen, waardoor de oppervlaktespanning wordt verminderd en verdere krimp wordt belemmerd.
⑤ De verspreiding van gas door een vloeibare film
Vanwege het bestaan van capillaire druk is de druk van kleine bubbels in schuim hoger dan die van grote bellen, waardoor het gas in de kleine bubbels zal diffunderen in de grote bubbels met lage druk door de vloeibare film, wat resulteert in het fenomeen dat de kleine borrels kleiner worden, worden de grote bubbels groter en uiteindelijk de schuim breekt. Als de oppervlakteactieve stof wordt toegevoegd, is het schuim uniform en dicht bij schuimen en is het niet eenvoudig om te defoamer. Omdat de oppervlakteactieve stof nauw op de vloeibare film is gerangschikt, is het moeilijk om te ventileren, waardoor het schuim stabieler wordt.
⑥ De invloed van oppervlaktelading
Als de schuimvloeistoffilm met hetzelfde symbool wordt opgeladen, zullen de twee oppervlakken van de vloeibare film elkaar afstoten, waardoor de vloeibare film wordt voorkomen dat de vloeibare film wordt verdunnen of zelfs vernietiging. Ionische oppervlakteactieve stoffen kunnen dit stabiliserende effect bieden.
Concluderend is de sterkte van vloeibare film de belangrijkste factor om de stabiliteit van schuim te bepalen. Als oppervlakteactieve stof voor schuimmiddelen en schuimstabilisatoren zijn de strakheid en stevigheid van de geadsorbeerde oppervlakte -moleculen de belangrijkste factoren. Wanneer de interactie tussen de geadsorbeerde moleculen op het oppervlak sterk is, zijn de geadsorbeerde moleculen nauw gerangschikt, waardoor niet alleen het oppervlakte -gezichtsmasker zelf een hoge sterkte heeft, maar ook de oplossing grenst aan het oppervlakte -facial masker moeilijk te stromen vanwege de viscositeit van het hoge oppervlak, dus het is relatief moeilijk voor de vloeistoffilm en de dikte van de vloeibare film is gemakkelijk te behouden. Bovendien kunnen nauw gerangschikte oppervlaktemoleculen ook de permeabiliteit van gasmoleculen verminderen en dus de stabiliteit van schuim verhogen.
(3) Vernietiging van schuim
Het basisprincipe van het vernietigen van schuim is het veranderen van de omstandigheden voor het produceren van schuim of het elimineren van de stabiliteitsfactoren van schuim, dus er zijn twee defoaming -methoden, fysisch en chemisch.
Fysieke defoaming is om de omstandigheden te veranderen waaronder schuim wordt gegenereerd met behoud van de chemische samenstelling van schuimoplossing ongewijzigd. Externe krachtverstoring, temperatuur of drukverandering en ultrasone behandeling zijn bijvoorbeeld allemaal effectieve fysieke methoden om schuim te elimineren.
De chemische defoaming -methode is om sommige stoffen toe te voegen om te interageren met het schuimmiddel, de sterkte van de vloeibare film in het schuim te verminderen en vervolgens de stabiliteit van het schuim te verminderen om het doel van onjuist te bereiken. Dergelijke stoffen worden defoamers genoemd. De meeste defoamers zijn oppervlakteactieve stoffen. Daarom moeten defoaming -mechanisme, defoamers, een sterk vermogen hebben om de oppervlaktespanning te verminderen, gemakkelijk te worden geadsorbeerd op het oppervlak en zwakke interacties hebben tussen geadsorbeerde moleculen van oppervlakte, resulterend in een relatief losse opstellingsstructuur van geadsorbeerde moleculen.
Er zijn verschillende soorten defoamers, maar het zijn meestal niet-ionen oppervlakteactieve stoffen. Niet -ionische oppervlakteactieve stoffen hebben anti -schuimeigenschappen in de buurt van of boven hun wolkenpunt en worden vaak gebruikt als defoamers. Alcoholen, vooral die met vertakkingsstructuren, vetzuren en esters, polyamiden, fosfaten, siliconenolie, enz., Worden ook vaak gebruikt als uitstekende defoamers.
(4) Schuim en wassen
Er is geen directe relatie tussen schuim en waseffect, en de hoeveelheid schuim betekent niet dat het waseffect goed of slecht is. De schuimprestaties van niet-ionische oppervlakteactieve stoffen zijn bijvoorbeeld veel inferieur aan zeep, maar hun reinigingskracht is veel beter dan zeep.
In sommige gevallen is schuim nuttig bij het verwijderen van vuil. Bij het wassen van het servies thuis bijvoorbeeld, kan het schuim van het wasmiddel de afgespoelde oliedruppels wegnemen; Bij het schrobben van tapijt helpt schuim om massief vuil zoals stof en poeder weg te nemen. Bovendien kan schuim soms worden gebruikt als een teken of het wasmiddel effectief is, omdat vetolievlekken het schuim van het wasmiddel kunnen remmen. Wanneer er te veel olievlekken en te weinig wasmiddel zijn, zal er geen schuim zijn of zal het originele schuim verdwijnen. Soms kan schuim ook worden gebruikt als een indicator of het spoelen schoon is. Omdat de hoeveelheid schuim in de spoeloplossing de neiging heeft om af te nemen met de afname van het wasmiddelgehalte, kan de mate van spoelen worden geëvalueerd door de hoeveelheid schuim.
9. Wasproces
In brede zin is wassen het proces van het verwijderen van ongewenste componenten van het object dat wordt gewassen en het bereiken van een bepaald doel. Wassen in de gebruikelijke zin verwijst naar het proces van het verwijderen van vuil uit het oppervlak van een drager. Tijdens het wassen wordt de interactie tussen vuil en de drager verzwakt of geëlimineerd door de werking van sommige chemische stoffen (zoals wasmiddelen), waardoor de combinatie van vuil en drager wordt getransformeerd in de combinatie van vuil en wasmiddel, waardoor het vuil en de drager zich uiteindelijk losmaakt. Omdat de te wassen objecten moeten worden gewassen en het te verwijderen vuil divers is, is wassen een zeer complex proces en het basisproces van wassen kan worden weergegeven door de volgende eenvoudige relatie
Drager • vuil+wasmiddel = drager+vuil • wasmiddel
Het wasproces kan meestal worden onderverdeeld in twee fasen: één is de scheiding van vuil en zijn vervoerder onder actie van wasmiddel; De tweede is dat het vrijstaande vuil wordt verspreid en opgehangen in het medium. Het wasproces is een omkeerbaar proces, en vuil dat in het medium wordt verspreid of opgeschort, kan ook een neerslag van het medium op de was. Daarom moet een uitstekend wasmiddel niet alleen de mogelijkheid hebben om vuil van de drager los te maken, maar ook een goed vermogen hebben om vuil te verspreiden en op te schorten en te voorkomen dat vuil opnieuw afzet.
(1) soorten vuil
Zelfs voor hetzelfde item zal het type, de samenstelling en de hoeveelheid vuil variëren, afhankelijk van de gebruiksomgeving. Oliebody vuil omvat voornamelijk dierlijke en plantaardige oliën, evenals minerale oliën (zoals ruwe olie, stookolie, koolteer, enz.), Hoewel vast vuil voornamelijk rook, stof, roest, koolstof zwart, enz. Omvat in termen van kleding vuil, zijn er vuil uit het menselijk lichaam, zoals zweet, tal, bloed, bloed, enz. Vuil van voedsel, zoals fruitvlekken, eetbare olievlekken, kruidenvlekken, zetmeel, enz.; Vuil gebracht door cosmetica, zoals lippenstift en nagellak; Vuil uit de atmosfeer, zoals rook, stof, grond, enz.; Andere materialen zoals inkt, thee, verf, enz. Er kan worden gezegd dat er verschillende en diverse typen zijn.
Verschillende soorten vuil kunnen meestal worden verdeeld in drie categorieën: vast vuil, vloeibaar vuil en speciaal vuil.
① Gemeenschappelijk vast vuil omvat deeltjes zoals as, modder, grond, roest en koolstof zwart. De meeste van deze deeltjes hebben een oppervlaktelading, meestal negatief, en worden gemakkelijk geadsorbeerd op vezelachtige objecten. Over het algemeen is vast vuil moeilijk op te lossen in water, maar kan worden verspreid en gesuspendeerd door wasmiddeloplossingen. Vast vuil met kleine deeltjes is moeilijk te verwijderen.
② Vloeibaar vuil is meestal op olie oplosbaar, inclusief oliën en plantaardige oliën, vetzuren, vetalcoholen, minerale oliën en hun oxiden. Onder hen kunnen dierlijke en plantaardige oliën en vetzuren verzeping ondergaan met alkali, terwijl vetalcoholen en minerale oliën niet worden verzeefd door alkali, maar kunnen oplossen in alcoholen, ethers en organische oplosmiddelen voor koolwaterstoffen, en worden geëmuleerd en verspreid door bestendige waterige oplossingen. Olieoplosbaar vloeibaar vuil heeft in het algemeen een sterke interactiekracht met vezelachtige objecten en adsorbs stevig op vezels.
③ Speciaal vuil omvat eiwitten, zetmeel, bloed, menselijke afscheidingen zoals zweet, talg, urine, evenals vruchtensap, theesap, enz. Daarom is het wassen vrij moeilijk.
Verschillende soorten vuil bestaan zelden alleen, vaak gemengd en geadsorbeerd op objecten. Vuil kan soms oxideren, ontleden of vervallen onder externe invloeden, wat resulteert in de vorming van nieuw vuil.
(2) Het hechtingseffect van vuil
De reden waarom kleding, handen, enz. Vuil kunnen worden, is omdat er een soort interactie is tussen objecten en vuil. Er zijn verschillende hechtingseffecten van vuil op objecten, maar ze zijn voornamelijk fysische hechting en chemische hechting.
① De fysieke hechting van sigarettenas, stof, sediment, koolstofzwart en andere stoffen aan kleding. Over het algemeen is de interactie tussen het geacteerde vuil en het vervuilde object relatief zwak, en het verwijderen van vuil is ook relatief eenvoudig. Volgens verschillende krachten kan de fysieke hechting van vuil worden verdeeld in mechanische adhesie en elektrostatische adhesie.
A: Mechanische hechting verwijst voornamelijk naar de hechting van vast vuil zoals stof en sediment. Mechanische adhesie is een zwakke adhesiemethode voor vuil, die bijna kan worden verwijderd met eenvoudige mechanische methoden. Wanneer de deeltjesgrootte van het vuil echter klein is (<0,1um), is het moeilijker te verwijderen.
B: Elektrostatische hechting wordt voornamelijk gemanifesteerd door de werking van geladen vuildeeltjes op objecten met tegengestelde ladingen. De meeste vezelachtige objecten dragen een negatieve lading in water en worden gemakkelijk aangevuld door positief geladen vuil zoals limoen. Sommige vuil, hoewel negatief geladen, zoals zwarte zwarte deeltjes in waterige oplossingen, kunnen zich aan vezels hechten door ionenbruggen gevormd door positieve ionen (zoals Ca2+, Mg2+, enz.) In water (ionen werken samen tussen meerdere tegengestelde ladingen, die als bruggen werken).
Statische elektriciteit is sterker dan eenvoudige mechanische werking, waardoor het relatief moeilijk is om vuil te verwijderen.
③ Verwijdering van speciaal vuil
Eiwit, zetmeel, menselijke secreties, vruchtensap, theesap en andere soorten vuil zijn moeilijk te verwijderen met algemene oppervlakteactieve stoffen en vereisen speciale behandelingsmethoden.
Eiwitvlekken zoals room, eieren, bloed, melk en huiduitscheiding zijn vatbaar voor coagulatie en denaturatie op vezels en hechten steviger. Voor eiwitvervuiling kan protease worden gebruikt om het te verwijderen. Het protease kan eiwitten in vuil afbreken in in water oplosbare aminozuren of oligopeptiden.
Zetmeelvlekken komen voornamelijk uit voedsel, terwijl anderen zoals vleessappen, pasta, enz. Zetmeel -enzymen een katalytisch effect hebben op de hydrolyse van zetmeelvlekken en het zetmeel in suikers afbreken.
Lipase kan de ontleding van sommige triglyceriden katalyseren die moeilijk te verwijderen zijn door conventionele methoden, zoals talg afgescheiden door het menselijk lichaam, eetbare oliën, enz., Om triglyceriden af te breken in oplosbare glycerol en vetzuren.
Sommige gekleurde vlekken van vruchtensap, theesap, inkt, lippenstift, enz. Zijn vaak moeilijk te reinigen, zelfs na herhaald wassen. Dit type vlek kan worden verwijderd door oxidatie-reductiereacties met behulp van oxidatiemiddelen of reductiemiddelen zoals bleekmiddel, die de structuur van de chromofoor- of chromofoorgroepen afbreken en deze afbreken in kleinere in water oplosbare componenten.
Vanuit het perspectief van stomerij zijn er ongeveer drie soorten vuil.
① Olieoplosbaar vuil omvat verschillende oliën en vetten, die vloeibaar of vet en oplosbaar zijn in stomerij oplosmiddelen.
② In water oplosbaar vuil is oplosbaar in waterige oplossing, maar onoplosbaar bij stomerijen. Het adsorbeert op kleding in de vorm van een waterige oplossing, en nadat het water verdampt, worden korrelige vaste stoffen zoals anorganische zouten, zetmeel, eiwitten, enz. Gebrasteerd.
③ Irliserend vuil van oliewater is onoplosbaar in zowel water- als stomerij van stomerij, zoals koolstofzwart, verschillende metalen silicaten en oxiden.
Vanwege de verschillende eigenschappen van verschillende soorten vuil, zijn er verschillende manieren om vuil te verwijderen tijdens het stomerijproces. Olieoplosbaar vuil, zoals oliën en plantaardige oliën, minerale oliën en vetten, zijn gemakkelijk oplosbaar in organische oplosmiddelen en kunnen gemakkelijk worden verwijderd tijdens droge reiniging. De uitstekende oplosbaarheid van stomerij oplosmiddelen voor olie en vet is in wezen te wijten aan van der Waals -krachten tussen moleculen.
Voor het verwijderen van in water oplosbaar vuil zoals anorganische zouten, suikers, eiwitten, zweet, enz., Is het ook nodig om een geschikte hoeveelheid water toe te voegen aan het droogreinigingsmiddel, anders is in water oplosbaar vuil moeilijk uit kleding te verwijderen. Maar water is moeilijk op te lossen bij stomerijen, dus om de hoeveelheid water te vergroten, moeten oppervlakteactieve stoffen worden toegevoegd. Het water dat aanwezig is in stomerijen kan vuil en het oppervlak van kleding hydrateren, waardoor het gemakkelijk is om te communiceren met de polaire groepen oppervlakteactieve stoffen, wat gunstig is voor de adsorptie van oppervlakteactieve stoffen op het oppervlak. Wanneer oppervlakteactieve stoffen micellen vormen, kunnen bovendien in water oplosbaar vuil en water worden opgelost in de micellen. Oppervlakteactieve stoffen kunnen niet alleen het watergehalte vergroten in stomerijoplosmiddelen, maar ook voorkomen dat het vuil afzetting om het reinigingseffect te verbeteren.
De aanwezigheid van een kleine hoeveelheid water is nodig voor het verwijderen van in water oplosbaar vuil, maar overmatig water kan ervoor zorgen dat sommige kleding vervormen, rimpel, enz., Dus het watergehalte in het droge wasmiddel moet matig zijn.
Vaste deeltjes zoals as, modder, bodem en koolstof zwart, die noch in water oplosbaar noch oplosbaar in olie zijn, hechten zich in het algemeen aan kleding door elektrostatische adsorptie of door te combineren met olievlekken. Bij stomerij kunnen de stroom en de impact van oplosmiddelen ertoe leiden dat vuil geadsorbeerd door elektrostatische krachten eraf vallen, terwijl droogreinigingsmiddelen olievlekken kunnen oplossen, waardoor vaste deeltjes worden veroorzaakt die combineren met de olievlekken en zich hechten aan de kleding die van het droog reinigingsmiddel valt. De kleine hoeveelheid water en oppervlakteactieve stoffen in het stomerij kan de vaste vuildeeltjes die eraf vallen stabiel hangen en verspreiden, waardoor ze weer op de kleding kunnen afzetten.
(5) factoren die het waseffect beïnvloeden
De directionele adsorptie van oppervlakteactieve stoffen op het grensvlak en de reductie van oppervlakte (grensvlak) spanning zijn de belangrijkste factoren voor het verwijderen van vloeibare of vaste vervuiling. Maar het wasproces is relatief complex en zelfs het waseffect van hetzelfde type wasmiddel wordt beïnvloed door vele andere factoren. Deze factoren omvatten de concentratie van wasmiddel, temperatuur, aard van vuil, type vezels en stofstructuur.
① Concentratie van oppervlakteactieve stoffen
De micellen van oppervlakteactieve stoffen in de 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 van wasmiddel in het oplosmiddel hoger zijn dan de CMC -waarde om een goed waseffect te bereiken. Wanneer de concentratie van oppervlakteactieve stoffen echter de CMC -waarde overschrijdt, wordt het toenemende waseffect minder significant en is overmatige toename van de concentratie van oppervlakteactieve stof niet nodig.
Bij gebruik van solubilisatie om olievlekken te verwijderen, zelfs als de concentratie boven de CMC -waarde ligt, neemt het solubilisatie -effect nog steeds toe met de toename van de concentratie van de oppervlakteactieve stof. Op dit moment is het raadzaam om plaatselijk wasmiddel te gebruiken, zoals op de manchetten en kragen van kleding waar veel vuil is. Tijdens het wassen kan eerst een laag wasmiddel worden aangebracht om het solubilisatie -effect van oppervlakteactieve stoffen op olievlekken te verbeteren.
② Temperatuur heeft een significante impact op het reinigingseffect. Over het algemeen is het verhogen van de temperatuur gunstig voor het verwijderen van vuil, maar soms kan overmatige temperatuur ook negatieve factoren veroorzaken.
Een temperatuurstijging is gunstig voor de verspreiding van vuil. Solid olievlekken zijn gemakkelijk geëmulgeerd wanneer de temperatuur boven hun smeltpunt ligt en vezels ook hun mate van expansie vergroten als gevolg van de toename van de temperatuur. Deze factoren zijn allemaal gunstig voor het verwijderen van vuil. Voor strakke stoffen worden de micro -gaten tussen vezels echter verminderd na expansie van vezels, wat niet bevorderlijk is voor het verwijderen van vuil.
Temperatuurveranderingen beïnvloeden ook de oplosbaarheid, CMC -waarde en de micelgrootte van oppervlakteactieve stoffen, waardoor het waseffect wordt beïnvloed. Lange oppervlakteactieve koolstofketens hebben een lagere oplosbaarheid bij lage temperaturen en soms zelfs een lagere oplosbaarheid dan de CMC -waarde. In dit geval moet de wasemperatuur op de juiste manier worden verhoogd. Het effect van temperatuur op de CMC-waarde en de micelgrootte is verschillend voor ionische en niet-ionische oppervlakteactieve stoffen. Voor ionische oppervlakteactieve stoffen leidt een temperatuurstijging in het algemeen tot een toename van de CMC -waarde en een afname van de micelgrootte. Dit betekent dat de concentratie van oppervlakteactieve stoffen in de wasoplossing moet worden verhoogd. Voor niet-ionische oppervlakteactieve stoffen leidt de toenemende temperatuur tot een daling van hun CMC-waarde en een significante toename van hun micelgrootte. Het is te zien dat de juiste toenemende temperatuur niet-ionische oppervlakteactieve stoffen kan helpen hun oppervlakte-activiteit uit te oefenen. Maar de temperatuur mag zijn wolkenpunt niet overschrijden.
Kortom, de meest geschikte wasemperatuur is gerelateerd aan de formule van het wasmiddel en het object dat wordt gewassen. Sommige wasmiddelen hebben goede reinigingseffecten bij kamertemperatuur, terwijl sommige wasmiddelen aanzienlijk verschillende reinigingseffecten hebben voor koude en warm wassen.
③ schuim
Mensen verwarren vaak het schuimvermogen met het wassen van het wassen, gelovend dat wasmiddelen met een sterk schuimvermogen beter wassen hebben. De resultaten laten zien dat het waseffect niet direct gerelateerd is aan de hoeveelheid schuim. Het gebruik van een laag schuimend wasmiddel voor wassen heeft bijvoorbeeld geen slechter waseffect dan een hoog schuimend wasmiddel.
Hoewel schuim niet direct gerelateerd is aan wassen, is schuim nog steeds nuttig om vuil in sommige situaties te verwijderen. Het schuim van de wasvloeistof kan bijvoorbeeld de oliedruppels meenemen wanneer de afwas met de hand wassen. Bij het schrobben van het tapijt kan schuim ook stevige vuildeeltjes zoals stof wegnemen. Dust is goed voor een groot deel van het vuil van tapijt, dus tapijtreiniger moet een bepaald schuimvermogen hebben.
Schuimkracht is ook belangrijk voor shampoo. Het fijne schuim geproduceerd door de vloeistof bij het wassen van haar of baden zorgt ervoor dat mensen zich comfortabel voelen.
④ Soorten vezels en fysieke eigenschappen van textiel
Naast de chemische structuur van vezels die de hechting en verwijdering van vuil beïnvloeden, hebben het uiterlijk van vezels en de organisatiestructuur van garens en stoffen ook een impact op de moeilijkheid van vuilverwijdering.
De schalen van wollen vezels en de vlakke stripachtige structuur van katoenvezels zijn meer vatbaar voor het verzamelen van vuil dan gladde vezels. Koolstofblack die zich bijvoorbeeld aan cellulosefilm (lijmfilm) heeft gehouden, is bijvoorbeeld gemakkelijk te verwijderen, terwijl koolstofzwart dat zich aan katoenstof hechtte, moeilijk af te wassen. Polyester korte vezelstoffen zijn bijvoorbeeld meer vatbaar voor het verzamelen van olievlekken dan lange vezelstoffen, en de olievlekken op korte vezelstoffen zijn ook moeilijker te verwijderen dan die op lange vezelstoffen.
Strak gedraaide garens en strakke stoffen, vanwege de kleine micro -gaten tussen vezels, kunnen de invasie van vuil weerstaan, maar ook voorkomen dat de reinigingsoplossing intern vuil verwijdert. Daarom hebben strakke stoffen in het begin een goede weerstand tegen vuil, maar het is ook moeilijk om schoon te maken als het eenmaal besmet is.
⑤ De hardheid van water
De concentratie van metaalionen zoals Ca2+en Mg2+in water heeft een significante impact op het waseffect, vooral wanneer anionische oppervlakteactieve stoffen Ca2+en Mg2+-ionen tegenkomen om calcium- en magnesiumzouten te vormen met een slechte oplosbaarheid, wat hun reiniging kan verminderen. Zelfs als de concentratie van oppervlakteactieve stoffen veel hard water bevat, is hun schoonmaakeffect nog steeds veel erger dan bij destillatie. Om het beste waseffect van oppervlakteactieve stoffen te bereiken, moet de concentratie van Ca2+-ionen in water worden verminderd tot onder 1 x 10-6 mol/L (CACO3 moet worden gereduceerd tot 0,1 mg/L). Dit vereist het toevoegen van verschillende verzachters aan het wasmiddel.
Posttijd: augustus-16-2024