1. Pindpinevus
Kontraktsioonivõime vedeliku pinna pikkuse ühiku kohta nimetatakse pindpinevuseks, mõõdetuna n • M-1.
2. pinna aktiivsus ja pindaktiivne aine
Omadust, mis võib vähendada lahustite pindpinevust, nimetatakse pinna aktiivsuseks ja pinna aktiivsusega aineid nimetatakse pinnaaktiivseteks aineteks.
Pindaktiivne aine tähistab pinnaaktiivseid aineid, mis võivad moodustada vesilahustes mitsellisid ja muid agregaate, neil on kõrge aktiivsus ning ka niisutamine, emulgeerivad, vahivad, pesevad ja muud funktsioonid.
3. pindaktiivse aine molekulaarsed struktuurilised omadused
Pindaktiivsed ained on spetsiaalsete struktuuride ja omadustega orgaanilised ühendid, mis võivad märkimisväärselt muuta pindade pinget kahe faasi või vedelike (tavaliselt vesi) pindpinevuse vahel, ning millel on sellised omadused nagu niisutamine, vahutamine, emulgeerimine ja pesemine.
Struktuurselt öeldes on pindaktiivsetel ainetel ühine omadus oma molekulides kahe erineva funktsionaalrühma sisaldamiseks. Üks ots on pika ahelaga mittepolaarne rühm, mis lahustub õlis, kuid lahustuvalt vees, mida tuntakse hüdrofoobse või hüdrofoobse rühmana. Need hüdrofoobsed rühmad on üldiselt pika ahelaga süsivesinikud, mõnikord ka orgaanilised fluori, orgaanilised, orgaanilisedofosfori, organotiini ahelad jne. Teine ots on vees lahustuv funktsionaalne rühm, nimelt hüdrofiilne või hüdrofiilne rühm. Hüdrofiilsel rühmal peab olema piisav hüdrofiilsus, et tagada kogu pindaktiivse aine vees lahustuv ja vajalik lahustuvus. Hüdrofiilsete ja hüdrofoobsete rühmade esinemise tõttu pindaktiivsetes ainetes saavad nad lahustuda vähemalt vedela faasi ühes faasis. Pindaktiivsete ainete hüdrofiilseid ja oleofiilseid omadusi nimetatakse amfifiilsuseks.
4. Tüübid pindaktiivseid aineid
Pindaktiivsed ained on amfifiilsed molekulid, millel on nii hüdrofoobsed kui ka hüdrofiilsed rühmad. Hüdrofoobsed pindaktiivsete ainete rühmad koosnevad tavaliselt pikahedalistest süsivesinikestest, näiteks sirge ahela alküül C8-C20, hargnenud ahel alküül C8-C20, alküülfenüül (8-16 alküülsüsiniku aatomitega) jne. Erinevus hüdrofoobsetes rühmades on peamiselt süsinikvesinikindade struktuuriliste muutuste korral, kui suhteliselt väikeseid erinevusi. Seetõttu on pindaktiivsete ainete omadused lisaks hüdrofoobsete rühmade suurusele ja kujule peamiselt seotud hüdrofiilsete rühmadega. Hüdrofiilsete rühmade struktuurimuutused on suuremad kui hüdrofoobsete rühmade muutused, seega põhineb pindaktiivsete ainete klassifikatsioon tavaliselt hüdrofiilsete rühmade struktuuril. See klassifikatsioon põhineb peamiselt sellel, kas hüdrofiilsed rühmad on ioonsed, jagades need anioonseteks, katioonseteks, mitteioonseteks, zwitterioonseteks ja muudeks spetsiaalseteks pindaktiivseteks aineteks.
5. Pindaktiivse aine vesilahuse omadused
① Pindaktiivsete ainete adsorptsioon liidestel
Pindaktiivsete ainete molekulidel on lipofiilsed ja hüdrofiilsed rühmad, mis muudavad need amfifiilsed molekulid. Vesi on tugevalt polaarne vedelik. Kui pindaktiivsed ained lahustuvad vees, on polaarsuse sarnasuse ja polaarsuse erinevuse tõrjumise põhimõtte kohaselt nende hüdrofiilsed rühmad veefaasist köitnud ja vees lahustuvad, samal ajal kui nende lipofiilsed rühmad tõrjuvad vett ja lahkuvad veest. Selle tulemusel adsorbeerivad pindaktiivsed molekulid (või ioonid) kahe faasi vahelise liidese juures, vähendades kahe faasi vahelist pindade pinget. Mida rohkem pindaktiivseid aineid (või ioone) liidesele adsorbeeritakse, seda suurem on liidese pinge langus.
② Mõned adsorptsioonimembraani omadused
Adsorptsioonimembraani pinnarõhk: pindaktiivsed ained adsorbeeruvad gaasi-vedeliku liidesel adsorptsioonimembraani moodustamiseks. Kui liidesele asetatakse hõõrdetu teisaldatav ujuvplaat ja ujuvplaat surub adsorptsioonimembraani piki lahuse pinda, avaldab membraan rõhku ujuvale plaadile, mida nimetatakse pinnarõhuks.
Pinna viskoossus: nagu ka pinnarõhk, on ka pinna viskoossus lahustumatute molekulaarkiledega omadus. Suspendeerige plaatinarõnga õhukese metalltraadiga, pange selle tasapinnaga kokkupuute veepinnaga, pöörake plaatina rõngast, plaatina rõngast takistab vee viskoossus ja amplituud nõrgeneb järk -järgult, mille kohaselt saab mõõta pinna viskoossust. Meetod on järgmine: esmalt läbi katseid puhtal veepinnal, mõõta amplituudi sumbumist, seejärel mõõta sumbumist pärast pinna näomaski moodustumist ja arvutage pinna näomaski viskoossus nende kahe erinevusest.
Pinna viskoossus on tihedalt seotud pinna näomaski tugevusega. Kuna adsorptsioonil on pinnarõhk ja viskoossus, peab see olema elastne. Mida suurem on adsorptsioonimembraani pinnarõhk ja viskoossus, seda suurem on selle elastne moodul. Pinna adsorptsioonikile elastne moodul on vahu stabiliseerimise protsessis suurt tähtsust.
③ Mitsellide moodustumine
Pindaktiivsete ainete lahjendatud lahus järgib ideaalsete lahenduste seadusi. Lahuse pinnal olevate pindaktiivsete ainete adsorptsiooni kogus suureneb lahuse kontsentratsiooniga. Kui kontsentratsioon jõuab või ületab teatud väärtust, ei suurene adsorptsiooni summa enam. Need lahuses sisalduvad liigsed pindaktiivsed molekulid on korrapärased või eksisteerivad regulaarselt. Nii praktika kui ka teooria on näidanud, et need moodustavad agregaadid lahuses, mida nimetatakse mitsellideks.
Kriitiline mitsellide kontsentratsioon: minimaalset kontsentratsiooni, mille korral pindaktiivsed ained moodustavad lahuses mitsellid, nimetatakse kriitiliseks mitsellide kontsentratsiooniks.
④ Ühise pindaktiivse aine CMC väärtus.
6. hüdrofiilne ja oleofiilne tasakaalu väärtus
HLB tähistab hüdrofiilset lipofiilset tasakaalu, mis tähistab pindaktiivse aine hüdrofiilsete ja lipofiilsete rühmade hüdrofiilseid ja lipofiilseid tasakaaluväärtusi, st pindaktiivse aine HLB väärtust. HLB kõrge väärtus näitab molekuli tugevat hüdrofiilsust ja nõrka lipofiilsust; Vastupidi, sellel on tugev lipofiilsus ja nõrk hüdrofiilsus.
① HLB väärtuse määrused
HLB väärtus on suhteline väärtus, nii et HLB väärtuse sõnastamisel standardina seatakse parafiini HLB väärtus ilma hüdrofiilsete omadusteta 0-ni, samas kui tugeva vee lahustuvusega naatriumdodetsüülsulfaadi HLB väärtus on seatud 40-ni. Seetõttu on HLB väärtus sadaaliste üldiselt 1,40 piires. Üldiselt on emulgaatorid, mille HLB väärtused on alla 10, lipofiilsed, samas kui emulgaatorid, mille HLB väärtused on üle 10, on hüdrofiilsed. Seetõttu on pöördepunkt lipofiilsusest hüdrofiilsuseni umbes 10.
7. emulgeerimise ja lahustumise efektid
Kahte sissetubmatut vedelikku, millest üks moodustatakse osakeste (tilgad või vedelkristallid) teises, nimetatakse emulsioonideks. Emulsiooni moodustamisel suureneb kahe vedeliku vaheline pindade piirkond, muutes süsteemi termodünaamiliselt ebastabiilseks. Emulsiooni stabiliseerimiseks tuleb süsteemi liidese energia vähendamiseks lisada kolmas komponent - emulgaator. Emulgaatorid kuuluvad pindaktiivsetesse ainetesse ja nende peamine funktsioon on emulgaatoritena. Faasi, milles tilgad eksisteerivad emulsioonis, nimetatakse dispergeeritud faasiks (või sisemise faasi, katkendlikuks faasiks) ja teist ühendatud faasi nimetatakse dispergeeritud söötmeks (või väline faas, pidev faas).
① emulgaatorid ja emulsioonid
Tavalised emulsioonid koosnevad veest või vesilahuse ühest faasist ja teisest veega sisse jagunevate orgaaniliste ühendite faasist, näiteks õlidele, vahadele jne. Vee ja õli moodustatud emulsiooni saab jagada kahte tüüpi nende dispersiooni põhjal: õli hajutatud vesi on vesi õli emulsioonis, mis on esindatud o/w (õli/w (õli); Õlisse hajutatud vesi moodustab õli emulsiooni, mida esindab W/O (vesi/õli). Lisaks võib moodustuda ka keeruline vesi vees vees ja õli õlis õlis o/w/o emulsioonides.
Emulgaator stabiliseerib emulsiooni, vähendades liidese pinget ja moodustades ühekihilise näomaski.
Emulgaatorite nõuded emulgeerimisel: A: emulgaatorid peavad olema võimelised kahe faasi vahelise liidese korral adsorbeerima või rikastama, vähendades liidese pinget; B: emulgaatorid peavad andma osakestele elektrilaengu, põhjustades osakeste vahel elektrostaatilist tõrjumist või moodustades osakeste ümber stabiilse, väga viskoosse kaitsekile. Niisiis, emulgaatoritena kasutatavatel ainetel peavad emulgeerivate mõjude saamiseks olema amfifiilsed rühmad ja pindaktiivsed ained saavad seda nõuet täita.
② Emulsioonide ettevalmistamise meetodid ja emulsiooni stabiilsust mõjutavad tegurid
Emulsioonide valmistamiseks on kaks meetodit: üks on kasutada mehaanilisi meetodeid vedeliku hajutamiseks väikestesse osakestesse teise vedelikusse, mida tööstuses tavaliselt kasutatakse emulsioonide valmistamiseks; Teine meetod on vedeliku lahustamine molekulaarses olekus teises vedelikus ja seejärel lasta sellel emulsiooni moodustamiseks asjakohaselt agregeeruda.
Emulsioonide stabiilsus viitab nende võimele vastu seista osakeste agregatsioonile ja põhjustada faasi eraldamist. Emulsioonid on termodünaamiliselt ebastabiilsed süsteemid, millel on märkimisväärne vaba energia. Seetõttu viitab emulsiooni stabiilsus tegelikult süsteemi tasakaalu saavutamiseks vajalikule ajale, see tähendab, et süsteemis oleva vedeliku eraldamiseks vajalik aeg on vajalik.
Kui näomaskis on sellised polaarsed orgaanilised molekulid nagu rasv alkohol, rasvhape ja rasv amiin, suureneb membraani tugevus märkimisväärselt. Selle põhjuseks on asjaolu, et liidese adsorptsioonikihis sisalduvad emulgaatori molekulid interakteeruvad polaarsete molekulidega nagu alkohol, hape ja amiin, moodustades "kompleksi", mis suurendab liidese näomaski tugevust.
Kahest või enamast pindaktiivsest ainest koosnevaid emulgaatoreid nimetatakse segatud emulgaatoriteks. Segatud emulgaatorid adsorbeeruvad vee/õli liidesel ja molekulidevahelised interaktsioonid võivad moodustada komplekse. Tugeva molekulidevahelise interaktsiooni tõttu on pindadevaheline pinge märkimisväärselt vähenenud, liidesel adsorbeeritud emulsifikaatori kogus suureneb märkimisväärselt ning moodustunud pindadevahelise näomaski tihedus ja tugevus suureneb.
Tilkade laeng mõjutab olulist mõju emulsioonide stabiilsusele. Stabiilsetel emulsioonidel on tavaliselt elektrilaengutega tilgad. Ioonsete emulgaatorite kasutamisel sisestavad liidesel adsorbeerunud emulgaatori ioonid oma lipofiilsed rühmad õlifaasi, samal ajal kui hüdrofiilsed rühmad asuvad veefaasis, muutes tilgad laaditud. Kuna emulsiooni tilgad kannavad sama laengut, tõrjuvad nad üksteist ja neid ei aglomeeri, mille tulemuseks on suurenenud stabiilsus. On näha, et mida rohkem tilkadele adsorbeerusid emulgaatori ioonid, seda suurem on nende laeng ja seda suurem on nende võime vältida tilkade koolest, muutes emulsioonisüsteemi stabiilsemaks.
Emulsiooni dispersioonikeskkonna viskoossus mõjutab teatavat emulsiooni stabiilsust. Üldiselt, mida kõrgem on hajuva söötme viskoossus, seda suurem on emulsiooni stabiilsus. Selle põhjuseks on asjaolu, et hajuva söötme viskoossus on kõrge, mis takistab tugevalt vedelate tilkade Browniani liikumist, aeglustab tilkadevahelist kokkupõrget ja hoiab süsteemi stabiilsena. Emulsioonides tavaliselt lahustuvad polümeersed ained võivad suurendada süsteemi viskoossust ja suurendada emulsiooni stabiilsust. Lisaks võib polümeer moodustada tahke liidese näomaski, muutes emulsioonisüsteemi stabiilsemaks.
Mõnel juhul võib tahke pulbri lisamine emulsiooni stabiliseerida. Tahke pulber ei ole vees, õlis ega liideses, sõltuvalt tahke pulbri õli ja vee niisutamisest. Kui tahket pulbrit ei ole veega täielikult niisutatud ja seda saab õliga niisutada, jääb see veeõli liidesesse.
Põhjus, miks tahke pulber ei stabiliseeri emulsiooni, on see, et liidesesse kogunenud pulber ei tugevda liidese näomaski, mis sarnaneb liidese adsorptsiooni emulgaatori molekulidega. Seetõttu, mida lähemal on liidesesse tahked pulbriosakesed, seda stabiilsem on emulsioon.
Pindaktiivsetel ainetel on võime märkimisväärselt suurendada orgaaniliste ühendite lahustuvust, mis on vees lahustumatute või pisut lahustuvate vesilahuses mitsellide moodustamisel ja lahus on sel ajal läbipaistev. Seda mitsellide mõju nimetatakse lahustumiseks. Pindaktiivseid aineid, mis võivad tekitada lahustuvat toimet, nimetatakse lahustujateks ja lahustuvad orgaanilised ühendid nimetatakse lahustunud ühendiks.
8. vaht
Vaht mängib pesemisprotsessis olulist rolli. Vaht viitab dispersioonisüsteemile, milles gaas on hajutatud vedelasse või tahkesse. Gaas on dispersioonifaas ja vedelik või tahke aine on dispersioonikeskkond. Esimest nimetatakse vedelaks vahuks, viimast aga tahke vaht, näiteks vahtplast, vahtklaas, vahttsement jne.
(1) Vahu moodustumine
Siinne vaht viitab vedela kilega eraldatud mullide agregatsioonile. Kuna hajutatud faasi (gaasi) ja hajutatud söötme (vedeliku) ja vedeliku madala viskoossuse suure erinevuse tõttu võib vaht alati kiiresti vedeliku tasemele tõusta.
Vahu moodustamise protsess on tuua vedelikku suure koguse gaasi ja vedeliku mullid naasevad vedeliku pinnale kiiresti, moodustades mulli agregaadi, mis on eraldatud väikese koguse vedeliku ja gaasiga
Vahul on morfoloogias kaks tähelepanuväärset omadust: üks on see, et mullid hajutatud faasina on sageli polüeedraalsed, kuna mullide ristumiskohas on kalduvus vedela kile muutuda õhemaks, muutes mullid polüeedraalseks. Kui vedela kile teatud määral õhemaks muutub, purunevad mullid; Teiseks ei saa puhas vedelik moodustada stabiilset vahtu, kuid vahu moodustav vedelik on vähemalt kaks või enam komponenti. Pindaktiivse aine vesilahus on tüüpiline süsteem, mida on lihtne tekitada vahtu ja selle võime tekitada vahtu on seotud ka muude omadustega.
Hea vahustamisvõimega pindaktiivseid aineid nimetatakse vahustamisvahenditeks. Ehkki vahustamisagendil on hea vahtvõime, ei pruugi moodustatud vaht pikka aega säilitada, see tähendab, et selle stabiilsus ei pruugi olla hea. Vaht stabiilsuse säilitamiseks lisatakse vahustamisainele sageli aine, mis võib suurendada vahu stabiilsust, mida nimetatakse vahtstabilisaatoriks. Tavaliselt kasutatavad vahttabilisaatorid on Lauroyl dietanoolamiin ja dodetsüülmetüülamiinioksiid.
(2) Vahu stabiilsus
Vaht on termodünaamiliselt ebastabiilne süsteem ja lõplik suundumus on see, et vedeliku kogupind süsteemis väheneb ja vaba energia väheneb pärast mulli purunemist. Defoming protsess on protsess, mille käigus gaasi eraldav vedelkile muudab paksust, kuni see rebeneb. Seetõttu määrab vahu stabiilsus peamiselt vedeliku tühjenemise kiirus ja vedela kile tugevus. On veel mitu mõjutavat tegurit.
① pindpinevus
Energia vaatepunktist on madal pindpinevus vahu moodustamiseks soodsam, kuid see ei saa vaht stabiilsust tagada. Madal pindpinevus, madalrõhu erinevus, aeglane vedeliku tühjenemiskiirus ja aeglane vedela kile harvendamine soodustavad vahu stabiilsust.
② Pinna viskoossus
Vahu stabiilsuse stabiilsuse määrav võtmetegur on vedela kile tugevus, mille määrab peamiselt pinna adsorptsioonikile tugevus, mõõdetuna pinna viskoossuse järgi. Katsed näitavad, et kõrgema pinna viskoossusega lahuse tekitatud vaht on pikem. Selle põhjuseks on asjaolu, et pinna adsorbeeritud molekulide koostoime põhjustab membraani tugevuse suurenemist, parandades sellega vahu eluiga.
③ Lahenduse viskoossus
Kui vedeliku enda viskoossus suureneb, ei ole vedela kile vedelik kerge tühjendatav ja vedela kile paksuse hõrenemise kiirus on aeglane, mis lükkab edasi vedela kile rebenemise aega ja suurendab vahtu stabiilsust.
④ pindpinevuse parandamine
Vedela kile pinnale adsorktiivsed ained on võimelised vastu pidama vedela kile pinna laienemisele või kokkutõmbumisele, mida me nimetame remondiefektiks. Selle põhjuseks on asjaolu, et pinnale adsorktiivsete ainete vedel kile ja selle pindala laiendamine vähendab pinna adsorbeeritud molekulide kontsentratsiooni ja suurendab pindpinevust. Pinna edasine laiendamine nõuab suuremaid pingutusi. Seevastu suurendab pindala kokkutõmbumine adsorbeeritud molekulide kontsentratsiooni pinnale, vähendades pindpinevust ja takistades edasist kokkutõmbumist.
⑤ Gaasi levitamine läbi vedela kile
Kapillaarirõhu olemasolu tõttu on väikeste mullide rõhk vahuses kõrgem kui suurtel mullidel, mis põhjustab väikeste mullide gaasi levikut madala rõhuga suurte mullide kaudu vedela kile kaudu, mille tulemuseks on nähtus, et väikesed mullid muutuvad suuremaks, ja lõpuks muutuvad suuremaks. Pindaktiivse aine lisamisel on vaht ühtlane ja vahutamisel tihe ning seda pole lihtne deforeerida. Kuna pindaktiivne aine on vedelkilele tihedalt paigutatud, on seda keeruline ventileerida, mis muudab vahu stabiilsemaks.
⑥ Pinnalaengu mõju
Kui vahtvedelikul kilet on laetud sama sümboliga, tõrjuvad vedela kile kaks pinda üksteist, takistades vedela kile hõrenemist või isegi hävitamist. Ioonsed pindaktiivsed ained võivad anda selle stabiliseeriva efekti.
Kokkuvõtteks võib öelda, et vedela kile tugevus on vahu stabiilsuse määramiseks võtmetegur. Vahustavate ainete ja vahustabilisaatorite pindaktiivse ainena on kõige olulisemad tegurid pinnale adsorbeeritud molekulide pingutus ja tugevus. Kui pinnal olevate adsorbeeritud molekulide vastastikmõju on tugev, on adsorbeeritud molekulid tihedalt paigutatud, mis mitte ainult ei muuda pinna näomaski enda tugevust, vaid muudab ka pinnaga näomaskiga külgneva lahuse raskesti voolata, seega on see suure pinna viskoossuse tõttu, nii et vedeliku kile jaoks on see suhteliselt keeruline. Lisaks võivad tihedalt paigutatud pinnamolekulid vähendada ka gaasimolekulide läbilaskvust ja suurendada vahu stabiilsust.
(3) vahu hävitamine
Vahu hävitamise aluspõhimõte on muuta vahu tootmise tingimusi või kõrvaldada vahu stabiilsusfaktorid, seega on kaks defomimismeetodit, füüsikalist ja keemilist.
Füüsiline defoming tähendab tingimuste muutmist, mille alusel vaht genereeritakse, säilitades samal ajal vahtlahuse keemilise koostise. Näiteks välise jõu häired, temperatuuri või rõhu muutus ja ultraheli töötlemine on kõik tõhusad füüsikalised meetodid vahu kõrvaldamiseks.
Keemiline defomimismeetod on lisada mõned ained vahustamisainega suhtlemiseks, vähendada vahu vedela kile tugevust ja seejärel vähendada vahu stabiilsust, et saavutada defomistamise eesmärk. Selliseid aineid nimetatakse defoameerideks. Enamik defoameerisid on pindaktiivsed ained. Seetõttu peaks defomistamise mehhanismi kohaselt olema defomeeridel tugev võime vähendada pindpinevust, neid pinnale hõlpsalt adsorbeeruda ja pinna adsorbeeritud molekulide vahel nõrgad koostoimed, mille tulemuseks on adsorbeeritud molekulide suhteliselt lahtine paigutusstruktuur.
Defoameerisid on erinevat tüüpi, kuid need on enamasti mitteioonsed pindaktiivsed ained. Mitte ioonsete pindaktiivsete ainete vahutamisomadused on pilvepunkti lähedal või sellest kõrgemal ja neid kasutatakse tavaliselt defoameeridena. Alkoholi, eriti hargnemisstruktuuride, rasvhapete ja estrite, polüamiidide, fosfaatide, silikoonõli jms, kasutatakse tavaliselt ka suurepäraste defoaameeridena.
(4) vaht ja pesemine
Vahtu ja pesemise efekti vahel pole otsest seos ning vahu hulk ei tähenda, et pesemisfekt oleks hea või halb. Näiteks on mitteioonsete pindaktiivsete ainete vahutamisvõime seebist palju madalam, kuid nende puhastusjõud on palju parem kui seep.
Mõnel juhul on vaht abiks mustuse eemaldamisel. Näiteks kodus lauanõude pesemisel võib pesuvahendi vaht ära pestud õli tilgad ära võtta; Vaiba nühkimisel aitab vaht ära tahke mustuse, näiteks tolmu ja pulbri. Lisaks saab vahtu mõnikord kasutada märgina, kas puhastusvahend on efektiivne, kuna rasvõli plekid võivad pärssida pesuvahendi vahtu. Kui õliplekke on liiga palju ja liiga vähe pesuvahendeid, ei toimu vahtu või originaalvaht kaob. Mõnikord saab vaht kasutada ka indikaatorina, kas loputamine on puhas. Kuna loputuslahuse vahu kogus kipub pesuvahendi sisalduse vähenemisega vähenema, saab loputusastet hinnata vahu koguse abil.
9. pesemisprotsess
Laius tähenduses on pesemine pestud esemelt soovimatute komponentide eemaldamise protsess ja teatud eesmärgi saavutamine. Tavalises mõttes pesemine viitab mustuse eemaldamisele kandja pinnalt. Pesemise ajal on mustuse ja kandja vaheline interaktsioon nõrgenenud või elimineeritakse mõne keemilise aine (näiteks pesuvahendite) toime kaudu, muutes mustuse ja kandja kombinatsiooni mustuse ja pesuainete kombinatsiooniks, põhjustades lõpuks mustuse ja kandja eraldumise. Kuna pestud objektid ja eemaldatavad mustuse on mitmekesised, on pesemine väga keeruline protsess ja põhiprotsessi saab tähistada järgmise lihtsa suhtega
Kandja • mustus+pesuvahend = kandja+mustus • pesuvahend
Pesemisprotsessi saab tavaliselt jagada kaheks etapiks: üks on mustuse ja selle kandja eraldamine pesuvahendi toimimisel; Teine on see, et eraldatud mustus hajub ja peatatakse söötmesse. Pesemisprotsess on pöörduv protsess ja keskkonnas hajutatud või riputatud mustus võib sadestuda ka pesukeskkonnast. Seetõttu ei peaks suurepärasel pesuainel olema mitte ainult võimeline mustus vedajast eraldada, vaid ka hea võime hajutada ja mustuse peatada ning takistada mustuse uuesti deponeerimist.
(1) mustuse tüübid
Isegi sama eseme puhul varieeruvad mustuse tüüp, kompositsioon ja kogus sõltuvalt kasutuskeskkonnast. Õli keha mustus hõlmab peamiselt looma- ja taimeõlisid, samuti mineraalõlisid (näiteks toornafta, kütteõli, söetõrv jne), samas kui tahke mustus hõlmab peamiselt suitsu, tolmu, rooste, süsiniku must jne. Rõivamustuse osas on inimkehast mustus, näiteks higi, sebum, veri jne; Mustus toidust, näiteks puuviljaplekid, söödavad õliplekid, maitseaineplekid, tärklis jne; Kosmeetika tõi mustus, näiteks huulepulk ja küünelakk; Mustus atmosfäärist, nagu suits, tolm, muld jne; Muud materjalid, näiteks tint, tee, värv jne. Võib öelda, et on erinevaid ja mitmekesiseid tüüpe.
Erinevat tüüpi mustust saab tavaliselt jagada kolme kategooriasse: tahke mustus, vedel mustus ja spetsiaalne mustus.
① Tavaline tahke mustus sisaldab selliseid osakesi nagu tuhk, muda, muld, rooste ja süsinik. Enamikul neist osakestest on pinnalaeng, enamasti negatiivne ja neid adsorbeeruvad kiulistele objektidele. Üldiselt on tahket mustust vees keeruline lahustada, kuid neid saab pesuvahendite lahenduste abil hajutada ja peatada. Tahket mustust väikeste osakestega on keeruline eemaldada.
② vedel mustus on enamasti õli lahustuv, sealhulgas looma- ja taimeõlid, rasvhapped, rasvkoholid, mineraalõlid ja nende oksiidid. Nende hulgas võivad looma- ja taimeõlid ja rasvhapped leelisega seebiseeruda, samas kui rasvaseid alkoholeid ja mineraalõlisid ei seene leelist, vaid võivad lahustuda alkoholides, eetrites ja süsivesinikega orgaanilistes lahustes ning neid eraldada ja hajutada detergentide vesilahuste abil. Õlis lahustuval vedelas mustusel on üldiselt tugev koostoimejõud kiuliste objektidega ja adsorbid kindlalt kiududel.
Spetsiaalse mustuse hulka kuuluvad valk, tärklis, verd, inimese sekretsioonid nagu higi, rasu, uriin, samuti puuviljamahl, teemahl jne. Enamik seda tüüpi mustust saab keemiliste reaktsioonide kaudu tugevalt kiulistele objektidele adsorbeerida. Seetõttu on selle pesemine üsna keeruline.
Erinevat tüüpi mustus on harva ainuüksi, sageli segatud ja objektidel adsorbeeritud. Mustus võib mõnikord väliste mõjutuste korral oksüdeerida, laguneda või laguneda, mille tulemuseks on uue mustuse moodustumine.
(2) mustuse adhesioonifekt
Põhjus, miks riided, käed jne võivad määrduda, on see, et objektide ja mustuse vahel on mingisugune suhtlus. Objektidele on mustuse mitmesuguseid adhesioonimõjusid, kuid need on peamiselt füüsiline adhesioon ja keemiline adhesioon.
① Sigareti tuha, tolmu, setete, süsiniku musta ja muude ainete füüsiline adhesioon rõivastele. Üldiselt on kleepunud mustuse ja saastunud objekti vastastikmõju suhteliselt nõrk ning ka mustuse eemaldamine on suhteliselt lihtne. Erinevate jõudude sõnul saab mustuse füüsilise adhesiooni jagada mehaaniliseks adhesiooniks ja elektrostaatiliseks adhesiooniks.
V: Mehaaniline adhesioon viitab peamiselt tahke mustuse adhesioonile, näiteks tolmule ja settele. Mehaaniline adhesioon on mustuse nõrk adhesioonimeetod, mida saab peaaegu lihtsate mehaaniliste meetodite abil eemaldada. Kui mustuse osakeste suurus on väike (<0,1um), on seda keerulisem eemaldada.
B: Elektrostaatiline adhesioon avaldub peamiselt laetud mustuseosakeste toimel vastupidise laenguga objektidele. Enamikul kiulistel objektidel on negatiivne laeng vees ja neid kleepub hõlpsasti positiivselt laetud mustuse, näiteks lubiga. Mõni mustus, ehkki negatiivselt laetud, nagu näiteks vesilahustes süsiniku mustad osakesed, võivad kiududest kinni pidada positiivsete ioonide (näiteks Ca2+, Mg2+jne) moodustatud ioonsildade kaudu vees (ioonid toimivad koos mitmete vastaslaengute vahel, toimides nagu sildadena).
Staatiline elekter on tugevam kui lihtne mehaaniline tegevus, mis muudab mustuse eemaldamise suhteliselt keeruliseks.
③ Spetsiaalse mustuse eemaldamine
Valku, tärklist, inimese sekretsiooni, puuviljamahla, teemahla ja muud tüüpi mustust on üldiste pindaktiivsete ainetega keeruline eemaldada ja vajavad eritusmeetodeid.
Valguplekid nagu kreem, munad, veri, piim ja naha väljaheited on kiudude hüübimisele ja denatureerimisele ning kleepuvad kindlamalt. Valgu saastumiseks saab selle eemaldamiseks kasutada proteaasi. Proteaas võib lagundada mustuses olevaid valke vees lahustuvateks aminohapeteks või oligopeptiidideks.
Tärkliseplekid pärinevad peamiselt toidust, teistel, näiteks lihamahlad, pasta jne. Tärkliseensüümid mõjutavad katalüütilist mõju tärkliseplekkide hüdrolüüsile, jaotades tärklise suhkruteks.
Lipaas võib katalüüsida mõnede triglütseriidide lagunemist, mida tavapäraste meetodite abil on raske eemaldada, näiteks inimkeha eritunud rasu, söödavad õlid jne, et lagundada triglütseriidide lahustuvaks glütserooliks ja rasvhapeteks.
Mõningaid puuviljamahla, teemahla, tindi, huulepulga jms värvilisi plekke on sageli keeruline ka pärast korduvat pesemist põhjalikult puhastada. Seda tüüpi plekki saab eemaldada oksüdatsiooni-reduktsioonireaktsioonide abil, kasutades oksüdeerijaid või redutseerivaid aineid nagu pleegitaja, mis lagundavad kromofoori või kromofoorirühmade struktuuri ja lagundavad need väiksemateks vees lahustuvateks komponentideks.
Keemilise puhastamise vaatenurgast on umbes kolme tüüpi mustust.
① Õlis lahustuv mustus sisaldab erinevaid õlisid ja rasvu, mis on vedelad või rasvased ja lahustuvad keemiliste puhastuslahustitega.
② Vees lahustuv mustus lahustub vesilahuses, kuid keemiliste puhastusvahendite korral lahustumatu. See adsorbeerub rõivastele vesilahuse kujul ja pärast vesi aurustumist sadestuvad granuleeritud tahked ained, näiteks anorgaanilised soolad, tärklis, valgud jne.
③ Õli vesi lahustumatu mustus on lahustumatu nii vees kui ka keemiliste puhastuslahustite, näiteks süsinik must, erinevate metallisilikatite ja oksiidide korral.
Erinevat tüüpi mustuse erinevate omaduste tõttu on keemilise puhastusprotsessi ajal mustuse eemaldamiseks erinevad viisid. Õlis lahustuv mustus, näiteks looma- ja taimeõlid, mineraalõlid ja rasvad, on orgaanilistes lahustites kergesti lahustuvad ja seda saab keemilise puhastamise ajal hõlpsalt eemaldada. Õli ja rasvade keemiliste puhastuslahustite suurepärane lahustuvus on põhimõtteliselt tingitud van der Waalsi jõududest molekulide vahel.
Vees lahustuva mustuse, näiteks anorgaaniliste soolade, suhkrute, valkude, higi jms eemaldamiseks on vaja lisada ka keemilise puhastusvahendi jaoks sobiva koguse vett, vastasel juhul on vees lahustuvat mustust riietest keeruline eemaldada. Kuid vett on keemilise puhastusvahendite korral keeruline lahustada, nii et vee koguse suurendamiseks tuleb lisada pindaktiivsed ained. Keemiliste puhastusvahenditega vesi võib niisutada mustust ja rõivapinda, muutes pindaktiivsete ainete polaarrühmadega suhtlemise hõlpsaks, mis on kasulik pinnal olevate pindaktiivsete ainete adsorptsiooni jaoks. Lisaks, kui pindaktiivsed ained moodustavad mitsellid, saab mitsellideks lahustada vees lahustuvat mustust ja vett. Pindaktiivsed ained ei saa mitte ainult keemiliste puhastuslahustite veesisaldust suurendada, vaid takistada ka mustuse taastumist, et parandada puhastustoime.
Vees lahustuva mustuse eemaldamiseks on vajalik väikese koguse vee olemasolu, kuid liigne vesi võib põhjustada mõne riide deformeerumist, kortsu jne, nii et kuiva pesuaine veesisaldus peab olema mõõdukas.
Tahked osakesed nagu tuhk, muda, pinnas ja süsinik, mis ei ole vees lahustuvad ega õli lahustuvad, kleepuvad tavaliselt rõivastele elektrostaatilise adsorptsiooni või õlplekkide kombineerimise teel. Keemilise puhastamise korral võivad lahustite vool ja mõju põhjustada elektrostaatiliste jõudude poolt adsorbeeritud mustust, samal ajal kui keemilised puhastusvahendid võivad lahustada õliplekid, põhjustades tahkeid osakesi, mis kombineeruvad õliplekkidega, ja kleepuvad riiete külge, et kukuda keemiliselt puhastusainest. Keemilise puhastusvahendi väike kogus vett ja pindaktiivseid aineid võib püsti maha kukkunud tahke mustuseosakesed pühkida ja hajutada, takistades neil uuesti riietele ladestumast.
(5) pesemist mõjutavad tegurid
Pindaktiivsete ainete suunamine liidesel ja pinna (liidese) pinge vähendamine on vedela või tahke saastumise eemaldamise peamised tegurid. Kuid pesemisprotsess on suhteliselt keeruline ja isegi sama tüüpi pesuvahendi pesemismõju mõjutavad paljud muud tegurid. Need tegurid hõlmavad pesuvahendi kontsentratsiooni, temperatuuri, mustuse olemust, kiudainet tüüpi ja kanga struktuuri.
① Pindaktiivsete ainete kontsentratsioon
Lahuses olevad pindaktiivsete ainete mitsellid mängivad pesemisprotsessis olulist rolli. Kui kontsentratsioon saavutab kriitilise mitselli kontsentratsiooni (CMC), suureneb pesemisfekt järsult. Seetõttu peaks puhastusvahendite kontsentratsioon lahustis olema kõrge pesemise efekti saavutamiseks suurem kui CMC väärtus. Kui aga pindaktiivsete ainete kontsentratsioon ületab CMC väärtust, muutub suurenev pesemisfekt vähem oluliseks ja pindaktiivsete ainete kontsentratsiooni liigne suurenemine on ebavajalik.
Lahubiliseerimise kasutamisel õliplekkide eemaldamiseks, isegi kui kontsentratsioon ületab CMC väärtust, suureneb lahustumisefekt endiselt pindaktiivse aine kontsentratsiooni suurenemisega. Sel ajal on soovitatav kasutada puhastusvahendit kohapeal, näiteks riiete mansettidel ja kaelarihmadel, kus on palju mustust. Pesemisel saab kõigepealt rakendada pesuaine kihti, et parandada pindaktiivsete ainete lahustumise mõju õliplekkidele.
② Temperatuur mõjutab märkimisväärselt puhastustoime. Üldiselt on temperatuuri tõstmine mustuse eemaldamiseks kasulik, kuid mõnikord võib temperatuur põhjustada ka kahjulikke tegureid.
Temperatuuri tõus on kasulik mustuse levitamisel. Tahkeõli plekke emulgeeritakse hõlpsasti, kui temperatuur on nende sulamistemperatuurist kõrgem, ja ka kiud suurendavad temperatuuri tõusu tõttu nende laienemisastet. Need tegurid on mustuse eemaldamisel kasulikud. Kuid tihedate kangaste puhul vähenevad kiudude vahelised mikrolüngad pärast kiudainete laienemist, mis ei soodusta mustuse eemaldamist.
Temperatuurimuutused mõjutavad ka pindaktiivsete ainete lahustuvust, CMC väärtust ja mitsellide suurust, mõjutades sellega pesemisfekti. Pikkade süsiniku ahela pindaktiivsete ainete lahustuvus on madalatel temperatuuridel ja mõnikord isegi madalam lahustuvus kui CMC väärtus. Sel juhul tuleks pesemistemperatuuri nõuetekohaselt suurendada. Temperatuuri mõju CMC väärtusele ja mitselli suurusele on erinev iooniliste ja mitteioonsete pindaktiivsete ainete puhul. Ioonsete pindaktiivsete ainete korral põhjustab temperatuuri tõus üldiselt CMC väärtuse suurenemist ja mitselli suuruse vähenemist. See tähendab, et pindaktiivsete ainete kontsentratsiooni tuleks pesemislahuses suurendada. Mitteioonsete pindaktiivsete ainete korral põhjustab temperatuuri tõusu nende CMC väärtuse langust ja nende mitselli suuruse olulist suurenemist. On näha, et temperatuuri nõuetekohane tõus võib aidata mitteioonseid pindaktiivseid aineid nende pinna aktiivsust avaldada. Kuid temperatuur ei tohiks ületada selle pilvepunkti.
Lühidalt, kõige sobivam pesemistemperatuur on seotud pesuvahendi valemi ja pestud objektiga. Mõnel pesuainel on toatemperatuuril hea puhastusmõju, samas kui mõnel pesemisvahendil on külma ja kuuma pesemise jaoks märkimisväärselt erinev puhastusmõju.
③ vaht
Inimesed ajavad vahustamise võime sageli segamini pesemisfektiga, uskudes, et tugeva vahustamisvõimega pesuainetel on parem pesemismõju. Tulemused näitavad, et pesemisfekt ei ole otseselt seotud vahu kogusega. Näiteks ei ole pesemiseks madala vahustamise pesuvahendi kasutamine halvem pesemisfekt kui kõrge vahutamise pesuvahendil.
Kuigi vaht ei ole pesemisega otseselt seotud, on vaht mõnes olukorras mustuse eemaldamiseks abiks. Näiteks võib pesuvedeliku vaht nõude käsitsi pesemisel õlivabad ära kanda. Vaiba nühkimisel võib vaht ära võtta ka tahkeid mustuseosakesi, näiteks tolmu. Tolmu moodustab suure osa vaiba mustust, nii et vaipade puhastajal peaks olema teatud vahustamise võime.
Vahustusjõud on oluline ka šampooni jaoks. Vedelik toodetud peen vaht juuste või suplemise ajal paneb inimesed end mugavalt tundma.
④ Tekstiilide kiudude tüübid ja füüsilised omadused
Lisaks mustuse adhesiooni ja eemaldamist mõjutavate kiudude keemilisele struktuurile mõjutab kiudude ja lõngade ja kanga organisatsioonilise struktuuri väljanägemist ka mustuse eemaldamise raskust.
Villakiudude skaalad ja lameda riba nagu puuvillakiudude konstruktsioon on pigem mustuse kogunemiseks kui siledad kiud. Näiteks on tsellulooskile (kleepuva kile) külge kleepunud süsinik must, samas kui puuvillakangast kleepunud süsiniku must on keeruline maha pesta. Näiteks on polüester lühikesed kiudkangad õliplekid kogunevad rohkem kui pikad kiudainekangad ning ka lühikestel kiudainekangastel on õliplekid raskemad kui pikkade kiudude kangastel.
Tihedalt keerdunud lõngad ja tihedad kangad võivad kiudude vaheliste väikeste mikrolüngade tõttu vastu seista mustuse sissetungile, kuid takistada ka puhastuslahust sisemise mustuse eemaldamisel. Seetõttu on tihedatel kangastel alguses hea vastupidavus mustuse suhtes, kuid seda on ka pärast saastunud puhastamist keeruline.
⑤ Vee kõvadus
Metalliioonide nagu Ca2+ja Mg2+kontsentratsioon vees mõjutab olulist mõju pesemisfektile, eriti kui anioonsed pindaktiivsed ained puutuvad kokku Ca2+ja Mg2+ioonidega, moodustades halva lahustuvusega kaltsiumisisaldusi ja magneesiumisoolasid, mis võib vähendada nende puhastusvõimet. Isegi kui pindaktiivsete ainete kontsentratsioon on palju kõva veega, on nende puhastusmõju endiselt palju halvem kui destilleerimise osas. Pindaktiivsete ainete parima pesemise mõju saavutamiseks tuleks Ca2+ioonide kontsentratsioon vees vähendada alla 1 × 10-6mol/L (CACO3 tuleks vähendada 0,1 mg/l). See nõuab pesuvahendile erinevate pehmendajate lisamist.
Postiaeg: 16. august 20124