Smršťovací síla libovolné jednotky délky na povrchu kapaliny se nazývá povrchové napětí a jednotkou je N.·m-1.
Vlastnost snižování povrchového napětí rozpouštědla se nazývá povrchová aktivita a látka s touto vlastností se nazývá povrchově aktivní látka.
Povrchově aktivní látka, která může vázat molekuly ve vodném roztoku a vytvářet micely a další asociace a má vysokou povrchovou aktivitu, přičemž má také účinek smáčení, emulgování, pěnění, mytí atd., se nazývá povrchově aktivní látka.
Tenzid je organické sloučeniny se speciální strukturou a vlastnostmi, které dokážou výrazně změnit mezifázové napětí nebo povrchové napětí kapalin (obecně vody), se smáčecími, pěnivými, emulgačními, mycími a dalšími vlastnostmi.
Z hlediska struktury mají povrchově aktivní látky společný rys v tom, že ve svých molekulách obsahují dvě skupiny různé povahy. Na jednom konci je dlouhý řetězec nepolární skupiny, rozpustný v oleji a nerozpustný ve vodě, také známý jako hydrofobní skupina nebo vodoodpudivá skupina. Takovou vodoodpudivou skupinou jsou obecně dlouhé řetězce uhlovodíků, někdy také pro organický fluor, křemík, organofosfát, organocínový řetězec atd. Na druhém konci je ve vodě rozpustná skupina, hydrofilní skupina nebo skupina odpuzující olej. Hydrofilní skupina musí být dostatečně hydrofilní, aby se zajistilo, že celé povrchově aktivní látky jsou rozpustné ve vodě a mají nezbytnou rozpustnost. Protože povrchově aktivní látky obsahují hydrofilní a hydrofobní skupiny, mohou být rozpustné v alespoň jedné z kapalných fází. Tato hydrofilní a lipofilní vlastnost povrchově aktivní látky se nazývá amfifilita.
Surfaktant je druh amfifilních molekul s hydrofobními i hydrofilními skupinami. Hydrofobní skupiny povrchově aktivních látek jsou obecně složeny z uhlovodíků s dlouhým řetězcem, jako je alkyl C8-C20 s přímým řetězcem, alkyl C8-C20 s rozvětveným řetězcem, alkylfenyl (číslo alkylových uhlíkových atomů je 8-16) a podobně. Malý rozdíl mezi hydrofobními skupinami je především ve strukturních změnách uhlovodíkových řetězců. A typů hydrofilních skupin je více, takže vlastnosti povrchově aktivních látek souvisí kromě velikosti a tvaru hydrofobních skupin hlavně s hydrofilními skupinami. Strukturní změny hydrofilních skupin jsou větší než u hydrofobních skupin, takže klasifikace povrchově aktivních látek je obecně založena na struktuře hydrofilních skupin. Tato klasifikace je založena na tom, zda je hydrofilní skupina iontová či nikoli, a dělí se na aniontové, kationtové, neiontové, zwitteriontové a další speciální typy povrchově aktivních látek.
① Adsorpce povrchově aktivních látek na rozhraní
Molekuly surfaktantu jsou amfifilní molekuly, které mají jak lipofilní, tak hydrofilní skupiny. Když je povrchově aktivní látka rozpuštěna ve vodě, její hydrofilní skupina je přitahována k vodě a rozpouští se ve vodě, zatímco její lipofilní skupina je vodou odpuzována a opouští vodu, což má za následek adsorpci molekul povrchově aktivní látky (nebo iontů) na rozhraní dvou fází. , což snižuje mezifázové napětí mezi dvěma fázemi. Čím více molekul povrchově aktivní látky (nebo iontů) je adsorbováno na rozhraní, tím větší je snížení mezifázového napětí.
② Některé vlastnosti adsorpční membrány
Povrchový tlak adsorpční membrány: Adsorpce povrchově aktivní látky na rozhraní plyn-kapalina za vzniku adsorpční membrány, jako je umístění odnímatelné plovoucí fólie bez tření na rozhraní, plovoucí vrstva tlačí adsorpční membránu podél povrchu roztoku a membrána vytváří tlak na plovoucí plachtě, což se nazývá povrchový tlak.
Povrchová viskozita: Podobně jako povrchový tlak je povrchová viskozita vlastností, kterou vykazuje nerozpustná molekulární membrána. Zavěšeno na jemném kovovém drátěném platinovém kroužku tak, aby se jeho rovina dotýkala vodní hladiny nádrže, otáčejte platinovým kroužkem, platinový kroužek viskozitou vodní překážky, amplituda se postupně snižuje, podle toho může být povrchová viskozita měřeno. Metoda je: nejprve se experiment provádí na čisté vodní hladině, aby se změřil pokles amplitudy, a poté se změřil rozpad po vytvoření povrchové membrány a viskozita povrchové membrány se odvodila z rozdílu mezi těmito dvěma .
Povrchová viskozita úzce souvisí s pevností povrchové membrány, a protože adsorpční membrána má povrchový tlak a viskozitu, musí mít elasticitu. Čím vyšší je povrchový tlak a čím vyšší je viskozita adsorbované membrány, tím vyšší je její modul pružnosti. Modul pružnosti povrchové adsorpční membrány je důležitý v procesu stabilizace bublin.
③ Tvorba micel
Zředěné roztoky povrchově aktivních látek se řídí zákony, kterými se řídí ideální roztoky. Množství povrchově aktivní látky adsorbované na povrchu roztoku se zvyšuje s koncentrací roztoku, a když koncentrace dosáhne nebo překročí určitou hodnotu, množství adsorpce se již nezvyšuje a tyto přebytečné molekuly povrchově aktivní látky jsou v roztoku náhodně způsobem nebo nějakým pravidelným způsobem. Praxe i teorie ukazují, že v roztoku tvoří asociace a tyto asociace se nazývají micely.
Critical Micelle Concentration (CMC): Minimální koncentrace, při které povrchově aktivní látky tvoří micely v roztoku, se nazývá kritická koncentrace micel.
④ Hodnoty CMC běžných povrchově aktivních látek.
HLB je zkratka pro hydrofilní lipofilní rovnováhu, která označuje hydrofilní a lipofilní rovnováhu hydrofilních a lipofilních skupin povrchově aktivní látky, tj. hodnotu HLB povrchově aktivní látky. Velká hodnota HLB označuje molekulu se silnou hydrofilitou a slabou lipofilitou; naopak silná lipofilita a slabá hydrofilita.
① Ustanovení o hodnotě HLB
Hodnota HLB je relativní hodnota, takže když je hodnota HLB vyvinuta, jako standard je hodnota HLB parafínového vosku, který nemá žádné hydrofilní vlastnosti, specifikována jako 0, zatímco hodnota HLB dodecylsulfátu sodného, což je Ve vodě rozpustnější je 40. Proto je hodnota HLB povrchově aktivních látek obecně v rozmezí 1 až 40. Obecně řečeno, emulgátory s hodnotami HLB nižšími než 10 jsou lipofilní, zatímco emulgátory s hodnotami HLB nižšími než 10 jsou hydrofilní. Bod obratu od lipofilního k hydrofilnímu je tedy asi 10.
Na základě hodnot HLB povrchově aktivních látek lze získat obecnou představu o jejich možném použití, jak ukazuje tabulka 1-3.
Dvě vzájemně nerozpustné kapaliny, jedna rozptýlená v druhé jako částice (kapky nebo tekuté krystaly), tvoří systém nazývaný emulze. Tento systém je termodynamicky nestabilní kvůli zvětšení hraniční plochy dvou kapalin při tvorbě emulze. Aby byla emulze stabilní, je nutné přidat třetí složku - emulgátor pro snížení mezifázové energie systému. Emulgátor patří k povrchově aktivní látce, jeho hlavní funkcí je hrát roli emulze. Fáze emulze, která existuje jako kapičky, se nazývá dispergovaná fáze (nebo vnitřní fáze, nespojitá fáze) a další fáze, která je spojena dohromady, se nazývá disperzní médium (neboli vnější fáze, spojitá fáze).
① Emulgátory a emulze
Běžné emulze, jedna fáze je voda nebo vodný roztok, druhá fáze jsou organické látky nemísitelné s vodou, jako je tuk, vosk apod. Emulzi tvořenou vodou a olejem lze rozdělit na dva typy podle jejich disperzní situace: olej dispergovaná ve vodě za vzniku emulze typu olej ve vodě, vyjádřená jako O/V (olej/voda): voda dispergovaná v oleji za vzniku emulze typu olej ve vodě, vyjádřená jako V/O (voda/olej). Mohou být také vytvořeny komplexní multiemulze typu voda-v-oleji-ve-vodě typu W/O/W a typu olej-ve-vodě-v-oleji O/W/O.
Emulgátory se používají ke stabilizaci emulzí snížením mezifázového napětí a vytvořením jednomolekulární mezifázové membrány.
Při emulgaci požadavků na emulgátor:
a: Emulgátor musí být schopen adsorbovat nebo obohatit rozhraní mezi dvěma fázemi, aby se snížilo mezifázové napětí;
b: Emulgátor musí dát částicím náboj, aby elektrostatické odpuzování mezi částicemi nebo vytvořil kolem částic stabilní, vysoce viskózní ochrannou membránu.
Proto látka použitá jako emulgátor musí mít amfifilní skupiny, aby mohla emulgovat, a povrchově aktivní látky mohou tento požadavek splnit.
② Způsoby přípravy emulzí a faktory ovlivňující stabilitu emulzí
Existují dva způsoby přípravy emulzí: jedním je použití mechanické metody k rozptýlení kapaliny na drobné částice v jiné kapalině, která se většinou používá v průmyslu k přípravě emulzí; druhým je rozpustit kapalinu v molekulárním stavu v jiné kapalině a poté ji řádně shromáždit a vytvořit emulze.
Stabilita emulze je schopnost proti agregaci částic, která vede k oddělení fází. Emulze jsou termodynamicky nestabilní systémy s velkou volnou energií. Takzvaná stabilita emulze je tedy ve skutečnosti čas potřebný k tomu, aby systém dosáhl rovnováhy, tj. čas potřebný k tomu, aby došlo k oddělení jedné z kapalin v systému.
Když je mezifázová membrána s mastnými alkoholy, mastnými kyselinami a mastnými aminy a dalšími polárními organickými molekulami, pevnost membrány je výrazně vyšší. Je to proto, že v mezifázové adsorpční vrstvě molekul emulgátoru a alkoholů, kyselin a aminů a dalších polárních molekul tvoří "komplex", takže se pevnost mezifázové membrány zvýšila.
Emulgátory sestávající z více než dvou povrchově aktivních látek se nazývají směsné emulgátory. Směsný emulgátor adsorbovaný na rozhraní voda/olej; intermolekulární působení může vytvářet komplexy. Díky silnému intermolekulárnímu působení se výrazně snižuje mezipovrchové napětí, výrazně se zvyšuje množství adsorbovaného emulgátoru na rozhraní, zvyšuje se tvorba hustoty mezipovrchové membrány, zvyšuje se pevnost.
Náplň kapalných kuliček má významný vliv na stabilitu emulze. Stabilní emulze, jejichž kapalné kuličky jsou obecně nabité. Když je použit iontový emulgátor, má iont emulgátoru adsorbovaný na rozhraní svou lipofilní skupinu vloženou do olejové fáze a hydrofilní skupina je ve vodné fázi, čímž se kapalné kuličky nabijí. Jako kuličky emulze se stejným nábojem se vzájemně odpuzují, není snadné je aglomerovat, takže se zvyšuje stabilita. Je vidět, že čím více emulgátorových iontů adsorbovaných na kuličkách, tím větší je náboj, tím větší je schopnost bránit kuličkám v aglomeraci, tím stabilnější je emulzní systém.
Viskozita emulzního disperzního média má určitý vliv na stabilitu emulze. Obecně platí, že čím vyšší je viskozita disperzního média, tím vyšší je stabilita emulze. Je to proto, že viskozita disperzního média je velká, což má silný vliv na Brownův pohyb kapalných kuliček a zpomaluje kolizi mezi kapalnými kuličkami, takže systém zůstává stabilní. Obvykle mohou polymerní látky, které lze rozpustit v emulzích, zvýšit viskozitu systému a zvýšit stabilitu emulzí. Kromě toho mohou polymery také tvořit silnou mezifázovou membránu, díky čemuž je emulzní systém stabilnější.
V některých případech může přidání pevného prášku také způsobit, že emulze má tendenci se stabilizovat. Pevný prášek je ve vodě, oleji nebo rozhraní, v závislosti na oleji, voda na smáčivosti pevného prášku, pokud není pevný prášek zcela smáčený vodou, ale také smáčený olejem, zůstane na vodě a oleji rozhraní.
Pevný prášek nečiní emulzi stabilní, protože prášek shromážděný na rozhraní zvyšuje mezifázovou membránu, která je podobná mezifázové adsorpci molekul emulgátoru, takže čím těsněji je pevný práškový materiál uspořádán na rozhraní, tím stabilnější je emulze je.
Surfaktanty mají schopnost výrazně zvýšit rozpustnost nerozpustných nebo ve vodě málo rozpustných organických látek po vytvoření micel ve vodném roztoku a roztok je v této době transparentní. Tento účinek micely se nazývá solubilizace. Povrchově aktivní látka, která může způsobit solubilizaci, se nazývá solubilizátor a organická látka, která je solubilizována, se nazývá solubilizovaná látka.
Pěna hraje důležitou roli v procesu praní. Pěna je disperzní systém, ve kterém je plyn dispergován v kapalině nebo pevné látce, přičemž plyn je dispergovaná fáze a kapalina nebo pevná látka jako disperzní médium, přičemž první se nazývá kapalná pěna, zatímco druhá se nazývá pevná pěna, např. jako pěnový plast, pěnové sklo, pěnový cement atd.
(1) Tvorba pěny
Pěnou zde rozumíme shluk vzduchových bublin oddělených kapalinovou membránou. Tento typ bublin vždy rychle stoupá k povrchu kapaliny kvůli velkému rozdílu v hustotě mezi dispergovanou fází (plyn) a disperzním médiem (kapalinou) v kombinaci s nízkou viskozitou kapaliny.
Proces tvorby bubliny spočívá v přivedení velkého množství plynu do kapaliny a bubliny v kapalině se rychle vracejí na povrch a vytvářejí shluk bublin oddělených malým množstvím kapalného plynu.
Pěna má dvě významné charakteristiky z hlediska morfologie: jednou je, že bubliny jako dispergovaná fáze mají často mnohostěnný tvar, protože v průsečíku bublin existuje tendence k ztenčování filmu kapaliny, takže se bubliny stávají polyedrický, když se tekutý film do určité míry ztenčí, vede to k prasknutí bubliny; druhá je, že čisté kapaliny nemohou tvořit stabilní pěnu, kapalina, která může tvořit pěnu, je alespoň ze dvou nebo více složek. Vodné roztoky povrchově aktivních látek jsou typické pro systémy náchylné k tvorbě pěny a jejich schopnost vytvářet pěnu souvisí i s dalšími vlastnostmi.
Povrchově aktivní látky s dobrou pěnivostí se nazývají pěnidla. Pěnotvorné činidlo má sice dobrou pěnivost, ale vytvořená pěna nemusí být schopna udržet dlouhou dobu, to znamená, že její stabilita není nutně dobrá. Aby byla zachována stabilita pěny, často se do pěnidla přidávají látky, které mohou zvýšit stabilitu pěny, látka se nazývá stabilizátor pěny, běžně používaným stabilizátorem je lauryldiethanolamin a dodecyldimethylaminoxid.
(2) Stabilita pěny
Pěna je termodynamicky nestabilní systém a konečným trendem je, že celkový povrch kapaliny v systému se po rozbití bubliny zmenšuje a volná energie klesá. Proces odpěňování je proces, při kterém se kapalná membrána oddělující plyn stává silnější a tenčí, dokud se nerozbije. Stupeň stability pěny je proto dán především rychlostí vytékání kapaliny a pevností kapalinového filmu. Ovlivňují to i následující faktory.
(3) Ničení pěny
Základním principem destrukce pěny je změna podmínek, které pěnu vytvářejí, nebo eliminace stabilizačních faktorů pěny, proto existují fyzikální i chemické metody odpěňování.
Fyzikální odpěňování znamená změnu podmínek výroby pěny při zachování chemického složení pěnového roztoku, jako jsou vnější poruchy, změny teploty nebo tlaku a ultrazvukové ošetření, to vše jsou účinné fyzikální metody k odstranění pěny.
Metoda chemického odpěňování spočívá v přidání určitých látek, které interagují s pěnícím činidlem, aby se snížila pevnost tekutého filmu v pěně a tím se snížila stabilita pěny pro dosažení účelu odpěnění, takové látky se nazývají odpěňovače. Většina odpěňovačů jsou povrchově aktivní látky. Odpěňovač by tedy podle mechanismu odpěňování měl mít silnou schopnost snižovat povrchové napětí, snadno se adsorbovat na povrchu a interakce mezi povrchovými adsorpčními molekulami je slabá, adsorpční molekuly uspořádané do volnější struktury.
Existují různé typy odpěňovačů, ale v zásadě jsou to všechny neiontové povrchově aktivní látky. Neiontové povrchově aktivní látky mají vlastnosti proti pěnění blízko nebo nad bodem zákalu a často se používají jako odpěňovače. Alkoholy, zejména alkoholy s rozvětvenou strukturou, mastné kyseliny a estery mastných kyselin, polyamidy, fosfátové estery, silikonové oleje atd. se běžně používají také jako vynikající odpěňovače.
(4) Pěna a praní
Neexistuje přímá souvislost mezi pěnou a účinností mytí a množství pěny nevypovídá o účinnosti mytí. Například neiontové povrchově aktivní látky mají mnohem menší pěnivost než mýdla, ale jejich dekontaminace je mnohem lepší než mýdla.
V některých případech může být pěna užitečná při odstraňování nečistot a špíny. Například při mytí nádobí v domácnosti pěna saponátu zachytí kapky oleje a při drhnutí koberců pomáhá pěna nasát prach, prášek a další pevné nečistoty. Navíc může být někdy použita pěna jako ukazatel účinnosti detergentu. Protože mastné oleje mají inhibiční účinek na pěnu pracího prostředku, pokud je příliš mnoho oleje a příliš málo pracího prostředku, nebude se vytvářet žádná pěna nebo původní pěna zmizí. Pěna může být také někdy použita jako indikátor čistoty máchání, protože množství pěny v máchacím roztoku má tendenci klesat se snížením množství detergentu, takže množství pěny lze použít k vyhodnocení stupně máchání.
V širokém smyslu je mytí proces odstraňování nežádoucích složek z předmětu, který má být omýván, a dosažení určitého účelu. Mytí v obvyklém smyslu označuje proces odstraňování nečistot z povrchu nosiče. Při praní se působením některých chemických látek (např. saponátu apod.) zeslabuje nebo eliminuje interakce mezi nečistotou a nosičem, takže se spojení nečistoty a nosiče změní na kombinaci nečistoty a saponátu, a nakonec se nečistoty oddělí od nosiče. Vzhledem k tomu, že předměty k mytí a nečistoty, které je třeba odstranit, jsou různé, je mytí velmi složitý proces a základní proces mytí lze vyjádřit v následujících jednoduchých vztazích.
Carrie··Nečistoty + Detergent= Nosič + Nečistoty·Detergent
Mycí proces lze obvykle rozdělit do dvou fází: za prvé, působením detergentu se špína oddělí od jejího nosiče; za druhé, uvolněná špína je rozptýlena a suspendována v médiu. Proces mytí je reverzibilní proces a nečistoty rozptýlené a suspendované v médiu mohou být také znovu vysráženy z média na mytý předmět. Dobrý prací prostředek by proto měl mít kromě schopnosti odstraňovat nečistoty z nosiče také schopnost rozptýlit a suspendovat nečistoty a zabránit opětovnému usazování nečistot.
(1) Druhy nečistot
I u stejného předmětu se může druh, složení a množství nečistot lišit v závislosti na prostředí, ve kterém se používá. Nečistoty z olejových karoserií jsou především některé živočišné a rostlinné oleje a minerální oleje (jako je ropa, topný olej, černouhelný dehet atd.), pevné nečistoty jsou především saze, popel, rez, saze atd. Pokud jde o znečištění oděvů, z lidského těla jsou nečistoty, jako pot, kožní maz, krev atd.; nečistoty z jídla, jako jsou skvrny od ovoce, skvrny od oleje na vaření, skvrny od koření, škrob atd.; nečistoty z kosmetiky, jako je rtěnka, lak na nehty atd.; nečistoty z atmosféry, jako jsou saze, prach, bláto atd.; jiné, jako je inkoust, čaj, nátěr atd. Dodává se v různých typech.
Různé druhy nečistot lze obvykle rozdělit do tří hlavních kategorií: pevné nečistoty, tekuté nečistoty a speciální nečistoty.
① Pevné nečistoty
Mezi běžné pevné nečistoty patří částice popela, bahna, zeminy, rzi a sazí. Většina těchto částic má na svém povrchu elektrický náboj, většina z nich je nabitá záporně a lze je snadno adsorbovat na vláknité předměty. Pevné nečistoty se obecně obtížně rozpouštějí ve vodě, ale mohou být rozptýleny a suspendovány roztoky detergentů. Pevné nečistoty s menším hmotnostním bodem se obtížněji odstraňují.
② Tekuté nečistoty
Tekuté nečistoty jsou většinou rozpustné v oleji, včetně rostlinných a živočišných olejů, mastných kyselin, mastných alkoholů, minerálních olejů a jejich oxidů. Mezi nimi se mohou vyskytovat rostlinné a živočišné oleje, mastné kyseliny a alkalické zmýdelnění, zatímco mastné alkoholy, minerální oleje nejsou zmýdelněny alkáliemi, ale mohou být rozpustné v alkoholech, etherech a uhlovodíkových organických rozpouštědlech a emulgaci a disperzi detergentních vodných roztoků. Kapalné nečistoty rozpustné v oleji mají obecně silnou sílu s vláknitými předměty a jsou pevněji adsorbovány na vláknech.
③ Zvláštní nečistoty
Speciální nečistoty zahrnují bílkoviny, škrob, krev, lidské sekrety jako pot, kožní maz, moč a ovocné šťávy a čajové šťávy. Většina tohoto typu nečistot může být chemicky a silně adsorbována na vláknité předměty. Proto je obtížné umýt.
Různé druhy nečistot se zřídka vyskytují samostatně, ale často jsou smíchány a adsorbovány na předmět. Nečistoty mohou někdy vlivem vnějších vlivů zoxidovat, rozložit nebo rozložit a vytvořit tak nové nečistoty.
(2) Přilnavost nečistot
Oblečení, ruce atd. mohou být potřísněny, protože mezi předmětem a špínou existuje určitý druh interakce. Nečistoty ulpívají na předmětech různými způsoby, ale neexistuje více než fyzikální a chemické adheze.
①Přilnavost sazí, prachu, bláta, písku a dřevěného uhlí k oděvu je fyzická adheze. Obecně řečeno, díky této adhezi nečistot a roli mezi znečištěným předmětem je relativně slabá, odstranění nečistot je také relativně snadné. Podle různých sil lze fyzikální přilnavost nečistot rozdělit na mechanickou přilnavost a elektrostatickou přilnavost.
A: Mechanická adheze
Tento typ přilnavosti se týká především přilnavosti některých pevných nečistot (např. prachu, bahna a písku). Mechanická přilnavost je jednou ze slabších forem přilnavosti nečistot a lze ji odstranit téměř čistě mechanickými prostředky, ale když je nečistota malá (<0,1 um), je její odstranění obtížnější.
B: Elektrostatická adheze
Elektrostatická adheze se projevuje především působením nabitých částic nečistot na opačně nabité předměty. Většina vláknitých předmětů je ve vodě nabitá záporně a lze k nim snadno přilnout určitými kladně nabitými nečistotami, jako jsou vápence. Některé nečistoty, i když jsou záporně nabité, jako jsou částice sazí ve vodných roztocích, mohou ulpívat na vláknech prostřednictvím iontových můstků (iontů mezi více opačně nabitými předměty, které spolu s nimi působí můstkově) tvořených kladnými ionty ve vodě (např. , Ca2+, Mg2+ atd.).
Elektrostatické působení je silnější než jednoduché mechanické působení, takže odstraňování nečistot je poměrně obtížné.
② Chemická adheze
Chemická adheze se týká jevu nečistot působících na předmět prostřednictvím chemických nebo vodíkových vazeb. Například polární pevná špína, bílkoviny, rez a další adheze na vláknité předměty, vlákna obsahují karboxylové, hydroxylové, amidové a další skupiny, tyto skupiny a mastné nečistoty mastné kyseliny, mastné alkoholy snadno tvoří vodíkové vazby. Chemické síly jsou obecně silné a špína je proto pevněji spojena s předmětem. Tento typ nečistot je obtížné odstranit obvyklými metodami a vyžaduje speciální metody, jak se s nimi vypořádat.
Stupeň přilnavosti nečistot souvisí s povahou samotné nečistoty a povahou předmětu, na který je přilepena. Obecně částice snadno ulpívají na vláknitých předmětech. Čím menší je textura pevných nečistot, tím silnější je přilnavost. Polární nečistoty na hydrofilních předmětech, jako je bavlna a sklo, ulpívají silněji než nepolární nečistoty. Nepolární nečistoty ulpívají silněji než polární nečistoty, jako jsou polární tuky, prach a jíl, a hůře se odstraňují a čistí.
(3) Mechanismus odstraňování nečistot
Účelem mytí je odstranění nečistot. V médiu o určité teplotě (hlavně voda). Využití různých fyzikálních a chemických účinků detergentu k zeslabení nebo eliminaci účinku nečistot a umytých předmětů působením určitých mechanických sil (jako je tření rukou, míchání pračky, náraz vody), takže nečistoty a umyté předměty z účelu dekontaminace.
① Mechanismus odstraňování tekutých nečistot
A: Smáčení
Tekuté znečištění je většinou na olejové bázi. Olejové skvrny smáčí většinu vláknitých předmětů a šíří se víceméně jako olejový film na povrchu vláknitého materiálu. Prvním krokem mytí je smáčení povrchu mycí kapalinou. Pro ilustraci si povrch vlákna můžeme představit jako hladký pevný povrch.
B: Odlučování oleje - mechanismus curlingu
Druhým krokem mycí akce je odstranění oleje a mastnoty, odstranění tekutých nečistot je dosaženo jakýmsi navinutím. Kapalná špína původně existovala na povrchu ve formě rozprostřeného olejového filmu a pod přednostním smáčecím účinkem mycí kapaliny na pevném povrchu (tj. povrchu vlákna) se krok za krokem svinula do olejových perliček, které byly nahrazeny mycí kapalinou a nakonec opustily povrch pod určitými vnějšími silami.
② Mechanismus odstraňování pevných nečistot
Odstranění tekutých nečistot je především prostřednictvím přednostního smáčení nosiče nečistot mycím roztokem, přičemž jiný je mechanismus odstraňování u pevných nečistot, kde při mycím procesu jde především o smáčení hmoty nečistot a jejího povrchu nosiče mytím. řešení. V důsledku adsorpce povrchově aktivních látek na pevnou špínu a její nosný povrch se snižuje interakce mezi špínou a povrchem a snižuje se adhezní síla špíny na povrchu, takže se špina z povrchu snadno odstraňuje. dopravce.
Navíc adsorpce povrchově aktivních látek, zejména iontových, na povrchu pevné nečistoty a jejího nosiče má potenciál zvýšit povrchový potenciál na povrchu pevné nečistoty a jejího nosiče, což je příznivější pro odstranění špína. Pevné nebo obecně vláknité povrchy jsou obvykle ve vodných médiích nabity záporně a mohou proto tvořit difúzní dvojité elektronické vrstvy na hmotách nečistot nebo pevných površích. Vlivem odpuzování homogenních nábojů je oslabena přilnavost částic nečistot ve vodě k pevnému povrchu. Když se přidá aniontová povrchově aktivní látka, protože může současně zvýšit negativní povrchový potenciál částice nečistot a povrchu pevné látky, odpuzování mezi nimi se zesílí, přilnavost částice se více sníží a nečistoty se snáze odstraní. .
Neiontové povrchově aktivní látky jsou adsorbovány na obecně nabitých pevných površích, a přestože významně nemění mezifázový potenciál, mají adsorbované neiontové povrchově aktivní látky tendenci vytvářet na povrchu určitou tloušťku adsorbované vrstvy, která pomáhá předcházet opětovnému usazování nečistot.
V případě kationtových povrchově aktivních látek jejich adsorpce snižuje nebo eliminuje negativní povrchový potenciál hmoty nečistot a jejího nosného povrchu, což snižuje odpuzování mezi nečistotou a povrchem, a proto není vhodné pro odstraňování nečistot; dále, po adsorpci na pevném povrchu mají kationtové povrchově aktivní látky tendenci změnit pevný povrch na hydrofobní, a proto nevedou ke smáčení povrchu, a tudíž k mytí.
③ Odstranění speciálních zemin
Proteiny, škrob, lidské sekrety, ovocné šťávy, čajové šťávy a další podobné nečistoty se běžnými povrchově aktivními látkami obtížně odstraňují a vyžadují speciální ošetření.
Proteinové skvrny, jako jsou smetana, vejce, krev, mléko a kožní výměšky, mají tendenci srážet se na vláknech a degenerovat a získávat silnější přilnavost. Proteinové znečištění lze odstranit pomocí proteáz. Enzym proteáza štěpí proteiny v nečistotách na ve vodě rozpustné aminokyseliny nebo oligopeptidy.
Škrobové skvrny pocházejí hlavně z potravin, jiných jako je omáčka, lepidlo atd. Amyláza má katalytický účinek na hydrolýzu škrobových skvrn, což způsobuje rozklad škrobu na cukry.
Lipáza katalyzuje rozklad triglyceridů, které je obtížné odstranit běžnými metodami, jako je kožní maz a jedlé oleje, a rozkládá je na rozpustný glycerol a mastné kyseliny.
Některé barevné skvrny od ovocných šťáv, čajových šťáv, inkoustů, rtěnek atd. je často obtížné důkladně vyčistit i po opakovaném praní. Tyto skvrny lze odstranit redoxní reakcí s oxidačním nebo redukčním činidlem, jako je bělidlo, které naruší strukturu barvotvorných nebo barvivo pomocných skupin a rozloží je na menší ve vodě rozpustné složky.
(4) Mechanismus pro odstraňování skvrn chemického čištění
Výše uvedené je ve skutečnosti pro vodu jako prostředek mytí. Ve skutečnosti kvůli různým typům oděvů a jejich struktuře některé oděvy používající praní vodou nejsou vhodné nebo snadno čistitelné, některé oděvy po vyprání a dokonce i deformace, vyblednutí atd., například: většina přírodních vláken absorbuje vodu a snadno bobtná a suší a snadno se smršťuje, takže se po umytí deformuje; praním vlněných výrobků také často dochází ke srážení, některé vlněné výrobky s praním vodou se také snadno žmolkují, mění se barva; Některé hedvábné ruce se po vyprání zhorší a ztratí svůj lesk. U těchto oděvů se často používá k dekontaminaci metoda chemického čištění. Takzvané chemické čištění obecně označuje způsob praní v organických rozpouštědlech, zejména v nepolárních rozpouštědlech.
Chemické čištění je šetrnější forma praní než mytí vodou. Protože chemické čištění nevyžaduje mnoho mechanického působení, nezpůsobuje poškození, mačkání a deformaci oděvů, zatímco chemické čisticí prostředky na rozdíl od vody zřídka způsobují roztahování a smršťování. Při správném zacházení s technologií lze oděvy chemicky čistit bez zkreslení, vyblednutí barev a prodloužení životnosti.
Pokud jde o chemické čištění, existují tři široké typy nečistot.
① Nečistoty rozpustné v oleji Nečistoty rozpustné v oleji zahrnují všechny druhy oleje a mastnoty, které jsou tekuté nebo mastné a lze je rozpustit v rozpouštědlech pro chemické čištění.
② Nečistoty rozpustné ve vodě Nečistoty rozpustné ve vodě jsou rozpustné ve vodných roztocích, ale ne v prostředcích pro chemické čištění, jsou adsorbovány na oblečení ve vodném stavu, voda se odpařuje po vysrážení zrnitých pevných látek, jako jsou anorganické soli, škrob, bílkoviny atd.
③ Nečistoty nerozpustné v oleji a vodě Nečistoty nerozpustné v oleji a ve vodě nejsou rozpustné ve vodě ani nerozpustné v rozpouštědlech pro chemické čištění, jako jsou saze, silikáty různých kovů a oxidů atd.
Vzhledem k různé povaze různých typů nečistot existují různé způsoby odstraňování nečistot v procesu chemického čištění. Nečistoty rozpustné v oleji, jako jsou živočišné a rostlinné oleje, minerální oleje a tuky, jsou snadno rozpustné v organických rozpouštědlech a lze je snadněji odstranit chemickým čištěním. Vynikající rozpustnost rozpouštědel pro chemické čištění olejů a tuků v podstatě pochází z van der Wallsových sil mezi molekulami.
Pro odstranění ve vodě rozpustných nečistot, jako jsou anorganické soli, cukry, bílkoviny a pot, je nutné do chemického čisticího prostředku přidat také správné množství vody, jinak se ve vodě rozpustné nečistoty z oděvu jen obtížně odstraňují. Voda se však v chemickém čisticím prostředku obtížně rozpouští, takže pro zvýšení množství vody je třeba přidat také povrchově aktivní látky. Přítomnost vody v prostředku pro chemické čištění může způsobit hydrataci povrchu nečistot a oděvů, takže je snadné interagovat s polárními skupinami povrchově aktivních látek, což vede k adsorpci povrchově aktivních látek na povrchu. Kromě toho, když povrchově aktivní látky tvoří micely, ve vodě rozpustné nečistoty a voda mohou být solubilizovány do micel. Kromě zvýšení obsahu vody v rozpouštědle pro chemické čištění mohou povrchově aktivní látky také hrát roli v prevenci opětovného usazování nečistot, aby se zvýšil dekontaminační účinek.
Přítomnost malého množství vody je nezbytná k odstranění nečistot rozpustných ve vodě, ale příliš mnoho vody může způsobit deformaci a pomačkání některých oděvů, takže množství vody v prostředku pro chemické čištění musí být mírné.
Nečistoty, které nejsou rozpustné ve vodě ani v oleji, pevné částice, jako je popel, bláto, zemina a saze, jsou obecně přichyceny k oděvu elektrostatickými silami nebo v kombinaci s olejem. Při chemickém čištění může proud rozpouštědla, náraz způsobit elektrostatickou adsorpci nečistot a prostředek pro chemické čištění může rozpustit olej, takže kombinace oleje a nečistot a připevnění pevných částic k oděvu se odstraní v suchu. -čisticí prostředek, prostředek pro chemické čištění v malém množství vody a povrchově aktivní látky, takže ty z pevných částic nečistot mohou být stabilní suspenze, disperze, aby se zabránilo jejich opětovnému usazování na oděvu.
（5）Faktory ovlivňující mycí účinek
Směrová adsorpce povrchově aktivních látek na rozhraní a snížení povrchového (mezipovrchového) napětí jsou hlavními faktory odstraňování kapalných nebo pevných nečistot. Proces praní je však složitý a mycí účinek i při použití stejného typu pracího prostředku je ovlivněn mnoha dalšími faktory. Mezi tyto faktory patří koncentrace pracího prostředku, teplota, povaha znečištění, typ vlákna a struktura tkaniny.
① Koncentrace povrchově aktivní látky
Micely povrchově aktivních látek v roztoku hrají důležitou roli v procesu praní. Když koncentrace dosáhne kritické koncentrace micel (CMC), promývací účinek se prudce zvýší. Koncentrace detergentu v rozpouštědle by proto měla být vyšší než hodnota CMC, aby měl dobrý mycí účinek. Pokud je však koncentrace povrchově aktivní látky vyšší než hodnota CMC, přírůstkové zvýšení mycího účinku není zřejmé a není nutné koncentraci povrchově aktivní látky příliš zvyšovat.
Při odstraňování oleje solubilizací se solubilizační účinek zvyšuje se zvyšující se koncentrací povrchově aktivní látky, i když je koncentrace nad CMC. V tomto okamžiku je vhodné používat mycí prostředek lokálně centralizovaným způsobem. Pokud je například na manžetách a límci oděvu hodně nečistot, lze během praní nanést vrstvu detergentu, aby se zvýšil solubilizační účinek povrchově aktivní látky na olej.
② Teplota má velmi důležitý vliv na dekontaminaci. Obecně platí, že zvýšení teploty usnadňuje odstraňování nečistot, ale někdy může příliš vysoká teplota způsobit i nevýhody.
Zvýšení teploty usnadňuje difúzi nečistot, tuhý tuk se snadno emulguje při teplotách nad jeho bodem tání a zvýšením teploty dochází k bobtnání vláken, což vše usnadňuje odstraňování nečistot. U kompaktních tkanin se však mikromezery mezi vlákny zmenšují, když se vlákna roztahují, což je škodlivé pro odstraňování nečistot.
Změny teploty také ovlivňují rozpustnost, hodnotu CMC a velikost micel povrchově aktivních látek, a tím ovlivňují mycí účinek. Rozpustnost povrchově aktivních látek s dlouhými uhlíkovými řetězci je při nízkých teplotách nízká a někdy je rozpustnost dokonce nižší než hodnota CMC, takže teplota praní by měla být přiměřeně zvýšena. Vliv teploty na hodnotu CMC a velikost micel je odlišný pro iontové a neiontové povrchově aktivní látky. U iontových povrchově aktivních látek zvýšení teploty obecně zvyšuje hodnotu CMC a snižuje velikost micel, což znamená, že by se koncentrace povrchově aktivní látky v pracím roztoku měla zvýšit. U neiontových povrchově aktivních látek vede zvýšení teploty ke snížení hodnoty CMC a výraznému zvýšení objemu micel, takže je zřejmé, že vhodné zvýšení teploty pomůže neiontové povrchově aktivní látce uplatnit svůj povrchově aktivní účinek. . Teplota by však neměla překročit bod zákalu.
Stručně řečeno, optimální teplota praní závisí na složení pracího prostředku a na mytém předmětu. Některé prací prostředky mají dobrý prací účinek při pokojové teplotě, zatímco jiné mají velmi rozdílnou detergentnost mezi studeným a teplým praním.
③ Pěna
Je zvykem zaměňovat pěnivost s mycím účinkem v domnění, že prací prostředky s vysokou pěnivostí mají dobrý mycí účinek. Výzkum ukázal, že neexistuje přímá úměra mezi mycím účinkem a množstvím pěny. Například mytí s málo pěnivými detergenty není o nic méně účinné než mytí s vysoce pěnivými detergenty.
Přestože pěna přímo nesouvisí s mytím, jsou příležitosti, kdy pomáhá odstranit nečistoty, například při ručním mytí nádobí. Při drhnutí koberců může pěna odvádět i prach a jiné pevné částice nečistot, velký podíl prachu tvoří nečistoty z koberců, takže prostředky na čištění koberců by měly mít určitou pěnivost.
Síla pěny je důležitá i u šamponů, kde jemná pěna produkovaná tekutinou během šamponování nebo koupání zanechává vlasy promaštěné a pohodlné.
④ Odrůdy vláken a fyzikální vlastnosti textilií
Kromě chemické struktury vláken, která ovlivňuje přilnavost a odstraňování nečistot, má na snadnost odstranění nečistot vliv vzhled vláken a organizace příze a tkaniny.
Šupiny vlněných vláken a zakřivené ploché stuhy bavlněných vláken s větší pravděpodobností hromadí nečistoty než hladká vlákna. Například saze znečištěné na celulózových filmech (viskózových filmech) lze snadno odstranit, zatímco saze zašpiněné na bavlněných tkaninách je obtížné vyprat. Dalším příkladem je, že tkaniny s krátkými vlákny vyrobené z polyesteru jsou náchylnější k hromadění olejových skvrn než tkaniny s dlouhými vlákny a olejové skvrny na tkaninách s krátkými vlákny se také obtížněji odstraňují než olejové skvrny na tkaninách s dlouhými vlákny.
Pevně zkroucené příze a těsné tkaniny mohou díky malé mezeře mezi vlákny odolat vnikání nečistot, ale totéž může také zabránit pracím kapalinám, aby vyloučily vnitřní nečistoty, takže těsné tkaniny začnou dobře odolávat nečistotám, ale jakmile se zašpiní mytí je také obtížnější.
⑤ Tvrdost vody
Koncentrace iontů Ca2+, Mg2+ a dalších kovů ve vodě má velký vliv na mycí účinek, zvláště když se aniontové povrchově aktivní látky setkají s ionty Ca2+ a Mg2+ tvořícími vápenaté a hořečnaté soli, které jsou hůře rozpustné a snižují její detergentnost. V tvrdé vodě, i když je koncentrace povrchově aktivní látky vysoká, je detergentní účinek stále mnohem horší než při destilaci. Aby povrchově aktivní látka měla nejlepší mycí účinek, měla by být koncentrace iontů Ca2+ ve vodě snížena na 1 x 10-6 mol/l (CaCO3 na 0,1 mg/l) nebo méně. To vyžaduje přidání různých změkčovadel do pracího prostředku.
Čas odeslání: 25. února 2022