1. Tensão superficial
A força de contração por unidade de comprimento na superfície de um líquido é chamada de tensão superficial, medida em n • m-1.
2. Atividade superficial e surfactante
A propriedade que pode reduzir a tensão superficial dos solventes é chamada de atividade da superfície, e as substâncias com atividade da superfície são chamadas de substâncias ativas da superfície.
O surfactante refere -se a substâncias ativas de superfície que podem formar micelas e outros agregados em soluções aquosas, têm alta atividade superficial e também têm funções de umedecimento, emulsificante, espuma, lavagem e outras funções.
3. Características estruturais moleculares do surfactante
O surfactante são compostos orgânicos com estruturas e propriedades especiais que podem alterar significativamente a tensão interfacial entre duas fases ou a tensão superficial de líquidos (geralmente água) e possuem propriedades como umedecimento, espuma, emulsificação e lavagem.
Estruturalmente falando, os surfactantes compartilham uma característica comum de conter dois grupos funcionais diferentes em suas moléculas. Uma extremidade é um grupo não polar de cadeia longa que é solúvel em petróleo, mas insolúvel em água, conhecida como grupo hidrofóbico ou grupo hidrofóbico. Esses grupos hidrofóbicos geralmente são hidrocarbonetos de cadeia longa, às vezes também fluorina orgânica, organossilício, organofosforado, cadeias de organotina, etc. A outra extremidade é um grupo funcional solúvel em água, ou seja, um grupo hidrofílico ou grupo hidrofílico. O grupo hidrofílico deve ter hidrofilicidade suficiente para garantir que todo o surfactante seja solúvel em água e tenha a solubilidade necessária. Devido à presença de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos em surfactantes, eles podem se dissolver em pelo menos uma fase da fase líquida. As propriedades hidrofílicas e oleofílicas dos surfactantes são chamadas de anfifilicidade.
4.Tipos de surfactantes
Os surfactantes são moléculas anfifílicas que possuem grupos hidrofóbicos e hidrofílicos. Os grupos hidrofóbicos de surfactantes são geralmente compostos de hidrocarbonetos de cadeia longa, como alquil C8-C20 de cadeia ramificada, alquil C8-C20, alquilfenil (com 8-16 átomos de alquil carbono), etc. A diferença nos grupos hidrofóbicos é principalmente nos tipos mais de alterações estruturais de hidráulho de hidrónio-hidrogenia, com tipos relativamente pequenos de hidrofóbicos. Portanto, as propriedades dos surfactantes estão principalmente relacionadas a grupos hidrofílicos, além do tamanho e forma dos grupos hidrofóbicos. As alterações estruturais dos grupos hidrofílicas são maiores que as dos grupos hidrofóbicos; portanto, a classificação de surfactantes geralmente se baseia na estrutura dos grupos hidrofílicos. Essa classificação se baseia principalmente em se os grupos hidrofílicos são iônicos, dividindo -os em tipos aniônicos, catiônicos, não iônicos, zwitteriônicos e outros tipos especiais de surfactantes.
5. Características da solução aquosa de surfactante
① Adsorção de surfactantes em interfaces
As moléculas de surfactante possuem grupos lipofílicos e hidrofílicos, tornando -os moléculas anfifílicas. A água é um líquido fortemente polar. Quando os surfactantes se dissolvem na água, de acordo com o princípio da similaridade da polaridade e da repulsão da diferença de polaridade, seus grupos hidrofílicos são atraídos para a fase aquática e se dissolvem na água, enquanto seus grupos lipofílicos repelem a água e deixam a água. Como resultado, as moléculas de surfactante (ou íons) adsorvam na interface entre as duas fases, reduzindo a tensão interfacial entre as duas fases. Quanto mais moléculas de surfactante (ou íons) são adsorvidas na interface, maior a diminuição da tensão interfacial.
② Algumas propriedades da membrana de adsorção
Pressão superficial da membrana de adsorção: os surfactantes adsorvam na interface gas-líquido para formar uma membrana de adsorção. Se uma placa flutuante móvel sem atrito for colocada na interface e a placa flutuante empurra a membrana de adsorção ao longo da superfície da solução, a membrana exerce uma pressão na placa flutuante, que é chamada de pressão da superfície.
Viscosidade da superfície: como a pressão da superfície, a viscosidade da superfície é uma propriedade exibida por filmes moleculares insolúveis. Suspenda um anel de platina com um fio de metal fino, faça com que seu plano entre em contato com a superfície da água da pia, gire o anel de platina, o anel de platina é prejudicado pela viscosidade da água e a amplitude gradualmente atenua, segundo a qual a viscosidade da superfície pode ser medida. O método é: primeiro conduza experimentos na superfície da água pura, meça a atenuação da amplitude e depois meça a atenuação após a formação da máscara facial da superfície e calcule a viscosidade da máscara facial da superfície a partir da diferença entre os dois.
A viscosidade da superfície está intimamente relacionada à firmeza da máscara facial da superfície. Como o filme de adsorção tem pressão e viscosidade da superfície, ele deve ser elástico. Quanto maior a pressão da superfície e a viscosidade da membrana de adsorção, maior seu módulo elástico. O módulo elástico do filme de adsorção de superfície é de grande importância no processo de estabilização de espuma.
③ Formação de micelas
A solução diluída dos surfactantes segue as leis das soluções ideais. A quantidade de adsorção de surfactantes na superfície de uma solução aumenta com a concentração da solução. Quando a concentração atinge ou excede um determinado valor, a quantidade de adsorção não aumenta mais. Essas moléculas de surfactante excessivas na solução são desordenadas ou existem de maneira regular. Tanto a prática quanto a teoria mostraram que eles formam agregados em solução, que são chamados micelas.
Concentração crítica de micelas: a concentração mínima na qual os surfactantes formam micelas em uma solução é chamada de concentração crítica de micelas.
④ O valor CMC do surfactante comum.
6. Valor de equilíbrio hidrofílico e oleofílico
O HLB representa o equilíbrio lipofílico hidrofílico, que representa os valores de equilíbrio hidrofílico e lipofílico dos grupos hidrofílicos e lipofílicos de um surfactante, ou seja, o valor HLB do surfactante. Um alto valor de HLB indica forte hidrofilicidade e lipofilicidade fraca da molécula; Pelo contrário, possui forte lipofilicidade e fraca hidrofilicidade.
① Regulamentos sobre o valor HLB
O valor do HLB é um valor relativo; portanto, ao formular o valor do HLB, como padrão, o valor HLB da parafina sem propriedades hidrofílicas é definido como 0, enquanto o valor HLB do dodecilsulfato de sódio com solubilidade em água forte é definida como 40. Portanto, o valor do HLB dos surfactantes está geralmente dentro do intervalo de 140. De um modo geral, os emulsificantes com valores de HLB inferiores a 10 são lipofílicos, enquanto os emulsificantes com valores de HLB maiores que 10 são hidrofílicos. Portanto, o ponto de virada da lipofilicidade à hidrofilicidade é de aproximadamente 10.
7. Efeitos de emulsificação e solubilização
Dois líquidos imiscíveis, um formado pela dispersão de partículas (gotículas ou cristais líquidos) na outra, são chamados emulsões. Ao formar uma emulsão, a área interfacial entre os dois líquidos aumenta, tornando o sistema termodinamicamente instável. Para estabilizar a emulsão, um terceiro componente - emulsificante - precisa ser adicionado para reduzir a energia interfacial do sistema. Os emulsificantes pertencem a surfactantes, e sua principal função é atuar como emulsificantes. A fase em que as gotículas existem em uma emulsão é chamada de fase dispersa (ou fase interna, fase descontínua), e a outra fase conectada é chamada de meio disperso (ou fase externa, fase contínua).
① Emulsificantes e emulsões
As emulsões comuns consistem em uma fase de água ou solução aquosa, e a outra fase de compostos orgânicos que são imiscíveis com água, como óleos, ceras, etc. A emulsão formada pela água e pelo óleo pode ser dividida em dois tipos com base em sua dispersão: o óleo disperso em água forma uma água na emulsão de óleo, representada por O/W (Oil/Oil/Oil); A água dispersa em petróleo forma uma água na emulsão de petróleo, representada por W/O (água/óleo). Além disso, a água complexa em óleo na água sem emulsões de água em água em água em óleo O/W/O também pode se formar.
O emulsificante estabiliza a emulsão, reduzindo a tensão interfacial e formando uma máscara facial de monocamada.
Requisitos para emulsificantes na emulsificação: R: Os emulsificantes devem ser capazes de adsorver ou enriquecer na interface entre as duas fases, reduzindo a tensão interfacial; B: Os emulsificantes devem dar a partículas uma carga elétrica, causando repulsão eletrostática entre partículas ou formando um filme de proteção estável e altamente viscoso ao redor das partículas. Portanto, as substâncias usadas como emulsificantes devem ter grupos anfifílicos para ter efeitos emulsificantes, e os surfactantes podem atender a esse requisito.
② Métodos de preparação de emulsões e fatores que afetam a estabilidade da emulsão
Existem dois métodos para preparar emulsões: uma é usar métodos mecânicos para dispersar o líquido em pequenas partículas em outro líquido, que é comumente usado na indústria para preparar emulsões; Outro método é dissolver um líquido em um estado molecular em outro líquido e depois permitir que ele se agregue adequadamente para formar uma emulsão.
A estabilidade das emulsões refere -se à sua capacidade de resistir à agregação de partículas e causar separação de fases. As emulsões são sistemas termodinamicamente instáveis com energia livre significativa. Portanto, a estabilidade de uma emulsão realmente se refere ao tempo necessário para que o sistema atinja o equilíbrio, ou seja, o tempo necessário para que um líquido no sistema se separe.
Quando existem moléculas orgânicas polares, como álcool graxo, ácidos graxos e amina gordurosa na máscara facial, a força da membrana aumenta significativamente. Isso ocorre porque as moléculas de emulsificantes na camada de adsorção de interface interagem com moléculas polares como álcool, ácido e amina para formar um "complexo", o que aumenta a força da máscara facial da interface.
Os emulsificantes compostos por dois ou mais surfactantes são chamados de emulsificantes mistos. Os emulsificantes mistos adsorvem na interface de água/óleo, e as interações intermoleculares podem formar complexos. Devido à forte interação intermolecular, a tensão interfacial é significativamente reduzida, a quantidade de emulsificante adsorvida na interface aumenta significativamente e a densidade e a força da máscara facial interfacial formada aumentam.
A carga das gotículas tem um impacto significativo na estabilidade das emulsões. Emulsões estáveis normalmente têm gotículas com cargas elétricas. Ao usar emulsificantes iônicos, os íons emulsificantes adsorveram na interface inserem seus grupos lipofílicos na fase oleosa, enquanto os grupos hidrofílicos estão na fase aquática, tornando as gotículas carregadas. Devido ao fato de que as gotículas da emulsão carregam a mesma carga, elas se repelem e não são facilmente aglomeradas, resultando em maior estabilidade. Pode -se observar que quanto mais os íons emulsificantes adsoravam nas gotículas, maior a sua carga e maior a capacidade de impedir a coalescência de gotículas, tornando o sistema de emulsão mais estável.
A viscosidade do meio de dispersão de emulsão tem um certo impacto na estabilidade da emulsão. Geralmente, quanto maior a viscosidade do meio de dispersão, maior a estabilidade da emulsão. Isso ocorre porque a viscosidade do meio de dispersão é alta, o que dificulta fortemente o movimento browniano das gotículas líquidas, diminui a colisão entre as gotículas e mantém o sistema estável. As substâncias poliméricas que geralmente são solúveis em emulsões podem aumentar a viscosidade do sistema e aumentar a estabilidade da emulsão. Além disso, o polímero também pode formar uma máscara facial de interface sólida, tornando o sistema de emulsão mais estável.
Em alguns casos, adicionar pó sólido também pode estabilizar a emulsão. O pó sólido não está em água, óleo ou na interface, dependendo da capacidade de umedecimento do óleo e da água no pó sólido. Se o pó sólido não estiver completamente molhado pela água e puder ser molhado por óleo, ele permanecerá na interface do óleo de água.
A razão pela qual o pó sólido não estabiliza a emulsão é que o pó coletado na interface não fortaleça a máscara facial da interface, que é semelhante às moléculas de emulsificantes de adsorção da interface. Portanto, quanto mais próximas as partículas de pó sólido são dispostas na interface, mais estável será a emulsão.
Os surfactantes têm a capacidade de aumentar significativamente a solubilidade de compostos orgânicos insolúveis ou ligeiramente solúveis em água após a formação de micelas em solução aquosa, e a solução é transparente no momento. Esse efeito das micelas é chamado de solubilização. Os surfactantes que podem produzir efeitos solubilizantes são chamados solubilizantes, e os compostos orgânicos solubilizados são chamados compostos solubilizados.
8. Espuma
A espuma desempenha um papel importante no processo de lavagem. A espuma refere -se ao sistema de dispersão no qual o gás é disperso em líquido ou sólido. O gás é a fase de dispersão, e líquido ou sólido é o meio de dispersão. O primeiro é chamado de espuma líquida, enquanto o último é chamado de espuma sólida, como plástico de espuma, vidro de espuma, cimento de espuma, etc.
(1) Formação de espuma
A espuma aqui refere -se à agregação de bolhas separadas por filme líquido. Devido à grande diferença de densidade entre a fase dispersa (gás) e o meio disperso (líquido) e a baixa viscosidade do líquido, a espuma sempre pode subir ao nível do líquido rapidamente.
O processo de formação de espuma é trazer uma grande quantidade de gás para o líquido, e as bolhas no líquido retornam rapidamente à superfície do líquido, formando um agregado de bolha separado por uma pequena quantidade de líquido e gás
A espuma tem duas características notáveis na morfologia: uma é que as bolhas como fase dispersa são frequentemente poliédricas, porque, na interseção de bolhas, há uma tendência para o filme líquido se tornar mais fino, tornando as bolhas poliedrais. Quando o filme líquido se torna mais fino até certo ponto, as bolhas quebram; Segundo, o líquido puro não pode formar espuma estável, mas o líquido que pode formar espuma é de pelo menos dois ou mais componentes. A solução aquosa de surfactante é um sistema típico fácil de gerar espuma, e sua capacidade de gerar espuma também está relacionada a outras propriedades.
Os surfactantes com boa capacidade de espuma são chamados de agentes de espuma. Embora o agente de espuma tenha boa capacidade de espuma, a espuma formada pode não ser capaz de manter por um longo tempo, ou seja, sua estabilidade pode não ser boa. Para manter a estabilidade da espuma, uma substância que pode aumentar a estabilidade da espuma é frequentemente adicionada ao agente de espuma, que é chamado de estabilizador de espuma. Os estabilizadores de espuma comumente usados são a dietanolamina de Lauroil e o óxido de dodecil dimetil amina.
(2) Estabilidade de espuma
A espuma é um sistema termodinamicamente instável, e a tendência final é que a área superficial total do líquido no sistema diminui e a energia livre diminui após a quebra da bolha. O processo de infiltração é o processo em que o filme líquido que separa a espessura do gás muda até que se rompe. Portanto, a estabilidade da espuma é determinada principalmente pela velocidade da descarga líquida e pela força do filme líquido. Existem vários outros fatores de influência.
① Tensão superficial
Do ponto de vista da energia, a baixa tensão superficial é mais favorável para a formação de espuma, mas não pode garantir a estabilidade da espuma. A baixa tensão da superfície, a baixa diferença de pressão, a velocidade lenta de descarga do líquido e o afinamento líquido do filme líquido são propícios à estabilidade da espuma.
② Viscosidade da superfície
O fator -chave que determina a estabilidade da espuma é a força do filme líquido, que é determinado principalmente pela firmeza do filme de adsorção de superfície, medido pela viscosidade da superfície. As experiências mostram que a espuma produzida pela solução com maior viscosidade da superfície tem uma vida útil mais longa. Isso ocorre porque a interação entre moléculas adsorvidas na superfície leva ao aumento da força da membrana, melhorando assim a vida útil da espuma.
③ Viscosidade da solução
Quando a viscosidade do próprio líquido aumenta, o líquido no filme líquido não é fácil de ser descarregado, e a velocidade da espessura do filme líquido é lenta, o que atrasa o tempo do filme líquido ruptura e aumenta a estabilidade da espuma.
④ O efeito 'reparando' da tensão superficial
Os surfactantes adsorvidos na superfície do filme líquido têm a capacidade de resistir à expansão ou contração da superfície do filme líquido, que nos referimos como efeito de reparo. Isso ocorre porque há um filme líquido de surfactantes adsorvido na superfície e a expansão de sua área de superfície reduzirá a concentração de moléculas adsorvidas na superfície e aumentará a tensão superficial. Expandir ainda mais a superfície exigirá maior esforço. Por outro lado, o encolhimento da área da superfície aumentará a concentração de moléculas adsorvidas na superfície, reduzindo a tensão superficial e dificultando ainda mais o encolhimento.
⑤ A difusão de gás através de um filme líquido
Devido à existência de pressão capilar, a pressão de pequenas bolhas na espuma é maior que a de grandes bolhas, o que fará com que o gás nas pequenas bolhas se difunda nas bolhas grandes de baixa pressão através do filme líquido, resultando nas fenômenos de que as pequenas bolhas se tornam menores, as grandes bolhas se tornam maiores e, finalmente, as quebras de espuma. Se o surfactante for adicionado, a espuma será uniforme e densa ao espuma, e não é fácil de infiltrar. Como o surfactante é organizado de perto no filme líquido, é difícil ventilar, o que torna a espuma mais estável.
⑥ A influência da carga superficial
Se o filme líquido de espuma for carregado com o mesmo símbolo, as duas superfícies do filme líquido se repelirão, impedindo que o filme líquido diminua ou até a destruição. Os surfactantes iônicos podem fornecer esse efeito estabilizador.
Em conclusão, a força do filme líquido é o fator -chave para determinar a estabilidade da espuma. Como surfactante para agentes de espuma e estabilizadores de espuma, o aperto e a firmeza das moléculas adsorvidas pela superfície são os fatores mais importantes. Quando a interação entre as moléculas adsorvidas na superfície é forte, as moléculas adsorvidas são organizadas de perto, o que não apenas torna a máscara facial da superfície ter alta resistência, mas também torna a solução adjacente à máscara facial da superfície difícil de fluir devido à alta viscosidade da superfície, por isso é relativamente difícil para o filme líquido para drenar e a sobrinha de sobrinha da líquida da líquida. Além disso, moléculas de superfície organizadas de perto também podem reduzir a permeabilidade das moléculas de gás e, assim, aumentar a estabilidade da espuma.
(3) destruição de espuma
O princípio básico de destruir a espuma é alterar as condições para produzir espuma ou eliminar os fatores de estabilidade da espuma; portanto, existem dois métodos de infiltração, físico e químico.
A doação física é alterar as condições sob as quais a espuma é gerada, mantendo a composição química da solução de espuma inalterada. Por exemplo, distúrbios de força externa, temperatura ou mudança de pressão e tratamento ultrassônico são métodos físicos eficazes para eliminar a espuma.
O método químico de infiltração é adicionar algumas substâncias para interagir com o agente de espuma, reduzir a força do filme líquido na espuma e depois reduzir a estabilidade da espuma para alcançar o objetivo do doenamento. Tais substâncias são chamadas de infalíveis. A maioria dos infratores são surfactantes. Portanto, de acordo com o mecanismo de parada, os infilitadores devem ter uma forte capacidade de reduzir a tensão superficial, ser facilmente adsorvidos na superfície e ter interações fracas entre moléculas adsorvidas pela superfície, resultando em uma estrutura de arranjo relativamente solta das moléculas adsorvidas.
Existem vários tipos de defensores, mas eles são principalmente surfactantes não iônicos. Os surfactantes não iônicos têm propriedades anti -espumantes próximas ou acima de seu ponto de nuvem e são comumente usadas como inabalistas. Os álcoois, especialmente aqueles com estruturas de ramificação, ácidos graxos e ésteres, poliamidas, fosfatos, óleos de silicone etc., também são comumente usados como excelentes infilantes.
(4) espuma e lavagem
Não há relação direta entre espuma e efeito de lavagem, e a quantidade de espuma não significa que o efeito de lavagem seja bom ou ruim. Por exemplo, o desempenho espumante de surfactantes não iônicos é muito inferior ao sabão, mas seu poder de limpeza é muito melhor que o sabão.
Em alguns casos, a espuma é útil para remover a sujeira. Por exemplo, ao lavar louças de mesa em casa, a espuma do detergente pode tirar as quedas de óleo lavadas; Ao esfregar o tapete, a espuma ajuda a tirar sujeira sólida, como poeira e pó. Além disso, a espuma às vezes pode ser usada como um sinal de que o detergente é eficaz, porque as manchas de óleo gorduroso podem inibir a espuma do detergente. Quando houver muitas manchas de óleo e muito pouco detergente, não haverá espuma ou a espuma original desaparecerá. Às vezes, a espuma também pode ser usada como um indicador de se a enxágue está limpa. Como a quantidade de espuma na solução de lavagem tende a diminuir com a diminuição do conteúdo de detergente, o grau de enxágue pode ser avaliado pela quantidade de espuma.
9. Processo de lavagem
Em um sentido amplo, a lavagem é o processo de remover componentes indesejados do objeto que está sendo lavado e alcançar um certo objetivo. Lavar no sentido usual refere -se ao processo de remoção de sujeira da superfície de um transportador. Durante a lavagem, a interação entre sujeira e transportadora é enfraquecida ou eliminada através da ação de algumas substâncias químicas (como detergentes), transformando a combinação de sujeira e transportadora na combinação de sujeira e detergente, fazendo com que a sujeira e o transportador se destacem. Como os objetos a serem lavados e a sujeira a ser removida são diversos, a lavagem é um processo muito complexo, e o processo básico de lavagem pode ser representado pelo seguinte relacionamento simples
Transportadora • sujeira+detergente = transportadora+sujeira • detergente
O processo de lavagem geralmente pode ser dividido em dois estágios: um é a separação da sujeira e seu transportador sob a ação do detergente; A segunda é que a sujeira destacada é dispersa e suspensa no meio. O processo de lavagem é um processo reversível, e a sujeira que é dispersa ou suspensa no meio também pode ser precipitada do meio na lavanderia. Portanto, um excelente detergente não deve apenas ter a capacidade de destacar a sujeira da transportadora, mas também ter boa capacidade de dispersar e suspender a sujeira e impedir que a sujeira deposite novamente.
(1) tipos de sujeira
Mesmo para o mesmo item, o tipo, a composição e a quantidade de sujeira variam dependendo do ambiente de uso. A sujeira do corpo de petróleo inclui principalmente óleos de animais e vegetais, bem como óleos minerais (como óleo bruto, óleo combustível, alcatrão de carvão etc.), enquanto a sujeira sólida inclui principalmente fumaça, poeira, ferrugem, preto de carbono etc. em termos de sujeira de roupas, há sujeira do corpo humano, como suor, sebum, sangue, etc; Sujeira de comida, como manchas de frutas, manchas de óleo comestíveis, manchas de tempero, amido, etc; Sujeira trazida por cosméticos, como batom e esmalte; Sujeira da atmosfera, como fumaça, poeira, solo, etc; Outros materiais como tinta, chá, tinta etc. Pode -se dizer que existem vários tipos diversos e diversos.
Vários tipos de sujeira geralmente podem ser divididos em três categorias: sujeira sólida, sujeira líquida e sujeira especial.
① A sujeira sólida comum inclui partículas como cinzas, lama, solo, ferrugem e preto de carbono. A maioria dessas partículas tem uma carga superficial, principalmente negativa e é facilmente adsorvida em objetos fibrosos. Geralmente, a sujeira sólida é difícil de dissolver na água, mas pode ser dispersa e suspensa por soluções de detergente. É difícil remover sujeira sólida com pequenas partículas.
② A sujeira líquida é principalmente solúvel em óleo, incluindo óleos de animais e vegetais, ácidos graxos, álcoois graxos, óleos minerais e seus óxidos. Entre eles, óleos animais e vegetais e ácidos graxos podem sofrer saponificação com álcalis, enquanto álcoois gordurosos e óleos minerais não são saponificados por álcalis, mas podem se dissolver em álcoois, éteres e solventes orgânicos de hidrocarbonetos e ser emulsificados e dispersos por soluções aquosas detergentes. A sujeira líquida solúvel em óleo geralmente tem uma forte força de interação com objetos fibrosos e adsorves firmemente nas fibras.
③ A sujeira especial inclui proteínas, amido, sangue, secreções humanas, como suor, sebo, urina, além de suco de frutas, suco de chá, etc. A maioria desses tipos de sujeira pode adsorver fortemente em objetos fibrosos através de reações químicas. Portanto, lavar isso é bastante difícil.
Vários tipos de sujeira raramente existem sozinhos, muitas vezes misturados e adsorvidos em objetos. Às vezes, a sujeira pode oxidar, decompor ou deteriorar -se sob influências externas, resultando na formação de nova sujeira.
(2) o efeito de adesão da sujeira
A razão pela qual roupas, mãos, etc. podem ficar sujas é porque há algum tipo de interação entre objetos e sujeira. Existem vários efeitos de adesão da sujeira nos objetos, mas eles são principalmente adesão física e adesão química.
① A adesão física de cinzas de cigarro, poeira, sedimento, preto de carbono e outras substâncias à roupa. De um modo geral, a interação entre a sujeira aderida e o objeto contaminada é relativamente fraca, e a remoção da sujeira também é relativamente fácil. Segundo diferentes forças, a adesão física da sujeira pode ser dividida em adesão mecânica e adesão eletrostática.
R: A adesão mecânica refere -se principalmente à adesão de sujeira sólida, como poeira e sedimento. A adesão mecânica é um método de adesão fraca para sujeira, que quase pode ser removido por métodos mecânicos simples. No entanto, quando o tamanho das partículas da sujeira é pequeno (<0,1um), é mais difícil de remover.
B: A adesão eletrostática é manifestada principalmente pela ação de partículas de sujeira carregadas em objetos com cargas opostas. A maioria dos objetos fibrosos carrega uma carga negativa na água e é facilmente aderida pela sujeira carregada positivamente, como a cal. Alguma sujeira, embora carregada negativamente, como partículas pretas de carbono em soluções aquosas, podem aderir às fibras através de pontes de íons formadas por íons positivos (como Ca2+, Mg2+, etc.) na água (os íons agem juntos entre múltiplas cargas opostas, agindo como pontes).
A eletricidade estática é mais forte que a ação mecânica simples, tornando relativamente difícil remover a sujeira.
③ Remoção de sujeira especial
Proteínas, amido, secreções humanas, suco de frutas, suco de chá e outros tipos de sujeira são difíceis de remover com surfactantes gerais e requerem métodos de tratamento especiais.
Manchas de proteínas, como creme, ovos, sangue, leite e excrementos da pele, são propensas a coagulação e desnaturação nas fibras e aderem com mais firmeza. Para incrustação de proteínas, a protease pode ser usada para removê -la. A protease pode quebrar proteínas na sujeira em aminoácidos ou oligopeptídeos solúveis em água.
As manchas de amido vêm principalmente de comida, enquanto outras como sucos de carne, pasta, etc. As enzimas de amido têm um efeito catalítico na hidrólise de manchas de amido, quebrando amido em açúcares.
A lipase pode catalisar a decomposição de alguns triglicerídeos difíceis de remover pelos métodos convencionais, como o sebo secretado pelo corpo humano, óleos comestíveis, etc., para quebrar triglicerídeos em glicerol solúvel e ácidos graxos.
Algumas manchas coloridas de suco de frutas, suco de chá, tinta, batom etc. geralmente são difíceis de limpar completamente, mesmo após a lavagem repetida. Esse tipo de mancha pode ser removido por reações de redução de oxidação usando oxidantes ou agentes redutores, como alvejante, que quebram a estrutura dos grupos cromóforos ou cromóforos e degradam-os em componentes menores solúveis em água.
Da perspectiva da limpeza a seco, existem aproximadamente três tipos de sujeira.
① A sujeira solúvel em óleo inclui vários óleos e gorduras, que são líquidos ou oleosos e solúveis em solventes de limpeza a seco.
② A sujeira solúvel em água é solúvel em solução aquosa, mas insolúvel em agentes de limpeza a seco. Ele adsorve em roupas na forma de uma solução aquosa e, depois que a água evapora, são precipitados sólidos granulares, como sais inorgânicos, amido, proteínas etc.
③ A sujeira insolúvel em água a óleo é insolúvel em solventes de água e de limpeza a seco, como preto de carbono, vários silicatos de metal e óxidos.
Devido às diferentes propriedades de vários tipos de sujeira, existem diferentes maneiras de remover a sujeira durante o processo de limpeza a seco. A sujeira solúvel em óleo, como óleos de animais e vegetais, óleos minerais e gorduras, é facilmente solúvel em solventes orgânicos e pode ser facilmente removida durante a limpeza a seco. A excelente solubilidade dos solventes de limpeza a seco para óleo e graxa é essencialmente devido às forças de van der Waals entre moléculas.
Para a remoção de sujeira solúvel em água, como sais inorgânicos, açúcares, proteínas, suor etc., também é necessário adicionar uma quantidade apropriada de água ao agente de limpeza a seco, caso contrário, a sujeira solúvel em água é difícil de remover das roupas. Mas a água é difícil de dissolver em agentes de limpeza a seco; portanto, para aumentar a quantidade de água, os surfactantes precisam ser adicionados. A água presente nos agentes de limpeza a seco pode hidratar a sujeira e a superfície das roupas, facilitando a interação com os grupos polares de surfactantes, o que é benéfico para a adsorção de surfactantes na superfície. Além disso, quando os surfactantes formam micelas, a sujeira solúvel em água e a água podem ser solubilizadas nas micelas. Os surfactantes podem não apenas aumentar o teor de água nos solventes de limpeza a seco, mas também impedir a deposição de sujeira para melhorar o efeito de limpeza.
A presença de uma pequena quantidade de água é necessária para remover a sujeira solúvel em água, mas a água excessiva pode fazer com que algumas roupas se deformem, rugas etc., portanto o teor de água no detergente seco deve ser moderado.
Partículas sólidas como cinzas, lama, solo e preto de carbono, que não são solúveis em água nem solúveis em óleo, geralmente aderem a roupas por adsorção eletrostática ou combinando com manchas de óleo. Na limpeza a seco, o fluxo e o impacto dos solventes podem fazer com que a sujeira adsorvida por forças eletrostáticas caia, enquanto os agentes de limpeza a seco podem dissolver manchas de óleo, causando partículas sólidas que se combinam com as manchas de óleo e aderem às roupas para cair do agente de limpeza a seco. A pequena quantidade de água e surfactantes no agente de limpeza a seco pode suspender e dispersar de forma estável as partículas sólidas de sujeira que caem, impedindo -as de depositar as roupas novamente.
(5) fatores que afetam o efeito de lavagem
A adsorção direcional de surfactantes na interface e a redução da tensão da superfície (interfacial) são os principais fatores para a remoção de incrustação líquida ou sólida. Mas o processo de lavagem é relativamente complexo e até o efeito de lavagem do mesmo tipo de detergente é afetado por muitos outros fatores. Esses fatores incluem a concentração de detergente, temperatura, natureza da sujeira, tipo de fibra e estrutura de tecido.
① Concentração de surfactantes
As micelas dos surfactantes na solução desempenham um papel importante no processo de lavagem. Quando a concentração atinge a concentração crítica de micelas (CMC), o efeito de lavagem aumenta acentuadamente. Portanto, a concentração de detergente no solvente deve ser maior que o valor do CMC para obter um bom efeito de lavagem. No entanto, quando a concentração de surfactantes excede o valor do CMC, o aumento do efeito de lavagem se torna menos significativo e o aumento excessivo na concentração de surfactantes é desnecessário.
Ao usar a solubilização para remover manchas de óleo, mesmo que a concentração esteja acima do valor do CMC, o efeito da solubilização ainda aumenta com o aumento da concentração de surfactante. Neste momento, é aconselhável usar detergente localmente, como os punhos e colares de roupas onde há muita sujeira. Ao lavar, uma camada de detergente pode ser aplicada primeiro para melhorar o efeito de solubilização dos surfactantes nas manchas de petróleo.
② Temperatura tem um impacto significativo no efeito de limpeza. No geral, aumentar a temperatura é benéfico para remover a sujeira, mas às vezes a temperatura excessiva também pode causar fatores adversos.
Um aumento de temperatura é benéfico para a difusão da sujeira. As manchas de óleo sólidas são facilmente emulsionadas quando a temperatura está acima do ponto de fusão e as fibras também aumentam seu grau de expansão devido ao aumento da temperatura. Esses fatores são todos benéficos para a remoção da sujeira. No entanto, para tecidos apertados, as lacunas micro entre fibras são reduzidas após a expansão da fibra, o que não é propício à remoção da sujeira.
As alterações de temperatura também afetam a solubilidade, o valor CMC e o tamanho da micela dos surfactantes, afetando assim o efeito de lavagem. Os surfactantes da cadeia de carbono longos têm menor solubilidade a baixas temperaturas e, às vezes, ainda menor solubilidade que o valor do CMC. Nesse caso, a temperatura de lavagem deve ser aumentada adequadamente. O efeito da temperatura no valor do CMC e no tamanho da micelle é diferente para surfactantes iônicos e não iônicos. Para surfactantes iônicos, um aumento na temperatura geralmente leva a um aumento no valor do CMC e uma diminuição no tamanho da micel. Isso significa que a concentração de surfactantes deve ser aumentada na solução de lavagem. Para surfactantes não iônicos, o aumento da temperatura leva a uma diminuição no valor do CMC e a um aumento significativo no tamanho da micela. Pode-se observar que o aumento da temperatura adequadamente pode ajudar os surfactantes não iônicos a exercer sua atividade superficial. Mas a temperatura não deve exceder seu ponto de nuvem.
Em suma, a temperatura de lavagem mais adequada está relacionada à fórmula do detergente e ao objeto que está sendo lavado. Alguns detergentes têm bons efeitos de limpeza à temperatura ambiente, enquanto alguns detergentes têm efeitos de limpeza significativamente diferentes para lavagem a frio e quente.
③ Espuma
As pessoas geralmente confundem a capacidade de espuma com o efeito de lavagem, acreditando que detergentes com forte capacidade de espuma têm melhores efeitos de lavagem. Os resultados mostram que o efeito de lavagem não está diretamente relacionado à quantidade de espuma. Por exemplo, o uso de detergente para lavagem com baixa espuma para lavagem não tem um efeito de lavagem pior do que o alto detergente espumante.
Embora a espuma não esteja diretamente relacionada à lavagem, a espuma ainda é útil para remover a sujeira em algumas situações. Por exemplo, a espuma do líquido de lavagem pode levar as gotas de óleo ao lavar a louça à mão. Ao esfregar o tapete, a espuma também pode tirar partículas de sujeira sólidas, como poeira. A poeira é responsável por uma grande proporção de sujeira do tapete, portanto, o limpador de carpetes deve ter certa capacidade de espuma.
O poder de espuma também é importante para o shampoo. A espuma fina produzida pelo líquido ao lavar cabelos ou tomar banho faz com que as pessoas se sintam confortáveis.
④ Tipos de fibras e propriedades físicas de têxteis
Além da estrutura química das fibras que afetam a adesão e a remoção da sujeira, a aparência das fibras e a estrutura organizacional dos fios e tecidos também têm um impacto na dificuldade de remoção de sujeira.
As escalas de fibras de lã e a tira plana como a estrutura das fibras de algodão são mais propensas a acumular sujeira do que as fibras lisas. Por exemplo, é fácil remover o preto de carbono aderido ao filme de celulose (filme adesivo), enquanto o preto de carbono aderido ao tecido de algodão é difícil de lavar. Por exemplo, os tecidos de fibra curta de poliéster são mais propensos a acumular manchas de óleo do que tecidos longos de fibra, e as manchas de óleo em tecidos de fibra curta também são mais difíceis de remover do que aqueles em tecidos de fibra longa.
Fios bem torcidos e tecidos apertados, devido às pequenas lacunas micro entre fibras, podem resistir à invasão da sujeira, mas também impedem que a solução de limpeza remova a sujeira interna. Portanto, os tecidos apertados têm boa resistência à sujeira no início, mas também é difícil de limpar uma vez contaminado.
⑤ A dureza da água
A concentração de íons metálicos como Ca2+e Mg2+na água tem um impacto significativo no efeito de lavagem, especialmente quando os surfactantes aniônicos encontram íons Ca2+e Mg2+para formar sais de cálcio e magnésio com baixa solubilidade, o que pode reduzir sua capacidade de limpeza. Mesmo que a concentração de surfactantes seja rica em água dura, seu efeito de limpeza ainda é muito pior do que na destilação. Para atingir o melhor efeito de lavagem dos surfactantes, a concentração de íons Ca2+na água deve ser reduzida para abaixo de 1 × 10-6mol/L (o Caco3 deve ser reduzido para 0,1mg/L). Isso requer a adição de vários amaciadores ao detergente.
Horário de postagem: 16-2024 de agosto