Сила скупљања било које јединичне дужине на површини течности назива се површински напон, а јединица је Н.·м-1.
Својство смањења површинског напона растварача назива се површинска активност, а супстанца са овим својством назива се површински активна супстанца.
Површинско активна супстанца која може да везује молекуле у воденом раствору и формира мицеле и друге асоцијације, и има високу површинску активност, а има и ефекат влажења, емулговања, пене, прања итд. назива се сурфактант.
Сурфактант је органска једињења са посебном структуром и својством, која могу значајно да промене међуфазну напетост између две фазе или површински напон течности (углавном воде), са влажењем, пеном, емулговањем, прањем и другим својствима.
У погледу структуре, сурфактанти имају заједничку особину по томе што у својим молекулима садрже две групе различите природе. На једном крају је дугачак ланац неполарне групе, растворљив у уљу и нерастворљив у води, такође познат као хидрофобна група или водоодбојна група. Таква водоодбојна група су углавном дуги ланци угљоводоника, понекад и за органски флуор, силицијум, органофосфат, органокалајни ланац, итд. На другом крају је група растворљива у води, хидрофилна група или група која одбија уље. Хидрофилна група мора бити довољно хидрофилна да би се осигурало да су цели сурфактанти растворљиви у води и да имају потребну растворљивост. Пошто сурфактанти садрже хидрофилне и хидрофобне групе, они могу бити растворљиви у најмање једној од течних фаза. Ово хидрофилно и липофилно својство сурфактанта назива се амфифилност.
Сурфактант је врста амфифилних молекула са хидрофобним и хидрофилним групама. Хидрофобне групе сурфактаната се генерално састоје од дуголанчаних угљоводоника, као што су алкил са равним ланцем Ц8~Ц20, алкил разгранатог ланца Ц8~Ц20, алкилфенил (број алкил угљеника је 8~16) и слично. Разлика која је мала између хидрофобних група је углавном у структурним променама угљоводоничних ланаца. А типова хидрофилних група је више, тако да су својства сурфактаната углавном везана за хидрофилне групе поред величине и облика хидрофобних група. Структурне промене хидрофилних група су веће од оних код хидрофобних група, па се класификација сурфактаната углавном заснива на структури хидрофилних група. Ова класификација се заснива на томе да ли је хидрофилна група јонска или не, а дели се на ањонске, катјонске, нејонске, цвитерјонске и друге посебне врсте тензида.
① Адсорпција сурфактаната на међуфазној површини
Молекули сурфактанта су амфифилни молекули који имају и липофилне и хидрофилне групе. Када се сурфактант раствори у води, његова хидрофилна група се привлачи у воду и раствара се у води, док се његова липофилна група одбија од воде и напушта воду, што резултира адсорпцијом молекула сурфактанта (или јона) на интерфејсу две фазе. , што смањује међуфазну напетост између две фазе. Што је више молекула сурфактанта (или јона) адсорбовано на интерфејсу, то је веће смањење међуфазног напона.
② Нека својства адсорпционе мембране
Површински притисак адсорпционе мембране: адсорпција сурфактанта на интерфејсу гас-течност да би се формирала адсорпциона мембрана, као што је постављање плутајуће плоче без трења на интерфејс, плутајућа плоча гура адсорбентску мембрану дуж површине раствора, а мембрана ствара притисак на плутајућем листу, који се назива површински притисак.
Површински вискозитет: Као и површински притисак, површински вискозитет је својство које показује нерастворљива молекуларна мембрана. Овешен платинастим прстеном од фине металне жице, тако да његова равнина додирује површину воде резервоара, ротирајте платински прстен, платинасти прстен вискозитетом водене сметње, амплитуда постепено опада, према којој се површински вискозитет може одмерено. Метода је: прво, експеримент се спроводи на површини чисте воде ради мерења амплитудног опадања, а затим се мери распадање након формирања површинске мембране, а вискозитет површинске мембране се изводи из разлике између две .
Површински вискозитет је уско повезан са чврстоћом површинске мембране, а пошто адсорпциона мембрана има површински притисак и вискозност, она мора имати еластичност. Што је већи површински притисак и већи вискозитет адсорбоване мембране, то је већи њен модул еластичности. Модул еластичности површинске адсорпционе мембране је важан у процесу стабилизације мехурића.
③ Формирање мицела
Разређени раствори сурфактаната поштују законе праћене идеалним растворима. Количина сурфактанта адсорбованог на површини раствора расте са концентрацијом раствора, а када концентрација достигне или пређе одређену вредност, количина адсорпције се више не повећава, а ови вишак молекула сурфактанта су у раствору насумично. начин или на неки редован начин. И пракса и теорија показују да формирају асоцијације у раствору, а те асоцијације се називају мицеле.
Критична концентрација мицела (ЦМЦ): Минимална концентрација при којој сурфактанти формирају мицеле у раствору назива се критична концентрација мицела.
④ ЦМЦ вредности уобичајених сурфактаната.
ХЛБ је скраћеница од хидропхиле липопхиле баланце, која означава хидрофилни и липофилни баланс хидрофилних и липофилних група сурфактанта, односно ХЛБ вредност сурфактанта. Велика ХЛБ вредност указује на молекул са јаком хидрофилношћу и слабом липофилношћу; обрнуто, јака липофилност и слаба хидрофилност.
① Одредбе ХЛБ вредности
ХЛБ вредност је релативна вредност, тако да када се развије ХЛБ вредност, као стандард, ХЛБ вредност парафинског воска, који нема хидрофилна својства, одређује се као 0, док је ХЛБ вредност натријум додецил сулфата, што је растворљивији у води, је 40. Према томе, ХЛБ вредност сурфактаната је генерално у опсегу од 1 до 40. Уопштено говорећи, емулгатори са ХЛБ вредностима мањим од 10 су липофилни, док су они већи од 10 хидрофилни. Дакле, тачка преокрета од липофилног ка хидрофилном је око 10.
На основу ХЛБ вредности сурфактаната, може се добити општа идеја о њиховој могућој употреби, као што је приказано у табели 1-3.
Две међусобно нерастворљиве течности, једна диспергована у другој као честице (капљице или течни кристали) формирају систем који се назива емулзија. Овај систем је термодинамички нестабилан због повећања граничне површине две течности када се формира емулзија. Да би емулзија била стабилна, потребно је додати трећу компоненту - емулгатор за смањење међуфазне енергије система. Емулгатор спада у сурфактант, његова главна функција је да игра улогу емулзије. Фаза емулзије која постоји као капљице назива се дисперзована фаза (или унутрашња фаза, дисконтинуална фаза), а друга фаза која је међусобно повезана назива се дисперзиони медијум (или спољна фаза, континуирана фаза).
① Емулгатори и емулзије
Уобичајене емулзије, једна фаза је вода или водени раствор, друга фаза су органске супстанце које се не мешају са водом, као што су маст, восак, итд. Емулзија формирана од воде и уља може се поделити на два типа према њиховој дисперзионој ситуацији: уље диспергована у води да би се формирала емулзија типа уље у води, изражена као О/В (уље/вода): вода диспергована у уљу да би се формирала емулзија типа уље у води, изражена као В/О (вода/уље). Такође се могу формирати комплексне мултиемулзије типа вода-у-уље-у-води В/О/В и уље у-води-у-уљу О/В/О типа.
Емулгатори се користе за стабилизацију емулзија тако што смањују међуфазну напетост и формирају једномолекулску међуфазну мембрану.
У емулзификацији захтева емулгатор:
а: Емулгатор мора бити способан да адсорбује или обогати међуфазну везу између две фазе, тако да се међуфазна напетост смањи;
б: Емулгатор мора дати честице наелектрисању, тако да електростатичко одбијање између честица, или формира стабилну, високо вискозну заштитну мембрану око честица.
Према томе, супстанца која се користи као емулгатор мора да има амфифилне групе да би емулговала, а сурфактанти могу испунити овај захтев.
② Методе припреме емулзија и фактори који утичу на стабилност емулзија
Постоје два начина за припрему емулзија: један је коришћење механичке методе за дисперговање течности у ситним честицама у другој течности, која се углавном користи у индустрији за припрему емулзија; други је да се течност у молекуларном стању раствори у другој течности, а затим да се правилно скупи и формира емулзије.
Стабилност емулзије је способност агрегације против честица која доводи до раздвајања фаза. Емулзије су термодинамички нестабилни системи са великом слободном енергијом. Дакле, такозвана стабилност емулзије је заправо време потребно да систем постигне равнотежу, односно време потребно да дође до одвајања једне од течности у систему.
Када је међуфазна мембрана са масним алкохолима, масним киселинама и масним аминима и другим поларним органским молекулима, јачина мембране је знатно већа. То је зато што у међуфазном адсорпционом слоју молекула емулгатора и алкохола, киселина и амина и других поларних молекула формирају "комплекс", тако да се јачина међуфазне мембране повећава.
Емулгатори који се састоје од више од два сурфактанта називају се мешани емулгатори. Мешани емулгатор адсорбован на интерфејсу вода/уље; интермолекуларно деловање може формирати комплексе. Због снажног интермолекуларног дејства, међуфазна напетост је значајно смањена, количина емулгатора адсорбованог на интерфејсу је значајно повећана, формирање густине међуфазне мембране се повећава, јачина се повећава.
Набој течних зрна има значајан утицај на стабилност емулзије. Стабилне емулзије, чије су течне куглице углавном напуњене. Када се користи јонски емулгатор, јон емулгатора адсорбован на интерфејсу има своју липофилну групу убачену у уљну фазу, а хидрофилна група је у воденој фази, чиме се течне куглице напајају. Као перле емулзије са истим набојем, оне се одбијају, тешко се агломерирају, тако да се повећава стабилност. Може се видети да што је више јона емулгатора адсорбовано на куглицама, што је већи набој, већа је способност спречавања агломерације куглица, што је систем емулзије стабилнији.
Вискозност дисперзионог медијума емулзије има одређени утицај на стабилност емулзије. Генерално, што је већи вискозитет дисперзионог медијума, то је већа стабилност емулзије. То је зато што је вискозност дисперзионог медијума велика, што има снажан утицај на Брауново кретање течних куглица и успорава колизију између течних куглица, тако да систем остаје стабилан. Обично полимерне супстанце које се могу растворити у емулзијама могу повећати вискозитет система и повећати стабилност емулзија. Поред тога, полимери такође могу да формирају јаку међуфазну мембрану, чинећи систем емулзије стабилнијим.
У неким случајевима, додавање чврстог праха такође може учинити да се емулзија стабилизује. Чврсти прах се налази у води, уљу или интерфејсу, у зависности од уља, вода на капацитету влажења чврстог праха, ако чврсти прах није потпуно влажан водом, али такође влажан уљем, остаће на води и уљу интерфејс.
Чврсти прах не чини емулзију стабилном јер прах сакупљен на међуфазној мембрани побољшава међуфазну мембрану, што је слично адсорпцији молекула емулгатора на међуфазној површини, тако да што је чврсти прашкасти материјал ближе распоређен на интерфејсу, то је стабилнији емулзија је.
Сурфактанти имају способност да значајно повећају растворљивост нерастворљивих или слабо растворљивих у води органских супстанци након формирања мицела у воденом раствору, а раствор је у овом тренутку провидан. Овај ефекат мицеле назива се солубилизација. Сурфактант који може да произведе солубилизацију назива се солубилизатор, а органска материја која је растворена назива се солубилизована материја.
Пена игра важну улогу у процесу прања. Пена је дисперзиони систем у коме је гас диспергован у течности или чврстом стању, при чему је гас дисперзована фаза и течност или чврста материја као дисперзиони медијум, при чему се прва назива течна пена, док се друга назива чврста пена, нпр. као пенаста пластика, пенасто стакло, пенасти цемент итд.
(1) Формирање пене
Под пеном овде подразумевамо скуп ваздушних мехурића одвојених течном мембраном. Ова врста мехурића се увек брзо подиже на површину течности због велике разлике у густини између дисперговане фазе (гас) и дисперзионе средине (течности), у комбинацији са ниским вискозитетом течности.
Процес формирања мехурића је да се у течност унесе велика количина гаса, а мехурићи у течности се брзо враћају на површину, формирајући агрегат мехурића одвојених малом количином течног гаса.
Пена има две значајне карактеристике у погледу морфологије: једна је да су мехурићи као дисперзована фаза често полиедарског облика, то је зато што на пресеку мехурића постоји тенденција да се течни филм стањи тако да мехурићи постају полиедарски, када се течни филм у одређеној мери истањи, то доводи до руптуре мехурића; други је да чисте течности не могу да формирају стабилну пену, течност која може да формира пену је најмање две или више компоненти. Водени раствори сурфактаната су типични за системе који су склони стварању пене, а њихова способност стварања пене је повезана и са другим својствима.
Површински активне материје са добром снагом пене се називају средства за пењење. Иако средство за пењење има добру способност пене, формирана пена можда неће моћи да се одржи дуго, односно њена стабилност није нужно добра. Да би се одржала стабилност пене, често се у агенс за пењење додају супстанце које могу повећати стабилност пене, супстанца се назива стабилизатор пене, обично коришћени стабилизатор је лаурил диетаноламин и додецил диметиламин оксид.
(2) Стабилност пене
Пена је термодинамички нестабилан систем и коначни тренд је да се укупна површина течности унутар система смањује након што се мехур разбије и слободна енергија се смањи. Процес депене је процес којим течна мембрана која одваја гас постаје дебља и тања док се не сломи. Због тога је степен стабилности пене углавном одређен брзином пражњења течности и јачином течног филма. На то утичу и следећи фактори.
(3) Уништавање пене
Основни принцип деструкције пене је да се промене услови који стварају пену или да се елиминишу стабилизујући фактори пене, тако да постоје и физичке и хемијске методе уклањања пене.
Физичко уклањање пене подразумева промену услова производње пене уз одржавање хемијског састава раствора пене, као што су спољашњи поремећаји, промене температуре или притиска и ултразвучни третман, све су ефикасне физичке методе за уклањање пене.
Метода хемијског отапања је додавање одређених супстанци у интеракцију са средством за пењење како би се смањила јачина течног филма у пени и на тај начин смањила стабилност пене да би се постигла сврха пене, такве супстанце се називају депени. Већина средстава против пене су сурфактанти. Према томе, према механизму депене, дефоамер треба да има снажну способност да смањи површински напон, лако се адсорбује на површини, а интеракција између површинских адсорпционих молекула је слаба, адсорпциони молекули распоређени у лабавијој структури.
Постоје различите врсте средстава против пене, али у основи су сви нејонски сурфактанти. Нејонски сурфактанти имају својства против пене близу или изнад тачке замућења и често се користе као средства против пене. Алкохоли, посебно алкохоли са гранастом структуром, масне киселине и естри масних киселина, полиамиди, фосфатни естри, силиконска уља итд. такође се обично користе као одлични противпенушачи.
(4) Пена и прање
Не постоји директна веза између пене и ефикасности прања, а количина пене не указује на ефикасност прања. На пример, нејонски сурфактанти имају много мање пенастих својстава од сапуна, али је њихова деконтаминација много боља од сапуна.
У неким случајевима, пена може бити од помоћи у уклањању прљавштине и прљавштине. На пример, када перете судове у кући, пена детерџента покупи капљице уља, а када перете тепихе, пена помаже да се покупе прашина, прах и друга чврста прљавштина. Поред тога, пена се понекад може користити као показатељ ефикасности детерџента. Пошто масна уља имају инхибицијски ефекат на пену детерџента, када има превише уља, а премало детерџента, неће се стварати пена или ће оригинална пена нестати. Пена се такође понекад може користити као индикатор чистоће испирања, пошто количина пене у раствору за испирање има тенденцију да се смањује са смањењем детерџента, тако да се количина пене може користити за процену степена испирања.
У ширем смислу, прање је процес уклањања нежељених компоненти са предмета који се пере и постизања неке сврхе. Прање у уобичајеном смислу се односи на процес уклањања прљавштине са површине носача. Приликом прања, интеракција између прљавштине и носача се слаби или елиминише дејством неких хемијских супстанци (нпр. детерџента и сл.), тако да се комбинација прљавштине и носача мења у комбинацију прљавштине и детерџента, а коначно се прљавштина одваја од носача. Како су предмети који се перу и нечистоћа која се уклањају различити, прање је веома сложен процес и основни процес прања се може изразити у следећим једноставним односима.
Царрие··Дирт + Детерџент= Носач + Дирт·Детерџент
Процес прања се обично може поделити у две фазе: прво, под дејством детерџента, прљавштина се одваја од свог носача; друго, одвојена прљавштина се распршује и суспендује у медијуму. Процес прања је реверзибилан процес и прљавштина распршена и суспендована у медијуму такође може поново да се исталожи из медијума до предмета који се пере. Због тога, добар детерџент треба да има способност да распрши и суспендује прљавштину и спречи поновно таложење прљавштине, поред способности да уклони прљавштину са носача.
(1) Врсте прљавштине
Чак и за исти предмет, врста, састав и количина прљавштине могу варирати у зависности од средине у којој се користи. Уљна прљавштина је углавном нека животињска и биљна уља и минерална уља (као што су сирова нафта, лож уље, катран, итд.), чврста прљавштина је углавном чађ, пепео, рђа, чађа, итд. У погледу прљавштине одеће, постоји прљавштина из људског тела, као што су зној, себум, крв итд.; прљавштина од хране, као што су мрље од воћа, мрље од јестивог уља, мрље од зачина, скроб, итд.; прљавштина од козметике, као што су руж за усне, лак за нокте итд.; прљавштина из атмосфере, као што су чађ, прашина, блато итд.; други, као што су мастило, чај, премаз, итд. Долази у разним врстама.
Различите врсте прљавштине се обично могу поделити у три главне категорије: чврста прљавштина, течна прљавштина и посебна прљавштина.
① Чврста прљавштина
Уобичајена чврста прљавштина укључује честице пепела, блата, земље, рђе и чађе. Већина ових честица има електрични набој на својој површини, већина њих је негативно наелектрисана и лако се може адсорбовати на влакнасте предмете. Чврсту прљавштину је генерално тешко растворити у води, али се може распршити и суспендовати растворима детерџента. Чврсту прљавштину са мањом тачком масе теже је уклонити.
② Течна прљавштина
Течна прљавштина је углавном растворљива у уљу, укључујући биљна и животињска уља, масне киселине, масне алкохоле, минерална уља и њихове оксиде. Међу њима се могу јавити биљна и животињска уља, масне киселине и алкална сапонификација, док се масни алкохоли, минерална уља не сапонифицирају алкалијама, али могу бити растворљиви у алкохолима, етрима и угљоводоничним органским растварачима, као и емулзификација и дисперзија воденог раствора детерџента. Течна прљавштина растворљива у уљу генерално има јаку силу са предметима од влакана и чвршће се адсорбује на влакна.
③ Посебна прљавштина
Посебна прљавштина укључује протеине, скроб, крв, људске излучевине као што су зној, себум, урин и воћни сок и сок од чаја. Већина ове врсте прљавштине може се хемијски и снажно адсорбовати на предметима од влакана. Због тога је тешко опрати.
Различите врсте прљавштине ретко се налазе саме, већ се често мешају и адсорбују на предмету. Прљавштина се понекад може оксидирати, разградити или распасти под спољним утицајима, стварајући тако нову прљавштину.
（2）Пријањање прљавштине
Одећа, руке итд. могу бити умрљане јер постоји нека врста интеракције између предмета и прљавштине. Прљавштина се лепи на предмете на различите начине, али нема више од физичких и хемијских приањања.
①Лепљење чађи, прашине, блата, песка и угља на одећу је физичка адхезија. Уопштено говорећи, кроз ову адхезију прљавштине, а улога између обојеног предмета је релативно слаба, уклањање прљавштине је такође релативно лако. Према различитим силама, физичка адхезија прљавштине може се поделити на механичку адхезију и електростатичку адхезију.
О: Механичка адхезија
Ова врста адхезије се углавном односи на лепљење неке чврсте прљавштине (нпр. прашине, блата и песка). Механичка адхезија је један од слабијих облика адхезије прљавштине и може се уклонити скоро чисто механичким путем, али када је прљавштина мала (<0,1ум), теже се уклања.
Б: Електростатичка адхезија
Електростатичка адхезија се углавном манифестује у деловању наелектрисаних честица прљавштине на супротно наелектрисане предмете. Већина влакнастих предмета је негативно наелектрисана у води и лако их може причврстити одређена позитивно наелектрисана прљавштина, као што су врсте креча. Нека прљавштина, иако негативно наелектрисана, као што су честице чађе у воденим растворима, може да се залепи за влакна преко јонских мостова (јона између више супротно наелектрисаних објеката, делујући заједно са њима на начин попут моста) формираних од позитивних јона у води (нпр. , Ца2+, Мг2+ итд.).
Електростатичко дејство је јаче од једноставног механичког дејства, што отежава уклањање прљавштине.
② Хемијска адхезија
Хемијска адхезија се односи на појаву прљавштине која делује на предмет преко хемијских или водоничних веза. На пример, поларне чврсте прљавштине, протеина, рђе и друге адхезије на влакнима, влакна садрже карбоксилне, хидроксилне, амидне и друге групе, ове групе и масну прљавштину, масне киселине, масни алкохоли лако формирају водоничне везе. Хемијске силе су генерално јаке и због тога је прљавштина чвршће везана за предмет. Ову врсту прљавштине је тешко уклонити уобичајеним методама и захтева посебне методе за решавање.
Степен пријањања прљавштине повезан је са природом саме прљавштине и природом предмета за који је приањала. Генерално, честице се лако пријањају за влакнасте предмете. Што је мања текстура чврсте прљавштине, то је јача адхезија. Поларна прљавштина на хидрофилним предметима као што су памук и стакло пријања јаче од неполарне прљавштине. Неполарна прљавштина пријања јаче од поларне прљавштине, као што су поларне масти, прашина и глина, и теже се уклања и чисти.
(3) Механизам за уклањање прљавштине
Сврха прања је уклањање прљавштине. У медијуму одређене температуре (углавном вода). Коришћењем различитих физичких и хемијских ефеката детерџента да се ослаби или елиминише ефекат прљавштине и опраних предмета, под дејством одређених механичких сила (као што су трљање руку, мешање машине за прање веша, удар воде), тако да прљавштина и опрани предмети из сврхе деконтаминације.
① Механизам уклањања течне прљавштине
О: Влажење
Течно запрљање је углавном на бази уља. Уље мрље влажи већину влакнастих предмета и шири се више или мање као уљни филм на површини влакнастог материјала. Први корак у акцији прања је влажење површине течношћу за прање. Илустрације ради, површина влакна се може замислити као глатка чврста површина.
Б: Одвајање уља – механизам за увијање
Други корак у акцији прања је уклањање уља и масти, уклањање течне прљавштине се постиже неком врстом намотавања. Течна прљавштина је првобитно постојала на површини у облику раширеног уљног филма, а под преференцијалним ефектом влажења течности за прање на чврсту површину (тј. површину влакана), она се корак по корак увијала у уљне перле, које су замењени течношћу за прање и на крају су напустили површину под одређеним спољним силама.
② Механизам уклањања чврсте прљавштине
Уклањање течне прљавштине се углавном врши преко преференцијалног влажења носача прљавштине раствором за прање, док је механизам уклањања чврсте прљавштине другачији, где се процес прања углавном односи на влажење масе прљавштине и њене носеће површине прањем. решење. Због адсорпције површински активних материја на чврсту прљавштину и њену носећу површину, интеракција између прљавштине и површине је смањена и снага пријањања прљавштине на површини је смањена, тако да се маса прљавштине лако уклања са површине. носилац.
Поред тога, адсорпција површински активних материја, посебно јонских тензида, на површини чврсте прљавштине и њеног носача има потенцијал да повећа површински потенцијал на површини чврсте прљавштине и њеног носача, што је погодније за уклањање прљавштине. прљавштина. Чврсте или генерално влакнасте површине су обично негативно наелектрисане у воденим медијима и стога могу формирати дифузне двоструке електронске слојеве на прљавштини или чврстим површинама. Због одбијања хомогених наелектрисања, приањање честица прљавштине у води на чврсту површину је ослабљено. Када се дода ањонски сурфактант, јер истовремено може повећати негативни површински потенцијал честице прљавштине и чврсте површине, одбијање између њих је појачано, јачина адхезије честица је смањена, а прљавштина се лакше уклања .
Нејонски сурфактанти се адсорбују на углавном набијеним чврстим површинама и иако не мењају значајно међуфазни потенцијал, адсорбовани нејонски сурфактанти имају тенденцију да формирају одређену дебљину адсорбованог слоја на површини што помаже да се спречи поновно таложење прљавштине.
У случају катјонских сурфактаната, њихова адсорпција смањује или елиминише негативни површински потенцијал масе прљавштине и њене носеће површине, што смањује одбијање између прљавштине и површине и стога не погодује уклањању прљавштине; осим тога, након адсорпције на чврстој површини, катјонски сурфактанти имају тенденцију да претворе чврсту површину у хидрофобну и стога не погодују површинском влажењу и према томе прању.
③ Уклањање специјалног земљишта
Протеини, скроб, људски секрет, воћни сок, сок од чаја и друге такве прљавштине тешко се уклањају нормалним сурфактантима и захтевају посебан третман.
Мрље од протеина као што су крема, јаја, крв, млеко и излучевине коже имају тенденцију коагулације на влакнима и дегенерације и добијају јачу адхезију. Запрљање протеина може се уклонити употребом протеаза. Ензим протеаза разлаже протеине у прљавштини на аминокиселине или олигопептиде растворљиве у води.
Мрље од скроба углавном потичу од намирница, других као што су сос, лепак итд. Амилаза има каталитички ефекат на хидролизу мрља од скроба, узрокујући разлагање скроба у шећере.
Липаза катализује разградњу триглицерида, које је тешко уклонити нормалним методама, као што су себум и јестива уља, и разлаже их на растворљиви глицерол и масне киселине.
Неке обојене мрље од воћних сокова, сокова од чаја, мастила, кармина итд. често је тешко темељито очистити чак и након вишекратног прања. Ове мрље се могу уклонити редокс реакцијом са оксидационим или редукционим агенсом као што је избељивач, који уништава структуру група које стварају боју или помоћних група и разграђује их на мање компоненте растворљиве у води.
(4) Механизам за уклањање мрља хемијског чишћења
Горе наведено је заправо за воду као медијум за прање. У ствари, због различитих типова одеће и структуре, нека одећа која користи прање у води није згодна или није лака за прање, нека одећа након прања, па чак и деформација, избледење, итд., на пример: већина природних влакана упија воду и лако се набубри, суши и лако се скупља, тако да ће се након прања деформисати; прањем вунених производа такође се често појављује феномен скупљања, неки вунени производи са прањем водом се такође лако гуле, мењају боју; Неке свилене руке се погоршавају након прања и губе сјај. За ову одећу често користите метод хемијског чишћења за деконтаминацију. Такозвано хемијско чишћење се углавном односи на методу прања у органским растварачима, посебно у неполарним растварачима.
Хемијско чишћење је нежнији облик прања од прања водом. Пошто хемијско чишћење не захтева много механичког деловања, оно не изазива оштећења, гужвање и деформације на одећи, док средства за хемијско чишћење, за разлику од воде, ретко производе ширење и скупљање. Све док се технологијом правилно рукује, одећа се може хемијско чистити без изобличења, бледења боје и продуженог века трајања.
Што се тиче хемијског чишћења, постоје три широке врсте прљавштине.
① Прљавштина растворљива у уљу Прљавштина растворљива у уљу укључује све врсте уља и масти, које су течне или масне и могу се растворити у растварачима за хемијско чишћење.
② Прљавштина растворљива у води Прљавштина растворљива у води је растворљива у воденим растворима, али не и у средствима за хемијско чишћење, адсорбује се на одећу у воденом стању, вода испарава након таложења зрнастих чврстих материја, као што су неорганске соли, скроб, протеини итд.
③ Прљавштина нерастворљива у уљу и води Прљавштина нерастворљива у уљу и води није ни растворљива у води нити растворљива у растварачима за хемијско чишћење, као што су чађа, силикати разних метала и оксиди итд.
Због различите природе разних врста прљавштине, постоје различити начини за уклањање прљавштине у процесу хемијског чишћења. Земљишта растворљива у уљу, као што су животињска и биљна уља, минерална уља и масти, лако су растворљива у органским растварачима и могу се лакше уклонити хемијским чишћењем. Одлична растворљивост растварача за хемијско чишћење за уља и масти у суштини потиче од Ван дер Валлс сила између молекула.
За уклањање прљавштине растворљиве у води као што су неорганске соли, шећери, протеини и зној, у средство за хемијско чишћење мора се додати и одговарајућа количина воде, иначе је прљавштину растворљиву у води тешко уклонити са одеће. Међутим, вода се тешко раствара у средству за хемијско чишћење, па да бисте повећали количину воде, морате додати и сурфактанте. Присуство воде у средству за хемијско чишћење може учинити површину прљавштине и одеће хидратизованом, тако да је лако да ступи у интеракцију са поларним групама сурфактаната, што погодује адсорпцији сурфактаната на површини. Поред тога, када сурфактанти формирају мицеле, прљавштина растворљива у води и вода могу да се растворе у мицеле. Поред повећања садржаја воде у растварачу за хемијско чишћење, сурфактанти такође могу играти улогу у спречавању поновног таложења прљавштине како би се побољшао ефекат деконтаминације.
Присуство мале количине воде је неопходно да би се уклонила прљавштина растворљива у води, али превише воде може изазвати изобличење и гужвање неке одеће, тако да количина воде у средству за хемијско чишћење мора бити умерена.
Прљавштина која није ни растворљива ни у води ни у уљу, чврсте честице попут пепела, блата, земље и чађе, углавном се везују за одећу електростатичким силама или у комбинацији са уљем. У хемијском чишћењу, проток растварача, удар може довести до електростатичке силе адсорпције прљавштине, а средство за хемијско чишћење може растворити уље, тако да се комбинација уља и прљавштине и причврсти за одећу чврстих честица у сувом стању. -средство за чишћење, средство за хемијско чишћење у малој количини воде и сурфактаната, тако да оне са чврстих честица прљавштине могу бити стабилна суспензија, дисперзија, како би се спречило њено поновно таложење на одећу.
（5）Фактори који утичу на рад прања
Усмерена адсорпција сурфактаната на међуфазној површини и смањење површинског (међуфазног) напона су главни фактори у уклањању течне или чврсте прљавштине. Међутим, процес прања је сложен и на ефекат прања, чак и са истом врстом детерџента, утичу многи други фактори. Ови фактори укључују концентрацију детерџента, температуру, природу запрљања, врсту влакана и структуру тканине.
① Концентрација сурфактанта
Мицеле сурфактаната у раствору играју важну улогу у процесу прања. Када концентрација достигне критичну концентрацију мицела (ЦМЦ), ефекат прања се нагло повећава. Због тога концентрација детерџента у растварачу треба да буде већа од ЦМЦ вредности да би се постигао добар ефекат прања. Међутим, када је концентрација сурфактанта виша од ЦМЦ вредности, инкрементално повећање ефекта прања није очигледно и није потребно превише повећавати концентрацију сурфактанта.
Приликом уклањања уља солубилизацијом, ефекат солубилизације се повећава са повећањем концентрације сурфактанта, чак и када је концентрација изнад ЦМЦ. У овом тренутку, препоручљиво је користити детерџент на локални централизован начин. На пример, ако има много прљавштине на манжетнама и крагни одеће, током прања се може нанети слој детерџента како би се повећао ефекат растворљивости сурфактанта на уље.
②Температура има веома важан утицај на акцију деконтаминације. Генерално, повећање температуре олакшава уклањање прљавштине, али понекад и превисока температура може узроковати недостатке.
Повећање температуре олакшава дифузију прљавштине, чврста маст се лако емулгује на температурама изнад тачке топљења, а влакна повећавају бубрење услед повећања температуре, што све олакшава уклањање прљавштине. Међутим, за компактне тканине, микропразнине између влакана се смањују како се влакна шире, што је штетно за уклањање прљавштине.
Промене температуре такође утичу на растворљивост, ЦМЦ вредност и величину мицела сурфактаната, чиме утичу на ефекат прања. Растворљивост сурфактаната са дугим угљеничним ланцима је ниска на ниским температурама, а понекад је растворљивост чак нижа од ЦМЦ вредности, тако да температуру прања треба подићи на одговарајући начин. Утицај температуре на вредност ЦМЦ и величину мицела је различит за јонске и нејонске сурфактанте. За јонске сурфактанте, повећање температуре генерално повећава ЦМЦ вредност и смањује величину мицела, што значи да треба повећати концентрацију сурфактанта у раствору за прање. За нејонске површински активне материје, повећање температуре доводи до смањења ЦМЦ вредности и значајног повећања запремине мицела, тако да је јасно да ће одговарајуће повећање температуре помоћи нејонском сурфактанту да испољи свој површински активни ефекат. . Међутим, температура не би требало да пређе тачку замућења.
Укратко, оптимална температура прања зависи од формулације детерџента и предмета који се пере. Неки детерџенти имају добар ефекат детерџента на собној температури, док други имају много другачију детерџентност између хладног и топлог прања.
③ Пена
Уобичајено је мешати снагу пене са ефектом прања, верујући да детерџенти са великом снагом пене имају добар ефекат прања. Истраживања су показала да не постоји директна веза између ефекта прања и количине пене. На пример, прање са детерџентима са мало пене није ништа мање ефикасно од прања са детерџентима са високим степеном пене.
Иако пена није директно повезана са прањем, постоје прилике када помаже у уклањању прљавштине, на пример, приликом ручног прања судова. Приликом рибања тепиха, пена такође може да однесе прашину и друге чврсте честице прљавштине, прљавштина тепиха чини велики део прашине, тако да средства за чишћење тепиха треба да имају одређену способност пене.
Снага пене је такође важна за шампоне, где фина пена коју производи течност током шампонирања или купања оставља косу подмазаном и удобном.
④ Врсте влакана и физичка својства текстила
Поред хемијске структуре влакана, која утиче на пријањање и уклањање прљавштине, изглед влакана и организација предива и тканине утичу на лакоћу уклањања прљавштине.
Крљушти вунених влакана и закривљене равне траке памучних влакана чешће акумулирају прљавштину него глатка влакна. На пример, чађу обојену на целулозним фолијама (вискозним филмовима) је лако уклонити, док је чађу замрљана на памучним тканинама тешко опрати. Други пример је да су тканине од кратких влакана направљене од полиестера склоније накупљању мрља од уља него тканине од дугих влакана, а мрље од уља на тканинама од кратких влакана такође је теже уклонити него мрље од уља на тканинама од дугих влакана.
Чврсто уплетена предива и чврсте тканине, због малог размака између влакана, могу да се одупру продору прљавштине, али исто тако могу спречити течност за прање да искључи унутрашњу прљавштину, тако да уске тканине почињу да се добро одупиру прљавштини, али када се једном запрљају прање је такође теже.
⑤ Тврдоћа воде
Концентрација Ца2+, Мг2+ и других металних јона у води има велики утицај на ефекат прања, посебно када се ањонски сурфактанти сусрећу са Ца2+ и Мг2+ јонима формирајући соли калцијума и магнезијума које су мање растворљиве и смањују њену детерџенцију. У тврдој води, чак и ако је концентрација сурфактанта висока, детерџент је и даље много лошији него у дестилацији. Да би сурфактант имао најбољи ефекат прања, концентрацију Ца2+ јона у води треба смањити на 1 к 10-6 мол/Л (ЦаЦО3 до 0,1 мг/Л) или мање. Ово захтева додавање разних омекшивача у детерџент.
Време поста: 25. фебруар 2022