Према столу, површински активна средства погодна за употребу као емулгатор за уље у води имају ХЛБ вредност од 3,5 до 6, док су оне за емулгаторе у уљу у уљу између 8 до 18 година.

② Одређивање ХЛБ вредности (изостављено).

07 Емулгација и солубилизација

Емулзија је систем који је формиран када се једна непомирљива течност расира у другом у облику финих честица (капљица или течних кристала). Емулгатор, који је врста површински активне материје, од суштинског је значаја за стабилизацију овог термодинамичког нестабилног система смањењем интерфацијске енергије. Фаза која постоји у облику капљице у емулзији назива се распршеном фазом (или унутрашња фаза), док фаза која формира континуирани слој назива се дисперзијска средња (или спољна фаза).

① Емулгатори и емулзије

Заједничке емулзије се често састоје од једне фазе као воде или водени раствор, а други као органску супстанцу, као што су уља или воскови. У зависности од њихове дисперзије, емулзије се могу класификовати као уље у води (без уља) где се уље распршује у води или уље у води (О / В) где се вода распршује у уљу. Штавише, могу постојати сложене емулзије попут в / о / в или о / в / о. Емулгатори стабилизују емулзије снижавањем међуфацијске напетости и формирање мономолекуларних мембрана. Емулгатор мора адсорбирати или накупљати на интерфејсу за нижу интерфациалну напетост и давати трошкове на капљице, стварање електростатичког одбојности или формира заштитни филм са високим вискозностима око честица. Сходно томе, супстанце које се користе као емулгатори морају да поседују амфифилне групе, које површински активни материјали могу да пруже.

② Методе припреме и фактора који утичу на стабилност

Постоје две главне методе за припрему емулзија: механичке методе распршују течности у сићушне честице у другој течности, док друга метода укључује растварање течности у молекуларном облику у другом и натерајући их да их на одговарајући начин раствара. Стабилност емулзије односи се на његову способност да се одупре у агрегацији честица која води до раздвајања фазе. Емулзије су термодинамички нестабилни системи са већом слободном енергијом, тако да њихова стабилност одражава време потребно за постизање равнотеже, тј. Време које је потребно за течност да се одвоји од емулзије. Када су масни алкохоли, масне киселине и масне амине присутне у интерфацијском филму, снага мембране значајно повећава јер поларна органска молекула формирају комплексе у адсорбујеном слоју, ојачавајући интерфејску мембрану.

Емулгатори састављени од два или више површински активних средстава називају се мешовитим емулгаторима. Мешани емулгатори адсорб на интерфејсу за воду-уље и молекуларне интеракције могу да формирају комплексе које знатно нижа међуградна напетост, повећава количину адсорбације и гардера, јаче интерфејске мембране.

Капљице електрично наплаћене, посебно утичу на стабилност емулзија. У стабилним емулзијама, капљице обично носе електричну накнаду. Када се користе ионски емулгатори, хидрофобни крај јонских површински активација је уграђен у фазу нафте, док хидрофилни крај остаје у водотој фази, преноси оптужбу за капљице. Попут оптужби између капљица узрокују одбојност и спречавају коастинг, што повећава стабилност. Дакле, већа је концентрација јона емулгатора адсорбирала на капљице, што је веће њихове оптужбе и већа стабилност емулзије.

Вискозност дисперзијским медијума такође утиче на стабилност емулзије. Генерално, виши медијуми вискозности побољшавају стабилност јер јачи ометају смеђе кретање капљица, успоравајући вероватноћу судара. Материје високо молекуларне тежине које се растварају у емулзији могу повећати средњу вискозност и стабилност. Поред тога, материје високо молекуларних тежине могу формирати робусне интерфејске мембране, који даље стабилизују емулзију. У неким случајевима додавање чврстих пудера може слично стабилизовати емулзије. Ако се солидне честице потпуно влаже водом и могу се влажити уљем, задржаће се на интерфејсу воде-уља. Чврсти прахови стабилизују емулзију побољшавајући филм док се класте на интерфејсу, попут адсорбованих површински активних средстава.

Сурфактанти могу значајно побољшати растворљивост органских једињења која су нерастворљива или благо растворљива у води након што су мицеле формирале у раствору. У овом тренутку, решење се појављује јасно и ова способност се назива растворљивост. Сурфактанти који могу промовисати растворљивост називају се солубилизаторима, док се органска једињења растворене називају солубилацијом.

08 пена

Фоам игра пресудну улогу у процесима прања. Фоам се односи на дисперзивни систем гаса дисперговане у течности или чврстом, са гасом као диспергована фаза и течност или чврст као и дисперзијски медијум, познат као течна пена или чврста пена, као што су пенаста и пенаста бетон.

(1) формирање пене

Израз пена односи се на збирку мехурића ваздуха одвојених течним филмовима. Због значајне разлике густине између гаса (распршене фазе) и течности (дисперзијски медијум), а ниска вискозност течности, гас мехурића брзо се дижу на површину. Формирање пене укључује укључивање велике количине гаса у течност; Мехурићи се затим брзо враћају на површину, стварајући агрегат мехурића ваздуха одвојених минималним течним филмом. ФОАМ има две карактеристичне морфолошке карактеристике: Прво, гасови гас често претпостављају полихедрални облик, јер танки течни филм на раскрсници мехурићима тежи да постане тањи, у коначници доводећи до рушења балона. Друго, чисте течности не могу формирати стабилну пену; Најмање двије компоненте морају бити присутне да би се створила пена. Раствор површински активно средство је типичан систем формирања пена чији је капацитет пенања повезан са осталим својствима. Сурфактанти са добре способности пењења називају се средствима за пењење. Иако средства за пењење показују добре могућности пењене, пену коју стварају не могу дуго трајати, што значи да њихова стабилност није загарантована. Да би се побољшала стабилност пене, материје које побољшавају стабилност; Они се називају стабилизатори, са заједничким стабилизаторима, укључујући лаурил диетаноламин и оксиде додецил диметил амина.

(2) стабилност пене

Пена је термодинамички нестабилни систем; Његово природно напредовање доводи до пуцања, смањујући тако укупну течну површину и смањење слободне енергије. Процес дефоамирања укључује постепено стањивање течног филма који одваја гас док се не догоди руптура. Степен стабилности пене првенствено је под утицајем брзине течне дренаже и чврстоће течног филма. Утицајни фактори укључују:

① Површинска напетост: Из енергетске перспективе, доња површинска напетост фаворизује формирање пена, али не гарантује стабилност пене. Ниска површинска напетост указује на мањи диференцијал притиска, што доводи до спорије течно дренаже и задебљање течног филма, а оба фаворна стабилност.

② Површинска вискозност: кључни фактор стабилности пене је снага течног филма, пре свега утврђеном робусношћу површинског адсорпционог филма, мерено површинским вискозностима. Експериментални резултати указују на то да решења са високом површинском вискозношћу производе дуже трајне пене због побољшаних молекуларних интеракција у адсорбујном филму који значајно повећају снагу мембране.

③ Вискозност раствора: Висока вискозност у самој течности успорава дренажу течности из мембране, чиме продужава живот течног филма пре него што се појави руптура, побољшавајући стабилност пене.

④ Површинска напетост "Поправка" Акција: Сурфактанти адсорбује у мембрану може да супротставља експанзију или контракцију филмске површине; То се назива акцијом поправке. Када сурфактанти адсорбира у течни филм и прошири површину, то смањује концентрацију површински активне површине на површини и повећава површинску напетост; Супротно томе, контракција доводи до повећане концентрације површински активне површине на површини и накнадно смањује површинску напетост.

Дифузија гаса кроз течни филм: Због капиларног притиска, мањи мехурићи имају виши унутрашњи притисак у поређењу са већим мехурићима, што доводи до дифузије гаса од малих мехурића у веће, узрокујући да се мале мехуриће захтијевају и веће да ће се смањити и веће у току у точки, што резултира срушивањем пена. Доследна примена површински активних средстава ствара униформне, фино дистрибуиране мехуриће и инхибира дефомирање. С сурфактантима су се чврсто упаковани на течни филм, распршена је дифузија гаса, на тај начин побољшавајући стабилност пене.

⑥ Ефекат површине: Ако пенасти течни филм носи исту оптужбу, две површине ће се одбити једни друге, спречавајући да се филм отежава или да се поквари. Ионски сурфактанти могу да обезбеде овај стабилизациони ефекат. Укратко, снага течног филма је пресудни фактор који одређује стабилност пене. Сурфактанти који делују као средства за пењање и стабилизатори морају бити уско упаковане површине апсорбоване молекуле, јер то значајно утиче на међуфацијску молекуларну интеракцију, побољшавајући снагу површинског филма и на тај начин спречавајући течност да тече од суседног филма, чинећи стабилност пене, што је потребно да тече од суседног филма постаје све достиже.

(3) уништавање пене

Темељни принцип уништавања пена укључује измену услова који производе пену или елиминишу стабилизацију фактора пене, што доводи до физичких и хемијских метода дефомамирања. Физичко дефомирање одржава хемијски састав пенастог раствора током измене услова попут спољних поремећаја, температуре или промена под притиском, као и ултразвучни третман, све ефикасне методе за уклањање пене. Хемијски дефомирање односи се на додавање одређених супстанци које комуницирају са средствима за пењање да би смањили снагу течног филма у пени, смањујући стабилност пене и постизање дефомамирања. Такве супстанце се називају дефоамери, од којих је већина површински активна средства. Дефоамерс обично поседују значајну способност смањења површинске напетости и лако се прилагођавају површинама, уз слабију интеракцију међу конститутивним молекулама, стварајући тако лагано уређену молекуларну структуру. Врсте дефоамера су разноврсне, али они су генерално неионични сурфактанти, са разгранатих алкохола, масним киселинама, естерима масних киселина, полиамида, фосфати и силиконска уља и силиконска уља која се обично користе као одличне дефоамери.

(4) пена и чишћење

Количина пене не одговара директно са ефикасношћу чишћења; Још пене не значи боље чишћење. На пример, неорски сурфактанти могу произвести мање пене од сапуна, али могу имати врхунске могућности чишћења. Међутим, у одређеним условима пена може помоћи уклањању прљавштине; На пример, пена од прања посуђа помаже у ношењу масти, док чишћење тепиха омогућава пену да уклони прљавштину и чврсте контаминанте. Штавише, пена може сигнализирати ефикасност детерџента; Прекомерна масна маст често инхибира стварање мехурића, узрокујући или недостатак пене или умањујући постојећу пену, што указује на ниску ефикасност детерџента. Поред тога, пена може послужити као показатељ за чистоћу испирања, као што су ниво пене у води у испирање воде често смањени са нижим концентрацијама детерџената.

09 Процес прања

У великој мери, прање је процес уклањања нежељених компоненти из објекта који се чисти да би се постигла одређена сврха. Заједнички изрази, прање се односи на уклањање прљавштине са површине носача. Током прања, одређене хемијске супстанце (попут детерџената) делују да ослабију или отклањају интеракцију између прљавштине и превозника, трансформишући везу између прљавштине између прљавштине и носача у везу између прљавштине између прљавштине и детерџента, који омогућава њихово раздвајање. С обзиром да се објекти за очисти и прљавштини која је потребно уклањање може се увелико варирати, прање је компликован процес, који се може поједноставити у следећу везу:

ЦАРРИЕР • ДЕРТ + ДЕТЕРГЕНТ = ЦАРРИЕР + ПРИТОМ • Детерџент. Процес прања се углавном може поделити у две фазе:

1. прљавштина се одвоји од превозника под акцијом детерџента;

2 Раздвојена прљавштина се распршена и суспендована у медијуму. Процес прања је реверзибилан, што значи да се диспергована или суспендована прљавштина може потенцијално поново населити на чишћену ставку. Стога ефикасни детерџенти не требају само могућност одвојености од носача, али и да се раседне и суспендују прљавштину, спречавајући га да се пресели.

(1) Врсте прљавштине

Чак и једна ставка може накупити различите врсте, композиције и количине прљавштине у зависности од његовог коришћеног контекста. Масна прљавштина састоји се углавном од разних животињских и биљних уља и минералних уља (попут сирове нафте, уља за гориво, угаљ итд.); Чврста прљавштина укључује честице за честице као што је чађа, прашина, рђа и угљен црна. Што се тиче одеће прљавштине, може да потиче из људских секрета попут зноја, себума и крви; мрље повезани са храном попут воћа или уљаних мрља и зачина; Остаци из козметике попут ружа и лак за нокте; атмосферски загађивачи попут дима, прашине и тла; и додатне мрље попут мастила, чаја и боје. Ова разноликост прљавштине генерално може бити категорисана у чврсте, течне и посебне врсте.

① Чврста прљавштина: Уобичајени примери укључују чађе, блато и честице прашине, од којих је већина тенденција да наплаћују трошкове - често негативно оптужени - који се лако придржавају влакнастих материјала. Чврста прљавштина је углавном мање растворљива у води, али се може распршити и суспендовати у детерџентима. Честице мање од 0,1 μм могу бити посебно изазовне за уклањање.

② Течна прљавштина: Они укључују масне материје које су растворљиве уља, које садрже животињска уља, масних киселина, масних алкохола, минералних уља и њихових оксида. Док животињске и биљне уље и масне киселине могу реаговати са алкалијима да формирају сапуне, масне алкохоле и минералне уља не пролазе са сапонификацијом, али могу се растворити алкохолима, етерима и органским угљоводоникама и могу се емулгирати и растворити детерџентским решењима. Течна масна прљавштина се обично чврсто придржава влакнастим материјалима због снажних интеракција.

③ Специјална прљавштина: Ова категорија се састоји од протеина, скроба, крви и људских секреција попут зноја и урина, као и воћне и чајне сокове. Ови материјали се често чврсто везују за влакна кроз хемијске интеракције, чинећи их тежим да се испере. Различите врсте прљавштине ретко постоје независно, радије се помешају заједно и придржавају се колективно на површине. Често, под спољним утицајима, прљавштина може оксидирати, распада се, или пропадање, производећи нове облике прљавштине.

(2) адхезија прљавштине

Дирт се држи материјалима попут одеће и коже због одређених интеракција између објекта и прљавштине. Лепљива сила између прљавштине и објекта могу да резултирају било физичким или хемијским пријањањима.

① Физичко пријањање: Адхезија прљавштине попут чађе, прашине и блата у великој мери укључује слабе физичке интеракције. Генерално, ове врсте прљавштине могу се уклонити релативно лако због своје слабије пријањање, што углавном произилази из механичких или електростатичких снага.

О: Механичка адхезија **: То се обично односи на чврсту прљавштину попут прашине или песка која се придржава механичким средствима, што је релативно лако уклонити, иако мање честице испод 0,1 ум је прилично тешко очистити.

Б: Електростатичка адхезија **: Ово укључује наплаћене честице прљавштине које комуницирају са супротно набијеним материјалима; Обично, влакнасти материјали носе негативне трошкове, омогућавајући им да привуку позитивно оптужене придржавања попут одређених соли. Неке негативно набијене честице и даље се могу накупљати на овим влакнима путем јонских мостова које су формиране позитивним јонима у раствору.

② Хемијска адхезија: То се односи на прљавштину који се придржава објекта путем хемијских обвезница. На пример, поларна чврста прљавштина или материјали попут хрђе обично се придржавају чврсто због хемијских обвезница које су формиране функционалним групама као што су карбоксил, хидроксил или аминске групе присутне у влакнастим материјалима. Ове обвезнице стварају јаче интеракције, што је отежало уклањање такве прљавштине; Посебни третмани могу бити потребни ефикасно чишћење. Степен лепљења за прљавштину зависи од својих својстава самог прљавштине и оних површине које се придржава.

(3) Механизми уклањања прљавштине

Циљ прања је да се елиминише прљавштина. Ово укључује коришћење различитих физичких и хемијских акција детерџената како би се ослабило или отклонило пријањање између прљавштине и опране ставке, помажући механичким силама (попут ручног пилинг, агитација веш машина или утицаја на прањењу), на крају који су у контролисању прљавштине довели до одвајања прљавштине.

① Механизам уклањања течног прљавштине

О: Мокрост: Већина течне прљавштине је масна и тежи да влажи разне влакнасте ставке, формирајући масни филм преко својих површина. Први корак у прању је радње детерџента који изазива влажење површине.
Б: РОЛЛУП механизам за уклањање нафте: Други корак уклањања течног подручја дешава се кроз процес превртања. Течна прљавштина која се шири као филм на површини прогресивно се пролиједи у капљице због преференцијалног влаженог влакнасте течности, на крају се замењује течношћу за прање.

② Механизам уклањања чврсте прљавштине

За разлику од течне прљавштине, уклањање чврсте прљавштине се ослања на способност прања течности да мокри и честице прљавштине и површину носача. Адсорпција површински активних средстава на површинама чврсте прљавштине и носачем смањује своје интеракционе снаге, чиме се спуштају чврстоћу лепљења честица прљавих честица, чинећи их лакшим уклонити. Поред тога, сурфактанти, посебно јонски сурфактанти, могу повећати електрични потенцијал чврсте прљавштине и површински материјал, олакшавање даљег уклањања.

Неотнички сурфактници склони су адсорб на опште опуњеној чврстим површинама и могу да формирају значајан адсорбусијски слој, што доводи до смањеног пресељења прљавштине. Међутим, катионски сурфактанти могу смањити електрични потенцијал прљавштине и површине носача, што доводи до смањеног одбојности и омета уклањање прљавштине.

③ Уклањање посебне прљавштине

Типични детерџенти могу се борити са тврдоглавим мрљама од протеина, скроба, крви и телесних секрета. Ензими попут протеазе може ефикасно уклонити мрље протеина тако што пробијају протеине у растворљиве аминокиселине или пептиде. Слично томе, Скроб се могу раздвојити у шећере амилазом. Липазе могу помоћи да се распадају о нечистоће триацилглицерол који су често тешко уклонити конвенционалним средствима. Мрље од воћних сокова, чаја или мастила понекад захтевају оксидационе агенте или редукте, који реагују са групама које стварају боју да их деградирају у више фрагмената растворљивих у води.

(4) Механизам хемијског чишћења

Горе наведене тачке односе се превасходно за прање водом. Међутим, због разноликости тканина, неки материјали не могу да реагују добро за прање воде, што доводи до деформације, бледећи у боји, итд. Много природних влакана се шире када се мокри и лако се смањују, што доводи до непожељних структурних промена. Стога је хемијско чишћење, обично коришћење органских растварача, често је пожељно за ове текстиле.

Хемијско чишћење је блажи у поређењу са влажним прањем, јер минимизира механичку акцију која може оштетити одећу. За ефикасно уклањање прљавштине у хемијском чишћењу, прљавштина је категорисана у три главне врсте:

① Уљана растворљива прљавштина: Ово укључује уља и масти, које се лако растварају у растварачима за хемијске чишћење.

② Дирт растворљива у води: Ова врста се може растворити у води, али не и у растварачима хемијског чишћења, који садрже неорганске соли, скроб и протеине, што може кристализирати једном када вода не искривљује.

③ Прљавштина која није ни нафтна и вода растворљива: Ово укључује супстанце попут угљених црних и металних силикатина који се не растварају ни у једном медијуму.

Сваки тип прљавштине захтијева различите стратегије за ефикасно уклањање током хемијског чишћења. Дирт растворљива уља методолошки је уклоњена коришћењем органских растварача због њихове одличне растворљивости у неполарним растварачима. За мрље растворљиве воде, мора бити присутна адекватна вода у сувом средство за чишћење јер је вода пресудна за ефикасно уклањање прљавштине. Нажалост, јер вода има минималну растворљивост у средствима за хемијске чишћење, сурфактанти се често додају како би се помогло у интеграцији воде.

Сурфактанти побољшавају способност чишћења средства за воду и помоћ у осигуравању солидизације нечистоће растворљивих у води у мицелама. Поред тога, сурфактанти могу инхибирати прљавштину да формирају нове депозите након прања, унапређење ефикасности чишћења. Незнатно додавање воде је од суштинског значаја за уклањање ових нечистоћа, али прекомјерне количине могу довести до изобличења тканине, чиме је потребно уравнотежени садржај воде у сувом чишћењу решења.

(5) Фактори који утичу на акцију прања

Адсорпција површински активних средстава на интерфејсима и резултирајућим смањењем интерфацијалне тензије је пресудна за уклањање течне или чврсте прљавштине. Међутим, прање је инхерентно сложено, под утицајем бројним факторима широм чак и сличних врста детерџената. Ови фактори укључују концентрацију детерџента, температуру, нечистоће, врсте влакана и структуру тканине.

① Концентрација површински активних средстава: Мицеллес формира површински активна средства играју кључну улогу у прању. Ефикасност прања драматично расте након што концентрација предигне критичну концентрацију мицела (ЦМЦ), отуда би се детерџенти требали користити у концентрацијама вишим од ЦМЦ-а за ефикасно прање. Међутим, концентрације детерџената изнад приноса ЦМЦ-а приносе се смањењу повратка, чинећи вишак концентрације непотребним.

② Ефекат температуре: Температура има дубок утицај на ефикасност чишћења. Генерално, веће температуре олакшавају уклањање прљавштине; Међутим, претерана топлота може имати штетне ефекте. Подизање температуре тежи да помогне дисперзији за прљавштину и може такође навести масну прљавштину да се лако емулгира. Ипак, у чврсто тканине од тканих, повећана температура која стварају влакна натегнуте могу нехотице смањити ефикасност уклањања.

Флуктуације температуре такође утичу на растворљивост на површински активност, ЦМЦ и Мицелле броје, на тај начин утиче на ефикасност чишћења. За многе дугорочне површинске активне материје, ниже температуре смањују растворљивост, понекад испод сопственог ЦМЦ-а; Дакле, може бити потребно одговарајуће загревање за оптималну функцију. Температурни утицаји на ЦМЦ и мицеле разликују се за јонске насупрот соничним површински активним средствима: Повећање температуре обично подиже ЦМЦ јонских површински активних средстава, што захтева прилагођавања концентрације.

③ ФОАМ: Постоји уобичајена веза за заблуду са повезивањем пјене са ефективност прања - више пене није једнако супериорно прање. Емпиријски докази указују на то да детерџенти са ниским пенама могу бити подједнако ефикасни. Међутим, пена може помоћи уклањању прљавштине у одређеним апликацијама, попут прања посуђа, где пена помаже да помера маст или у чишћењу тепиха, где дизачи прљавштину. Штавише, присуство пене може указивати да ли детерџенти функционишу; Вишак масти може инхибирати формирање пена, док умањујућа пена означава смањену концентрацију детерџента.

④ Врста влакана и карактеристична својства текстила: изван хемијске структуре, појављивање и организација влакана утичу на лепљење прљавштине и потешкоће у уклањању. Влакна са грубим или равним грађевинама, попут вуне или памука, имају тенденцију да заробију прљавштину лакше од глатких влакана. Помно тканине тканине у почетку се отпорним на акумулацију прљавштине, али могу ометати ефикасно прање услед ограниченог приступа заробљени прљавштину.

⑤ Тврдоћа воде: Концентрације ЦАКС⁺, МГ²⁺ и других металних јона значајно утичу на исходе прања, посебно за анионске површински активне материје, које могу да формирају нерастворљиве соли које умањују ефикасност чишћења. У тврдој води чак и уз адекватну концентрацију површински активне површине, ефикасност чишћења пада кратка у поређењу са дестилованом водом. За оптималне перформансе сурфактанта, концентрација ЦА²⁺ мора бити минимизирана на испод 1 × 10⁻⁶ мол / Л (цацоу испод 0,1 мг / л), која често захтева укључивање средстава за омекшавање воде у формулацију детерџената.