Gaya penyusutan dari setiap unit panjang pada permukaan cairan disebut tegangan permukaan, dan unitnya adalah N. · M-1.
Properti mengurangi tegangan permukaan pelarut disebut aktivitas permukaan, dan zat dengan sifat ini disebut zat aktif permukaan.
Zat aktif permukaan yang dapat mengikat molekul dalam larutan air dan membentuk misel dan asosiasi lainnya, dan memiliki aktivitas permukaan yang tinggi, sementara juga memiliki efek pembasahan, pengemulsi, berbusa, mencuci, dll. Disebut surfaktan.
Surfaktan adalah senyawa organik dengan struktur dan properti khusus, yang secara signifikan dapat mengubah tegangan antarmuka antara dua fase atau tegangan permukaan cairan (umumnya air), dengan pembasah, berbusa, pengemulsi, pencucian, dan sifat lainnya.
Dalam hal struktur, surfaktan memiliki fitur umum karena mengandung dua kelompok yang berbeda dalam molekul mereka. Di satu ujung adalah rantai panjang kelompok non-polar, larut dalam minyak dan tidak larut dalam air, juga dikenal sebagai gugus hidrofobik atau kelompok penurunan air. Kelompok penghargaan air seperti itu umumnya merupakan rantai hidrokarbon yang panjang, kadang-kadang juga untuk fluor organik, silikon, organofosfat, rantai organotin, dll. Di ujung lainnya adalah gugus yang larut dalam air, gugus hidrofilik atau kelompok penindasan minyak. Kelompok hidrofilik harus cukup hidrofilik untuk memastikan bahwa seluruh surfaktan larut dalam air dan memiliki kelarutan yang diperlukan. Karena surfaktan mengandung gugus hidrofilik dan hidrofobik, mereka dapat larut dalam setidaknya satu fase cair. Sifat hidrofilik dan lipofilik dari surfaktan ini disebut amphiphiliscity.
Surfaktan adalah sejenis molekul amphiphilic dengan gugus hidrofobik dan hidrofilik. Kelompok hidrofobik dari surfaktan umumnya terdiri dari hidrokarbon rantai panjang, seperti rantai lurus alkil C8 ~ C20, rantai bercabang alkil C8 ~ C20, alkilfenil (jumlah karbon alkil adalah 8 ~ 16) dan sejenisnya. Perbedaan yang kecil antara gugus hidrofobik terutama dalam perubahan struktural rantai hidrokarbon. Dan jenis -jenis gugus hidrofilik lebih, sehingga sifat -sifat surfaktan terutama terkait dengan gugus hidrofilik selain ukuran dan bentuk gugus hidrofobik. Perubahan struktural gugus hidrofilik lebih besar daripada kelompok hidrofobik, sehingga klasifikasi surfaktan umumnya didasarkan pada struktur gugus hidrofilik. Klasifikasi ini didasarkan pada apakah gugus hidrofilik ionik atau tidak, dan dibagi menjadi anionik, kationik, nonionik, zwitterionik, dan jenis surfaktan khusus lainnya.
① Adsorpsi surfaktan di antarmuka
Molekul surfaktan adalah molekul amphiphilic yang memiliki gugus lipofilik dan hidrofilik. Ketika surfaktan dilarutkan dalam air, gugus hidrofiliknya tertarik pada air dan larut dalam air, sedangkan gugus lipofiliknya ditolak oleh air dan meninggalkan air, menghasilkan adsorpsi molekul surfaktan (atau ion) pada antarmuka kedua fase, yang mengurangi ketegangan interfasial antara kedua fase. Semakin banyak molekul surfaktan (atau ion) yang diserap pada antarmuka, semakin besar pengurangan tegangan antarmuka.
② Beberapa sifat membran adsorpsi
Tekanan permukaan membran adsorpsi: Adsorpsi surfaktan pada antarmuka gas-cair untuk membentuk membran adsorpsi, seperti menempatkan lembaran mengambang yang dapat dilepas tanpa gesekan pada antarmuka, lembaran mengambang mendorong membran adsorben di sepanjang permukaan larutan, dan membran menghasilkan tekanan pada lembar yang mengambang, yang ditentang oleh permukaan yang mengambang, yang diterapkan oleh permukaan yang mengambang, yang disebut.
Viskositas permukaan: Seperti tekanan permukaan, viskositas permukaan adalah sifat yang ditunjukkan oleh membran molekul yang tidak larut. Tergantung oleh cincin platinum kawat logam halus, sehingga bidangnya menghubungi permukaan air tangki, memutar cincin platinum, cincin platinum oleh viskositas hambatan air, amplitudo secara bertahap membusuk, menurutnya viskositas permukaan dapat diukur. Metode ini adalah: Pertama, percobaan dilakukan pada permukaan air murni untuk mengukur pembusukan amplitudo, dan kemudian pembusukan setelah pembentukan membran permukaan diukur, dan viskositas membran permukaan berasal dari perbedaan antara keduanya.
Viskositas permukaan terkait erat dengan soliditas membran permukaan, dan karena membran adsorpsi memiliki tekanan permukaan dan viskositas, ia harus memiliki elastisitas. Semakin tinggi tekanan permukaan dan semakin tinggi viskositas membran yang teradsorpsi, semakin tinggi modulus elastisnya. Modulus elastis dari membran adsorpsi permukaan penting dalam proses stabilisasi gelembung.
③ Pembentukan misel
Solusi encer dari surfaktan mematuhi undang -undang yang diikuti oleh solusi ideal. Jumlah surfaktan yang diadsorpsi pada permukaan larutan meningkat dengan konsentrasi larutan, dan ketika konsentrasi mencapai atau melebihi nilai tertentu, jumlah adsorpsi tidak lagi meningkat, dan kelebihan molekul surfaktan ini dalam larutan dengan cara yang serampangan atau secara teratur. Baik praktik dan teori menunjukkan bahwa mereka membentuk asosiasi dalam solusi, dan asosiasi ini disebut misel.
Konsentrasi misel kritis (CMC): konsentrasi minimum di mana surfaktan membentuk misel dalam larutan disebut konsentrasi misel kritis.
④ Nilai CMC dari surfaktan umum.
HLB adalah singkatan dari keseimbangan lipofil hidrofil, yang menunjukkan keseimbangan hidrofilik dan lipofilik dari gugus hidrofilik dan lipofilik dari surfaktan, yaitu, nilai HLB surfaktan. Nilai HLB besar menunjukkan molekul dengan hidrofilisitas yang kuat dan lipofilisitas lemah; Sebaliknya, lipofilisitas yang kuat dan hidrofilisitas yang lemah.
① Ketentuan nilai HLB
Nilai HLB adalah nilai relatif, jadi ketika nilai HLB dikembangkan, sebagai standar, nilai HLB dari lilin parafin, yang tidak memiliki sifat hidrofilik, ditentukan 0, sedangkan nilai HLB dari natrium dodecyl sulfate, yang lebih dari kisaran EMul. lipofilik, sedangkan yang lebih besar dari 10 adalah hidrofilik. Dengan demikian, titik balik dari lipofilik ke hidrofilik adalah sekitar 10.
Berdasarkan nilai-nilai HLB surfaktan, gagasan umum tentang kemungkinan penggunaannya dapat diperoleh, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1-3.
Dua cairan yang saling tidak larut, satu tersebar di yang lain sebagai partikel (tetesan atau kristal cair) membentuk sistem yang disebut emulsi. Sistem ini secara termodinamik tidak stabil karena peningkatan area batas kedua cairan ketika emulsi terbentuk. Untuk membuat emulsi stabil, perlu untuk menambahkan komponen ketiga - pengemulsi untuk mengurangi energi antarmuka sistem. Pengemulsi milik surfaktan, fungsi utamanya adalah memainkan peran emulsi. Fase emulsi yang ada sebagai tetesan disebut fase terdispersi (atau fase dalam, fase terputus), dan fase lain yang dihubungkan bersama -sama disebut media dispersi (atau fase luar, fase kontinu).
① Pengemulsi dan emulsi
Emulsi umum, satu fase adalah air atau larutan berair, fase lainnya adalah zat organik yang tidak larut dengan air, seperti minyak, lilin, dll. Emulsi yang dibentuk oleh air dan minyak dapat dibagi menjadi dua jenis sesuai dengan situasi dispersi mereka: minyak yang disebarkan dalam air untuk membentuk oli yang dibuang dengan minyak air, yang diekspresikan sebagai o/w (minyak/air): o yang dibuang o dalam oli yang dibuang dengan minyak air, o o-water yang diekspresikan sebagai o/w (minyak/air): o yang dibuang o dalam oli yang dilepas oli dalam air-air, o/w (minyak/air): o yang dibuang o oir in-water eMulsion, o/w (oli/air): o-o-leper oir in-water-water-water yang diekspresikan sebagai o/w (oli/air): o yang dibuang o oir in-water-water in-water, o/w (minyak/air): o o-o-weater (Air/Minyak). Kompleks air-in-minyak-dalam-air tipe W/O/W dan oil-in-water-in-oil o/w/o jenis multi-emulsi juga dapat dibentuk.
Pengemulsi digunakan untuk menstabilkan emulsi dengan mengurangi tegangan antarmuka dan membentuk membran antarmuka molekul tunggal.
Dalam emulsifikasi persyaratan pengemulsi:
A: Pengemulsi harus dapat menyerap atau memperkaya antarmuka antara kedua fase, sehingga tegangan antarmuka berkurang;
B: Pengemulsi harus memberikan partikel pada muatan, sehingga tolakan elektrostatik antara partikel, atau membentuk membran pelindung yang stabil dan sangat kental di sekitar partikel.
Oleh karena itu, zat yang digunakan sebagai pengemulsi harus memiliki kelompok amphiphilic untuk mengemulsi, dan surfaktan dapat memenuhi persyaratan ini.
② Metode persiapan emulsi dan faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi
Ada dua cara untuk menyiapkan emulsi: satu adalah dengan menggunakan metode mekanis untuk membubarkan cairan dalam partikel kecil dalam cairan lain, yang sebagian besar digunakan dalam industri untuk menyiapkan emulsi; Yang lainnya adalah melarutkan cairan dalam keadaan molekul dalam cairan lain, dan kemudian membuatnya berkumpul dengan benar untuk membentuk emulsi.
Stabilitas emulsi adalah kemampuan untuk agregasi anti-partikel yang mengarah pada pemisahan fase. Emulsi adalah sistem yang tidak stabil secara termodinamik dengan energi bebas yang besar. Oleh karena itu, apa yang disebut stabilitas emulsi sebenarnya adalah waktu yang diperlukan untuk sistem untuk mencapai keseimbangan, yaitu, waktu yang diperlukan untuk pemisahan salah satu cairan dalam sistem terjadi.
Ketika membran antarmuka dengan alkohol lemak, asam lemak dan amina berlemak dan molekul organik kutub lainnya, kekuatan membran secara signifikan lebih tinggi. Ini karena, dalam lapisan adsorpsi antarmuka dari molekul pengemulsi dan alkohol, asam dan amina dan molekul kutub lainnya untuk membentuk "kompleks", sehingga kekuatan membran antarmuka meningkat.
Pengemulsi yang terdiri dari lebih dari dua surfaktan disebut pengemulsi campuran. Pengemulsi campuran teradsorpsi di antarmuka air/minyak; Tindakan antarmolekul dapat membentuk kompleks. Karena aksi antarmolekul yang kuat, tegangan antarmuka berkurang secara signifikan, jumlah pengemulsi yang diadsorpsi pada antarmuka meningkat secara signifikan, pembentukan kepadatan membran antarmuka meningkat, kekuatan meningkat.
Muatan manik -manik cair memiliki efek yang signifikan pada stabilitas emulsi. Emulsi stabil, yang manik -manik cairnya umumnya diisi. Ketika pengemulsi ionik digunakan, ion pengemulsi yang diadsorpsi pada antarmuka memiliki gugus lipofilik yang dimasukkan ke dalam fase minyak dan gugus hidrofilik berada dalam fase air, sehingga membuat manik -manik cair bermuatan. Sebagai manik -manik emulsi dengan muatan yang sama, mereka saling mengusir, tidak mudah untuk menggumpal, sehingga stabilitas meningkat. Dapat dilihat bahwa semakin banyak ion pengemulsi yang diadsorpsi pada manik -manik, semakin besar muatannya, semakin besar kemampuan untuk mencegah manik -manik dari aglomerasi, semakin stabil sistem emulsi.
Viskositas media dispersi emulsi memiliki pengaruh tertentu pada stabilitas emulsi. Secara umum, semakin tinggi viskositas media dispersi, semakin tinggi stabilitas emulsi. Ini karena viskositas media dispersi besar, yang memiliki efek kuat pada gerakan Brown dari manik -manik cair dan memperlambat tabrakan antara manik -manik cair, sehingga sistem tetap stabil. Biasanya, zat polimer yang dapat dilarutkan dalam emulsi dapat meningkatkan viskositas sistem dan membuat stabilitas emulsi lebih tinggi. Selain itu, polimer juga dapat membentuk membran antarmuka yang kuat, membuat sistem emulsi lebih stabil.
Dalam beberapa kasus, penambahan bubuk padat juga dapat membuat emulsi cenderung stabil. Bubuk padat ada di dalam air, minyak atau antarmuka, tergantung pada minyak, air pada kapasitas pembasahan bubuk padat, jika bubuk padat tidak sepenuhnya basah dengan air, tetapi juga basah dengan minyak, akan tetap pada air dan antarmuka minyak.
Bubuk padat tidak membuat emulsi stabil karena bubuk yang dikumpulkan pada antarmuka meningkatkan membran antarmuka, yang mirip dengan adsorpsi antarmuka molekul pengemulsi, sehingga semakin dekat bahan bubuk padat diatur pada antarmuka, semakin stabil emulsi.
Surfaktan memiliki kemampuan untuk secara signifikan meningkatkan kelarutan zat organik yang tidak larut atau sedikit larut dalam air setelah membentuk misel dalam larutan berair, dan larutannya transparan saat ini. Efek misel ini disebut pelarut. Surfaktan yang dapat menghasilkan pelarut disebut pelarut, dan bahan organik yang dilarutkan disebut materi terlarut.
Busa memainkan peran penting dalam proses pencucian. Busa adalah sistem dispersi di mana gas disebarkan dalam cairan atau padatan, dengan gas sebagai fase yang tersebar dan cairan atau padatan sebagai media dispersing, yang pertama disebut busa cair, sedangkan yang terakhir disebut busa padat, seperti plastik berbusa, kaca berbusa, semen berbusa dll.
(1) Formasi busa
Busa yang kami maksudkan di sini agregat gelembung udara yang dipisahkan oleh membran cair. Jenis gelembung ini selalu naik dengan cepat ke permukaan cair karena perbedaan besar dalam kepadatan antara fase disperser (gas) dan media dispersi (cairan), dikombinasikan dengan viskositas rendah cairan.
Proses pembentukan gelembung adalah membawa sejumlah besar gas ke dalam cairan, dan gelembung dalam cairan dengan cepat kembali ke permukaan, membentuk agregat gelembung yang dipisahkan oleh sejumlah kecil gas cair.
Busa memiliki dua karakteristik yang signifikan dalam hal morfologi: satu adalah bahwa gelembung sebagai fase yang tersebar sering berbentuk polihedral, ini karena pada persimpangan gelembung, ada kecenderungan film cair untuk menipis sehingga gelembung menjadi polihedral, ketika film cair yang menipis sampai tingkat tertentu, itu mengarah ke rupur yang menggelembung; Yang kedua adalah bahwa cairan murni tidak dapat membentuk busa yang stabil, cairan yang dapat membentuk busa setidaknya dua atau lebih komponen. Solusi air surfaktan adalah khas sistem yang rentan terhadap pembuatan busa, dan kemampuannya untuk menghasilkan busa juga terkait dengan sifat lain.
Surfaktan dengan daya berbusa yang baik disebut agen berbusa. Meskipun agen berbusa memiliki kemampuan busa yang baik, tetapi busa yang terbentuk mungkin tidak dapat mempertahankan waktu yang lama, yaitu, stabilitasnya tidak selalu baik. Untuk menjaga stabilitas busa, seringkali dalam agen berbusa untuk menambahkan zat yang dapat meningkatkan stabilitas busa, zat ini disebut penstabil busa, penstabil yang umum digunakan adalah lauryl diethanolamine dan dodecyl dimethylamine oxide.
(2) stabilitas busa
Busa adalah sistem yang tidak stabil secara termodinamik dan tren akhir adalah bahwa luas permukaan cairan dalam sistem berkurang setelah gelembung rusak dan energi bebas berkurang. Proses defoaming adalah proses di mana membran cair yang memisahkan gas menjadi lebih tebal dan lebih tipis sampai pecah. Oleh karena itu, tingkat stabilitas busa terutama ditentukan oleh kecepatan pelepasan cair dan kekuatan film cair. Faktor -faktor berikut juga mempengaruhi ini.
(3) Penghancuran busa
Prinsip dasar kerusakan busa adalah untuk mengubah kondisi yang menghasilkan busa atau untuk menghilangkan faktor penstabil busa, sehingga ada metode fisik dan kimia defoaming.
Defoaming fisik berarti mengubah kondisi produksi busa sambil mempertahankan komposisi kimia dari larutan busa, seperti gangguan eksternal, perubahan suhu atau tekanan dan perawatan ultrasonik adalah semua metode fisik yang efektif untuk menghilangkan busa.
Metode defoaming kimia adalah menambahkan zat tertentu untuk berinteraksi dengan agen berbusa untuk mengurangi kekuatan film cair dalam busa dan dengan demikian mengurangi stabilitas busa untuk mencapai tujuan defoaming, zat tersebut disebut defoamer. Sebagian besar defoamer adalah surfaktan. Oleh karena itu, sesuai dengan mekanisme defoaming, defoamer harus memiliki kemampuan yang kuat untuk mengurangi tegangan permukaan, mudah disersorb pada permukaan, dan interaksi antara molekul adsorpsi permukaan lemah, molekul adsorpsi yang disusun dalam struktur yang lebih longgar.
Ada berbagai jenis defoamer, tetapi pada dasarnya, mereka semua adalah surfaktan non-ionik. Surfaktan non-ionik memiliki sifat anti-foaming di dekat atau di atas titik awannya dan sering digunakan sebagai defoamer. Alkohol, terutama alkohol dengan struktur bercabang, asam lemak dan ester asam lemak, poliamida, ester fosfat, minyak silikon, dll. Juga umumnya digunakan sebagai defoamer yang sangat baik.
(4) busa dan mencuci
Tidak ada hubungan langsung antara busa dan efektivitas pencucian dan jumlah busa tidak menunjukkan efektivitas pencucian. Misalnya, surfaktan nonionik memiliki sifat berbusa jauh lebih sedikit daripada sabun, tetapi dekontaminasi mereka jauh lebih baik daripada sabun.
Dalam beberapa kasus, busa dapat membantu dalam menghilangkan kotoran dan kotoran. Misalnya, ketika mencuci piring di rumah, busa deterjen mengambil tetesan minyak dan ketika menggosok karpet, busa membantu mengambil debu, bubuk, dan kotoran padat lainnya. Selain itu, busa kadang -kadang dapat digunakan sebagai indikasi efektivitas deterjen. Karena minyak berlemak memiliki efek penghambat pada busa deterjen, ketika ada terlalu banyak minyak dan terlalu sedikit deterjen, tidak ada busa yang akan dihasilkan atau busa asli akan hilang. Busa juga kadang -kadang dapat digunakan sebagai indikator kebersihan bilas, karena jumlah busa dalam larutan bilas cenderung berkurang dengan pengurangan deterjen, sehingga jumlah busa dapat digunakan untuk mengevaluasi tingkat pembilasan.
Dalam arti luas, mencuci adalah proses menghilangkan komponen yang tidak diinginkan dari objek untuk dicuci dan mencapai beberapa tujuan. Mencuci dalam arti yang biasa mengacu pada proses menghilangkan kotoran dari permukaan pembawa. Dalam mencuci, interaksi antara kotoran dan pembawa dilemahkan atau dihilangkan oleh aksi beberapa zat kimia (misalnya, deterjen, dll.), Sehingga kombinasi kotoran dan pembawa diubah menjadi kombinasi kotoran dan deterjen, dan akhirnya tanah dipisahkan dari pembawa. Karena objek yang akan dicuci dan kotoran yang akan dihilangkan beragam, pencucian adalah proses yang sangat kompleks dan proses dasar pencucian dapat diekspresikan dalam hubungan sederhana berikut.
Carrie ·· Dirt + Deterjen = Carrier + Dirt · Deterjen
Proses pencucian biasanya dapat dibagi menjadi dua tahap: pertama, di bawah aksi deterjen, kotoran dipisahkan dari operatornya; Kedua, kotoran yang terpisah tersebar dan ditangguhkan dalam medium. Proses pencucian adalah proses reversibel dan kotoran yang tersebar dan ditangguhkan dalam medium juga dapat diuraikan kembali dari medium ke objek yang dicuci. Oleh karena itu, deterjen yang baik harus memiliki kemampuan untuk membubarkan dan menangguhkan kotoran dan mencegah redeposisi kotoran, selain kemampuan untuk menghilangkan kotoran dari pembawa.
(1) Jenis kotoran
Bahkan untuk item yang sama, jenis, komposisi, dan jumlah kotoran dapat bervariasi tergantung pada lingkungan yang digunakannya. Kotoran tubuh minyak terutama adalah beberapa minyak hewan dan sayuran dan minyak mineral (seperti minyak mentah, minyak bahan bakar, tar batubara, dll.), Kotoran padat terutama jelaga, abu, karat, karbon hitam, dll. Dalam hal kotoran pakaian, ada kotoran dari tubuh manusia, seperti keringat, sebum, darah, dll.; kotoran dari makanan, seperti noda buah, noda minyak goreng, noda bumbu, pati, dll.; Kotoran dari kosmetik, seperti lipstik, cat kuku, dll.; Kotoran dari atmosfer, seperti jelaga, debu, lumpur, dll.; Lainnya, seperti tinta, teh, lapisan, dll. Itu datang dalam berbagai jenis.
Berbagai jenis kotoran biasanya dapat dibagi menjadi tiga kategori utama: kotoran padat, kotoran cair dan kotoran khusus.
① Kotoran padat
Kotoran padat yang umum termasuk partikel abu, lumpur, bumi, karat dan karbon hitam. Sebagian besar partikel ini memiliki muatan listrik di permukaannya, kebanyakan dari mereka bermuatan negatif dan dapat dengan mudah diadsorpsi pada item serat. Kotoran padat umumnya sulit untuk larut dalam air, tetapi dapat dibubarkan dan ditangguhkan oleh solusi deterjen. Kotoran padat dengan titik massa yang lebih kecil lebih sulit untuk dihapus.
② Kotoran cair
Kotoran cair sebagian besar larut dalam minyak, termasuk minyak tanaman dan hewan, asam lemak, alkohol lemak, minyak mineral dan oksida mereka. Di antara mereka, minyak dan minyak hewani, asam lemak dan saponifikasi alkali dapat terjadi, sementara alkohol lemak, minyak mineral tidak diukur oleh alkali, tetapi dapat larut dalam alkohol, eter dan pelarut organik hidrokarbon, dan pelarut larutan air deterjen dan dispersi. Kotoran cair yang larut dalam minyak umumnya memiliki kekuatan yang kuat dengan item serat, dan lebih kuat teradsorpsi pada serat.
③ Kotoran khusus
Kotoran khusus termasuk protein, pati, darah, sekresi manusia seperti keringat, sebum, urin dan jus buah dan jus teh. Sebagian besar jenis kotoran ini dapat secara kimia dan sangat teradsorpsi pada item serat. Karena itu, sulit untuk dicuci.
Berbagai jenis kotoran jarang ditemukan sendirian, tetapi sering dicampur bersama dan teradsorpsi ke objek. Kotoran terkadang dapat dioksidasi, terurai atau membusuk di bawah pengaruh eksternal, sehingga menciptakan kotoran baru.
（2） adhesi tanah
Pakaian, tangan dll dapat diwarnai karena ada semacam interaksi antara objek dan kotoran. Kotoran menganut objek dalam berbagai cara, tetapi tidak ada lebih dari adhesi fisik dan kimia.
① Adhesi jelaga, debu, lumpur, pasir dan arang terhadap pakaian adalah adhesi fisik. Secara umum, melalui adhesi kotoran ini, dan peran antara objek bernoda relatif lemah, pengangkatan kotoran juga relatif mudah. Menurut kekuatan yang berbeda, adhesi fisik kotoran dapat dibagi menjadi adhesi mekanis dan adhesi elektrostatik.
A: Adhesi mekanis
Jenis adhesi ini terutama mengacu pada adhesi beberapa kotoran padat (misalnya, debu, lumpur dan pasir). Adhesi mekanis adalah salah satu bentuk adhesi kotoran yang lebih lemah dan dapat dihilangkan hampir dengan cara murni mekanis, tetapi ketika kotoran kecil (<0,1um), lebih sulit untuk dihapus.
B ： Adhesi elektrostatik
Adhesi elektrostatik terutama dimanifestasikan dalam aksi partikel -partikel kotoran bermuatan pada benda -benda bermuatan yang berlawanan. Sebagian besar benda berserat bermuatan negatif dalam air dan dapat dengan mudah dipatuhi oleh kotoran bermuatan positif tertentu, seperti tipe kapur. Beberapa kotoran, meskipun bermuatan negatif, seperti partikel karbon hitam dalam larutan berair, dapat menempel pada serat melalui jembatan ionik (ion antara beberapa benda bermuatan berlawanan, bertindak bersama dengan mereka dengan cara seperti jembatan) yang dibentuk oleh ion positif dalam air (misalnya, Ca2+ ， MG2+ dll).
Tindakan elektrostatik lebih kuat dari aksi mekanis sederhana, membuat pengangkatan kotoran relatif sulit.
② Adhesi kimia
Adhesi kimia mengacu pada fenomena kotoran yang bekerja pada objek melalui ikatan kimia atau hidrogen. Misalnya, kotoran padat kutub, protein, karat dan adhesi lainnya pada item serat, serat mengandung karboksil, hidroksil, amida dan kelompok lain, kelompok ini dan asam lemak tanah berminyak, alkohol lemak mudah untuk membentuk ikatan hidrogen. Kekuatan kimia umumnya kuat dan karenanya kotoran lebih kuat terikat pada objek. Jenis kotoran ini sulit dihapus dengan metode yang biasa dan membutuhkan metode khusus untuk menghadapinya.
Tingkat adhesi kotoran terkait dengan sifat kotoran itu sendiri dan sifat objek yang dipatuhi. Secara umum, partikel dengan mudah melekat pada item berserat. Semakin kecil tekstur kotoran padat, semakin kuat adhesi. Kotoran kutub pada benda hidrofilik seperti kapas dan kaca melekat lebih kuat daripada kotoran non-polar. Kotoran non-polar melekat lebih kuat daripada kotoran kutub, seperti lemak kutub, debu dan tanah liat, dan kurang mudah untuk dilepas dan dibersihkan.
(3) Mekanisme Penghapusan Kotoran
Tujuan mencuci adalah untuk menghilangkan kotoran. Dalam media suhu tertentu (terutama air). Menggunakan berbagai efek fisik dan kimia dari deterjen untuk melemahkan atau menghilangkan efek kotoran dan benda yang dicuci, di bawah aksi kekuatan mekanik tertentu (seperti menggosok tangan, agitasi mesin cuci, dampak air), sehingga kotoran dan benda yang dicuci dari tujuan dekontaminasi.
① Mekanisme Penghapusan Kotoran Cair
A ： Penghapusan
Liquid Soiling sebagian besar berbasis minyak. Pewarnaan oli basah barang -barang yang paling berserat dan menyebar lebih atau kurang sebagai film minyak pada permukaan bahan berserat. Langkah pertama dalam aksi cuci adalah pembasahan permukaan oleh cairan cuci. Demi ilustrasi, permukaan serat dapat dianggap sebagai permukaan padat yang halus.
B: Detasemen Minyak - Mekanisme Keriting
Langkah kedua dalam aksi pencucian adalah penghapusan minyak dan minyak, penghapusan kotoran cair dicapai oleh semacam melingkar. Kotoran cair yang awalnya ada di permukaan dalam bentuk film minyak penyebaran, dan di bawah efek pembasahan preferensial dari cairan pencucian pada permukaan padat (yaitu, permukaan serat), meringkuk ke dalam manik -manik minyak selangkah demi selangkah, yang digantikan oleh cairan pencucian dan akhirnya meninggalkan permukaan di bawah kekuatan eksternal tertentu.
② Mekanisme Penghapusan Kotoran Padat
Penghapusan kotoran cair terutama melalui pembasahan preferensial dari pembawa kotoran dengan solusi pencucian, sedangkan mekanisme pemindahan untuk kotoran padat berbeda, di mana proses pencucian terutama tentang pembasahan massa kotoran dan permukaan pembawa oleh solusi pencucian. Karena adsorpsi surfaktan pada kotoran padat dan permukaan pembawanya, interaksi antara kotoran dan permukaan berkurang dan kekuatan adhesi massa tanah pada permukaan berkurang, sehingga massa kotoran mudah dikeluarkan dari permukaan pembawa.
Selain itu, adsorpsi surfaktan, terutama surfaktan ionik, pada permukaan tanah padat dan pembawanya memiliki potensi untuk meningkatkan potensi permukaan pada permukaan tanah padat dan pembawa, yang lebih kondusif untuk menghilangkan kotoran. Permukaan padat atau umumnya berserat biasanya bermuatan negatif dalam media berair dan karenanya dapat membentuk lapisan elektronik ganda difus pada massa kotoran atau permukaan padat. Karena tolakan muatan homogen, adhesi partikel kotoran dalam air ke permukaan padat melemah. Ketika surfaktan anionik ditambahkan, karena secara bersamaan dapat meningkatkan potensi permukaan negatif dari partikel kotoran dan permukaan padat, tolakan di antara mereka lebih ditingkatkan, kekuatan adhesi partikel lebih berkurang, dan kotoran lebih mudah untuk dihilangkan.
Surfaktan non-ionik diadsorpsi pada permukaan padat yang secara umum bermuatan dan meskipun mereka tidak secara signifikan mengubah potensi antarmuka, surfaktan non-ionik yang teradsorpsi cenderung membentuk ketebalan tertentu dari lapisan yang teradsorpsi pada permukaan yang membantu mencegah redeposisi kotoran.
Dalam kasus surfaktan kationik, adsorpsi mereka mengurangi atau menghilangkan potensi permukaan negatif dari massa tanah dan permukaan pembawanya, yang mengurangi tolakan antara kotoran dan permukaan dan karena itu tidak kondusif untuk menghilangkan kotoran; Selain itu, setelah adsorpsi pada permukaan padat, surfaktan kationik cenderung memutar hidrofobik permukaan padat dan karenanya tidak kondusif untuk pembasahan permukaan dan karenanya mencuci.
③ Penghapusan tanah khusus
Protein, pati, sekresi manusia, jus buah, jus teh dan kotoran lainnya sulit dihapus dengan surfaktan normal dan membutuhkan perawatan khusus.
Noda protein seperti krim, telur, darah, susu dan kotoran kulit cenderung coagulate pada serat dan degenerasi dan mendapatkan adhesi yang lebih kuat. Protein Soiling dapat dihilangkan dengan menggunakan protease. Protease enzim memecah protein di kotoran menjadi asam amino yang larut dalam air atau oligopeptida.
Noda pati terutama berasal dari bahan makanan, yang lain seperti saus, lem dll. Amilase memiliki efek katalitik pada hidrolisis noda pati, menyebabkan pati terurai menjadi gula.
Lipase mengkatalisasi dekomposisi trigliserida, yang sulit dihapus dengan metode normal, seperti sebum dan minyak yang dapat dimakan, dan memecahnya menjadi gliserol dan asam lemak yang larut.
Beberapa noda berwarna dari jus buah, jus teh, tinta, lipstik dll seringkali sulit dibersihkan secara menyeluruh bahkan setelah pencucian berulang. Noda ini dapat dihilangkan dengan reaksi redoks dengan zat pengoksidasi atau pereduksi seperti pemutih, yang menghancurkan struktur kelompok yang menghasilkan warna atau auxilier warna dan menurunkannya menjadi komponen yang larut dalam air yang lebih kecil.
（4） Mekanisme penghapusan noda dari pembersihan kering
Di atas sebenarnya untuk air sebagai media pencucian. Faktanya, karena berbagai jenis pakaian dan struktur, beberapa pakaian menggunakan pencucian air tidak nyaman atau tidak mudah dicuci bersih, beberapa pakaian setelah dicuci dan bahkan deformasi, memudar, dll., Misalnya: sebagian besar serat alami menyerap air dan mudah membengkak, dan kering dan mudah dikecam, jadi setelah dicuci akan cacat; Dengan mencuci produk wol juga sering muncul fenomena penyusutan, beberapa produk wol dengan pencucian air juga mudah untuk dipuat, perubahan warna; Beberapa tangan sutra merasa lebih buruk setelah dicuci dan kehilangan kilau mereka. Untuk pakaian ini sering menggunakan metode pembersihan kering untuk mendekontaminasi. Yang disebut dry cleaning umumnya mengacu pada metode pencucian dalam pelarut organik, terutama dalam pelarut non-polar.
Dry Cleaning adalah bentuk pencucian yang lebih lembut daripada mencuci air. Karena pembersihan kering tidak memerlukan banyak aksi mekanis, itu tidak menyebabkan kerusakan, kerutan dan deformasi pakaian, sementara agen pembersih kering, tidak seperti air, jarang menghasilkan ekspansi dan kontraksi. Selama teknologi ditangani dengan benar, pakaian dapat dikeringkan tanpa distorsi, warna memudar dan masa pakai yang diperpanjang.
Dalam hal pembersihan kering, ada tiga jenis kotoran yang luas.
Kotoran yang larut dalam tanah yang larut dalam tanah mencakup semua jenis minyak dan minyak, yang cair atau berminyak dan dapat dilarutkan dalam pelarut pembersih kering.
②Water-soluble dirt Water-soluble dirt is soluble in aqueous solutions, but not in dry cleaning agents, is adsorbed on clothing in an aqueous state, water evaporates after the precipitation of granular solids, such as inorganic salts, starch, protein, etc.
③oil dan air minyak kotoran yang tidak larut dan air kotoran tidak larut tidak larut dalam air atau larut dalam pelarut pembersih kering, seperti karbon hitam, silikat dari berbagai logam dan oksida, dll.
Karena sifat berbeda dari berbagai jenis kotoran, ada berbagai cara untuk menghilangkan kotoran dalam proses pembersihan kering. Tanah yang larut dalam minyak, seperti minyak hewan dan sayuran, minyak mineral dan minyak, mudah larut dalam pelarut organik dan dapat dihilangkan lebih mudah dalam pembersihan kering. Kelarutan yang sangat baik dari pelarut pembersihan kering untuk minyak dan minyak pada dasarnya berasal dari gaya dinding van der antara molekul.
Untuk menghilangkan kotoran yang larut dalam air seperti garam anorganik, gula, protein dan keringat, jumlah air yang tepat juga harus ditambahkan ke zat pembersih kering, jika tidak kotoran yang larut dalam air sulit untuk dihilangkan dari pakaian. Namun, air sulit untuk larut dalam zat pembersih kering, sehingga untuk meningkatkan jumlah air, Anda juga perlu menambahkan surfaktan. Kehadiran air dalam zat pembersih kering dapat membuat permukaan kotoran dan pakaian terhidrasi, sehingga mudah untuk berinteraksi dengan gugus surfaktan kutub, yang kondusif untuk adsorpsi surfaktan di permukaan. Selain itu, ketika surfaktan membentuk misel, kotoran dan air yang larut dalam air dapat dilarutkan ke dalam misel. Selain meningkatkan kadar air dari pelarut pembersihan kering, surfaktan juga dapat memainkan peran dalam mencegah deposisi ulang tanah untuk meningkatkan efek dekontaminasi.
Kehadiran sejumlah kecil air diperlukan untuk menghilangkan kotoran yang larut dalam air, tetapi terlalu banyak air dapat menyebabkan distorsi dan kerutan pada beberapa pakaian, sehingga jumlah air dalam agen pembersih kering harus sedang.
Kotoran yang tidak larut dalam air atau yang larut dalam minyak, partikel padat seperti abu, lumpur, tanah dan karbon hitam, umumnya melekat pada pakaian dengan gaya elektrostatik atau dalam kombinasi dengan minyak. Dalam pembersihan kering, aliran pelarut, dampak dapat membuat adsorpsi kekuatan elektrostatik dari kotoran, dan agen pembersih kering dapat melarutkan minyak, sehingga kombinasi minyak dan kotoran dan melekat pada pakaian partikel padat dari particle-dearing.
（5） Faktor -faktor yang mempengaruhi tindakan pencucian
Adsorpsi arah surfaktan pada antarmuka dan pengurangan ketegangan permukaan (antarmuka) adalah faktor utama dalam menghilangkan kotoran cair atau padat. Namun, proses pencuciannya kompleks dan efek pencucian, bahkan dengan tipe deterjen yang sama, dipengaruhi oleh banyak faktor lainnya. Faktor -faktor ini termasuk konsentrasi deterjen, suhu, sifat kotor, jenis serat dan struktur kain.
① Konsentrasi surfaktan
Mikel surfaktan dalam solusi memainkan peran penting dalam proses pencucian. Ketika konsentrasi mencapai konsentrasi misel kritis (CMC), efek pencucian meningkat tajam. Oleh karena itu, konsentrasi deterjen dalam pelarut harus lebih tinggi dari nilai CMC untuk memiliki efek pencucian yang baik. Namun, ketika konsentrasi surfaktan lebih tinggi dari nilai CMC, peningkatan tambahan efek pencucian tidak jelas dan tidak perlu meningkatkan konsentrasi surfaktan terlalu banyak.
Saat menghilangkan minyak dengan pelarut, efek solubilisasi meningkat dengan meningkatnya konsentrasi surfaktan, bahkan ketika konsentrasi berada di atas CMC. Pada saat ini, disarankan untuk menggunakan deterjen dengan cara terpusat lokal. Misalnya, jika ada banyak kotoran pada manset dan kerah pakaian, lapisan deterjen dapat diterapkan selama mencuci untuk meningkatkan efek pelarut surfaktan pada minyak.
② Temperatur memiliki pengaruh yang sangat penting pada tindakan dekontaminasi. Secara umum, meningkatkan suhu memfasilitasi penghapusan kotoran, tetapi kadang -kadang suhu terlalu tinggi juga dapat menyebabkan kerugian.
Peningkatan suhu memfasilitasi difusi kotoran, minyak padat dengan mudah diemulsi pada suhu di atas titik lelehnya dan serat meningkat dalam pembengkakan karena peningkatan suhu, yang semuanya memfasilitasi penghapusan kotoran. Namun, untuk kain kompak, mikrogaps antara serat berkurang saat serat mengembang, yang merugikan pengangkatan kotoran.
Perubahan suhu juga mempengaruhi kelarutan, nilai CMC dan ukuran misel surfaktan, sehingga mempengaruhi efek pencucian. Kelarutan surfaktan dengan rantai karbon panjang rendah pada suhu rendah dan kadang -kadang kelarutan bahkan lebih rendah dari nilai CMC, sehingga suhu pencucian harus dinaikkan dengan tepat. Efek suhu pada nilai CMC dan ukuran misel berbeda untuk surfaktan ionik dan non-ionik. Untuk surfaktan ionik, peningkatan suhu umumnya meningkatkan nilai CMC dan mengurangi ukuran misel, yang berarti bahwa konsentrasi surfaktan dalam larutan pencucian harus ditingkatkan. Untuk surfaktan non-ionik, peningkatan suhu menyebabkan penurunan nilai CMC dan peningkatan volume misel yang signifikan, sehingga jelas bahwa peningkatan suhu yang tepat akan membantu surfaktan non-ionik untuk mengerahkan efek aktif permukaannya. Namun, suhu tidak boleh melebihi titik awannya.
Singkatnya, suhu pencucian optimal tergantung pada formulasi deterjen dan objek yang dicuci. Beberapa deterjen memiliki efek deterjen yang baik pada suhu kamar, sementara yang lain memiliki detergensi yang jauh berbeda antara dingin dan panas.
③ busa
Merupakan kebiasaan untuk membingungkan kekuatan berbusa dengan efek mencuci, percaya bahwa deterjen dengan kekuatan berbusa tinggi memiliki efek pencucian yang baik. Penelitian telah menunjukkan bahwa tidak ada hubungan langsung antara efek pencucian dan jumlah busa. Misalnya, mencuci dengan deterjen berbusa rendah tidak kalah efektif daripada mencuci dengan deterjen berbusa tinggi.
Meskipun busa tidak secara langsung terkait dengan pencucian, ada kesempatan ketika membantu menghilangkan kotoran, misalnya, ketika mencuci piring dengan tangan. Saat menggosok karpet, busa juga dapat menghilangkan debu dan partikel kotoran padat lainnya, karpet kotoran menyumbang sebagian besar debu, sehingga agen pembersih karpet harus memiliki kemampuan berbusa tertentu.
Kekuatan berbusa juga penting untuk sampo, di mana busa halus yang diproduksi oleh cairan selama keramas atau mandi membuat rambut terasa dilumasi dan nyaman.
④ Varietas serat dan sifat fisik tekstil
Selain struktur kimia serat, yang mempengaruhi adhesi dan pengangkatan kotoran, penampilan serat dan organisasi benang dan kain memiliki pengaruh pada kemudahan penghapusan kotoran.
Timbangan serat wol dan pita datar melengkung serat kapas lebih cenderung menumpuk kotoran daripada serat halus. Sebagai contoh, karbon hitam yang diwarnai pada film selulosa (film viscose) mudah dihapus, sementara karbon hitam diwarnai pada kain kapas sulit untuk dicuci. Contoh lain adalah bahwa kain serat pendek yang terbuat dari poliester lebih rentan untuk mengumpulkan noda minyak daripada kain serat panjang, dan noda minyak pada kain serat pendek juga lebih sulit untuk dihapus daripada noda minyak pada kain serat panjang.
Benang yang dipelintir dengan ketat dan kain ketat, karena celah kecil di antara serat, dapat menahan invasi kotoran, tetapi hal yang sama juga dapat mencegah cairan pencucian untuk mengecualikan kotoran internal, sehingga kain ketat mulai menahan kotoran yang baik, tetapi sekali pencucian yang diwarnai juga lebih sulit.
⑤ Kekerasan air
Konsentrasi Ca2+, Mg2+ dan ion logam lainnya dalam air memiliki pengaruh besar pada efek pencucian, terutama ketika surfaktan anionik menghadapi ion Ca2+ dan Mg2+ yang membentuk kalsium dan garam magnesium yang kurang larut dan akan mengurangi detergensinya. Di air keras, bahkan jika konsentrasi surfaktan tinggi, detergensi masih jauh lebih buruk daripada dalam distilasi. Agar surfaktan memiliki efek pencucian terbaik, konsentrasi ion Ca2+ dalam air harus dikurangi menjadi 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 hingga 0,1 mg/L) atau kurang. Ini membutuhkan penambahan berbagai pelembut ke dalam deterjen.
Waktu posting: Feb-25-2022