1. Ketegangan Permukaan
Gaya kontraksi per satuan panjang pada permukaan cairan disebut tegangan permukaan, diukur dalam N • M-1.
2. Aktivitas Permukaan dan Surfaktan
Properti yang dapat mengurangi tegangan permukaan pelarut disebut aktivitas permukaan, dan zat dengan aktivitas permukaan disebut zat aktif permukaan.
Surfaktan mengacu pada zat aktif permukaan yang dapat membentuk misel dan agregat lainnya dalam larutan berair, memiliki aktivitas permukaan yang tinggi, dan juga memiliki fungsi pembasahan, pengemulsi, berbusa, mencuci, dan fungsi lainnya.
3. Karakteristik struktural molekul surfaktan
Surfaktan adalah senyawa organik dengan struktur dan sifat khusus yang secara signifikan dapat mengubah tegangan antarmuka antara dua fase atau tegangan permukaan cairan (biasanya air), dan memiliki sifat seperti pembasahan, berbusa, emulsifikasi, dan pencucian.
Secara struktural, surfaktan memiliki karakteristik umum yang mengandung dua kelompok fungsional yang berbeda dalam molekulnya. Salah satu ujungnya adalah kelompok non-polar rantai panjang yang larut dalam minyak tetapi tidak larut dalam air, yang dikenal sebagai gugus hidrofobik atau gugus hidrofobik. Kelompok hidrofobik ini umumnya adalah hidrokarbon rantai panjang, kadang-kadang juga fluor organik, organosilikon, organofosfor, rantai organotin, dll. Ujung lainnya adalah gugus fungsional yang larut dalam air, yaitu gugus hidrofilik atau gugus hidrofilik. Kelompok hidrofilik harus memiliki hidrofilisitas yang cukup untuk memastikan bahwa seluruh surfaktan larut dalam air dan memiliki kelarutan yang diperlukan. Karena adanya gugus hidrofilik dan hidrofobik pada surfaktan, mereka dapat larut dalam setidaknya satu fase fase cair. Sifat hidrofilik dan oleofilik dari surfaktan disebut amphiphiliscity.
4. Jenis surfaktan
Surfaktan adalah molekul amphiphilic yang memiliki gugus hidrofobik dan hidrofilik. Kelompok hidrofobik surfaktan umumnya terdiri dari hidrokarbon rantai panjang, seperti rantai lurus alkil C8-C20, rantai bercabang alkil C8-C20, alkilfenil (dengan 8-16 atom karbon alkil), dll. Perbedaan dalam kelompok hidrofobik yang lebih kecil dari kelompok-kelompok hidrofobik yang lebih kecil pada hubungan hidrofobik, sementara jenis-jenis hidrofobiknya, sementara jenis-kelompok hidrofobik yang lebih kecil pada hubungan hidrofobik, sementara hubungan hidrofobik yang lebih kecil, sementara secara relatif terjadi pada kelompok-kelompok hidrofobik. Oleh karena itu, 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 terutama didasarkan pada apakah gugus hidrofilik adalah ionik, membaginya menjadi anionik, kationik, nonionik, zwitterionic, dan jenis surfaktan khusus lainnya.
5. Karakteristik larutan air surfaktan
① Adsorpsi surfaktan di antarmuka
Molekul surfaktan memiliki gugus lipofilik dan hidrofilik, menjadikannya molekul amfifilik. Air adalah cairan yang sangat kutub. Ketika surfaktan larut dalam air, sesuai dengan prinsip kesamaan polaritas dan tolakan perbedaan polaritas, gugus hidrofilik mereka tertarik pada fase air dan larut dalam air, sementara gugus lipofilik mereka mengusir air dan meninggalkan air. Akibatnya, molekul surfaktan (atau ion) menyerap pada antarmuka antara kedua fase, mengurangi tegangan antarmuka antara kedua fase. Semakin banyak molekul surfaktan (atau ion) yang diadsorpsi pada antarmuka, semakin besar penurunan ketegangan antarmuka.
② Beberapa sifat membran adsorpsi
Tekanan permukaan membran adsorpsi: Surfaktan menyerap pada antarmuka gas-cair untuk membentuk membran adsorpsi. Jika pelat mengambang bergerak tanpa gesekan ditempatkan pada antarmuka dan pelat mengambang mendorong membran adsorpsi di sepanjang permukaan larutan, membran memberikan tekanan pada pelat mengambang, yang disebut tekanan permukaan.
Viskositas permukaan: Seperti tekanan permukaan, viskositas permukaan adalah sifat yang ditunjukkan oleh film -film molekuler yang tidak larut. Tangguhkan cincin platinum dengan kawat logam tipis, buat bidangnya kontak permukaan air wastafel, putar cincin platinum, cincin platinum terhalang oleh viskositas air, dan amplitudo secara bertahap diliputi, menurutnya viskositas permukaan dapat diukur. Metode ini adalah: Percobaan perilaku pertama pada permukaan air murni, mengukur atenuasi amplitudo, kemudian mengukur atenuasi setelah pembentukan masker wajah permukaan, dan menghitung viskositas masker wajah permukaan dari perbedaan antara keduanya.
Viskositas permukaan terkait erat dengan keteguhan masker permukaan permukaan. Karena film adsorpsi memiliki tekanan permukaan dan viskositas, itu harus elastis. Semakin tinggi tekanan permukaan dan viskositas membran adsorpsi, semakin besar modulus elastisnya. Modulus elastis dari film adsorpsi permukaan sangat penting dalam proses stabilisasi busa.
③ Pembentukan misel
Solusi encer surfaktan mengikuti hukum solusi ideal. Jumlah adsorpsi surfaktan pada permukaan larutan meningkat dengan konsentrasi larutan. Ketika konsentrasi mencapai atau melebihi nilai tertentu, jumlah adsorpsi tidak lagi meningkat. Molekul surfaktan yang berlebihan dalam larutan ini tidak teratur atau ada secara teratur. Baik praktik dan teori telah menunjukkan bahwa mereka membentuk agregat dalam larutan, yang disebut misel.
Konsentrasi misel kritis: konsentrasi minimum di mana surfaktan membentuk misel dalam larutan disebut konsentrasi misel kritis.
④ Nilai CMC dari surfaktan umum.
6. Nilai keseimbangan hidrofilik dan oleofilik
HLB adalah singkatan dari keseimbangan lipofilik hidrofilik, yang mewakili nilai kesetimbangan hidrofilik dan lipofilik dari gugus hidrofilik dan lipofilik dari surfaktan, yaitu nilai HLB surfaktan. Nilai HLB yang tinggi menunjukkan hidrofilisitas yang kuat dan lipofilisitas lemah dari molekul; Sebaliknya, ia memiliki lipofilisitas yang kuat dan hidrofilisitas yang lemah.
① Peraturan tentang nilai HLB
Nilai HLB adalah nilai relatif, jadi ketika merumuskan nilai HLB, sebagai standar, nilai HLB parafin tanpa sifat hidrofilik diatur ke 0, sedangkan nilai HLB natrium dodecyl sulfat dengan kelarutan air yang kuat diatur ke 40. Oleh karena itu, nilai HLB surfaktan umumnya berada dalam kisaran 1-40. Secara umum, pengemulsi dengan nilai HLB kurang dari 10 adalah lipofilik, sedangkan pengemulsi dengan nilai HLB lebih besar dari 10 adalah hidrofilik. Oleh karena itu, titik balik dari lipofilisitas ke hidrofilisitas adalah sekitar 10.
7. Efek emulsifikasi dan pelarutan
Dua cairan yang tidak terlihat, satu dibentuk oleh partikel yang menyebar (tetesan atau kristal cair) di yang lain, disebut emulsi. Saat membentuk emulsi, area antarmuka antara kedua cairan meningkat, membuat sistem secara termodinamik tidak stabil. Untuk menstabilkan emulsi, komponen ketiga - pengemulsi - perlu ditambahkan untuk mengurangi energi antarmuka sistem. Pengemulsi milik surfaktan, dan fungsi utama mereka adalah bertindak sebagai pengemulsi. Fase di mana tetesan ada dalam emulsi disebut fase terdispersi (atau fase internal, fase diskontinyu), dan fase lain yang terhubung bersama -sama disebut media terdispersi (atau fase eksternal, fase kontinu).
① Pengemulsi dan emulsi
Emulsi umum terdiri dari satu fase air atau larutan berair, dan fase lain dari senyawa organik yang tidak dapat dimengerti dengan air, seperti minyak, lilin, dll. Emulsi yang dibentuk oleh air dan minyak dapat dibagi menjadi dua jenis berdasarkan dispersi: minyak yang tersebar dalam air membentuk air dalam emulsi minyak, diwakili oleh O/W (minyak/air); Air yang tersebar dalam minyak membentuk air dalam emulsi minyak, diwakili oleh w/o (air/minyak). Selain itu, air kompleks dalam minyak dalam air dengan o/w dan minyak dalam air dalam minyak o/w/o emulsi juga dapat terbentuk.
Pengemulsi menstabilkan emulsi dengan mengurangi tegangan antarmuka dan membentuk masker wajah monolayer.
Persyaratan untuk pengemulsi dalam emulsifikasi: A: Pengemulsi harus dapat menyerap atau memperkaya pada antarmuka antara dua fase, mengurangi ketegangan antarmuka; B: Pengemulsi harus memberikan partikel muatan listrik, menyebabkan tolakan elektrostatik antara partikel atau membentuk film pelindung yang stabil dan sangat kental di sekitar partikel. Jadi, zat yang digunakan sebagai pengemulsi harus memiliki kelompok amphiphilic untuk memiliki efek pengemulsi, dan surfaktan dapat memenuhi persyaratan ini.
② Metode persiapan emulsi dan faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi
Ada dua metode untuk menyiapkan emulsi: satu adalah menggunakan metode mekanis untuk membubarkan cairan menjadi partikel kecil dalam cairan lain, yang umumnya digunakan dalam industri untuk menyiapkan emulsi; Metode lain adalah melarutkan cairan dalam keadaan molekuler dalam cairan lain dan kemudian membiarkannya berkumpul secara tepat untuk membentuk emulsi.
Stabilitas emulsi mengacu pada kemampuannya untuk menahan agregasi partikel dan menyebabkan pemisahan fase. Emulsi adalah sistem yang tidak stabil secara termodinamik dengan energi bebas yang signifikan. Oleh karena itu, stabilitas emulsi sebenarnya mengacu pada waktu yang diperlukan untuk sistem untuk mencapai keseimbangan, yaitu, waktu yang diperlukan untuk cairan dalam sistem untuk terpisah.
Ketika ada molekul organik kutub seperti alkohol lemak, asam lemak dan amina berlemak dalam topeng wajah, kekuatan membran meningkat secara signifikan. Ini karena molekul pengemulsi dalam lapisan adsorpsi antarmuka berinteraksi dengan molekul polar seperti alkohol, asam dan amina untuk membentuk "kompleks", yang meningkatkan kekuatan topeng wajah antarmuka.
Pengemulsi yang terdiri dari dua atau lebih surfaktan disebut pengemulsi campuran. Pengemulsi campuran menyerap pada antarmuka air/minyak, dan interaksi antar molekul dapat membentuk kompleks. Karena interaksi antarmolekul yang kuat, tegangan antarmuka berkurang secara signifikan, jumlah pengemulsi yang diadsorpsi pada antarmuka meningkat secara signifikan, dan kepadatan dan kekuatan topeng wajah antarmuka yang terbentuk meningkat.
Tuduhan tetesan memiliki dampak signifikan pada stabilitas emulsi. Emulsi yang stabil biasanya memiliki tetesan dengan muatan listrik. Saat menggunakan pengemulsi ionik, ion pengemulsi yang diadsorpsi pada antarmuka memasukkan gugus lipofilik ke dalam fase minyak, sedangkan gugus hidrofilik berada dalam fase air, sehingga membuat tetesan diisi. Karena fakta bahwa tetesan emulsi membawa muatan yang sama, mereka saling mengusir dan tidak mudah diaglomerasi, menghasilkan peningkatan stabilitas. Dapat dilihat bahwa semakin banyak ion pengemulsi yang diadsorpsi pada tetesan, semakin besar muatan mereka, dan semakin besar kemampuan mereka untuk mencegah koalesensi tetesan, membuat sistem emulsi lebih stabil.
Viskositas media dispersi emulsi memiliki dampak tertentu pada stabilitas emulsi. Secara umum, semakin tinggi viskositas media dispersing, semakin tinggi stabilitas emulsi. Ini karena viskositas media dispersing tinggi, yang sangat menghambat gerakan Brown dari tetesan cairan, memperlambat tabrakan di antara tetesan, dan menjaga sistem tetap stabil. Zat polimer yang biasanya larut dalam emulsi dapat meningkatkan viskositas sistem dan meningkatkan stabilitas emulsi. Selain itu, polimer juga dapat membentuk topeng wajah antarmuka yang solid, membuat sistem emulsi lebih stabil.
Dalam beberapa kasus, menambahkan bubuk padat juga dapat menstabilkan emulsi. Bubuk padat tidak ada dalam air, minyak atau pada antarmuka, tergantung pada kemampuan pembasahan minyak dan air pada bubuk padat. Jika bubuk padat tidak sepenuhnya dibasahi oleh air dan dapat dibasahi dengan minyak, ia akan tetap pada antarmuka minyak air.
Alasan mengapa bubuk padat tidak menstabilkan emulsi adalah bahwa bubuk yang dikumpulkan pada antarmuka tidak memperkuat topeng wajah antarmuka, yang mirip dengan molekul pengemulsi adsorpsi antarmuka. Oleh karena itu, semakin dekat partikel bubuk padat diatur pada antarmuka, semakin stabil emulsi.
Surfaktan memiliki kemampuan untuk secara signifikan meningkatkan kelarutan senyawa 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 efek pelarut disebut pelarut, dan senyawa organik yang dilarutkan disebut senyawa pelarut.
8. Busa
Busa memainkan peran penting dalam proses pencucian. Busa mengacu pada sistem dispersi di mana gas disebarkan dalam cairan atau padat. Gas adalah fase dispersi, dan cair atau padatan adalah media dispersi. Yang pertama disebut busa cair, sedangkan yang terakhir disebut busa padat, seperti plastik busa, kaca busa, semen busa, dll.
(1) Pembentukan busa
Busa di sini mengacu pada agregasi gelembung yang dipisahkan oleh film cair. Karena perbedaan besar dalam kepadatan antara fase terdispersi (gas) dan media terdispersi (cairan), dan viskositas rendah cairan, busa selalu dapat naik ke tingkat cairan dengan cepat.
Proses pembentukan busa adalah untuk membawa sejumlah besar gas ke dalam cairan, dan gelembung dalam cairan kembali ke permukaan cair dengan cepat, membentuk agregat gelembung yang dipisahkan oleh sejumlah kecil cairan dan gas
Busa memiliki dua karakteristik yang luar biasa dalam morfologi: satu adalah bahwa gelembung sebagai fase terdispersi sering kali polihedral, karena pada persimpangan gelembung, ada kecenderungan film cair menjadi lebih tipis, membuat gelembung polihedral. Ketika film cair menjadi lebih tipis sampai batas tertentu, gelembung akan pecah; Kedua, cairan murni tidak dapat membentuk busa yang stabil, tetapi cairan yang dapat membentuk busa setidaknya dua atau lebih komponen. Larutan air surfaktan adalah sistem khas yang mudah menghasilkan busa, dan kemampuannya untuk menghasilkan busa juga terkait dengan sifat lain.
Surfaktan dengan kemampuan berbusa yang baik disebut agen berbusa. Meskipun agen berbusa memiliki kemampuan busa yang baik, busa yang dibentuk mungkin tidak dapat mempertahankan untuk waktu yang lama, yaitu, stabilitasnya mungkin tidak baik. Untuk menjaga stabilitas busa, suatu zat yang dapat meningkatkan stabilitas busa sering ditambahkan ke zat berbusa, yang disebut penstabil busa. Penstabil busa yang umum digunakan adalah lauroyl diethanolamine dan dodecyl dimethyl amine oxide.
(2) Stabilitas busa
Busa adalah sistem yang secara termodinamik tidak stabil, dan tren akhir adalah bahwa luas permukaan cairan dalam sistem berkurang dan energi bebas berkurang setelah pecahnya gelembung. Proses defoaming adalah proses di mana film cair yang memisahkan ketebalan gas mengubah ketebalan sampai pecah. Oleh karena itu, stabilitas busa terutama ditentukan oleh kecepatan pelepasan cairan dan kekuatan film cair. Ada beberapa faktor pengaruh lainnya.
① Ketegangan permukaan
Dari sudut pandang energi, tegangan permukaan rendah lebih menguntungkan untuk pembentukan busa, tetapi tidak dapat menjamin stabilitas busa. Ketegangan permukaan rendah, perbedaan tekanan rendah, kecepatan pelepasan cair yang lambat, dan penipisan film cair lambat kondusif untuk stabilitas busa.
② Viskositas permukaan
Faktor kunci yang menentukan stabilitas busa adalah kekuatan film cair, yang terutama ditentukan oleh keteguhan film adsorpsi permukaan, diukur dengan viskositas permukaan. Eksperimen menunjukkan bahwa busa yang dihasilkan oleh solusi dengan viskositas permukaan yang lebih tinggi memiliki umur yang lebih lama. Ini karena interaksi antara molekul yang teradsorpsi pada permukaan menyebabkan peningkatan kekuatan membran, sehingga meningkatkan kehidupan busa.
③ Viskositas solusi
Ketika viskositas cairan itu sendiri meningkat, cairan dalam film cair tidak mudah dikeluarkan, dan kecepatan penipisan ketebalan film cair lambat, yang menunda waktu pecahnya film cair dan meningkatkan stabilitas busa.
④ Efek 'memperbaiki' tegangan permukaan
Surfaktan yang teradsorpsi pada permukaan film cair memiliki kemampuan untuk menahan ekspansi atau kontraksi permukaan film cair, yang kami sebut sebagai efek perbaikan. Ini karena ada film cair surfaktan yang diadsorpsi di permukaan, dan memperluas luas permukaannya akan mengurangi konsentrasi molekul yang diserap permukaan dan meningkatkan tegangan permukaan. Lebih lanjut memperluas permukaan akan membutuhkan upaya yang lebih besar. Sebaliknya, penyusutan area permukaan akan meningkatkan konsentrasi molekul yang teradsorpsi pada permukaan, mengurangi tegangan permukaan dan menghambat penyusutan lebih lanjut.
⑤ Difusi gas melalui film cair
Karena adanya tekanan kapiler, tekanan gelembung kecil dalam busa lebih tinggi dari gelembung besar, yang akan menyebabkan gas dalam gelembung kecil berdifusi ke dalam gelembung besar tekanan rendah melalui film cair, yang mengakibatkan fenomena bahwa gelembung kecil menjadi lebih kecil, gelembung besar menjadi lebih besar, dan akhirnya kerusakan busa. Jika surfaktan ditambahkan, busa akan seragam dan padat saat berbusa, dan tidak mudah untuk defoamer. Karena surfaktan diatur erat pada film cair, sulit untuk ventilasi, yang membuat busa lebih stabil.
⑥ Pengaruh muatan permukaan
Jika film cair busa diisi dengan simbol yang sama, dua permukaan film cair akan saling mengusir, mencegah film cair dari penipisan atau bahkan kehancuran. Surfaktan ionik dapat memberikan efek stabilisasi ini.
Sebagai kesimpulan, kekuatan film cair adalah faktor kunci untuk menentukan stabilitas busa. Sebagai surfaktan untuk agen berbusa dan penstabil busa, keketatan dan keteguhan molekul permukaan yang teradsorpsi adalah faktor yang paling penting. Ketika interaksi antara molekul yang teradsorpsi pada permukaan kuat, molekul yang teradsorpsi diatur secara ketat, yang tidak hanya membuat topeng permukaan permukaan itu sendiri memiliki kekuatan tinggi, tetapi juga membuat solusi yang berdekatan dengan topeng wajah permukaan yang sulit mengalir karena viskositas permukaan yang tinggi, sehingga relatif sulit untuk film cairan untuk menguras, dan tebing yang ditebak. Selain itu, molekul permukaan yang disusun secara ketat juga dapat mengurangi permeabilitas molekul gas dan dengan demikian meningkatkan stabilitas busa.
(3) Penghancuran busa
Prinsip dasar menghancurkan busa adalah mengubah kondisi untuk memproduksi busa atau menghilangkan faktor stabilitas busa, sehingga ada dua metode defoaming, fisik dan kimia.
Defoaming fisik adalah mengubah kondisi di mana busa dihasilkan dengan tetap mempertahankan komposisi kimia larutan busa tidak berubah. Misalnya, gangguan gaya eksternal, perubahan suhu atau tekanan dan perawatan ultrasonik adalah metode fisik yang efektif untuk menghilangkan busa.
Metode defoaming kimia adalah menambahkan beberapa zat untuk berinteraksi dengan agen berbusa, mengurangi kekuatan film cair dalam busa, dan kemudian mengurangi stabilitas busa untuk mencapai tujuan defoaming. Zat seperti itu 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 diadsorpsi pada permukaan, dan memiliki interaksi yang lemah antara molekul yang teradsorpsi permukaan, menghasilkan struktur pengaturan yang relatif longgar dari molekul yang teradsorpsi.
Ada berbagai jenis defoamer, tetapi sebagian besar surfaktan non-ionik. Surfaktan non -ionik memiliki sifat anti berbusa di dekat atau di atas titik awannya dan umumnya digunakan sebagai defoamer. Alkohol, terutama yang memiliki struktur bercabang, asam lemak dan ester, poliamida, fosfat, minyak silikon, dll., Juga umumnya digunakan sebagai defoamer yang sangat baik.
(4) busa dan mencuci
Tidak ada hubungan langsung antara busa dan efek pencucian, dan jumlah busa tidak berarti bahwa efek pencucian baik atau buruk. Misalnya, kinerja busa surfaktan non-ionik jauh lebih rendah daripada sabun, tetapi tenaga pembersihnya jauh lebih baik daripada sabun.
Dalam beberapa kasus, busa sangat membantu dalam menghilangkan kotoran. Misalnya, ketika mencuci peralatan makan di rumah, busa deterjen dapat menghilangkan tetesan minyak yang dicuci; Saat menggosok karpet, busa membantu menghilangkan kotoran padat seperti debu dan bubuk. Selain itu, busa kadang -kadang dapat digunakan sebagai tanda apakah deterjen efektif, karena noda minyak berlemak dapat menghambat busa deterjen. Ketika terlalu banyak noda oli dan terlalu sedikit deterjen, tidak akan ada busa atau busa asli akan hilang. Terkadang, busa juga dapat digunakan sebagai indikator apakah pembilasannya bersih. Karena jumlah busa dalam larutan pembilasan cenderung menurun dengan penurunan kandungan deterjen, tingkat pembilasan dapat dievaluasi dengan jumlah busa.
9. Proses Cuci
Dalam arti luas, mencuci adalah proses menghilangkan komponen yang tidak diinginkan dari objek yang dicuci dan mencapai tujuan tertentu. Mencuci dalam arti yang biasa mengacu pada proses menghilangkan kotoran dari permukaan pembawa. Selama pencucian, interaksi antara kotoran dan pembawa melemah atau dihilangkan melalui aksi beberapa zat kimia (seperti deterjen), mengubah kombinasi kotoran dan pembawa menjadi kombinasi kotoran dan deterjen, yang pada akhirnya menyebabkan kotoran dan pembawa melepaskan. Karena objek yang akan dicuci dan kotoran yang akan dihilangkan beragam, pencucian adalah proses yang sangat kompleks, dan proses dasar pencucian dapat diwakili oleh hubungan sederhana berikut ini
Operator • tanah+deterjen = pembawa+kotoran • deterjen
Proses pencucian biasanya dapat dibagi menjadi dua tahap: satu adalah pemisahan kotoran dan pembawa di bawah aksi deterjen; Yang kedua adalah bahwa kotoran yang terpisah tersebar dan ditangguhkan dalam medium. Proses pencucian adalah proses reversibel, dan kotoran yang tersebar atau ditangguhkan dalam medium juga dapat memicu dari medium ke binatu. Oleh karena itu, deterjen yang sangat baik seharusnya tidak hanya memiliki kemampuan untuk melepaskan kotoran dari operator, tetapi juga memiliki kemampuan yang baik untuk membubarkan dan menangguhkan kotoran, dan mencegah kotoran dari penyimpanan lagi.
(1) Jenis kotoran
Bahkan untuk item yang sama, jenis, komposisi, dan jumlah kotoran akan bervariasi tergantung pada lingkungan penggunaan. Kotoran tubuh minyak terutama termasuk minyak hewan dan sayuran, serta minyak mineral (seperti minyak mentah, bahan bakar minyak, tar batubara, dll.), Sementara kotoran padat terutama termasuk asap, debu, 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 yang dapat dimakan, noda bumbu, pati, dll; Kotoran yang dibawa oleh kosmetik, seperti lipstik dan cat kuku; Kotoran dari atmosfer, seperti asap, debu, tanah, dll; Bahan -bahan lain seperti tinta, teh, cat, dll. Dapat dikatakan bahwa ada berbagai jenis dan beragam.
Berbagai jenis kotoran biasanya dapat dibagi menjadi tiga kategori: kotoran padat, kotoran cair, dan kotoran khusus.
① Kotoran padat yang umum termasuk partikel seperti abu, lumpur, tanah, karat, dan karbon hitam. Sebagian besar partikel ini memiliki muatan permukaan, sebagian besar negatif, dan mudah diadsorpsi ke benda -benda berserat. Secara umum, kotoran padat sulit untuk larut dalam air, tetapi dapat disebarkan dan ditangguhkan oleh solusi deterjen. Kotoran padat dengan partikel kecil sulit dihapus.
② Kotoran cair sebagian besar larut minyak, termasuk minyak hewan dan sayuran, asam lemak, alkohol lemak, minyak mineral, dan oksida mereka. Di antara mereka, minyak hewan dan nabati dan asam lemak dapat mengalami saponifikasi dengan alkali, sementara alkohol lemak dan minyak mineral tidak diaponifikasi oleh alkali, tetapi dapat larut dalam alkohol, eter, dan pelarut organik hidrokarbon, dan diemulsi dan disebarkan oleh solusi air deterjen. Kotoran cair yang larut minyak umumnya memiliki kekuatan interaksi yang kuat dengan benda -benda berserat dan menyerap dengan kuat pada serat.
③ Kotoran khusus termasuk protein, pati, darah, sekresi manusia seperti keringat, sebum, urin, serta jus buah, jus teh, dll. Sebagian besar jenis kotoran ini dapat sangat menyerap ke dalam benda berserat melalui reaksi kimia. Karena itu, mencuci itu cukup sulit.
Berbagai jenis kotoran jarang ada sendirian, sering dicampur bersama dan teradsorpsi bersama pada objek. Kotoran terkadang dapat mengoksidasi, membusuk, atau membusuk di bawah pengaruh eksternal, menghasilkan pembentukan kotoran baru.
(2) Efek adhesi tanah
Alasan mengapa pakaian, tangan, dll. Bisa menjadi kotor adalah karena ada semacam interaksi antara benda dan kotoran. Ada berbagai efek adhesi kotoran pada benda, tetapi mereka terutama adhesi fisik dan adhesi kimia.
① Adhesi fisik abu rokok, debu, sedimen, karbon hitam, dan zat lain pada pakaian. Secara umum, interaksi antara kotoran yang melekat dan objek yang terkontaminasi relatif lemah, dan penghapusan kotoran juga relatif mudah. Menurut kekuatan yang berbeda, adhesi fisik kotoran dapat dibagi menjadi adhesi mekanis dan adhesi elektrostatik.
A: Adhesi mekanis terutama mengacu pada adhesi tanah padat seperti debu dan sedimen. Adhesi mekanis adalah metode adhesi yang lemah untuk kotoran, yang hampir dapat dihilangkan dengan metode mekanis sederhana. Namun, ketika ukuran partikel kotoran kecil (<0,1um), lebih sulit untuk dihapus.
B: Adhesi elektrostatik terutama dimanifestasikan oleh aksi partikel kotoran bermuatan pada objek dengan muatan yang berlawanan. Sebagian besar benda berserat membawa muatan negatif dalam air dan mudah dipatuhi oleh kotoran yang bermuatan positif seperti kapur. Beberapa kotoran, meskipun bermuatan negatif, seperti partikel karbon hitam dalam larutan berair, dapat menempel pada serat melalui jembatan ion yang dibentuk oleh ion positif (seperti Ca2+, Mg2+, dll.) Dalam air (ion bertindak bersama antara beberapa muatan yang berlawanan, bertindak seperti jembatan).
Listrik statis lebih kuat dari aksi mekanis sederhana, membuatnya relatif sulit untuk menghilangkan kotoran.
③ Penghapusan Kotoran Khusus
Protein, pati, sekresi manusia, jus buah, jus teh dan jenis kotoran lainnya sulit dihapus dengan surfaktan umum dan membutuhkan metode perawatan khusus.
Noda protein seperti krim, telur, darah, susu, dan kotoran kulit rentan terhadap koagulasi dan denaturasi pada serat, dan melekat lebih kuat. Untuk pengotoran protein, protease dapat digunakan untuk menghapusnya. Protease dapat memecah protein dalam kotoran menjadi asam amino yang larut dalam air atau oligopeptida.
Noda pati terutama berasal dari makanan, sementara yang lain seperti jus daging, pasta, dll. Enzim pati memiliki efek katalitik pada hidrolisis noda pati, memecah pati menjadi gula.
Lipase dapat mengkatalisasi dekomposisi beberapa trigliserida yang sulit dihilangkan dengan metode konvensional, seperti sebum yang disekresikan oleh tubuh manusia, minyak yang dapat dimakan, dll., Untuk memecah trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak yang larut.
Beberapa noda berwarna dari jus buah, jus teh, tinta, lipstik, dll. Seringkali sulit dibersihkan bahkan setelah pencucian berulang. Jenis noda ini dapat dihilangkan dengan reaksi reduksi oksidasi menggunakan oksidan atau agen pereduksi seperti pemutih, yang memecah struktur kelompok kromofor atau kromofor dan menurunkannya menjadi komponen yang larut dalam air yang lebih kecil.
Dari perspektif dry cleaning, ada sekitar tiga jenis kotoran.
① Kotoran larut minyak mencakup berbagai minyak dan lemak, yang cair atau berminyak dan larut dalam pelarut pembersih kering.
② Kotoran yang larut dalam air larut dalam larutan berair, tetapi tidak larut dalam agen pembersih kering. Ini menyentor ke pakaian dalam bentuk larutan berair, dan setelah air menguap, padatan granular seperti garam anorganik, pati, protein, dll. Diendapkan.
③ Air minyak kotoran tidak larut tidak larut dalam pelarut air dan pembersih kering, seperti karbon hitam, berbagai silikat logam, dan oksida.
Karena sifat yang berbeda dari berbagai jenis kotoran, ada berbagai cara untuk menghilangkan kotoran selama proses pembersihan kering. Kotoran larut minyak, seperti minyak hewan dan sayuran, minyak mineral, dan lemak, mudah larut dalam pelarut organik dan dapat dengan mudah dihilangkan selama pembersihan kering. Kelarutan yang sangat baik dari pelarut pembersih kering untuk minyak dan minyak pada dasarnya disebabkan oleh gaya van der Waals di antara molekul.
Untuk menghilangkan kotoran yang larut dalam air seperti garam anorganik, gula, protein, keringat, dll., Juga perlu untuk menambahkan jumlah air yang sesuai ke zat pembersih kering, jika tidak kotoran yang larut dalam air sulit dihapus dari pakaian. Tetapi air sulit untuk larut dalam agen pembersih kering, sehingga untuk meningkatkan jumlah air, surfaktan perlu ditambahkan. Air yang ada dalam agen pembersih kering dapat melembabkan kotoran dan permukaan pakaian, membuatnya mudah untuk berinteraksi dengan gugus kutub surfaktan, yang bermanfaat untuk adsorpsi surfaktan di permukaan. Selain itu, ketika surfaktan membentuk misel, kotoran dan air yang larut dalam air dapat dilarutkan ke dalam misel. Surfaktan tidak hanya dapat meningkatkan kadar air dalam pelarut pembersih kering, tetapi juga mencegah pengendapan kotoran untuk meningkatkan efek pembersihan.
Kehadiran sejumlah kecil air diperlukan untuk menghilangkan kotoran yang larut dalam air, tetapi air yang berlebihan dapat menyebabkan beberapa pakaian cacat, kerutan, dll., Jadi kadar air dalam deterjen kering harus moderat.
Partikel padat seperti abu, lumpur, tanah, dan karbon hitam, yang tidak larut dalam air atau larut minyak, umumnya melekat pada pakaian dengan adsorpsi elektrostatik atau dengan menggabungkan dengan noda minyak. Dalam pembersihan kering, aliran dan dampak pelarut dapat menyebabkan kotoran diadsorpsi oleh kekuatan elektrostatik rontok, sementara agen pembersih kering dapat melarutkan noda minyak, menyebabkan partikel padat yang bergabung dengan noda oli dan mematuhi pakaian untuk jatuh dari zat pembersih kering. Sejumlah kecil air dan surfaktan di zat pembersih kering dapat secara stabil menangguhkan dan membubarkan partikel tanah padat yang jatuh, mencegah mereka menyimpan pakaian lagi.
(5) Faktor -faktor yang mempengaruhi efek pencucian
Adsorpsi arah surfaktan pada antarmuka dan pengurangan ketegangan permukaan (antarmuka) adalah faktor utama untuk menghilangkan fouling cair atau padat. Tetapi proses pencucian relatif kompleks, dan bahkan efek pencucian dari jenis deterjen yang sama dipengaruhi oleh banyak faktor lainnya. Faktor -faktor ini termasuk konsentrasi deterjen, suhu, sifat kotoran, 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 mencapai efek pencucian yang baik. Namun, ketika konsentrasi surfaktan melebihi nilai CMC, peningkatan efek pencucian menjadi kurang signifikan, dan peningkatan konsentrasi surfaktan yang berlebihan tidak perlu.
Saat menggunakan solubilisasi untuk menghilangkan noda oli, bahkan jika konsentrasi berada di atas nilai CMC, efek solubilisasi masih meningkat dengan peningkatan konsentrasi surfaktan. Pada saat ini, disarankan untuk menggunakan deterjen secara lokal, seperti pada manset dan kerah pakaian di mana ada banyak kotoran. Saat mencuci, lapisan deterjen dapat diterapkan terlebih dahulu untuk meningkatkan efek solubilisasi surfaktan pada noda minyak.
② Suhu memiliki dampak yang signifikan pada efek pembersihan. Secara keseluruhan, meningkatkan suhu bermanfaat untuk menghilangkan kotoran, tetapi kadang -kadang suhu yang berlebihan juga dapat menyebabkan faktor yang merugikan.
Peningkatan suhu bermanfaat untuk difusi kotoran. Noda oli padat mudah diemulsi ketika suhu di atas titik lelehnya, dan serat juga meningkatkan tingkat ekspansi karena peningkatan suhu. Semua faktor ini bermanfaat untuk menghilangkan kotoran. Namun, untuk kain yang ketat, celah mikro antara serat berkurang setelah ekspansi serat, yang tidak kondusif untuk menghilangkan kotoran.
Perubahan suhu juga mempengaruhi kelarutan, nilai CMC, dan ukuran misel surfaktan, sehingga mempengaruhi efek pencucian. Surfaktan rantai karbon panjang memiliki kelarutan yang lebih rendah pada suhu rendah, dan kadang -kadang bahkan kelarutan lebih rendah daripada nilai CMC. Dalam hal ini, suhu pencucian harus ditingkatkan dengan tepat. Efek suhu pada nilai CMC dan ukuran misel berbeda untuk surfaktan ionik dan non-ionik. Untuk surfaktan ionik, peningkatan suhu umumnya menyebabkan peningkatan nilai CMC dan penurunan ukuran misel. Ini berarti bahwa konsentrasi surfaktan harus ditingkatkan dalam larutan pencucian. Untuk surfaktan non-ionik, peningkatan suhu menyebabkan penurunan nilai CMC mereka dan peningkatan yang signifikan dalam ukuran miselnya. Dapat dilihat bahwa suhu peningkatan yang tepat dapat membantu surfaktan non-ionik mengerahkan aktivitas permukaannya. Tetapi suhunya tidak boleh melebihi titik awannya.
Singkatnya, suhu pencucian yang paling cocok terkait dengan formula deterjen dan objek yang dicuci. Beberapa deterjen memiliki efek pembersihan yang baik pada suhu kamar, sementara beberapa deterjen memiliki efek pembersihan yang berbeda secara signifikan untuk pencucian dingin dan panas.
③ busa
Orang sering membingungkan kemampuan berbusa dengan efek mencuci, percaya bahwa deterjen dengan kemampuan berbusa yang kuat memiliki efek pencucian yang lebih baik. Hasilnya menunjukkan bahwa efek pencucian tidak secara langsung terkait dengan jumlah busa. Misalnya, menggunakan deterjen berbusa rendah untuk mencuci tidak memiliki efek pencucian yang lebih buruk daripada deterjen berbusa tinggi.
Meskipun busa tidak secara langsung terkait dengan pencucian, busa masih membantu untuk menghilangkan kotoran dalam beberapa situasi. Misalnya, busa cairan cuci dapat membawa tetesan minyak saat mencuci piring dengan tangan. Saat menggosok karpet, busa juga dapat menghilangkan partikel kotoran padat seperti debu. Debu menyumbang sebagian besar kotoran karpet, sehingga pembersih karpet harus memiliki kemampuan berbusa tertentu.
Kekuatan berbusa juga penting untuk sampo. Busa halus yang diproduksi oleh cairan saat mencuci rambut atau mandi membuat orang merasa nyaman.
④ Jenis serat dan sifat fisik tekstil
Selain struktur kimia serat yang mempengaruhi adhesi dan pengangkatan kotoran, penampilan serat dan struktur organisasi benang dan kain juga berdampak pada kesulitan menghilangkan kotoran.
Timbangan serat wol dan strip datar seperti struktur serat kapas lebih rentan untuk menumpuk kotoran daripada serat halus. Sebagai contoh, karbon hitam yang dipatuhi film selulosa (film perekat) mudah dihapus, sementara karbon hitam yang dipatuhi kain katun sulit dicuci. Misalnya, kain serat pendek poliester lebih rentan akumulasi noda minyak daripada kain serat panjang, dan noda minyak pada kain serat pendek juga lebih sulit untuk dihapus daripada yang ada pada kain serat panjang.
Benang yang dipelintir dengan ketat dan kain ketat, karena celah mikro kecil di antara serat, dapat menahan invasi kotoran, tetapi juga mencegah larutan pembersihan menghilangkan kotoran internal. Oleh karena itu, kain ketat memiliki ketahanan yang baik terhadap kotoran di awal, tetapi juga sulit untuk dibersihkan setelah terkontaminasi.
⑤ Kekerasan air
Konsentrasi ion logam seperti Ca2+dan Mg2+dalam air memiliki dampak yang signifikan pada efek pencucian, terutama ketika surfaktan anionik menghadapi ion Ca2+dan Mg2+untuk membentuk kalsium dan garam magnesium dengan kelarutan yang buruk, yang dapat mengurangi kemampuan pembersihannya. Bahkan jika konsentrasi surfaktan tinggi di air keras, efek pembersihannya masih jauh lebih buruk daripada dalam distilasi. Untuk mencapai efek pencucian terbaik dari surfaktan, konsentrasi ion Ca2+dalam air harus dikurangi hingga di bawah 1 × 10-6mol/L (CaCO3 harus dikurangi menjadi 0,1mg/L). Ini membutuhkan penambahan berbagai pelembut ke dalam deterjen.
Waktu posting: AUG-16-2024