Tin tức

11
sức căng bề mặt

Lực co rút của bất kỳ đơn vị chiều dài nào trên bề mặt chất lỏng được gọi là sức căng bề mặt, và đơn vị là N.·m-1.

hoạt động bề mặt

Tính chất làm giảm sức căng bề mặt của dung môi gọi là chất hoạt động bề mặt, chất có tính chất này gọi là chất hoạt động bề mặt.

Chất hoạt động bề mặt có thể liên kết các phân tử trong dung dịch nước và tạo thành mixen và các liên kết khác, đồng thời có hoạt tính bề mặt cao, đồng thời có tác dụng làm ướt, nhũ hóa, tạo bọt, rửa, v.v. được gọi là chất hoạt động bề mặt.

số ba

Chất hoạt động bề mặt là những hợp chất hữu cơ có cấu trúc và tính chất đặc biệt, có thể làm thay đổi đáng kể sức căng bề mặt giữa hai pha hoặc sức căng bề mặt của chất lỏng (thường là nước), với các đặc tính thấm ướt, tạo bọt, nhũ hóa, rửa trôi và các đặc tính khác.

Về cấu tạo, các chất hoạt động bề mặt có đặc điểm chung là trong phân tử của chúng đều chứa hai nhóm có bản chất khác nhau.Ở một đầu là chuỗi dài chứa nhóm không phân cực, tan trong dầu và không tan trong nước, còn gọi là nhóm kỵ nước hay nhóm kỵ nước.Nhóm không thấm nước như vậy nói chung là các chuỗi hydrocarbon dài, đôi khi cũng là flo hữu cơ, silicon, organophosphate, chuỗi organotin, v.v. Ở đầu kia là nhóm hòa tan trong nước, nhóm ưa nước hoặc nhóm thấm dầu.Nhóm ưa nước phải đủ ưa nước để đảm bảo rằng toàn bộ chất hoạt động bề mặt hòa tan trong nước và có độ hòa tan cần thiết.Vì các chất hoạt động bề mặt có chứa các nhóm ưa nước và kỵ nước nên chúng có thể hòa tan trong ít nhất một trong các pha lỏng.Tính chất ưa nước và ưa mỡ này của chất hoạt động bề mặt được gọi là tính lưỡng tính.

thứ hai
bốn

Chất hoạt động bề mặt là một loại phân tử lưỡng tính có cả nhóm kỵ nước và ưa nước.Các nhóm chất hoạt động bề mặt kỵ nước thường bao gồm các hydrocacbon mạch dài, chẳng hạn như alkyl C8 ~ C20 mạch thẳng, alkyl C8 ~ C20 mạch nhánh, alkylphenyl (số tom alkyl carbon là 8 ~ 16) và các loại tương tự.Sự khác biệt nhỏ giữa các nhóm kỵ nước chủ yếu là ở sự thay đổi cấu trúc của chuỗi hydrocarbon.Và các loại nhóm ưa nước nhiều hơn nên tính chất của chất hoạt động bề mặt chủ yếu liên quan đến nhóm ưa nước bên cạnh kích thước và hình dạng của nhóm kỵ nước.Sự thay đổi cấu trúc của các nhóm ưa nước lớn hơn so với các nhóm kỵ nước, vì vậy việc phân loại các chất hoạt động bề mặt thường dựa trên cấu trúc của các nhóm ưa nước.Sự phân loại này dựa trên việc nhóm ưa nước có phải là ion hay không, và nó được chia thành anion, cation, không ion, zwitterionic và các loại chất hoạt động bề mặt đặc biệt khác.

năm

① Sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt tại giao diện

Các phân tử chất hoạt động bề mặt là các phân tử lưỡng tính có cả nhóm ưa dầu và ưa nước.Khi chất hoạt động bề mặt được hòa tan trong nước, nhóm ưa nước của nó bị hút vào nước và hòa tan trong nước, trong khi nhóm ưa béo của nó bị nước đẩy ra và rời khỏi nước, dẫn đến sự hấp phụ của các phân tử (hoặc ion) chất hoạt động bề mặt trên bề mặt phân cách của hai pha. , làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha.Càng nhiều phân tử chất hoạt động bề mặt (hoặc ion) được hấp phụ tại bề mặt phân cách thì sức căng bề mặt càng giảm.

② Một số tính chất của màng hấp phụ

Áp suất bề mặt của màng hấp phụ: Sự hấp phụ chất hoạt động bề mặt ở giao diện khí-lỏng để tạo thành màng hấp phụ, chẳng hạn như đặt một tấm nổi có thể tháo rời không ma sát trên giao diện, tấm nổi đẩy màng hấp phụ dọc theo bề mặt dung dịch và màng tạo ra áp suất trên tấm nổi, được gọi là áp lực bề mặt.

Độ nhớt bề mặt: Giống như áp suất bề mặt, độ nhớt bề mặt là một đặc tính thể hiện bởi màng phân tử không hòa tan.Được treo bằng một vòng bạch kim bằng dây kim loại mịn, sao cho mặt phẳng của nó tiếp xúc với mặt nước của bể, xoay vòng bạch kim, vòng bạch kim bằng độ nhớt của lực cản nước, biên độ giảm dần, theo đó độ nhớt bề mặt có thể được đo.Phương pháp là: đầu tiên, thí nghiệm được tiến hành trên bề mặt nước tinh khiết để đo sự phân rã biên độ, sau đó đo sự phân rã sau khi hình thành màng bề mặt và độ nhớt của màng bề mặt được lấy từ sự khác biệt giữa hai .

Độ nhớt bề mặt có liên quan chặt chẽ đến độ rắn của màng bề mặt và do màng hấp phụ có áp suất và độ nhớt bề mặt nên nó phải có tính đàn hồi.Áp suất bề mặt càng cao và độ nhớt của màng hấp phụ càng cao thì mô đun đàn hồi của nó càng cao.Mô đun đàn hồi của màng hấp phụ bề mặt rất quan trọng trong quá trình ổn định bong bóng.

③ Hình thành mixen

Các dung dịch pha loãng của chất hoạt động bề mặt tuân theo các định luật theo sau là dung dịch lý tưởng.Lượng chất hoạt động bề mặt bị hấp phụ trên bề mặt dung dịch tăng theo nồng độ của dung dịch và khi nồng độ đạt hoặc vượt quá một giá trị nhất định, lượng chất hấp phụ không còn tăng nữa và các phân tử chất hoạt động bề mặt dư thừa này nằm trong dung dịch một cách lộn xộn cách hoặc theo một số cách thông thường.Cả thực tế và lý thuyết đều cho thấy rằng chúng hình thành các liên kết trong dung dịch và các liên kết này được gọi là mixen.

Nồng độ micelle tới hạn (CMC): Nồng độ tối thiểu mà tại đó chất hoạt động bề mặt tạo thành mixen trong dung dịch được gọi là nồng độ micelle tới hạn.

④ Giá trị CMC của các chất hoạt động bề mặt phổ biến.

sáu

HLB là chữ viết tắt của cân bằng hydrophile lipophile, biểu thị sự cân bằng ưa nước và ưa béo của các nhóm ưa nước và ưa béo của chất hoạt động bề mặt, tức là giá trị HLB của chất hoạt động bề mặt.Giá trị HLB lớn cho thấy một phân tử có tính ưa nước mạnh và tính ưa ẩm yếu;ngược lại, ưa mỡ mạnh và ưa nước yếu.

① Dự phòng giá trị HLB

Giá trị HLB là một giá trị tương đối, vì vậy khi giá trị HLB được phát triển, làm tiêu chuẩn, giá trị HLB của sáp parafin, không có đặc tính ưa nước, được chỉ định là 0, trong khi giá trị HLB của natri dodecyl sulfat, là tan trong nước hơn, là 40. Do đó, giá trị HLB của chất hoạt động bề mặt thường nằm trong khoảng từ 1 đến 40. Nói chung, các chất nhũ hóa có giá trị HLB nhỏ hơn 10 là ưa béo, trong khi những chất lớn hơn 10 là ưa nước.Do đó, bước chuyển từ ưa nước sang ưa nước là khoảng 10.

Dựa trên các giá trị HLB của chất hoạt động bề mặt, có thể thu được ý tưởng chung về khả năng sử dụng của chúng, như trong Bảng 1-3.

hình thức
bảy

Hai chất lỏng không hòa tan lẫn nhau, một chất phân tán trong chất kia dưới dạng hạt (giọt hoặc tinh thể lỏng) tạo thành một hệ gọi là nhũ tương.Hệ thống này không ổn định về mặt nhiệt động do sự gia tăng diện tích ranh giới của hai chất lỏng khi nhũ tương được hình thành.Để làm cho hệ nhũ tương ổn định, cần thêm thành phần thứ ba - chất nhũ hóa để giảm năng lượng bề mặt của hệ.Chất nhũ hóa thuộc về chất hoạt động bề mặt, chức năng chính của nó là đóng vai trò nhũ tương.Pha của nhũ tương tồn tại dưới dạng giọt gọi là pha phân tán (hay pha trong, pha gián đoạn) và pha khác liên kết với nhau gọi là môi trường phân tán (hay pha ngoài, pha liên tục).

① Chất nhũ hóa và nhũ tương

Nhũ tương thông thường, một pha là nước hoặc dung dịch nước, pha còn lại là các chất hữu cơ không hòa tan với nước như dầu mỡ, sáp, v.v. Nhũ tương do nước và dầu tạo thành có thể chia làm hai loại tùy theo tình trạng phân tán của chúng: dầu phân tán trong nước để tạo thành nhũ tương loại dầu trong nước, được biểu thị bằng O/W (dầu/nước): nước phân tán trong dầu để tạo thành nhũ tương loại dầu trong nước, được biểu thị bằng W/O (nước/dầu).Phức hợp nước trong dầu trong nước W/O/W và dầu trong nước trong dầu O/W/O đa nhũ tương cũng có thể được hình thành.

Chất nhũ hóa được sử dụng để ổn định nhũ tương bằng cách giảm sức căng liên vùng và hình thành màng liên vùng đơn phân tử.

Trong quá trình nhũ hóa các yêu cầu của chất nhũ hóa:

a: Chất nhũ hóa phải có khả năng hấp phụ hoặc làm phong phú bề mặt phân cách giữa hai pha, để giảm sức căng bề mặt;

b: Chất nhũ hóa phải cung cấp cho các hạt điện tích, để lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt, hoặc tạo thành một màng bảo vệ ổn định, có độ nhớt cao xung quanh các hạt.

Vì vậy, chất dùng làm chất nhũ hóa phải có nhóm lưỡng tính thì mới có thể nhũ hóa được và chất hoạt động bề mặt có thể đáp ứng được yêu cầu này.

② Phương pháp chuẩn bị nhũ tương và các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của nhũ tương

Có hai cách để điều chế nhũ tương: một là sử dụng phương pháp cơ học để phân tán chất lỏng ở dạng hạt nhỏ trong một chất lỏng khác, phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp để điều chế nhũ tương;cách khác là hòa tan chất lỏng ở trạng thái phân tử trong một chất lỏng khác, sau đó làm cho nó tập hợp đúng cách để tạo thành nhũ tương.

Độ ổn định của nhũ tương là khả năng chống lại sự kết tụ của các hạt dẫn đến sự phân tách pha.Nhũ tương là hệ không ổn định về mặt nhiệt động với năng lượng tự do lớn.Do đó, cái gọi là độ ổn định của nhũ tương thực chất là thời gian cần thiết để hệ thống đạt đến trạng thái cân bằng, tức là thời gian cần thiết để xảy ra quá trình tách một trong các chất lỏng trong hệ thống.

Khi màng liên kết với rượu béo, axit béo và amin béo và các phân tử hữu cơ phân cực khác, độ bền của màng cao hơn đáng kể.Điều này là do, trong lớp hấp phụ liên vùng của các phân tử chất nhũ hóa và rượu, axit và amin và các phân tử phân cực khác để tạo thành một "phức hợp", do đó độ bền của màng liên vùng tăng lên.

Chất nhũ hóa bao gồm nhiều hơn hai chất hoạt động bề mặt được gọi là chất nhũ hóa hỗn hợp.Chất nhũ hóa hỗn hợp được hấp phụ ở giao diện nước/dầu;tác dụng giữa các phân tử có thể tạo thành phức chất.Do hoạt động liên phân tử mạnh, sức căng liên vùng giảm đáng kể, lượng chất nhũ hóa được hấp phụ tại giao diện tăng lên đáng kể, sự hình thành mật độ màng liên vùng tăng lên, độ bền tăng lên.

Điện tích của các hạt chất lỏng có ảnh hưởng đáng kể đến sự ổn định của nhũ tương.Nhũ tương ổn định, có hạt chất lỏng thường tích điện.Khi sử dụng chất nhũ hóa ion, ion chất nhũ hóa được hấp phụ ở giao diện có nhóm lipophilic của nó được đưa vào pha dầu và nhóm ưa nước ở pha nước, do đó làm cho các hạt chất lỏng tích điện.Vì các hạt nhũ tương có cùng điện tích, chúng đẩy nhau, không dễ kết tụ, do đó độ ổn định được tăng lên.Có thể thấy rằng càng nhiều ion chất nhũ hóa hấp phụ trên hạt thì điện tích càng lớn, khả năng ngăn hạt kết tụ càng lớn, hệ nhũ tương càng ổn định.

Độ nhớt của môi trường phân tán nhũ tương có ảnh hưởng nhất định đến sự ổn định của nhũ tương.Nói chung, độ nhớt của môi trường phân tán càng cao thì độ ổn định của nhũ tương càng cao.Điều này là do độ nhớt của môi trường phân tán lớn, có tác dụng mạnh đối với chuyển động Brown của các hạt chất lỏng và làm chậm quá trình va chạm giữa các hạt chất lỏng, do đó hệ thống vẫn ổn định.Thông thường, các chất polymer có thể được hòa tan trong nhũ tương có thể làm tăng độ nhớt của hệ thống và làm cho độ ổn định của nhũ tương cao hơn.Ngoài ra, polyme còn có thể tạo thành màng liên kết mạnh, giúp hệ nhũ tương ổn định hơn.

Trong một số trường hợp, việc bổ sung bột rắn cũng có thể làm cho nhũ tương có xu hướng ổn định.Bột rắn ở trong nước, dầu hoặc giao diện, tùy thuộc vào dầu, nước vào khả năng làm ướt của bột rắn, nếu bột rắn không ướt hoàn toàn bằng nước mà còn bị ướt bởi dầu, sẽ vẫn còn trên nước và dầu giao diện.

Bột rắn không làm cho nhũ tương ổn định vì bột tập trung ở bề mặt phân cách tăng cường màng liên kết, tương tự như sự hấp phụ liên kết của các phân tử chất nhũ hóa, vì vậy vật liệu bột rắn được sắp xếp ở bề mặt phân cách càng chặt chẽ thì càng ổn định. nhũ tương là.

Chất hoạt động bề mặt có khả năng làm tăng đáng kể khả năng hòa tan của các chất hữu cơ không hòa tan hoặc hơi hòa tan trong nước sau khi hình thành các mixen trong dung dịch nước và dung dịch lúc này trong suốt.Hiệu ứng này của micelle được gọi là hòa tan.Chất hoạt động bề mặt có thể tạo ra quá trình hòa tan được gọi là chất hòa tan và chất hữu cơ được hòa tan được gọi là chất hòa tan.

tám

Bọt đóng vai trò quan trọng trong quá trình giặt.Bọt là một hệ phân tán trong đó một chất khí được phân tán trong chất lỏng hoặc chất rắn, với chất khí là pha phân tán và chất lỏng hoặc chất rắn là môi trường phân tán, chất thứ nhất được gọi là chất lỏng bọt, trong khi chất thứ hai được gọi là chất rắn bọt, chẳng hạn như nhựa xốp, thủy tinh xốp, xi măng xốp, v.v.

(1) Tạo bọt

Bằng bọt, ở đây chúng tôi muốn nói đến một tập hợp các bọt khí được ngăn cách bởi một màng chất lỏng.Loại bong bóng này luôn nổi lên nhanh chóng trên bề mặt chất lỏng do sự khác biệt lớn về mật độ giữa pha phân tán (khí) và môi trường phân tán (lỏng), kết hợp với độ nhớt thấp của chất lỏng.

Quá trình hình thành bong bóng là đưa một lượng lớn khí vào chất lỏng và các bong bóng trong chất lỏng nhanh chóng quay trở lại bề mặt, tạo thành một tập hợp các bong bóng được tách ra bởi một lượng nhỏ khí lỏng.

Bọt có hai đặc điểm quan trọng về mặt hình thái: một là các bọt ở pha phân tán thường có hình dạng đa diện, điều này là do tại giao điểm của các bọt, màng chất lỏng có xu hướng mỏng đi để các bọt trở thành bọt. đa diện, khi màng chất lỏng mỏng đến một mức độ nhất định sẽ dẫn đến vỡ bong bóng;thứ hai là chất lỏng nguyên chất không thể tạo bọt ổn định, chất lỏng có thể tạo bọt ít nhất phải có hai thành phần trở lên.Dung dịch nước của chất hoạt động bề mặt là điển hình của các hệ thống dễ tạo bọt và khả năng tạo bọt của chúng cũng liên quan đến các tính chất khác.

Chất hoạt động bề mặt có khả năng tạo bọt tốt được gọi là chất tạo bọt.Mặc dù chất tạo bọt có khả năng tạo bọt tốt, nhưng bọt được tạo thành có thể không duy trì được lâu, tức là độ ổn định của nó không nhất thiết phải tốt.Để duy trì tính ổn định của bọt, chất tạo bọt thường được thêm vào các chất có thể làm tăng tính ổn định của bọt, chất này được gọi là chất ổn định bọt, chất ổn định thường được sử dụng là lauryl diethanolamine và dodecyl dimethylamine oxide.

(2) Tính ổn định của bọt

Bọt là một hệ thống không ổn định về mặt nhiệt động và xu hướng cuối cùng là tổng diện tích bề mặt của chất lỏng trong hệ thống giảm sau khi bong bóng bị vỡ và năng lượng tự do giảm.Quá trình khử bọt là quá trình màng chất lỏng ngăn cách khí trở nên dày hơn và mỏng hơn cho đến khi nó bị vỡ.Do đó, mức độ ổn định của bọt chủ yếu được xác định bởi tốc độ xả chất lỏng và độ bền của màng chất lỏng.Các yếu tố sau đây cũng ảnh hưởng đến điều này.

hình thứchình thức

(3) Phá hủy bọt

Nguyên tắc cơ bản của việc phá bọt là thay đổi các điều kiện tạo ra bọt hoặc loại bỏ các yếu tố ổn định của bọt, do đó có cả phương pháp vật lý và hóa học để khử bọt.

Khử bọt vật lý có nghĩa là thay đổi các điều kiện tạo bọt trong khi vẫn duy trì thành phần hóa học của dung dịch bọt, chẳng hạn như xáo trộn bên ngoài, thay đổi nhiệt độ hoặc áp suất và xử lý siêu âm đều là những phương pháp vật lý hiệu quả để loại bỏ bọt.

Phương pháp khử bọt hóa học là thêm một số chất để tương tác với chất tạo bọt để giảm độ bền của màng chất lỏng trong bọt và do đó làm giảm tính ổn định của bọt để đạt được mục đích khử bọt, những chất như vậy được gọi là chất khử bọt.Hầu hết các chất khử bọt là chất hoạt động bề mặt.Do đó, theo cơ chế khử bọt, chất khử bọt phải có khả năng giảm sức căng bề mặt mạnh, dễ hấp phụ trên bề mặt và tương tác giữa các phân tử hấp phụ bề mặt yếu, các phân tử hấp phụ được sắp xếp theo cấu trúc lỏng lẻo hơn.

Có nhiều loại chất khử bọt khác nhau, nhưng về cơ bản, chúng đều là chất hoạt động bề mặt không ion.Chất hoạt động bề mặt không ion có đặc tính chống tạo bọt ở gần hoặc trên điểm vẩn đục của chúng và thường được sử dụng làm chất khử bọt.Rượu, đặc biệt là rượu có cấu trúc phân nhánh, axit béo và este của axit béo, polyamit, este photphat, dầu silicon, v.v., cũng thường được sử dụng làm chất khử bọt tuyệt vời.

(4) Bọt và rửa

Không có mối liên hệ trực tiếp nào giữa bọt và hiệu quả giặt và lượng bọt không cho biết hiệu quả giặt.Ví dụ, chất hoạt động bề mặt không ion có đặc tính tạo bọt ít hơn nhiều so với xà phòng, nhưng khả năng khử nhiễm của chúng tốt hơn nhiều so với xà phòng.

Trong một số trường hợp, bọt có thể hữu ích trong việc loại bỏ bụi bẩn.Ví dụ, khi rửa bát trong nhà, bọt của chất tẩy rửa sẽ hút các giọt dầu và khi chà thảm, bọt giúp hút bụi, bột và các chất bẩn rắn khác.Ngoài ra, bọt đôi khi có thể được sử dụng như một dấu hiệu cho thấy hiệu quả của chất tẩy rửa.Do dầu béo có tác dụng ức chế bọt của bột giặt nên khi có quá nhiều dầu và quá ít bột giặt sẽ không tạo bọt hoặc bọt ban đầu sẽ biến mất.Bọt đôi khi cũng có thể được sử dụng như một chỉ số về độ sạch của nước xả, vì lượng bọt trong dung dịch xả có xu hướng giảm khi giảm chất tẩy rửa, vì vậy lượng bọt có thể được sử dụng để đánh giá mức độ xả.

chín

Theo nghĩa rộng, rửa là quá trình loại bỏ những thành phần không mong muốn ra khỏi vật cần rửa và đạt được mục đích nào đó.Giặt theo nghĩa thông thường là quá trình loại bỏ bụi bẩn trên bề mặt vật mang.Trong quá trình giặt, sự tương tác giữa chất bẩn và chất mang bị yếu đi hoặc bị loại bỏ do tác động của một số chất hóa học (ví dụ: chất tẩy rửa, v.v.), do đó, sự kết hợp giữa chất bẩn và chất mang được chuyển thành sự kết hợp giữa chất bẩn và chất tẩy rửa, và cuối cùng chất bẩn được tách ra khỏi chất mang.Do đối tượng cần giặt và chất bẩn cần loại bỏ rất đa dạng nên giặt là một quy trình rất phức tạp và quy trình giặt cơ bản có thể được diễn đạt trong các mối quan hệ đơn giản sau.

Carrier··Dirt + Detergent= Chất mang + Dirt·Detergent

Quá trình giặt thường có thể được chia thành hai giai đoạn: thứ nhất, dưới tác dụng của chất tẩy rửa, chất bẩn được tách ra khỏi chất mang của nó;thứ hai, chất bẩn tách ra được phân tán và lơ lửng trong môi trường.Quá trình rửa là một quá trình thuận nghịch và chất bẩn phân tán và lơ lửng trong môi trường cũng có thể được kết tủa lại từ môi trường sang vật được rửa.Do đó, một chất tẩy rửa tốt phải có khả năng phân tán và phân tán chất bẩn và ngăn chặn sự tái lắng đọng của chất bẩn, bên cạnh khả năng loại bỏ chất bẩn khỏi chất mang.

(1) Các loại bụi bẩn

Ngay cả đối với cùng một mặt hàng, loại, thành phần và lượng chất bẩn có thể khác nhau tùy thuộc vào môi trường mà nó được sử dụng.Chất bẩn thân dầu chủ yếu là một số loại dầu động thực vật và dầu khoáng (như dầu thô, dầu nhiên liệu, nhựa than đá, v.v.), chất bẩn rắn chủ yếu là bồ hóng, tro, rỉ sét, muội than, v.v. Về chất bẩn quần áo, có chất bẩn từ cơ thể con người như mồ hôi, bã nhờn, máu v.v...;vết bẩn từ thực phẩm, chẳng hạn như vết trái cây, vết dầu ăn, vết gia vị, tinh bột, v.v.;bụi bẩn từ mỹ phẩm như son môi, sơn móng tay…;bụi bẩn từ khí quyển, chẳng hạn như bồ hóng, bụi, bùn, v.v.;những thứ khác, chẳng hạn như mực, trà, sơn phủ, v.v. Nó có nhiều loại khác nhau.

Các loại chất bẩn khác nhau thường có thể được chia thành ba loại chính: chất bẩn rắn, chất bẩn lỏng và chất bẩn đặc biệt.

 

① Bụi bẩn rắn

Chất bẩn rắn thông thường bao gồm các hạt tro, bùn, đất, rỉ sét và muội than.Hầu hết các hạt này đều có điện tích trên bề mặt của chúng, hầu hết chúng đều mang điện tích âm và có thể dễ dàng hấp phụ trên các mặt hàng sợi.Chất bẩn rắn thường khó hòa tan trong nước, nhưng có thể phân tán và lơ lửng bằng dung dịch tẩy rửa.Bụi bẩn rắn với khối lượng nhỏ hơn sẽ khó loại bỏ hơn.

② Bẩn dạng lỏng

Chất bẩn lỏng chủ yếu hòa tan trong dầu, bao gồm dầu thực vật và động vật, axit béo, rượu béo, dầu khoáng và oxit của chúng.Trong số đó, dầu thực vật và động vật, axit béo và kiềm có thể xảy ra xà phòng hóa, trong khi rượu béo, dầu khoáng không bị xà phòng hóa bởi kiềm, nhưng có thể hòa tan trong rượu, ete và dung môi hữu cơ hydrocacbon, và dung dịch nước tẩy rửa có khả năng nhũ hóa và phân tán.Chất bẩn lỏng hòa tan trong dầu thường có lực tác dụng mạnh với các mặt hàng sợi và được hấp phụ chắc chắn hơn trên sợi.

③ Bụi bẩn đặc biệt

Chất bẩn đặc biệt bao gồm protein, tinh bột, máu, chất tiết của con người như mồ hôi, bã nhờn, nước tiểu và nước trái cây và nước trà.Hầu hết các loại chất bẩn này có thể bị hấp phụ hóa học và mạnh mẽ trên các mặt hàng sợi.Do đó, rất khó để rửa sạch.

Các loại chất bẩn khác nhau hiếm khi được tìm thấy riêng lẻ mà thường được trộn lẫn với nhau và hấp phụ lên vật thể.Bụi bẩn đôi khi có thể bị oxy hóa, phân hủy hoặc mục nát dưới tác động bên ngoài, do đó tạo ra bụi bẩn mới.

(2)Độ bám dính của bụi bẩn

Quần áo, tay, v.v. có thể bị vấy bẩn vì có một số loại tương tác giữa đồ vật và vết bẩn.Bụi bẩn dính vào đồ vật theo nhiều cách khác nhau, nhưng không có gì khác hơn là dính vật lý và hóa học.

①Sự bám dính của bồ hóng, bụi, bùn, cát và than vào quần áo là sự kết dính vật lý.Nói chung, thông qua sự bám dính này của bụi bẩn và vai trò giữa các vật thể bị ố tương đối yếu, việc loại bỏ bụi bẩn cũng tương đối dễ dàng.Theo các lực khác nhau, độ bám dính vật lý của bụi bẩn có thể được chia thành độ bám dính cơ học và độ bám dính tĩnh điện.

A: Độ bám dính cơ học

Loại độ bám dính này chủ yếu đề cập đến độ bám dính của một số chất bẩn rắn (ví dụ: bụi, bùn và cát).Bám dính cơ học là một trong những dạng bám dính yếu hơn của chất bẩn và có thể được loại bỏ gần như hoàn toàn bằng phương pháp cơ học, nhưng khi chất bẩn nhỏ (<0,1um) thì khó loại bỏ hơn.

B:Dính tĩnh điện

Độ bám dính tĩnh điện chủ yếu được thể hiện trong tác động của các hạt bụi bẩn tích điện lên các vật tích điện trái dấu.Hầu hết các vật thể dạng sợi đều tích điện âm trong nước và có thể dễ dàng bị một số chất bẩn tích điện dương bám vào, chẳng hạn như các loại vôi.Một số chất bẩn, mặc dù tích điện âm, chẳng hạn như các hạt muội than trong dung dịch nước, có thể bám vào các sợi thông qua các cầu nối ion (các ion giữa nhiều vật tích điện trái dấu, tác dụng với chúng theo kiểu cầu nối) được hình thành bởi các ion dương trong nước (ví dụ: , Ca2+, Mg2+, v.v.).

Tác động tĩnh điện mạnh hơn tác động cơ học đơn giản, khiến việc loại bỏ bụi bẩn tương đối khó khăn.

② Độ bám dính hóa học

Độ bám dính hóa học chỉ hiện tượng chất bẩn tác động lên vật thể thông qua liên kết hóa học hoặc hydro.Ví dụ, bụi bẩn cực rắn, protein, rỉ sét và các chất bám dính khác trên các mặt hàng sợi, sợi chứa carboxyl, hydroxyl, amit và các nhóm khác, các nhóm này và axit béo bụi bẩn nhờn, rượu béo dễ hình thành liên kết hydro.Các lực hóa học nói chung là mạnh và do đó bụi bẩn được liên kết chặt chẽ hơn với vật thể.Loại vết bẩn này rất khó loại bỏ bằng các phương pháp thông thường và cần có các phương pháp đặc biệt để xử lý.

Mức độ bám dính của chất bẩn có liên quan đến bản chất của bản thân chất bẩn và bản chất của vật thể mà nó dính vào.Nói chung, các hạt dễ dàng dính vào các vật phẩm dạng sợi.Kết cấu của chất bẩn rắn càng nhỏ thì độ bám dính càng mạnh.Bụi bẩn phân cực trên các vật thể ưa nước như bông và thủy tinh bám dính mạnh hơn bụi bẩn không phân cực.Bụi bẩn không phân cực bám chặt hơn bụi bẩn phân cực, chẳng hạn như chất béo phân cực, bụi và đất sét, đồng thời khó loại bỏ và làm sạch hơn.

(3) Cơ chế loại bỏ bụi bẩn

Mục đích của việc rửa là để loại bỏ bụi bẩn.Trong môi trường có nhiệt độ nhất định (chủ yếu là nước).Sử dụng các tác dụng vật lý và hóa học khác nhau của chất tẩy rửa để làm suy yếu hoặc loại bỏ tác dụng của bụi bẩn và đồ vật được rửa, dưới tác động của một số lực cơ học (như chà xát tay, lắc máy giặt, tác động của nước), để bụi bẩn và đồ vật được rửa sạch từ mục đích khử trùng.

① Cơ chế loại bỏ bụi bẩn dạng lỏng

A:Làm ướt

Chất lỏng bẩn chủ yếu là dầu.Vết dầu làm ướt hầu hết các vật liệu sợi và ít nhiều lan rộng dưới dạng màng dầu trên bề mặt vật liệu sợi.Bước đầu tiên trong hành động rửa là làm ướt bề mặt bằng chất lỏng rửa.Để minh họa, bề mặt của sợi có thể được coi là một bề mặt rắn nhẵn.

B: Tách dầu - cơ cấu quăn

Bước thứ hai trong hành động rửa là loại bỏ dầu mỡ, việc loại bỏ chất bẩn lỏng được thực hiện bằng một loại cuộn dây.Chất bẩn lỏng ban đầu tồn tại trên bề mặt dưới dạng màng dầu lan rộng, và dưới tác dụng làm ướt ưu tiên của chất lỏng giặt trên bề mặt rắn (tức là bề mặt sợi), nó từng bước cuộn lại thành các hạt dầu. được thay thế bằng chất lỏng rửa và cuối cùng rời khỏi bề mặt dưới một số lực lượng bên ngoài.

② Cơ chế loại bỏ chất bẩn rắn

Việc loại bỏ chất bẩn lỏng chủ yếu thông qua việc làm ướt ưu tiên chất mang chất bẩn bằng dung dịch giặt, trong khi cơ chế loại bỏ chất bẩn rắn thì khác, trong đó quy trình giặt chủ yếu là làm ướt khối chất bẩn và bề mặt chất mang của nó bằng cách giặt. dung dịch.Do sự hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt trên chất bẩn rắn và bề mặt chất mang của nó, sự tương tác giữa chất bẩn và bề mặt bị giảm và độ bám dính của khối chất bẩn trên bề mặt bị giảm, do đó khối chất bẩn dễ dàng bị loại bỏ khỏi bề mặt. người vận chuyển.

Ngoài ra, sự hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt, đặc biệt là chất hoạt động bề mặt ion, trên bề mặt của chất bẩn rắn và chất mang của nó có khả năng làm tăng tiềm năng bề mặt trên bề mặt của chất bẩn rắn và chất mang của nó, điều này có lợi hơn cho việc loại bỏ bụi bẩn.Các bề mặt rắn hoặc nói chung dạng sợi thường tích điện âm trong môi trường nước và do đó có thể tạo thành các lớp điện tử kép khuếch tán trên các khối đất hoặc bề mặt rắn.Do lực đẩy của các điện tích đồng nhất nên khả năng bám dính của các hạt chất bẩn trong nước với bề mặt chất rắn yếu đi.Khi một chất hoạt động bề mặt anion được thêm vào, bởi vì nó có thể đồng thời làm tăng tiềm năng bề mặt âm của hạt bụi bẩn và bề mặt rắn, lực đẩy giữa chúng được tăng cường hơn, độ bám dính của hạt giảm hơn và bụi bẩn dễ dàng loại bỏ hơn .

Các chất hoạt động bề mặt không ion được hấp phụ trên các bề mặt rắn tích điện nói chung và mặc dù chúng không làm thay đổi đáng kể điện thế giao thoa, các chất hoạt động bề mặt không ion bị hấp phụ có xu hướng tạo thành một lớp hấp phụ có độ dày nhất định trên bề mặt giúp ngăn ngừa sự tái lắng đọng của chất bẩn.

Trong trường hợp chất hoạt động bề mặt cation, sự hấp phụ của chúng làm giảm hoặc loại bỏ điện thế bề mặt âm của khối chất bẩn và bề mặt chất mang của nó, làm giảm lực đẩy giữa chất bẩn và bề mặt và do đó không có lợi cho việc loại bỏ chất bẩn;hơn nữa, sau khi hấp phụ trên bề mặt chất rắn, chất hoạt động bề mặt cation có xu hướng biến bề mặt chất rắn thành kỵ nước và do đó không có lợi cho việc làm ướt bề mặt và do đó rửa sạch.

③ Loại bỏ các loại đất đặc biệt

Protein, tinh bột, chất tiết của con người, nước trái cây, nước trà và các chất bẩn khác khó loại bỏ bằng chất hoạt động bề mặt thông thường và cần được xử lý đặc biệt.

Các vết bẩn protein như kem, trứng, máu, sữa và chất bài tiết của da có xu hướng đông lại trên các sợi và thoái hóa và có độ bám dính mạnh hơn.Chất bẩn protein có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng protease.Enzyme protease phân hủy các protein trong đất thành các axit amin hoặc oligopeptide hòa tan trong nước.

Các vết tinh bột chủ yếu đến từ thực phẩm, một số khác như nước thịt, keo dán, v.v. Amylase có tác dụng xúc tác quá trình thủy phân các vết tinh bột, khiến tinh bột bị phân hủy thành đường.

Lipase xúc tác quá trình phân hủy chất béo trung tính khó loại bỏ bằng các phương pháp thông thường, chẳng hạn như bã nhờn và dầu ăn, đồng thời phân hủy chúng thành glycerol hòa tan và axit béo.

Một số vết bẩn có màu từ nước hoa quả, nước chè, vết mực, son môi… thường rất khó tẩy sạch kể cả khi giặt nhiều lần.Những vết bẩn này có thể được loại bỏ bằng phản ứng oxy hóa khử với chất oxy hóa hoặc chất khử như thuốc tẩy, chất này sẽ phá hủy cấu trúc của các nhóm tạo màu hoặc phụ trợ màu và phân hủy chúng thành các thành phần hòa tan trong nước nhỏ hơn.

(4)Cơ chế loại bỏ vết bẩn của giặt khô

Trên thực tế, nước là phương tiện rửa.Trên thực tế, do các loại quần áo và cấu trúc khác nhau, một số quần áo sử dụng nước giặt không thuận tiện hoặc không dễ giặt sạch, một số quần áo sau khi giặt thậm chí bị biến dạng, phai màu, v.v., ví dụ: hầu hết các loại sợi tự nhiên đều hút nước và dễ phồng, khô và dễ co lại nên sau khi giặt sẽ bị biến dạng;do giặt đồ len cũng thường xuất hiện hiện tượng co rút, một số đồ len giặt nước cũng dễ bị vón, đổi màu;Một số loại lụa có cảm giác tay trở nên tồi tệ hơn sau khi giặt và mất đi độ bóng.Đối với những loại quần áo này thường sử dụng phương pháp giặt khô để khử nhiễm.Cái gọi là giặt khô thường dùng để chỉ phương pháp giặt trong dung môi hữu cơ, đặc biệt là trong dung môi không phân cực.

Giặt khô là một hình thức giặt nhẹ nhàng hơn so với giặt nước.Do giặt khô không cần nhiều tác động cơ học nên không gây hư hại, nhăn nheo và biến dạng cho quần áo, trong khi các chất giặt khô, không giống như nước, hiếm khi tạo ra sự giãn nở và co lại.Chỉ cần xử lý đúng kỹ thuật, quần áo có thể được giặt khô mà không bị biến dạng, phai màu và kéo dài thời gian sử dụng.

Về giặt khô, có ba loại chất bẩn chính.

①Bẩn hòa tan trong dầu Bụi bẩn hòa tan trong dầu bao gồm tất cả các loại dầu mỡ, ở dạng lỏng hoặc nhờn và có thể hòa tan trong dung môi giặt khô.

②Bẩn hòa tan trong nước Bụi bẩn hòa tan trong nước hòa tan trong dung dịch nước, nhưng không hòa tan trong chất tẩy khô, được hấp phụ trên quần áo ở trạng thái nước, nước bay hơi sau khi kết tủa các chất rắn dạng hạt, chẳng hạn như muối vô cơ, tinh bột, protein, v.v.

③Bụi bẩn không tan trong dầu và nước Bụi bẩn không tan trong dầu và nước không tan trong nước cũng như không tan trong dung môi giặt khô, chẳng hạn như muội than, silicat của các kim loại và oxit khác nhau, v.v.

Do tính chất khác nhau của các loại chất bẩn, có nhiều cách khác nhau để loại bỏ chất bẩn trong quá trình giặt khô.Các chất bẩn hòa tan trong dầu, chẳng hạn như dầu động vật và thực vật, dầu khoáng và dầu mỡ, dễ hòa tan trong dung môi hữu cơ và có thể loại bỏ dễ dàng hơn khi giặt khô.Khả năng hòa tan tuyệt vời của dung môi giặt khô cho dầu và mỡ về cơ bản đến từ lực van der Walls giữa các phân tử.

Để loại bỏ các chất bẩn hòa tan trong nước như muối vô cơ, đường, protein và mồ hôi, cũng phải thêm một lượng nước thích hợp vào chất giặt khô, nếu không thì rất khó loại bỏ các chất bẩn hòa tan trong nước khỏi quần áo.Tuy nhiên, nước rất khó hòa tan trong chất giặt khô nên để tăng lượng nước, bạn cũng cần bổ sung chất hoạt động bề mặt.Sự hiện diện của nước trong chất giặt khô có thể làm cho bề mặt của bụi bẩn và quần áo bị ngậm nước, do đó dễ dàng tương tác với các nhóm chất hoạt động bề mặt phân cực, có lợi cho sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt trên bề mặt.Ngoài ra, khi các chất hoạt động bề mặt hình thành mixen, chất bẩn hòa tan trong nước và nước có thể được hòa tan vào mixen.Ngoài việc tăng hàm lượng nước trong dung môi giặt khô, chất hoạt động bề mặt còn có thể đóng vai trò ngăn chặn sự tái lắng đọng của chất bẩn để tăng cường hiệu quả khử nhiễm.

Sự hiện diện của một lượng nước nhỏ là cần thiết để loại bỏ bụi bẩn hòa tan trong nước, nhưng quá nhiều nước có thể gây biến dạng và nhàu ở một số quần áo, vì vậy lượng nước trong chất giặt khô phải ở mức vừa phải.

Bụi bẩn không tan trong nước cũng không tan trong dầu, các hạt rắn như tro, bùn, đất và muội than, thường được bám vào quần áo bằng lực tĩnh điện hoặc kết hợp với dầu.Trong giặt khô, dòng dung môi, tác động có thể làm cho lực tĩnh điện hấp thụ bụi bẩn, và chất giặt khô có thể hòa tan dầu, do đó sự kết hợp giữa dầu và bụi bẩn và bám vào quần áo của các hạt rắn khô. -chất tẩy rửa, chất tẩy khô trong một lượng nhỏ nước và chất hoạt động bề mặt, để những hạt bụi bẩn rắn có thể trở thành huyền phù ổn định, phân tán, để ngăn chặn sự lắng đọng lại của nó trên quần áo.

(5)Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động giặt

Sự hấp phụ định hướng của các chất hoạt động bề mặt tại bề mặt giao diện và giảm sức căng bề mặt (liên bề mặt) là những yếu tố chính trong việc loại bỏ chất bẩn dạng lỏng hoặc rắn.Tuy nhiên, quy trình giặt rất phức tạp và hiệu quả giặt, ngay cả với cùng một loại bột giặt, cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác.Những yếu tố này bao gồm nồng độ của chất tẩy rửa, nhiệt độ, bản chất của vết bẩn, loại sợi và cấu trúc của vải.

① Nồng độ chất hoạt động bề mặt

Các mixen của chất hoạt động bề mặt trong dung dịch đóng vai trò quan trọng trong quá trình giặt tẩy.Khi nồng độ đạt đến nồng độ mixen tới hạn (CMC), hiệu quả rửa tăng mạnh.Do đó, nồng độ chất tẩy trong dung môi phải cao hơn giá trị CMC để có hiệu quả giặt tốt.Tuy nhiên, khi nồng độ chất hoạt động bề mặt cao hơn giá trị CMC, hiệu quả giặt tăng dần không rõ ràng và không cần thiết phải tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt quá nhiều.

Khi loại bỏ dầu bằng cách hòa tan, hiệu quả hòa tan tăng lên khi tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt, ngay cả khi nồng độ cao hơn CMC.Lúc này nên sử dụng chất tẩy rửa tập trung cục bộ.Ví dụ, nếu có nhiều vết bẩn trên cổ tay áo và cổ áo của quần áo, có thể sử dụng một lớp bột giặt trong quá trình giặt để tăng hiệu quả hòa tan của chất hoạt động bề mặt trên dầu.

②Nhiệt độ có ảnh hưởng rất quan trọng đến hoạt động khử nhiễm.Nói chung, tăng nhiệt độ tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ bụi bẩn, nhưng đôi khi nhiệt độ quá cao cũng có thể gây ra bất lợi.

Nhiệt độ tăng tạo điều kiện cho chất bẩn khuếch tán, mỡ rắn dễ bị nhũ hóa ở nhiệt độ trên điểm nóng chảy của nó và các sợi tăng độ phồng do nhiệt độ tăng, tất cả đều tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ chất bẩn.Tuy nhiên, đối với các loại vải nhỏ gọn, các khe hở siêu nhỏ giữa các sợi bị giảm khi các sợi giãn ra, điều này gây bất lợi cho việc loại bỏ bụi bẩn.

Sự thay đổi nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ hòa tan, giá trị CMC và kích thước micelle của chất hoạt động bề mặt, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả giặt tẩy.Độ hòa tan của các chất hoạt động bề mặt với chuỗi carbon dài thấp ở nhiệt độ thấp và đôi khi độ hòa tan thậm chí còn thấp hơn giá trị CMC, vì vậy nhiệt độ rửa nên được tăng lên một cách thích hợp.Ảnh hưởng của nhiệt độ đến giá trị CMC và kích thước micelle là khác nhau đối với chất hoạt động bề mặt ion và không ion.Đối với chất hoạt động bề mặt ion, nhiệt độ tăng thường làm tăng giá trị CMC và giảm kích thước micelle, điều đó có nghĩa là nồng độ chất hoạt động bề mặt trong dung dịch rửa phải tăng lên.Đối với chất hoạt động bề mặt không ion, nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến giảm giá trị CMC và tăng đáng kể thể tích micelle, vì vậy rõ ràng việc tăng nhiệt độ thích hợp sẽ giúp chất hoạt động bề mặt không ion phát huy tác dụng hoạt động bề mặt của nó. .Tuy nhiên, nhiệt độ không được vượt quá điểm mây của nó.

Tóm lại, nhiệt độ giặt tối ưu phụ thuộc vào công thức giặt tẩy và đồ vật được giặt.Một số loại bột giặt có tác dụng giặt tẩy tốt ở nhiệt độ phòng, trong khi một số loại khác lại có hiệu quả giặt tẩy khác nhau rất nhiều giữa giặt lạnh và giặt nóng.

③ Bọt

Người ta thường nhầm lẫn khả năng tạo bọt với hiệu quả giặt tẩy, tin rằng chất tẩy rửa có khả năng tạo bọt cao sẽ có hiệu quả giặt tẩy tốt.Nghiên cứu đã chỉ ra rằng không có mối quan hệ trực tiếp giữa hiệu quả giặt tẩy và lượng bọt.Ví dụ, giặt bằng chất tẩy ít bọt không kém hiệu quả so với giặt bằng chất tẩy nhiều bọt.

Mặc dù bọt không liên quan trực tiếp đến việc rửa, nhưng đôi khi nó giúp loại bỏ bụi bẩn, chẳng hạn như khi rửa chén bằng tay.Khi chà thảm, bọt cũng có thể lấy đi bụi và các hạt bụi bẩn rắn khác, bụi bẩn trên thảm chiếm tỷ lệ lớn trong bụi, vì vậy chất tẩy thảm nên có khả năng tạo bọt nhất định.

Khả năng tạo bọt cũng rất quan trọng đối với dầu gội, trong đó bọt mịn do chất lỏng tạo ra trong quá trình gội đầu hoặc tắm giúp tóc có cảm giác được bôi trơn và thoải mái.

④ Các loại sợi và tính chất vật lý của hàng dệt may

Ngoài cấu trúc hóa học của sợi ảnh hưởng đến khả năng bám dính và loại bỏ chất bẩn, hình thức bên ngoài của sợi và tổ chức của sợi và vải cũng có ảnh hưởng đến khả năng dễ dàng loại bỏ chất bẩn.

Các vảy của sợi len và các dải phẳng cong của sợi bông có nhiều khả năng tích tụ bụi bẩn hơn các sợi mịn.Ví dụ, vết đen carbon trên màng cellulose (màng viscose) rất dễ loại bỏ, trong khi vết đen carbon trên vải cotton rất khó giặt sạch.Một ví dụ khác là vải polyester sợi ngắn dễ bị tích tụ vết dầu hơn vải sợi dài và vết dầu trên vải sợi ngắn cũng khó tẩy hơn vết dầu trên vải sợi dài.

Sợi xoắn chặt và vải chặt, do khe hở giữa các sợi nhỏ, có thể chống lại sự xâm nhập của bụi bẩn, nhưng đồng thời cũng có thể ngăn nước giặt loại bỏ chất bẩn bên trong, vì vậy vải chặt bắt đầu chống bẩn tốt, nhưng một khi bị ố giặt giũ cũng khó khăn hơn.

⑤ Độ cứng của nước

Nồng độ Ca2+, Mg2+ và các ion kim loại khác trong nước ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả giặt tẩy, đặc biệt khi chất hoạt động bề mặt anion gặp ion Ca2+, Mg2+ tạo thành muối canxi, magie kém tan sẽ làm giảm khả năng tẩy rửa.Trong nước cứng, ngay cả khi nồng độ chất hoạt động bề mặt cao, khả năng tẩy rửa vẫn kém hơn nhiều so với nước cất.Để chất hoạt động bề mặt có hiệu quả tẩy rửa tốt nhất, nồng độ ion Ca2+ trong nước nên giảm xuống 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 đến 0,1 mg/L) hoặc thấp hơn.Điều này đòi hỏi phải bổ sung các chất làm mềm khác nhau vào chất tẩy rửa.


Thời gian đăng: 25-02-2022