1. Căng thẳng bề mặt
Lực co thắt trên một đơn vị chiều dài trên bề mặt của chất lỏng được gọi là sức căng bề mặt, được đo bằng N • M-1.
2. Hoạt động bề mặt và chất hoạt động bề mặt
Thuộc tính có thể làm giảm sức căng bề mặt của dung môi được gọi là hoạt động bề mặt và các chất có hoạt động bề mặt được gọi là hoạt chất bề mặt.
Chất hoạt động bề mặt đề cập đến các hoạt chất bề mặt có thể tạo thành các micelle và các cốt liệu khác trong các dung dịch nước, có hoạt động bề mặt cao và cũng có làm ướt, nhũ hóa, tạo bọt, rửa và các chức năng khác.
3. Đặc điểm cấu trúc phân tử của chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt là các hợp chất hữu cơ với các cấu trúc và tính chất đặc biệt có thể thay đổi đáng kể sức căng giữa hai pha hoặc sức căng bề mặt của chất lỏng (thường là nước) và có các tính chất như làm ướt, tạo bọt, nhũ hóa và rửa.
Nói về mặt cấu trúc, các chất hoạt động bề mặt chia sẻ một đặc điểm chung là chứa hai nhóm chức năng khác nhau trong các phân tử của chúng. Một đầu là một nhóm không phân cực chuỗi dài, hòa tan trong dầu nhưng không hòa tan trong nước, được gọi là nhóm kỵ nước hoặc nhóm kỵ nước. Các nhóm kỵ nước này thường là hydrocarbon chuỗi dài, đôi khi cũng là fluorine hữu cơ, organosilicon, organophospho, chuỗi organotin, v.v ... Đầu kia là một nhóm chức năng hòa tan trong nước, cụ thể là nhóm ưa nước hoặc nhóm ưa nước. Nhóm ưa nước phải có đủ tính ưa nước để đảm bảo rằng toàn bộ chất hoạt động bề mặt hòa tan trong nước và có độ hòa tan cần thiết. Do sự hiện diện của các nhóm kỵ nước và kỵ nước ở chất hoạt động bề mặt, chúng có thể hòa tan trong ít nhất một pha của pha lỏng. Các đặc tính ưa nước và oleophilic của chất hoạt động bề mặt được gọi là tính lưỡng tính.
4.Types của chất hoạt động bề mặt
Các chất hoạt động bề mặt là các phân tử amphiphilic có cả nhóm kỵ nước và ưa nước. Các nhóm chất bề mặt kỵ nước thường bao gồm các hydrocarbon chuỗi dài, chẳng hạn như chuỗi alkyl C8-C20, chuỗi phân nhánh alkyl C8-C20, alkylphenyl (với các nguyên tử carbon alkyl 8-16), v.v. Do đó, các tính chất của chất hoạt động bề mặt chủ yếu liên quan đến các nhóm ưa nước ngoài kích thước và hình dạng của các nhóm kỵ nước. Những thay đổi về cấu trúc của các nhóm ưa nước lớn hơn các nhóm kỵ nước, do đó, việc phân loại các chất hoạt động bề mặt thường dựa trên cấu trúc của các nhóm ưa nước. Phân loại này chủ yếu dựa trên việc các nhóm ưa nước có phải là ion hay không, chia chúng thành anion, cation, nonionic, zwitterionic và các loại chất hoạt động bề mặt đặc biệt khác.

5. Đặc điểm của dung dịch nước bề mặt
① Hấp phụ của chất hoạt động bề mặt tại các giao diện
Các phân tử chất hoạt động bề mặt có các nhóm lipophilic và ưa nước, làm cho chúng là các phân tử lưỡng tính. Nước là một chất lỏng cực mạnh. Khi các chất hoạt động bề mặt hòa tan trong nước, theo nguyên tắc tương tự phân cực và lực đẩy chênh lệch phân cực, các nhóm ưa nước của chúng bị thu hút bởi pha nước và hòa tan trong nước, trong khi các nhóm lipophilic của chúng đẩy lùi nước và rời khỏi nước. Kết quả là, các phân tử chất hoạt động bề mặt (hoặc ion) hấp phụ tại giao diện giữa hai pha, làm giảm sức căng giao thoa giữa hai pha. Các phân tử chất hoạt động bề mặt (hoặc ion) được hấp phụ trên giao diện, sự giảm căng thẳng của giao thoa.
Một số tính chất của màng hấp phụ
Áp suất bề mặt của màng hấp phụ: chất hoạt động bề mặt hấp phụ tại giao diện chất lỏng khí để tạo thành màng hấp phụ. Nếu một tấm nổi di động không ma sát được đặt trên giao diện và tấm nổi đẩy màng hấp phụ dọc theo bề mặt dung dịch, màng sẽ gây áp suất lên tấm nổi, được gọi là áp suất bề mặt.
Độ nhớt bề mặt: Giống như áp suất bề mặt, độ nhớt bề mặt là một đặc tính được thể hiện bởi các màng phân tử không hòa tan. Nội khi một vòng bạch kim với một dây kim loại mỏng, làm cho mặt phẳng tiếp xúc với mặt nước của bồn rửa, xoay vòng bạch kim, vòng bạch kim bị cản trở bởi độ nhớt của nước và biên độ giảm dần, theo đó độ nhớt bề mặt có thể được đo. Phương pháp này là: Đầu tiên thực hiện các thí nghiệm trên mặt nước tinh khiết, đo độ suy giảm biên độ, sau đó đo độ suy giảm sau khi hình thành mặt nạ bề mặt bề mặt và tính toán độ nhớt của mặt nạ bề mặt từ sự khác biệt giữa hai.
Độ nhớt bề mặt có liên quan chặt chẽ đến độ cứng của mặt nạ bề mặt. Vì màng hấp phụ có áp suất bề mặt và độ nhớt, nó phải đàn hồi. Áp suất bề mặt và độ nhớt của màng hấp phụ càng cao thì mô đun đàn hồi của nó càng lớn. Mô đun đàn hồi của màng hấp phụ bề mặt có ý nghĩa lớn trong quá trình ổn định bọt.
Hình thành các micelles
Dung dịch loãng của chất hoạt động bề mặt tuân theo luật của các giải pháp lý tưởng. Lượng chất hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt trên bề mặt dung dịch tăng theo nồng độ của dung dịch. Khi nồng độ đạt hoặc vượt quá một giá trị nhất định, lượng hấp phụ không còn tăng. Những phân tử chất hoạt động bề mặt quá mức trong dung dịch bị rối loạn hoặc tồn tại một cách thường xuyên. Cả thực tiễn và lý thuyết đã chỉ ra rằng chúng tạo thành các tập hợp trong dung dịch, được gọi là micelles.
Nồng độ micelle quan trọng: Nồng độ tối thiểu mà các chất hoạt động bề mặt tạo thành các micelle trong dung dịch được gọi là nồng độ micelle quan trọng.
Giá trị CMC của chất hoạt động bề mặt chung.

6. Giá trị cân bằng ưa nước và oleophilic
HLB là viết tắt của sự cân bằng lipophilic ưa nước, đại diện cho các giá trị cân bằng ưa nước và lipophilic của các nhóm ưa nước và lipophilic của chất hoạt động bề mặt, tức là giá trị HLB của chất hoạt động bề mặt. Một giá trị HLB cao cho thấy tính ưa nước mạnh và tính mỡ trong của phân tử; Ngược lại, nó có tính lipophil mạnh và tính kỵ nước yếu.
Quy định về giá trị HLB
Giá trị HLB là một giá trị tương đối, vì vậy khi xây dựng giá trị HLB, như một tiêu chuẩn, giá trị HLB của parafin không có tính chất ưa nước được đặt thành 0, trong khi giá trị HLB của natri dodecyl sulfate với độ hòa tan nước mạnh được đặt thành 40. Nói chung, các chất nhũ hóa có giá trị HLB dưới 10 là lipophilic, trong khi các chất nhũ hóa có giá trị HLB lớn hơn 10 là ưa nước. Do đó, bước ngoặt từ lipophility đến tính kỵ nước là khoảng 10.
7. Hiệu ứng nhũ hóa và hòa tan
Hai chất lỏng không thể phân biệt được, một chất được hình thành bởi các hạt phân tán (giọt nước hoặc tinh thể chất lỏng) trong kia, được gọi là nhũ tương. Khi hình thành một nhũ tương, khu vực giao thoa giữa hai chất lỏng tăng lên, làm cho hệ thống không ổn định về mặt nhiệt động. Để ổn định nhũ tương, một thành phần thứ ba - chất nhũ hóa - cần được thêm vào để giảm năng lượng giao thoa của hệ thống. Các chất nhũ hóa thuộc về chất hoạt động bề mặt, và chức năng chính của chúng là hoạt động như chất nhũ hóa. Pha trong đó các giọt tồn tại trong một nhũ tương được gọi là pha phân tán (hoặc pha bên trong, pha không liên tục) và pha khác được kết nối với nhau được gọi là môi trường phân tán (hoặc pha bên ngoài, pha liên tục).
① Các chất nhũ hóa và nhũ tương
Các nhũ tương phổ biến bao gồm một pha của nước hoặc dung dịch nước, và pha khác của các hợp chất hữu cơ không thể hiểu được với nước, chẳng hạn như dầu, sáp, v.v ... Nhũ tương được hình thành bởi nước và dầu có thể được chia thành hai loại dựa trên sự phân tán của chúng Nước phân tán trong dầu tạo thành một nước trong nhũ tương dầu, được biểu thị bằng w/o (nước/dầu). Ngoài ra, nước phức tạp trong dầu trong nước w/o/w và dầu trong nước trong nhũ tương O/W/O cũng có thể hình thành.
Bộ nhũ hóa ổn định nhũ tương bằng cách giảm căng thẳng giao thoa và tạo thành mặt nạ mặt đơn lớp.
Các yêu cầu đối với các chất nhũ hóa trong nhũ hóa: A: Các chất nhũ hóa phải có khả năng hấp phụ hoặc làm giàu ở giao diện giữa hai pha, giảm căng thẳng giao thoa; B: Các chất nhũ hóa phải cho các hạt điện tích, gây ra 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, các chất được sử dụng làm chất nhũ hóa phải có các nhóm lưỡng tính để có tác dụng nhũ hóa và chất hoạt động bề mặt có thể đáp ứng yêu cầu này.
Phương pháp chuẩn bị của nhũ tương và các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định nhũ tương
Có hai phương pháp để chuẩn bị nhũ tương: một là sử dụng các phương pháp cơ học để phân tán chất lỏng thành các hạt nhỏ trong một chất lỏng khác, thường được sử dụng trong công nghiệp để chuẩn bị nhũ tương; Một phương pháp khác là hòa tan chất lỏng ở trạng thái phân tử trong một chất lỏng khác và sau đó cho phép nó tổng hợp một cách thích hợp để tạo thành một nhũ tương.
Tính ổn định của nhũ tương đề cập đến khả năng chống lại sự kết tập của hạt và gây ra sự phân tách pha. Nhũ tương là các hệ thống không ổn định nhiệt động với năng lượng tự do đáng kể. Do đó, sự ổn định của nhũ tương thực sự đề cập đến thời gian cần thiết để hệ thống đạt đến trạng thái cân bằng, nghĩa là thời gian cần thiết để một chất lỏng trong hệ thống tách biệt.
Khi có các phân tử hữu cơ cực như rượu béo, axit béo và amin béo trong mặt nạ, sức mạnh của màng tăng lên đáng kể. Điều này là do các phân tử nhũ hóa trong lớp hấp phụ giao diện tương tác với các phân tử cực như rượu, axit và amin để tạo thành "phức tạp", làm tăng cường độ của mặt nạ giao diện.
Các chất nhũ hóa bao gồm hai hoặc nhiều chất hoạt động bề mặt được gọi là chất nhũ hóa hỗn hợp. Các chất nhũ hóa hỗn hợp hấp phụ trên giao diện nước/dầu, và các tương tác liên phân tử có thể tạo thành các phức hợp. Do sự tương tác giữa các phân tử mạnh, lực căng giao thoa giảm đáng kể, lượng chất nhũ hóa được hấp phụ trên giao diện được tăng lên đáng kể, và mật độ và cường độ của mặt nạ khuôn mặt được hình thành được tăng lên.
Phí của các giọt có tác động đáng kể đến sự ổn định của nhũ tương. Các nhũ tương ổn định thường có các giọt với điện tích. Khi sử dụng các chất nhũ hóa ion, các ion nhũ hóa được hấp phụ trên giao diện chèn các nhóm lipophilic của chúng vào pha dầu, trong khi các nhóm ưa nước đang trong pha nước, do đó làm cho các giọt được sạc. Do thực tế là các giọt của nhũ tương mang cùng một điện tích, chúng đẩy nhau và không dễ dàng kết tụ, dẫn đến tăng độ ổn định. Có thể thấy rằng các ion nhũ hóa càng hấp phụ trên các giọt nước, điện tích của chúng càng lớn và khả năng ngăn chặn sự kết hợp của giọt càng lớn, làm cho hệ thống nhũ tương ổn định hơn.
Độ nhớt của môi trường phân tán nhũ tương có tác động nhất định đến sự ổn định của nhũ tương. Nói chung, độ nhớt của môi trường phân tán càng cao, độ ổn định của nhũ tương càng cao. Điều này là do độ nhớt của môi trường phân tán cao, điều này cản trở mạnh mẽ chuyển động Brown của các giọt chất lỏng, làm chậm sự va chạm giữa các giọt nước và giữ cho hệ thống ổn định. Các chất polymer thường hòa tan trong nhũ tương có thể làm tăng độ nhớt của hệ thống và tăng cường tính ổn định của nhũ tương. Ngoài ra, polymer cũng có thể tạo thành một mặt nạ giao diện rắn, làm cho hệ thống nhũ tương ổn định hơn.
Trong một số trường hợp, thêm bột rắn cũng có thể ổn định nhũ tương. Bột rắn không có trong nước, dầu hoặc tại giao diện, tùy thuộc vào khả năng làm ướt của dầu và nước trên bột rắn. Nếu bột rắn không bị ướt hoàn toàn bởi nước và có thể được làm ướt bằng dầu, nó sẽ vẫn ở giao diện dầu nước.
Lý do tại sao bột rắn không ổn định nhũ tương là bột thu thập tại giao diện không tăng cường mặt nạ giao diện, tương tự như các phân tử nhũ hóa hấp phụ giao diện. Do đó, các hạt bột rắn càng gần được sắp xếp tại giao diện, nhũ tương sẽ ổn định hơn.
Các chất hoạt động bề mặt có khả năng tăng đáng kể độ hòa tan của các hợp chất hữu cơ không hòa tan hoặc hơi hòa tan trong nước sau khi hình thành các micelle trong dung dịch nước và dung dịch trong suốt vào thời điểm này. Ảnh hưởng này của các micelles được gọi là hòa tan. Các chất hoạt động bề mặt có thể tạo ra các hiệu ứng hòa tan được gọi là chất hòa tan và các hợp chất hữu cơ được hòa tan được gọi là các hợp chất hòa tan.

8. Bọt
Bọt đóng một vai trò quan trọng trong quá trình rửa. Bọt đề cập đến hệ thống phân tán trong đó khí được phân tán trong chất lỏng hoặc rắn. Khí là pha phân tán, và chất lỏng hoặc rắn là môi trường phân tán. Cái trước được gọi là bọt lỏng, trong khi cái sau được gọi là bọt rắn, chẳng hạn như nhựa bọt, thủy tinh bọt, xi măng bọt, v.v.
(1) hình thành bọt
Bọt ở đây đề cập đến sự kết hợp của bong bóng được phân tách bằng màng lỏng. Do sự khác biệt lớn về mật độ giữa pha phân tán (GAS) và môi trường phân tán (chất lỏng) và độ nhớt thấp của chất lỏng, bọt luôn có thể tăng lên mức chất lỏng một cách nhanh chóng.
Quá trình hình thành bọt là mang một lượng lớn khí vào chất lỏng và các bong bóng trong chất lỏng trở lại bề mặt chất lỏng một cách nhanh chóng, tạo thành một cốt liệu bong bóng được phân tách bởi một lượng nhỏ chất lỏng và khí
Bọt có hai đặc điểm đáng chú ý trong hình thái học: một là bong bóng như pha phân tán thường là đa diện, bởi vì tại giao điểm của bong bóng, có xu hướng màng lỏng trở nên mỏng hơn, làm cho các khối polyhedral bong bóng. Khi màng chất lỏng trở nên mỏng hơn đến một mức độ nhất định, các bong bóng sẽ vỡ; Thứ hai, chất lỏng nguyên chất không thể tạo thành bọt ổn định, nhưng chất lỏng có thể tạo thành bọt ít nhất là hai hoặc nhiều thành phần. Dung dịch nước của chất hoạt động bề mặt là một hệ thống điển hình dễ dàng tạo ra bọt và khả năng tạo bọt cũng liên quan đến các tính chất khác.
Các 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 bọt tốt, bọt hình thành có thể không thể duy trì trong một thời gian dài, nghĩa là sự ổn định của nó có thể không tốt. Để duy trì sự ổn định của bọt, một chất có thể làm tăng tính ổn định của bọt thường được thêm vào chất tạo bọt, được gọi là bộ ổn định bọt. Các chất ổn định bọt thường được sử dụng là Lauroyl diethanolamine và dodecyl dimethyl amin oxit.
(2) sự ổn định của bọt
Bọt là một hệ thống không ổn định nhiệt động, và xu hướng cuối cùng là tổng diện tích bề mặt của chất lỏng trong hệ thống giảm và năng lượng tự do giảm sau khi phá vỡ bong bóng. Quá trình làm mất đi là quá trình trong đó màng chất lỏng ngăn cách khí thay đổi độ dày cho đến khi nó bị vỡ. Do đó, sự ổn định của bọt chủ yếu được xác định bởi tốc độ xả chất lỏng và sức mạnh của màng lỏng. Có một số yếu tố ảnh hưởng khác.
Sức căng bề mặt
Từ quan điểm năng lượng, sức căng bề mặt thấp thuận lợi hơn cho sự hình thành bọt, nhưng nó không thể đảm bảo sự ổn định của bọt. Căng thẳng bề mặt thấp, chênh lệch áp suất thấp, tốc độ xả chất lỏng chậm và làm mỏng màng chất lỏng chậm có lợi cho sự ổn định của bọt.
Độ nhớt bề mặt
Yếu tố chính xác định tính ổn định của bọt là sức mạnh của màng chất lỏng, chủ yếu được xác định bởi độ cứng của màng hấp phụ bề mặt, được đo bằng độ nhớt bề mặt. Các thí nghiệm cho thấy bọt được tạo ra bởi dung dịch có độ nhớt bề mặt cao hơn có tuổi thọ dài hơn. Điều này là do sự tương tác giữa các phân tử hấp phụ trên bề mặt dẫn đến sự gia tăng cường độ màng, do đó cải thiện tuổi thọ của bọt.
Độ nhớt dung dịch
Khi độ nhớt của chất lỏng tăng lên, chất lỏng trong màng chất lỏng không dễ dàng được thải ra và tốc độ của độ dày màng chất lỏng chậm, làm chậm thời gian vỡ màng chất lỏng và tăng độ ổn định của bọt.
Hiệu ứng 'sửa chữa' của sức căng bề mặt
Các chất hoạt động bề mặt được hấp phụ trên bề mặt của màng lỏng có khả năng chống lại sự giãn nở hoặc co thắt của bề mặt màng lỏng, mà chúng ta gọi là hiệu ứng sửa chữa. Điều này là do có một màng chất lỏng của chất hoạt động bề mặt được hấp phụ trên bề mặt, và mở rộng diện tích bề mặt của nó sẽ làm giảm nồng độ của các phân tử bị hấp phụ bề mặt và tăng sức căng bề mặt. Mở rộng thêm bề mặt sẽ đòi hỏi nỗ lực lớn hơn. Ngược lại, sự co ngót diện tích bề mặt sẽ làm tăng nồng độ của các phân tử hấp phụ trên bề mặt, giảm căng thẳng bề mặt và cản trở sự co ngót hơn nữa.
⑤ Sự khuếch tán khí qua màng lỏng
Do sự tồn tại của áp suất mao quản, áp suất của các bong bóng nhỏ trong bọt cao hơn so với bong bóng lớn, sẽ khiến khí trong các bong bóng nhỏ khuếch tán vào các bong bóng lớn áp suất thấp thông qua màng lỏng, cuối cùng là sự phá vỡ của bọt nhỏ. Nếu chất hoạt động bề mặt được thêm vào, bọt sẽ đồng nhất và dày đặc khi tạo bọt, và không dễ để khử. Vì chất hoạt động bề mặt được sắp xếp chặt chẽ trên màng lỏng, nên rất khó để thông gió, làm cho bọt ổn định hơn.
Ảnh hưởng của điện tích bề mặt
Nếu màng chất lỏng bọt được tích điện cùng một biểu tượng, hai bề mặt của màng lỏng sẽ đẩy lùi lẫn nhau, ngăn chặn màng chất lỏng mỏng hoặc thậm chí phá hủy. Các chất hoạt động bề mặt ion có thể cung cấp hiệu ứng ổn định này.
Tóm lại, sức mạnh của màng lỏng là yếu tố chính để xác định tính ổn định của bọt. Là một chất hoạt động bề mặt cho các chất tạo bọt và chất ổn định bọt, độ kín và độ cứng của các phân tử hấp phụ bề mặt là những yếu tố quan trọng nhất. Khi sự tương tác giữa các phân tử hấp phụ trên bề mặt rất mạnh, các phân tử được hấp phụ được sắp xếp chặt chẽ, điều này không chỉ làm cho mặt nạ bề mặt có độ bền cao, mà còn làm cho dung dịch liền kề với mặt nạ bề mặt dễ dàng. Ngoài ra, các phân tử bề mặt được sắp xếp chặt chẽ cũng có thể làm giảm tính thấm của các phân tử khí và do đó làm tăng tính ổn định của bọt.

(3) phá hủy bọt
Nguyên tắc cơ bản của việc phá hủy bọt là thay đổi các điều kiện sản xuất bọt hoặc loại bỏ các yếu tố ổn định của bọt, do đó có hai phương pháp làm hỏng, vật lý và hóa học.
Xử lý vật lý là thay đổi các điều kiện theo đó bọt được tạo ra trong khi vẫn duy trì thành phần hóa học của dung dịch bọt không thay đổi. Ví dụ, nhiễu lực bên ngoài, thay đổi nhiệt độ hoặc áp suất và điều trị siêu âm đều là các phương pháp vật lý hiệu quả để loại bỏ bọt.
Phương pháp khử chất hóa học là thêm một số chất để tương tác với chất tạo bọt, giảm cường độ của màng chất lỏng trong bọt, và sau đó giảm độ ổn định của bọt để đạt được mục đích làm mất đi. Các chất như vậy được gọi là defoamers. Hầu hết các chất khử chất là chất hoạt động bề mặt. Do đó, theo cơ chế của việc khử màu, các chất khử trùng nên có khả năng giảm căng thẳng bề mặt, dễ dàng hấp phụ trên bề mặt và có các tương tác yếu giữa các phân tử hấp phụ bề mặt, dẫn đến cấu trúc sắp xếp tương đối lỏng lẻo của các phân tử hấp phụ.
Có nhiều loại defoamers khác nhau, nhưng chúng chủ yếu là chất hoạt động bề mặt không ion. Các chất hoạt động bề mặt không ion có đặc tính chống bọt gần hoặc trên điểm đám mây của chúng và thường được sử dụng làm chất khử trùng. Rượu, đặc biệt là những người có cấu trúc phân nhánh, axit béo và este, polyamid, phốt phát, dầu silicon, v.v., cũng thường được sử dụng làm chất khử trùng tuyệt vời.
(4) Bọt và rửa
Không có mối quan hệ trực tiếp giữa bọt và hiệu ứng giặt, và lượng bọt không có nghĩa là hiệu ứng giặt là tốt hay xấu. Ví dụ, hiệu suất tạo bọt của các chất hoạt động bề mặt không ion kém hơn nhiều so với xà phòng, nhưng năng lượng làm sạch của chúng tốt hơn nhiều so với xà phòng.
Trong một số trường hợp, bọt là hữu ích trong việc loại bỏ bụi bẩn. Ví dụ, khi rửa bàn ở nhà, bọt của chất tẩy rửa có thể lấy đi các giọt dầu bị rửa sạch; Khi chà thảm, bọt giúp lấy đi bụi bẩn như bụi và bột. Ngoài ra, bọt đôi khi có thể được sử dụng như một dấu hiệu cho thấy liệu chất tẩy có hiệu quả hay không, bởi vì các vết dầu béo có thể ức chế bọt của chất tẩy rửa. Khi có quá nhiều vết dầu và quá ít chất tẩy rửa, sẽ không có bọt hoặc bọt ban đầu sẽ biến mất. Đôi khi, bọt cũng có thể được sử dụng như một chỉ số cho dù việc rửa sạch có sạch hay không. Do lượng bọt trong dung dịch rửa có xu hướng giảm khi giảm hàm lượng chất tẩy, mức độ rửa có thể được đánh giá bằng lượng bọt.
9. Quá trình giặt
Theo một nghĩa rộng, rửa là quá trình loại bỏ các thành phần không mong muốn khỏi đối tượng được rửa và đạt được một mục đích nhất định. Rửa theo nghĩa thông thường đề cập đến quá trình loại bỏ bụi bẩn khỏi bề mặt của một tàu sân bay. Trong quá trình rửa, sự tương tác giữa bụi bẩn và chất mang bị suy yếu hoặc loại bỏ thông qua tác động của một số chất hóa học (như chất tẩy rửa), biến đổi sự kết hợp giữa bụi bẩn và chất mang thành sự kết hợp giữa bụi bẩn và chất tẩy rửa, cuối cùng khiến bụi bẩn và chất mang tách ra. Vì các đối tượng được rửa sạch và bụi bẩn được loại bỏ rất đa dạng, việc rửa là một quá trình rất phức tạp và quá trình rửa cơ bản có thể được thể hiện bằng mối quan hệ đơn giản sau đây
Người vận chuyển • Dirt+chất tẩy = chất mang+bụi bẩn • Chất tẩy rửa
Quá trình rửa thường có thể được chia thành hai giai đoạn: một là sự tách biệt của bụi bẩn và chất mang của nó dưới tác dụng của chất tẩy rửa; Thứ hai là bụi bẩn tách ra được phân tán và lơ lửng trong môi trường. Quá trình rửa là một quá trình đảo ngược và bụi bẩn được phân tán hoặc lơ lửng trong môi trường cũng có thể kết tủa từ môi trường lên máy giặt. Do đó, một chất tẩy rửa tuyệt vời không chỉ có khả năng tách bụi bẩn khỏi tàu sân bay, mà còn có khả năng phân tán và đình chỉ bụi bẩn tốt, và ngăn chặn bụi bẩn lắng đọng lại.

(1) Các loại bụi bẩn
Ngay cả đối với cùng một mặt hàng, loại, thành phần và số lượng bụi bẩn sẽ thay đổi tùy thuộc vào môi trường sử dụng. Bụi bẩn cơ thể chủ yếu bao gồm các loại dầu động vật và thực vật, cũng như dầu khoáng (như dầu thô, dầu nhiên liệu, nhựa đường, v.v.), trong khi bụi bẩn chủ yếu bao gồm khói, bụi, gỉ, đen carbon, v.v. Bụi bẩn từ thực phẩm, chẳng hạn như vết trái cây, vết dầu ăn, vết bẩn gia vị, tinh bột, vv; Bụi bẩn do mỹ phẩm mang đến, như son môi và sơn móng tay; Bụi bẩn từ khí quyển, như khói, bụi, đất, vv; Các vật liệu khác như mực, trà, sơn, v.v ... Có thể nói rằng có nhiều loại khác nhau và đa dạng.
Nhiều loại bụi bẩn thường có thể được chia thành ba loại: bụi bẩn rắn, bụi bẩn và bụi bẩn đặc biệt.
Bụi bẩn rắn phổ biến bao gồm các hạt như tro, bùn, đất, rỉ sét và đen carbon. Hầu hết các hạt này có điện tích bề mặt, chủ yếu là âm và dễ dàng được hấp phụ vào các vật thể sợi. Nói chung, bụi bẩn rắn rất khó hòa tan trong nước, nhưng có thể được phân tán và lơ lửng bởi các dung dịch chất tẩy. Bụi bẩn với các hạt nhỏ rất khó để loại bỏ.
Bụi bẩn chất lỏng chủ yếu là hòa tan trong dầu, bao gồm dầu động vật và thực vật, axit béo, rượu béo, dầu khoáng và oxit của chúng. Trong số đó, các loại dầu động vật và thực vật và axit béo có thể trải qua quá trình xà phòng hóa bằng kiềm, trong khi rượu và dầu khoáng chất béo không được sekali hóa, nhưng có thể hòa tan trong rượu, ete và dung môi hữu cơ hydrocarbon, và được nhũ hóa và phân tán bởi các dung dịch khí. Dầu chất lỏng hòa tan trong dầu thường có lực tương tác mạnh với các vật thể sợi và chất hấp thụ chắc chắn trên các sợi.
Bụi bẩn đặc biệt bao gồm protein, tinh bột, máu, dịch tiết người như mồ hôi, bã nhờn, nước tiểu, cũng như nước ép trái cây, nước ép trà, v.v ... Hầu hết các loại bụi bẩn này có thể hấp thụ mạnh vào các vật thể sợi thông qua các phản ứng hóa học. Do đó, rửa nó khá khó khăn.
Nhiều loại bụi bẩn hiếm khi tồn tại một mình, thường trộn lẫn với nhau và được hấp phụ với nhau trên các vật thể. Bụi bẩn đôi khi có thể oxy hóa, phân hủy hoặc phân rã dưới những ảnh hưởng bên ngoài, dẫn đến sự hình thành bụi bẩn mới.
(2) Hiệu ứng bám dính của bụi bẩn
Lý do tại sao quần áo, tay, vv có thể bị bẩn là vì có một số loại tương tác giữa các vật thể và bụi bẩn. Có nhiều tác động bám dính của bụi bẩn trên các vật thể, nhưng chúng chủ yếu là độ bám dính vật lý và độ bám dính hóa học.
Sự kết dính vật lý của tro thuốc lá, bụi, trầm tích, đen carbon và các chất khác vào quần áo. Nói chung, sự tương tác giữa bụi bẩn bám dính và vật bị ô nhiễm tương đối yếu, và 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.
Trả lời: Độ bám dính cơ học chủ yếu đề cập đến sự kết dính của bụi bẩn như bụi và trầm tích. Độ bám dính cơ học là một phương pháp bám dính yếu đối với bụi bẩn, gần như có thể được loại bỏ bằng các phương pháp cơ học đơn giản. Tuy nhiên, khi kích thước hạt của bụi bẩn nhỏ (<0,1um), thì khó loại bỏ hơn.
B: Sự kết dính tĩnh điện chủ yếu được biểu hiện bằng tác động của các hạt bụi bẩn tích điện trên các vật có điện tích đối diện. Hầu hết các vật thể xơ mang điện tích âm trong nước và dễ dàng được tuân thủ bởi bụi bẩn tích điện dương như vôi. Một số bụi bẩn, mặc dù tích điện âm, chẳng hạn như các hạt đen carbon trong dung dịch nước, có thể tuân thủ các sợi thông qua các cầu ion được hình thành bởi các ion dương (như Ca2+, Mg2+, v.v.) trong nước (các ion hoạt động cùng nhau giữa nhiều điện tích đối diện, hoạt động như cầu nối).
Điện tĩnh mạnh hơn hành động cơ học đơn giản, khiến cho việc loại bỏ bụi bẩn tương đối khó khăn.
③ Loại bỏ bụi bẩn đặc biệt
Protein, tinh bột, dịch tiết con người, nước trái cây, nước trà và các loại bụi bẩn khác rất khó để loại bỏ với các chất hoạt động bề mặt nói chung và yêu cầu phương pháp điều trị đặc biệt.
Các vết bẩn protein như kem, trứng, máu, sữa và bài tiết da dễ bị đông máu và biến tính trên sợi, và tuân thủ chắc chắn hơn. Đối với sự tắc nghẽn protein, protease có thể được sử dụng để loại bỏ nó. Các protease có thể phá vỡ các protein trong bụi bẩn thành các axit amin hoặc oligopeptide tan trong nước.
Vết tinh bột chủ yếu đến từ thực phẩm, trong khi những vết khác như nước ép thịt, dán, v.v ... Các enzyme tinh bột có tác dụng xúc tác đối với quá trình thủy phân các vết tinh bột, phá vỡ tinh bột thành đường.
Lipase có thể xúc tác sự phân hủy của một số triglyceride khó loại bỏ bằng các phương pháp thông thường, chẳng hạn như bã nhờn do cơ thể người tiết ra, dầu ăn, v.v., để phá vỡ triglyceride thành glycerol hòa tan và axit béo.
Một số vết bẩn từ nước ép trái cây, nước ép trà, mực, son môi, vv thường khó làm sạch hoàn toàn ngay cả sau khi rửa nhiều lần. Loại vết bẩn này có thể được loại bỏ bằng các phản ứng giảm oxy hóa bằng cách sử dụng các chất oxy hóa hoặc các tác nhân khử như thuốc tẩy, phá vỡ cấu trúc của các nhóm nhiễm sắc thể hoặc nhiễm sắc thể và làm suy giảm chúng thành các thành phần hòa tan trong nước nhỏ hơn.
Từ quan điểm của việc giặt khô, có khoảng ba loại bụi bẩn.
Dầu hòa tan dầu bao gồm các loại dầu và chất béo khác nhau, có chất lỏng hoặc dầu mỡ và hòa tan trong các dung môi làm sạch khô.
Bụi bẩn hòa tan trong nước là hòa tan trong dung dịch nước, nhưng không hòa tan trong các chất làm sạch khô. Nó hấp thụ vào quần áo dưới dạng dung dịch nước, và sau khi nước bay hơi, các chất rắn hạt như muối vô cơ, tinh bột, protein, vv được kết tủa.
Dầu không hòa tan trong nước là không hòa tan trong cả nước và dung môi làm sạch khô, như đen carbon, các loại silicat kim loại khác nhau và oxit.
Do các tính chất khác nhau của các loại bụi bẩn khác nhau, có nhiều cách khác nhau để loại bỏ bụi bẩn trong quá trình giặt khô. Bụi bẩn hòa tan trong dầu, chẳng hạn như dầu động vật và thực vật, dầu khoáng và chất béo, dễ dàng hòa tan trong dung môi hữu cơ và có thể dễ dàng loại bỏ trong khi làm sạch khô. Độ hòa tan tuyệt vời của dung môi làm sạch khô cho dầu và dầu mỡ về cơ bản là do các lực van der Waals giữa các phân tử.
Để loại bỏ bụi bẩn tan trong nước như muối vô cơ, đường, protein, mồ hôi, v.v., cũng cần phải thêm một lượng nước thích hợp vào chất làm sạch khô, nếu không thì bụi bẩn hòa tan trong nước rất khó để loại bỏ quần áo. Nhưng nước rất khó để hòa tan trong các chất làm sạch khô, vì vậy để tăng lượng nước, các chất hoạt động bề mặt cần được thêm vào. Nước có trong các chất làm sạch khô có thể hydrat bụi bẩn và bề mặt quần áo, giúp dễ dàng tương tác với các nhóm chất hoạt động bề mặt, có lợi cho sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt trên bề mặt. Ngoài ra, khi các chất hoạt động bề mặt tạo thành các micelle, bụi bẩn và nước tan trong nước có thể được hòa tan vào các mixen. Các chất hoạt động bề mặt không chỉ có thể tăng hàm lượng nước trong các dung môi làm sạch khô, mà còn ngăn chặn sự lắng đọng lại của bụi bẩn để tăng cường hiệu ứng làm sạch.
Sự hiện diện của một lượng nhỏ nước là cần thiết để loại bỏ bụi bẩn tan trong nước, nhưng nước quá mức có thể khiến một số quần áo biến dạng, nhăn, v.v., do đó, hàm lượng nước trong chất tẩy khô phải ở mức trung bình.
Các hạt rắn như tro, bùn, đất và đen carbon, không tan trong nước cũng không hòa tan trong nước, thường tuân thủ quần áo bằng cách hấp phụ tĩnh điện hoặc bằng cách kết hợp với các vết dầu. Trong việc làm sạch khô, dòng chảy và tác động của dung môi có thể khiến bụi bẩn bị hấp phụ bởi lực tĩnh điện rơi ra, trong khi các chất làm sạch khô có thể hòa tan vết dầu, khiến các hạt rắn kết hợp với vết dầu và bám vào quần áo rơi ra khỏi chất làm sạch. Một lượng nhỏ nước và chất hoạt động bề mặt trong chất làm sạch khô có thể treo ổn định và phân tán các hạt bụi bẩn rơi ra, ngăn chúng lại lắng đọng trên quần áo.
(5) Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng rửa
Sự hấp phụ định hướng của các chất hoạt động bề mặt tại giao diện và giảm căng thẳng bề mặt (giao thoa) là những yếu tố chính để loại bỏ chất lỏng hoặc chất rắn. Nhưng quá trình giặt là tương đối phức tạp, và ngay cả hiệu quả rửa của cùng loại chất tẩy rửa bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác. Những yếu tố này bao gồm nồng độ chất tẩy rửa, nhiệt độ, bản chất của bụi bẩn, loại chất xơ và cấu trúc vải.
Nồng độ chất hoạt động bề mặt
Các micelles của chất hoạt động bề mặt trong dung dịch đóng một vai trò quan trọng trong quá trình rửa. Khi nồng độ đạt đến nồng độ micelle quan trọng (CMC), hiệu ứng rửa tăng mạnh. Do đó, nồng độ chất tẩy rửa trong dung môi phải cao hơn giá trị CMC để đạt được hiệu quả rửa tốt. Tuy nhiên, khi nồng độ của các chất hoạt động bề mặt vượt quá giá trị CMC, hiệu ứng rửa ngày càng tăng trở nên ít đáng kể hơn và sự gia tăng quá mức nồng độ chất hoạt động bề mặt là không cần thiết.
Khi sử dụng hòa tan để loại bỏ các vết dầu, ngay cả khi nồng độ cao hơn giá trị CMC, hiệu ứng hòa tan vẫn tăng khi tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt. Tại thời điểm này, nên sử dụng chất tẩy rửa cục bộ, chẳng hạn như trên còng và vòng cổ quần áo nơi có rất nhiều bụi bẩn. Khi rửa, một lớp chất tẩy rửa có thể được áp dụng trước tiên để cải thiện hiệu ứng hòa tan của chất hoạt động bề mặt trên các vết dầu.
Nhiệt độ có tác động đáng kể đến hiệu ứng làm sạch. Nhìn chung, việc tăng nhiệt độ có lợi cho việc loại bỏ bụi bẩn, nhưng đôi khi nhiệt độ quá mức cũng có thể gây ra các yếu tố bất lợi.
Sự gia tăng nhiệt độ là có lợi cho sự khuếch tán của bụi bẩn. Các vết dầu rắn dễ dàng được nhũ hóa khi nhiệt độ cao hơn điểm nóng chảy của chúng và các sợi cũng làm tăng mức độ giãn nở của chúng do sự gia tăng nhiệt độ. Những yếu tố này đều có lợi cho việc loại bỏ bụi bẩn. Tuy nhiên, đối với các loại vải chặt chẽ, các khoảng trống vi mô giữa các sợi bị giảm sau khi mở rộng sợi, không có lợi cho việc loại bỏ bụi bẩn.
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 ứng rửa. Các chất hoạt động bề mặt chuỗi carbon dài có độ hòa tan thấp hơn ở nhiệt độ thấp và đôi khi độ hòa tan thậm chí thấp hơn giá trị CMC. Trong trường hợp này, 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 các chất hoạt động bề mặt ion và không ion. Đối với các chất hoạt động bề mặt ion, sự gia tăng nhiệt độ thường dẫn đến tăng giá trị CMC và giảm kích thước micelle. Điều này có nghĩa là nồng độ của chất hoạt động bề mặt nên được tăng lên trong dung dịch rửa. Đối với các chất hoạt động bề mặt không ion, việc tăng nhiệt độ dẫn đến giảm giá trị CMC của chúng và sự gia tăng đáng kể về kích thước micelle của chúng. Có thể thấy rằng nhiệt độ tăng thích hợp có thể giúp các chất hoạt động bề mặt không ion phát huy hoạt động bề mặt của chúng. Nhưng nhiệt độ không nên vượt quá điểm đám mây của nó.
Nói tóm lại, nhiệt độ giặt phù hợp nhất có liên quan đến công thức của chất tẩy rửa và vật được rửa sạch. Một số chất tẩy rửa có tác dụng làm sạch tốt ở nhiệt độ phòng, trong khi một số chất tẩy rửa có tác dụng làm sạch khác nhau đáng kể để rửa lạnh và nóng.
Bọt
Mọi người thường nhầm lẫn khả năng tạo bọt với hiệu quả rửa, tin rằng các chất tẩy rửa có khả năng tạo bọt mạnh có hiệu quả rửa tốt hơn. Kết quả cho thấy hiệu ứng rửa không liên quan trực tiếp đến lượng bọt. Ví dụ, sử dụng chất tẩy rửa tạo bọt thấp để rửa không có tác dụng rửa kém hơn so với chất tẩy rửa tạo bọt cao.
Mặc dù bọt không liên quan trực tiếp đến rửa, bọt vẫn hữu ích để loại bỏ bụi bẩn trong một số tình huống. Ví dụ, bọt của chất lỏng rửa có thể mang đi các giọt dầu khi rửa đĩa bằng tay. Khi quét thảm, bọt cũng có thể lấy đi các hạt bụi bẩn như bụi. Bụi chiếm một tỷ lệ lớn bụi bẩn thảm, vì vậy chất tẩy rửa thảm nên có khả năng tạo bọt nhất định.
Sức mạnh tạo bọt cũng rất quan trọng đối với dầu gội. Bọt mịn được sản xuất bởi chất lỏng khi gội đầu hoặc tắm cho mọi người cảm thấy thoải mái.
Các loại sợi và tính chất vật lý của hàng dệt may
Ngoài cấu trúc hóa học của các sợi ảnh hưởng đến sự kết dính và loại bỏ bụi bẩn, sự xuất hiện của sợi và cấu trúc tổ chức của sợi và vải cũng có tác động đến khó khăn trong việc loại bỏ bụi bẩn.
Các vảy của sợi len và dải phẳng như cấu trúc của sợi bông dễ bị tích tụ bụi bẩn hơn là sợi mịn. Ví dụ, carbon đen bám vào màng cellulose (màng dính) rất dễ loại bỏ, trong khi carbon đen bám vào vải cotton rất khó để rửa sạch. Ví dụ, các loại vải sợi ngắn polyester có xu hướng tích lũy các vết dầu hơn so với vải sợi dài, và các vết dầu trên vải sợi ngắn cũng khó loại bỏ hơn so với các loại vải sợi dài.
Sợi xoắn chặt và các loại vải chặt chẽ, do các khoảng trống vi mô nhỏ giữa các sợi, có thể chống lại sự xâm lấn của bụi bẩn, nhưng cũng ngăn chặn dung dịch làm sạch loại bỏ bụi bẩn bên trong. Do đó, các loại vải chặt chẽ có khả năng chống bụi bẩn tốt, nhưng cũng rất khó để làm sạch một khi bị ô nhiễm.
⑤ Độ cứng của nước
Nồng độ của các ion kim loại như Ca2+và Mg2+trong nước có tác động đáng kể đến hiệu ứng rửa, đặc biệt là khi các chất hoạt động bề mặt anion gặp phải các ion Ca2+và Mg2+để tạo thành muối canxi và magiê với độ hòa tan kém, có thể làm giảm khả năng làm sạch của chúng. Ngay cả khi nồng độ của chất hoạt động bề mặt cao trong nước cứng, hiệu ứng làm sạch của chúng vẫn còn tồi tệ hơn nhiều so với trong quá trình chưng cất. Để đạt được hiệu ứng rửa tốt nhất của chất hoạt động bề mặt, nên giảm nồng độ Ca2+trong nước xuống dưới 1 × 10-6mol/L (CACO3 nên giảm xuống 0,1mg/L). Điều này đòi hỏi thêm các chất làm mềm khác nhau vào chất tẩy rửa.
Thời gian đăng: Tháng 8-16-2024