Theo bảng, chất hoạt động bề mặt thích hợp để sử dụng làm chất nhũ hóa dầu trong nước có giá trị HLB từ 3,5 đến 6, trong khi chất hoạt động bề mặt thích hợp để sử dụng làm chất nhũ hóa nước trong dầu có giá trị từ 8 đến 18.

② Xác định giá trị HLB (bỏ qua).

07 Nhũ hóa và hòa tan

Nhũ tương là một hệ được hình thành khi một chất lỏng không hòa tan được phân tán trong một chất lỏng khác dưới dạng các hạt mịn (giọt hoặc tinh thể lỏng). Chất nhũ hóa, một loại chất hoạt động bề mặt, đóng vai trò thiết yếu trong việc ổn định hệ thống không ổn định về mặt nhiệt động lực học này bằng cách giảm năng lượng giao diện. Pha tồn tại dưới dạng giọt trong nhũ tương được gọi là pha phân tán (hay pha nội), trong khi pha tạo thành một lớp liên tục được gọi là môi trường phân tán (hay pha ngoại).

① Chất nhũ hóa và nhũ tương

Nhũ tương thông thường thường bao gồm một pha là nước hoặc dung dịch nước, và pha còn lại là chất hữu cơ, chẳng hạn như dầu hoặc sáp. Tùy thuộc vào độ phân tán của chúng, nhũ tương có thể được phân loại thành nước trong dầu (W/O) trong đó dầu được phân tán trong nước hoặc dầu trong nước (O/W) trong đó nước được phân tán trong dầu. Hơn nữa, nhũ tương phức tạp như W/O/W hoặc O/W/O có thể tồn tại. Chất nhũ hóa ổn định nhũ tương bằng cách giảm sức căng giao diện và hình thành màng đơn phân tử. Chất nhũ hóa phải hấp phụ hoặc tích tụ tại giao diện để giảm sức căng giao diện và truyền điện tích cho các giọt, tạo ra lực đẩy tĩnh điện hoặc tạo thành lớp màng bảo vệ có độ nhớt cao xung quanh các hạt. Do đó, các chất được sử dụng làm chất nhũ hóa phải có các nhóm lưỡng tính, mà chất hoạt động bề mặt có thể cung cấp.

② Phương pháp điều chế nhũ tương và các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định

Có hai phương pháp chính để tạo nhũ tương: phương pháp cơ học phân tán chất lỏng thành các hạt nhỏ trong một chất lỏng khác, trong khi phương pháp thứ hai liên quan đến việc hòa tan chất lỏng ở dạng phân tử trong một chất lỏng khác và khiến chúng kết tụ thích hợp. Độ ổn định của nhũ tương đề cập đến khả năng chống lại sự kết tụ các hạt dẫn đến tách pha. Nhũ tương là hệ thống không ổn định về mặt nhiệt động lực học với năng lượng tự do cao hơn, do đó độ ổn định của chúng phản ánh thời gian cần thiết để đạt đến trạng thái cân bằng, tức là thời gian cần thiết để chất lỏng tách khỏi nhũ tương. Khi rượu béo, axit béo và amin béo có mặt trong màng giao diện, độ bền của màng tăng lên đáng kể vì các phân tử hữu cơ phân cực tạo thành phức hợp trong lớp hấp phụ, củng cố màng giao diện.

Chất nhũ hóa gồm hai hoặc nhiều chất hoạt động bề mặt được gọi là chất nhũ hóa hỗn hợp. Chất nhũ hóa hỗn hợp hấp phụ tại giao diện nước-dầu, và các tương tác phân tử có thể tạo thành các phức chất làm giảm đáng kể sức căng bề mặt, tăng lượng chất bị hấp phụ và tạo thành màng giao diện dày đặc hơn, bền hơn.

Các giọt tích điện ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định của nhũ tương. Trong nhũ tương ổn định, các giọt thường mang điện tích. Khi sử dụng chất nhũ hóa ion, đầu kỵ nước của chất hoạt động bề mặt ion được kết hợp vào pha dầu, trong khi đầu ưa nước vẫn nằm trong pha nước, truyền điện tích cho các giọt. Điện tích cùng dấu giữa các giọt gây ra lực đẩy và ngăn cản sự kết dính, giúp tăng cường độ ổn định. Do đó, nồng độ ion chất nhũ hóa hấp phụ trên các giọt càng lớn thì điện tích của chúng càng lớn và độ ổn định của nhũ tương càng cao.

Độ nhớt của môi trường phân tán cũng ảnh hưởng đến độ ổn định của nhũ tương. Nhìn chung, môi trường có độ nhớt cao hơn sẽ cải thiện độ ổn định vì chúng cản trở chuyển động Brown của các giọt tốt hơn, làm chậm khả năng va chạm. Các chất có trọng lượng phân tử cao hòa tan trong nhũ tương có thể làm tăng độ nhớt và độ ổn định của môi trường. Ngoài ra, các chất có trọng lượng phân tử cao có thể tạo thành màng giao diện chắc chắn, giúp ổn định nhũ tương hơn nữa. Trong một số trường hợp, việc bổ sung bột rắn cũng có thể ổn định nhũ tương tương tự. Nếu các hạt rắn được làm ướt hoàn toàn bằng nước và có thể được làm ướt bằng dầu, chúng sẽ được giữ lại tại giao diện nước-dầu. Bột rắn ổn định nhũ tương bằng cách tăng cường lớp màng khi chúng kết tụ tại giao diện, tương tự như chất hoạt động bề mặt được hấp phụ.

Chất hoạt động bề mặt có thể tăng đáng kể độ hòa tan của các hợp chất hữu cơ không tan hoặc ít tan trong nước sau khi các micelle hình thành trong dung dịch. Lúc này, dung dịch trở nên trong suốt, và khả năng này được gọi là quá trình hòa tan. Chất hoạt động bề mặt có khả năng thúc đẩy quá trình hòa tan được gọi là chất hòa tan, trong khi các hợp chất hữu cơ được hòa tan được gọi là chất hòa tan.

08 Bọt

Bọt đóng vai trò quan trọng trong quy trình rửa. Bọt là hệ thống phân tán khí được phân tán trong chất lỏng hoặc chất rắn, với khí là pha phân tán và chất lỏng hoặc chất rắn là môi trường phân tán, được gọi là bọt lỏng hoặc bọt rắn, chẳng hạn như nhựa bọt, thủy tinh bọt và bê tông bọt.

(1) Sự hình thành bọt

Thuật ngữ bọt dùng để chỉ một tập hợp các bong bóng khí được ngăn cách bởi các màng chất lỏng. Do sự chênh lệch mật độ đáng kể giữa khí (pha phân tán) và chất lỏng (môi trường phân tán), và độ nhớt thấp của chất lỏng, các bong bóng khí nhanh chóng nổi lên bề mặt. Sự hình thành bọt liên quan đến việc kết hợp một lượng lớn khí vào chất lỏng; sau đó, các bong bóng nhanh chóng quay trở lại bề mặt, tạo thành một tập hợp các bong bóng khí được ngăn cách bởi một màng chất lỏng tối thiểu. Bọt có hai đặc điểm hình thái riêng biệt: thứ nhất, các bong bóng khí thường có hình dạng đa diện do màng chất lỏng mỏng tại giao điểm của các bong bóng có xu hướng mỏng hơn, cuối cùng dẫn đến vỡ bong bóng. Thứ hai, chất lỏng nguyên chất không thể tạo thành bọt ổn định; phải có ít nhất hai thành phần để tạo thành bọt. Dung dịch chất hoạt động bề mặt là một hệ thống tạo bọt điển hình có khả năng tạo bọt liên quan đến các đặc tính khác của nó. Chất hoạt động bề mặt có khả năng tạo bọt tốt được gọi là chất tạo bọt. Mặc dù các chất tạo bọt có khả năng tạo bọt tốt, nhưng bọt mà chúng tạo ra có thể không tồn tại lâu, nghĩa là độ ổn định của chúng không được đảm bảo. Để cải thiện độ ổn định của bọt, có thể thêm các chất tăng cường độ ổn định; chúng được gọi là chất ổn định, với chất ổn định phổ biến bao gồm lauryl diethanolamine và oxit của dodecyl dimethyl amine.

(2) Độ ổn định của bọt

Bọt là một hệ thống không ổn định về mặt nhiệt động lực học; quá trình tiến triển tự nhiên của nó dẫn đến vỡ, do đó làm giảm tổng diện tích bề mặt chất lỏng và giảm năng lượng tự do. Quá trình khử bọt bao gồm việc làm mỏng dần lớp màng chất lỏng ngăn cách khí với không khí cho đến khi xảy ra vỡ. Mức độ ổn định của bọt chủ yếu bị ảnh hưởng bởi tốc độ thoát chất lỏng và độ bền của lớp màng chất lỏng. Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm:

① Sức căng bề mặt: Về mặt năng lượng, sức căng bề mặt thấp hơn tạo điều kiện cho sự hình thành bọt nhưng không đảm bảo sự ổn định của bọt. Sức căng bề mặt thấp cho thấy chênh lệch áp suất nhỏ hơn, dẫn đến việc thoát chất lỏng chậm hơn và lớp màng chất lỏng dày lên, cả hai đều có lợi cho sự ổn định.

② Độ nhớt bề mặt: Yếu tố then chốt trong độ ổn định của bọt là độ bền của màng chất lỏng, chủ yếu được xác định bởi độ bền của màng hấp phụ bề mặt, được đo bằng độ nhớt bề mặt. Kết quả thực nghiệm cho thấy dung dịch có độ nhớt bề mặt cao tạo ra bọt bền hơn do tương tác phân tử được tăng cường trong màng hấp phụ, làm tăng đáng kể độ bền màng.

③ Độ nhớt của dung dịch: Độ nhớt cao hơn trong chính chất lỏng làm chậm quá trình thoát chất lỏng ra khỏi màng, do đó kéo dài tuổi thọ của màng chất lỏng trước khi xảy ra hiện tượng vỡ, tăng cường độ ổn định của bọt.

④ Tác động “Sửa chữa” Sức căng Bề mặt: Chất hoạt động bề mặt được hấp phụ lên màng có thể chống lại sự giãn nở hoặc co lại của bề mặt màng; đây được gọi là tác động sửa chữa. Khi chất hoạt động bề mặt được hấp phụ lên màng lỏng và mở rộng diện tích bề mặt, điều này làm giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt trên bề mặt và tăng sức căng bề mặt; ngược lại, sự co lại dẫn đến tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt trên bề mặt và do đó làm giảm sức căng bề mặt.

⑤ Khuếch tán khí qua màng lỏng: Do áp suất mao dẫn, các bong bóng nhỏ hơn thường có áp suất bên trong cao hơn so với các bong bóng lớn, dẫn đến sự khuếch tán khí từ các bong bóng nhỏ sang các bong bóng lớn hơn, khiến các bong bóng nhỏ co lại và các bong bóng lớn hơn nở ra, cuối cùng dẫn đến vỡ bọt. Việc sử dụng chất hoạt động bề mặt thường xuyên sẽ tạo ra các bong bóng đồng đều, phân bố mịn và ức chế quá trình phá bọt. Khi chất hoạt động bề mặt được nén chặt trong màng lỏng, sự khuếch tán khí bị cản trở, do đó tăng cường độ ổn định của bọt.

⑥ Hiệu ứng điện tích bề mặt: Nếu màng chất lỏng dạng bọt mang cùng điện tích, hai bề mặt sẽ đẩy nhau, ngăn màng bị mỏng đi hoặc vỡ. Chất hoạt động bề mặt ion có thể mang lại hiệu ứng ổn định này. Tóm lại, độ bền của màng chất lỏng là yếu tố quan trọng quyết định độ ổn định của bọt. Chất hoạt động bề mặt đóng vai trò là tác nhân tạo bọt và chất ổn định phải tạo ra các phân tử hấp thụ bề mặt được xếp chặt chẽ, vì điều này ảnh hưởng đáng kể đến tương tác phân tử giao diện, tăng cường độ bền của màng bề mặt và do đó ngăn chất lỏng chảy ra khỏi màng lân cận, giúp bọt đạt được độ ổn định cao hơn.

(3) Phá hủy bọt

Nguyên lý cơ bản của việc phá bọt liên quan đến việc thay đổi các điều kiện tạo bọt hoặc loại bỏ các yếu tố ổn định của bọt, dẫn đến các phương pháp khử bọt vật lý và hóa học. Khử bọt vật lý duy trì thành phần hóa học của dung dịch tạo bọt trong khi thay đổi các điều kiện như nhiễu loạn bên ngoài, nhiệt độ hoặc thay đổi áp suất, cũng như xử lý siêu âm, tất cả đều là những phương pháp hiệu quả để loại bỏ bọt. Khử bọt hóa học đề cập đến việc bổ sung một số chất nhất định tương tác với các tác nhân tạo bọt để làm giảm độ bền của lớp màng lỏng bên trong bọt, làm giảm độ ổn định của bọt và đạt được hiệu quả khử bọt. Các chất như vậy được gọi là chất khử bọt, hầu hết là chất hoạt động bề mặt. Chất khử bọt thường có khả năng đáng kể trong việc giảm sức căng bề mặt và có thể dễ dàng hấp phụ vào bề mặt, với sự tương tác yếu hơn giữa các phân tử thành phần, do đó tạo ra cấu trúc phân tử được sắp xếp lỏng lẻo. Các loại chất khử bọt rất đa dạng, nhưng chúng thường là chất hoạt động bề mặt không ion, với các loại rượu phân nhánh, axit béo, este axit béo, polyamit, phosphat và dầu silicon thường được sử dụng làm chất khử bọt tuyệt vời.

(4) Bọt và làm sạch

Lượng bọt không liên quan trực tiếp đến hiệu quả làm sạch; nhiều bọt hơn không có nghĩa là làm sạch tốt hơn. Ví dụ, chất hoạt động bề mặt không ion có thể tạo ra ít bọt hơn xà phòng, nhưng chúng có thể có khả năng làm sạch vượt trội. Tuy nhiên, trong một số điều kiện nhất định, bọt có thể hỗ trợ loại bỏ bụi bẩn; ví dụ, bọt từ việc rửa bát đĩa giúp loại bỏ dầu mỡ, trong khi làm sạch thảm cho phép bọt loại bỏ bụi bẩn và các chất bẩn rắn. Hơn nữa, bọt có thể báo hiệu hiệu quả của chất tẩy rửa; mỡ béo quá mức thường ức chế sự hình thành bong bóng, gây ra tình trạng thiếu bọt hoặc làm giảm bọt hiện có, cho thấy hiệu quả của chất tẩy rửa thấp. Ngoài ra, bọt có thể đóng vai trò là chỉ báo về độ sạch của nước xả, vì mức bọt trong nước xả thường giảm khi nồng độ chất tẩy rửa thấp hơn.

09 Quy trình giặt

Nói chung, rửa là quá trình loại bỏ các thành phần không mong muốn khỏi vật thể cần làm sạch để đạt được một mục đích nhất định. Nói một cách thông thường, rửa là việc loại bỏ bụi bẩn khỏi bề mặt vật mang. Trong quá trình rửa, một số hóa chất (như chất tẩy rửa) có tác dụng làm suy yếu hoặc loại bỏ sự tương tác giữa bụi bẩn và vật mang, biến liên kết giữa bụi bẩn và vật mang thành liên kết giữa bụi bẩn và chất tẩy rửa, cho phép chúng tách rời nhau. Do vật thể cần làm sạch và bụi bẩn cần loại bỏ có thể rất khác nhau, rửa là một quá trình phức tạp, có thể được đơn giản hóa thành mối quan hệ sau:

Chất mang • Bụi bẩn + Chất tẩy rửa = Chất mang + Bụi bẩn • Chất tẩy rửa. Quá trình giặt thường có thể được chia thành hai giai đoạn:

1. Chất bẩn được tách ra khỏi vật mang dưới tác động của chất tẩy rửa;

2. Chất bẩn được tách ra sẽ phân tán và lơ lửng trong môi trường giặt. Quá trình giặt có tính thuận nghịch, nghĩa là chất bẩn bị phân tán hoặc lơ lửng có khả năng tái bám vào vật dụng đã giặt. Do đó, chất tẩy rửa hiệu quả không chỉ cần khả năng tách chất bẩn ra khỏi vật liệu giặt mà còn phải phân tán và lơ lửng, ngăn không cho chất bẩn tái bám trở lại.

(1) Các loại bụi bẩn

Ngay cả một vật dụng đơn lẻ cũng có thể tích tụ nhiều loại, thành phần và lượng bụi bẩn khác nhau tùy thuộc vào bối cảnh sử dụng. Bụi bẩn dầu chủ yếu bao gồm các loại dầu động vật, thực vật và dầu khoáng (như dầu thô, dầu nhiên liệu, nhựa than đá, v.v.); bụi bẩn rắn bao gồm các hạt như bồ hóng, bụi, rỉ sét và muội than. Về bụi bẩn quần áo, chúng có thể bắt nguồn từ chất tiết của con người như mồ hôi, bã nhờn và máu; vết bẩn liên quan đến thực phẩm như vết trái cây hoặc dầu và gia vị; cặn mỹ phẩm như son môi và sơn móng tay; các chất ô nhiễm trong không khí như khói, bụi và đất; và các vết bẩn khác như mực, trà và sơn. Loại bụi bẩn này thường được phân loại thành dạng rắn, dạng lỏng và dạng đặc biệt.

① Bụi bẩn dạng rắn: Các ví dụ phổ biến bao gồm bồ hóng, bùn và các hạt bụi, hầu hết trong số chúng thường mang điện tích - thường là điện tích âm - dễ bám dính vào vật liệu dạng sợi. Bụi bẩn dạng rắn thường ít tan trong nước nhưng có thể phân tán và lơ lửng trong chất tẩy rửa. Các hạt nhỏ hơn 0,1μm có thể đặc biệt khó loại bỏ.

② Chất bẩn dạng lỏng: Bao gồm các chất dầu hòa tan trong dầu, bao gồm dầu động vật, axit béo, rượu béo, dầu khoáng và oxit của chúng. Trong khi dầu động vật, thực vật và axit béo có thể phản ứng với kiềm để tạo thành xà phòng, rượu béo và dầu khoáng không trải qua quá trình xà phòng hóa mà có thể hòa tan trong rượu, ete và hydrocarbon hữu cơ, và có thể được nhũ hóa và phân tán bằng dung dịch tẩy rửa. Chất bẩn dạng lỏng dạng dầu thường bám dính chặt vào vật liệu dạng sợi do tương tác mạnh.

③ Bụi bẩn đặc biệt: Loại này bao gồm protein, tinh bột, máu và các chất tiết của con người như mồ hôi và nước tiểu, cũng như nước ép trái cây và trà. Những chất này thường liên kết chặt chẽ với các sợi vải thông qua các tương tác hóa học, khiến chúng khó bị rửa trôi. Các loại bụi bẩn khác nhau hiếm khi tồn tại độc lập, mà chúng hòa trộn với nhau và bám dính vào bề mặt. Thông thường, dưới tác động bên ngoài, bụi bẩn có thể bị oxy hóa, phân hủy hoặc phân hủy, tạo ra các dạng bụi bẩn mới.

(2) Độ bám dính của bụi bẩn

Bụi bẩn bám vào các vật liệu như quần áo và da do những tương tác nhất định giữa vật thể và bụi bẩn. Lực kết dính giữa bụi bẩn và vật thể có thể là kết quả của sự kết dính vật lý hoặc hóa học.

① Độ bám dính vật lý: Độ bám dính của bụi bẩn như bồ hóng, bụi và bùn chủ yếu liên quan đến các tương tác vật lý yếu. Nhìn chung, các loại bụi bẩn này có thể được loại bỏ tương đối dễ dàng do độ bám dính yếu hơn, chủ yếu phát sinh từ lực cơ học hoặc lực tĩnh điện.

A: Bám dính cơ học**: Thông thường, điều này đề cập đến chất bẩn rắn như bụi hoặc cát bám dính theo cơ chế cơ học, tương đối dễ loại bỏ, mặc dù các hạt nhỏ hơn 0,1μm khá khó làm sạch.

B: Bám dính tĩnh điện**: Điều này liên quan đến các hạt bụi tích điện tương tác với các vật liệu tích điện trái dấu; thông thường, vật liệu dạng sợi mang điện tích âm, cho phép chúng thu hút các chất kết dính tích điện dương như một số loại muối. Một số hạt tích điện âm vẫn có thể tích tụ trên các sợi này thông qua các cầu ion được hình thành bởi các ion dương trong dung dịch.

② Bám dính hóa học: Đây là hiện tượng bụi bẩn bám dính vào vật thể thông qua liên kết hóa học. Ví dụ, bụi bẩn rắn phân cực hoặc các vật liệu như gỉ sét có xu hướng bám dính chặt do các liên kết hóa học được hình thành với các nhóm chức như nhóm carboxyl, hydroxyl hoặc amin có trong vật liệu dạng sợi. Các liên kết này tạo ra các tương tác mạnh hơn, khiến việc loại bỏ bụi bẩn trở nên khó khăn hơn; có thể cần các phương pháp xử lý đặc biệt để làm sạch hiệu quả. Mức độ bám dính của bụi bẩn phụ thuộc vào cả đặc tính của bản thân bụi bẩn và đặc tính của bề mặt mà nó bám dính.

(3) Cơ chế loại bỏ bụi bẩn

Mục đích của việc giặt là loại bỏ bụi bẩn. Quá trình này bao gồm việc sử dụng các tác động vật lý và hóa học đa dạng của chất tẩy rửa để làm suy yếu hoặc loại bỏ sự bám dính giữa bụi bẩn và đồ giặt, với sự hỗ trợ của các lực cơ học (như chà bằng tay, khuấy bằng máy giặt hoặc tác động của nước), cuối cùng dẫn đến việc tách bụi bẩn ra.

① Cơ chế loại bỏ chất bẩn dạng lỏng

A: Độ ẩm: Hầu hết chất bẩn dạng lỏng đều có dầu và có xu hướng làm ướt nhiều loại vật dụng dạng sợi, tạo thành một lớp màng dầu trên bề mặt. Bước đầu tiên trong quá trình giặt là tác động của chất tẩy rửa, khiến bề mặt bị ướt.
B: Cơ chế cuộn để loại bỏ dầu: Bước thứ hai của quá trình loại bỏ vết bẩn dạng lỏng diễn ra thông qua quy trình cuộn. Vết bẩn dạng lỏng lan rộng thành một lớp màng trên bề mặt, dần dần cuộn thành các giọt do dung dịch giặt làm ướt bề mặt xơ, cuối cùng được thay thế bằng dung dịch giặt.

② Cơ chế loại bỏ bụi bẩn rắn

Không giống như chất bẩn dạng lỏng, việc loại bỏ chất bẩn dạng rắn phụ thuộc vào khả năng làm ướt cả các hạt bụi bẩn và bề mặt vật liệu mang của chất tẩy rửa. Sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt trên bề mặt của chất bẩn dạng rắn và vật liệu mang làm giảm lực tương tác của chúng, do đó làm giảm độ bám dính của các hạt bụi bẩn, giúp chúng dễ dàng được loại bỏ hơn. Hơn nữa, chất hoạt động bề mặt, đặc biệt là chất hoạt động bề mặt ion, có thể làm tăng điện thế của chất bẩn dạng rắn và vật liệu bề mặt, tạo điều kiện cho việc loại bỏ tiếp theo.

Chất hoạt động bề mặt không ion có xu hướng hấp phụ trên các bề mặt rắn tích điện nói chung và có thể tạo thành một lớp hấp phụ đáng kể, dẫn đến giảm khả năng bám dính của bụi bẩn. Tuy nhiên, chất hoạt động bề mặt cation có thể làm giảm điện thế của bụi bẩn và bề mặt chất mang, dẫn đến giảm lực đẩy và cản trở việc loại bỏ bụi bẩn.

③ Loại bỏ bụi bẩn đặc biệt

Các chất tẩy rửa thông thường có thể khó xử lý các vết bẩn cứng đầu từ protein, tinh bột, máu và dịch tiết cơ thể. Các enzyme như protease có thể loại bỏ hiệu quả các vết bẩn protein bằng cách phân hủy protein thành các axit amin hoặc peptide hòa tan. Tương tự, tinh bột có thể bị phân hủy thành đường bởi amylase. Lipase có thể giúp phân hủy các tạp chất triacylglycerol, vốn thường khó loại bỏ bằng các phương pháp thông thường. Các vết bẩn từ nước ép trái cây, trà hoặc mực in đôi khi cần chất oxy hóa hoặc chất khử, phản ứng với các nhóm tạo màu để phân hủy chúng thành các mảnh dễ hòa tan hơn trong nước.

(4) Cơ chế giặt khô

Những điểm nêu trên chủ yếu liên quan đến việc giặt bằng nước. Tuy nhiên, do tính đa dạng của vải, một số chất liệu có thể không phản ứng tốt với việc giặt bằng nước, dẫn đến biến dạng, phai màu, v.v. Nhiều loại sợi tự nhiên nở ra khi ướt và dễ co lại, dẫn đến những thay đổi cấu trúc không mong muốn. Do đó, giặt khô, thường sử dụng dung môi hữu cơ, thường được ưu tiên cho các loại vải này.

Giặt khô nhẹ nhàng hơn giặt ướt vì nó giảm thiểu tác động cơ học có thể làm hỏng quần áo. Để loại bỏ bụi bẩn hiệu quả trong giặt khô, bụi bẩn được phân loại thành ba loại chính:

① Bụi bẩn hòa tan trong dầu: Bao gồm dầu và mỡ, dễ dàng hòa tan trong dung môi giặt khô.

② Bụi bẩn hòa tan trong nước: Loại này có thể hòa tan trong nước nhưng không hòa tan trong dung môi giặt khô, bao gồm muối vô cơ, tinh bột và protein, có thể kết tinh khi nước bay hơi.

③ Chất bẩn không tan trong dầu hoặc nước: Bao gồm các chất như muội than và silicat kim loại không tan trong cả hai môi trường.

Mỗi loại vết bẩn đòi hỏi những chiến lược khác nhau để loại bỏ hiệu quả trong quá trình giặt khô. Vết bẩn tan trong dầu được loại bỏ bằng dung môi hữu cơ nhờ khả năng hòa tan tuyệt vời trong dung môi không phân cực. Đối với vết bẩn tan trong nước, cần phải có đủ nước trong dung dịch giặt khô vì nước rất quan trọng để loại bỏ vết bẩn hiệu quả. Tuy nhiên, do nước ít tan trong dung dịch giặt khô, nên chất hoạt động bề mặt thường được thêm vào để giúp hòa tan nước.

Chất hoạt động bề mặt tăng cường khả năng giữ nước của chất tẩy rửa và hỗ trợ hòa tan các tạp chất tan trong nước trong các micelle. Ngoài ra, chất hoạt động bề mặt có thể ngăn ngừa bụi bẩn hình thành cặn mới sau khi giặt, giúp tăng hiệu quả làm sạch. Việc thêm một ít nước là cần thiết để loại bỏ các tạp chất này, nhưng lượng nước quá nhiều có thể làm biến dạng vải, do đó cần cân bằng hàm lượng nước trong dung dịch giặt khô.

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

Sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt trên bề mặt tiếp xúc và giảm sức căng bề mặt tiếp xúc là rất quan trọng để loại bỏ bụi bẩn dạng lỏng hoặc rắn. Tuy nhiên, quá trình giặt giũ vốn phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, ngay cả với những loại chất tẩy rửa tương tự. Các yếu tố này bao gồm nồng độ chất tẩy rửa, nhiệt độ, đặc tính chất bẩn, loại sợi và cấu trúc vải.

① Nồng độ chất hoạt động bề mặt: Các micelle được hình thành bởi chất hoạt động bề mặt đóng vai trò then chốt trong quá trình giặt. Hiệu quả giặt tăng đáng kể khi nồng độ vượt quá nồng độ micelle tới hạn (CMC), do đó, chất tẩy rửa nên được sử dụng ở nồng độ cao hơn CMC để giặt hiệu quả. Tuy nhiên, nồng độ chất tẩy rửa cao hơn CMC sẽ làm giảm hiệu quả giặt giũ, do đó việc sử dụng quá nhiều micelle là không cần thiết.

② Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ có ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu quả làm sạch. Nhìn chung, nhiệt độ cao giúp loại bỏ bụi bẩn dễ dàng hơn; tuy nhiên, nhiệt độ quá cao có thể gây ra tác dụng phụ. Nhiệt độ cao có xu hướng giúp phân tán bụi bẩn và cũng có thể khiến bụi bẩn dầu dễ nhũ hóa hơn. Tuy nhiên, đối với các loại vải dệt chặt, nhiệt độ tăng khiến sợi vải nở ra có thể vô tình làm giảm hiệu quả loại bỏ.

Biến động nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ hòa tan của chất hoạt động bề mặt, CMC và số lượng micelle, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch. Đối với nhiều chất hoạt động bề mặt chuỗi dài, nhiệt độ thấp hơn làm giảm độ hòa tan, đôi khi thấp hơn CMC của chính chúng; do đó, cần phải làm ấm thích hợp để đạt hiệu quả tối ưu. Tác động của nhiệt độ lên CMC và micelle khác nhau đối với chất hoạt động bề mặt ion và không ion: nhiệt độ tăng thường làm tăng CMC của chất hoạt động bề mặt ion, do đó cần điều chỉnh nồng độ.

③ Bọt: Có một quan niệm sai lầm phổ biến về mối liên hệ giữa khả năng tạo bọt và hiệu quả giặt giũ—nhiều bọt hơn không đồng nghĩa với việc giặt giũ hiệu quả hơn. Bằng chứng thực nghiệm cho thấy chất tẩy rửa ít bọt có thể có hiệu quả tương đương. Tuy nhiên, bọt có thể hỗ trợ loại bỏ bụi bẩn trong một số ứng dụng nhất định, chẳng hạn như trong rửa chén, nơi bọt giúp đánh bật dầu mỡ hoặc trong giặt thảm, nơi bọt giúp loại bỏ bụi bẩn. Hơn nữa, sự hiện diện của bọt có thể cho biết chất tẩy rửa có hoạt động hay không; lượng mỡ dư thừa có thể ức chế sự hình thành bọt, trong khi bọt ít hơn biểu thị nồng độ chất tẩy rửa giảm.

④ Loại sợi và đặc tính dệt: Ngoài cấu trúc hóa học, hình dạng và cấu trúc sợi cũng ảnh hưởng đến độ bám dính và độ khó loại bỏ bụi bẩn. Các loại sợi có cấu trúc thô hoặc phẳng, như len hoặc cotton, có xu hướng bám bụi bẩn dễ dàng hơn các loại sợi mịn. Vải dệt chặt ban đầu có thể chống bám bụi bẩn nhưng có thể cản trở hiệu quả giặt giũ do khó tiếp cận bụi bẩn bám trên vải.

⑤ Độ cứng của nước: Nồng độ Ca²⁺, Mg²⁺ và các ion kim loại khác ảnh hưởng đáng kể đến kết quả giặt giũ, đặc biệt là đối với chất hoạt động bề mặt anion, vì chúng có thể tạo thành muối không hòa tan làm giảm hiệu quả giặt giũ. Trong nước cứng, ngay cả khi nồng độ chất hoạt động bề mặt phù hợp, hiệu quả giặt giũ vẫn kém hơn so với nước cất. Để chất hoạt động bề mặt hoạt động bề mặt hoạt động tối ưu, nồng độ Ca²⁺ phải được giảm thiểu xuống dưới 1×10⁻⁶ mol/L (CaCO₃ dưới 0,1 mg/L), thường đòi hỏi phải bổ sung chất làm mềm nước vào công thức chất tẩy rửa.