Sıvının yüzeyindeki herhangi bir birim uzunluktaki büzülme kuvvetine yüzey gerilimi denir ve birimi N.·m-1'dir.
Çözücünün yüzey gerilimini düşürme özelliğine yüzey aktivitesi denir ve bu özelliğe sahip bir maddeye yüzey aktif madde denir.
Sulu çözeltideki molekülleri bağlayabilen, miseller ve diğer dernekler oluşturabilen, yüksek yüzey aktivitesine sahip, aynı zamanda ıslatma, emülsifiye etme, köpürtme, yıkama vb. etkilere sahip olan yüzey aktif maddeye yüzey aktif madde denir.
Sürfaktan, ıslatma, köpürme, emülsifiye etme, yıkama ve diğer özelliklerle iki faz arasındaki arayüzey gerilimini veya sıvıların (genellikle su) yüzey gerilimini önemli ölçüde değiştirebilen özel yapı ve özelliğe sahip organik bileşiklerdir.
Yapısal olarak yüzey aktif maddeler, moleküllerinde farklı doğadaki iki grubu içermeleri bakımından ortak bir özelliğe sahiptirler.Bir uçta, hidrofobik grup veya su itici grup olarak da bilinen, yağda çözünen ve suda çözünmeyen uzun bir polar olmayan grup zinciri bulunur.Bu tür su itici grup genellikle uzun hidrokarbon zincirleri, bazen de organik flor, silikon, organofosfat, organotin zinciri vb. Diğer uçta suda çözünür grup, bir hidrofilik grup veya yağ itici grup bulunur.Tüm sürfaktanların suda çözünür olmasını ve gerekli çözünürlüğe sahip olmasını sağlamak için hidrofilik grup yeterince hidrofilik olmalıdır.Yüzey aktif maddeler hidrofilik ve hidrofobik gruplar içerdiklerinden sıvı fazların en az birinde çözünebilirler.Yüzey aktif maddenin bu hidrofilik ve lipofilik özelliğine amfifiliklik denir.
Sürfaktan, hem hidrofobik hem de hidrofilik gruplara sahip bir tür amfifilik moleküldür.Yüzey aktif maddelerin hidrofobik grupları genellikle düz zincirli alkil C8~C20, dallı zincirli alkil C8~C20, alkilfenil (alkil karbon tom numarası 8~16'dır) ve benzerleri gibi uzun zincirli hidrokarbonlardan oluşur.Hidrofobik gruplar arasında küçük olan fark, esas olarak hidrokarbon zincirlerinin yapısal değişimlerindedir.Ve hidrofilik grupların türleri daha fazladır, bu nedenle yüzey aktif maddelerin özellikleri hidrofobik grupların boyutuna ve şekline ek olarak esas olarak hidrofilik gruplarla ilgilidir.Hidrofilik grupların yapısal değişiklikleri hidrofobik gruplarınkinden daha büyüktür, bu nedenle yüzey aktif maddelerin sınıflandırılması genellikle hidrofilik grupların yapısına dayanır.Bu sınıflandırma, hidrofilik grubun iyonik olup olmamasına göre yapılır ve anyonik, katyonik, noniyonik, zwitteriyonik ve diğer özel tip yüzey aktif maddelere ayrılır.
① Yüzey aktif maddelerin arayüzde adsorpsiyonu
Yüzey aktif madde molekülleri, hem lipofilik hem de hidrofilik gruplara sahip amfifilik moleküllerdir.Yüzey aktif madde suda çözündüğünde, hidrofilik grubu suya çekilir ve suda çözünürken, lipofilik grubu su tarafından itilir ve suyu terk eder, bu da yüzey aktif madde moleküllerinin (veya iyonlarının) iki fazın arayüzünde adsorpsiyonu ile sonuçlanır. , iki faz arasındaki arayüzey gerilimini azaltır.Yüzey aktif madde molekülleri (veya iyonları) arayüzde ne kadar çok adsorbe edilirse, arayüzey gerilimindeki azalma o kadar büyük olur.
② Adsorpsiyon membranının bazı özellikleri
Adsorpsiyon membranının yüzey basıncı: Arayüze sürtünmesiz çıkarılabilir yüzen bir levha yerleştirmek gibi bir adsorpsiyon membranı oluşturmak için gaz-sıvı arayüzünde yüzey aktif madde adsorpsiyonu, yüzen tabaka adsorban membranı çözelti yüzeyi boyunca iter ve membran bir basınç oluşturur yüzey basıncı olarak adlandırılan yüzer levha üzerinde.
Yüzey viskozitesi: Yüzey basıncı gibi, yüzey viskozitesi de çözünmeyen moleküler zarın sergilediği bir özelliktir.İnce bir metal tel platin halka ile askıya alındı, böylece düzlemi tankın su yüzeyine temas etti, platin halkayı, platin halkayı su engelinin viskozitesine göre döndürün, yüzey viskozitesinin olabileceğine göre genlik yavaş yavaş bozulur. ölçüldü.Yöntem şu şekildedir: önce genlik bozulmasını ölçmek için saf su yüzeyinde deney yapılır ve ardından yüzey zarının oluşumundan sonraki bozulma ölçülür ve yüzey zarının viskozitesi ikisi arasındaki farktan elde edilir. .
Yüzey viskozitesi, yüzey zarının katılığı ile yakından ilişkilidir ve adsorpsiyon zarının yüzey basıncı ve viskozitesi olduğundan, elastikiyeti olmalıdır.Adsorbe edilen membranın yüzey basıncı ve viskozitesi ne kadar yüksek olursa, elastik modülü de o kadar yüksek olur.Yüzey adsorpsiyon membranının elastik modülü, kabarcık stabilizasyonu sürecinde önemlidir.
③ Misel oluşumu
Sürfaktanların seyreltik çözeltileri, ideal çözeltilerin izlediği yasalara uyar.Çözeltinin yüzeyinde adsorbe edilen yüzey aktif madde miktarı, çözeltinin konsantrasyonu ile artar ve konsantrasyon belirli bir değere ulaştığında veya bunu aştığında artık adsorpsiyon miktarı artmaz ve bu fazla yüzey aktif madde molekülleri gelişigüzel bir şekilde çözelti içinde bulunur. bir şekilde veya düzenli bir şekilde.Hem uygulama hem de teori, bunların çözeltide ilişkiler oluşturduğunu gösterir ve bu ilişkilere miseller denir.
Kritik Misel Konsantrasyonu (CMC): Yüzey aktif maddelerin solüsyonda misel oluşturduğu minimum konsantrasyona kritik misel konsantrasyonu denir.
④ Yaygın yüzey aktif maddelerin CMC değerleri.
HLB, sürfaktanın hidrofilik ve lipofilik gruplarının hidrofilik ve lipofilik dengesini, yani sürfaktanın HLB değerini gösteren hidrofil lipofil dengesinin kısaltmasıdır.Büyük bir HLB değeri, güçlü hidrofilikliğe ve zayıf lipofilikliğe sahip bir molekülü gösterir;tersine, güçlü lipofiliklik ve zayıf hidrofiliklik.
① HLB değeri hükümleri
HLB değeri göreceli bir değerdir, dolayısıyla HLB değeri geliştirildiğinde standart olarak hidrofilik özelliği olmayan parafin mumunun HLB değeri 0 olarak belirtilirken sodyum dodesil sülfatın HLB değeri ise standart olarak 0 olarak belirtilir. suda daha fazla çözünür, 40'tır. Bu nedenle, yüzey aktif maddelerin HLB değeri genellikle 1 ila 40 aralığındadır. Genel olarak konuşursak, HLB değeri 10'dan düşük olan emülgatörler lipofilik, 10'dan büyük olanlar hidrofiliktir.Böylece, lipofilikten hidrofiliğe dönüş noktası yaklaşık 10'dur.
Sürfaktanların HLB değerlerine dayanarak, Tablo 1-3'te gösterildiği gibi olası kullanımları hakkında genel bir fikir elde edilebilir.
Biri diğerinde parçacıklar (damlacıklar veya sıvı kristaller) halinde dağılmış, karşılıklı olarak çözünmeyen iki sıvı, emülsiyon adı verilen bir sistem oluşturur.Bu sistem, emülsiyon oluştuğunda iki sıvının sınır alanındaki artıştan dolayı termodinamik olarak kararsızdır.Emülsiyonu kararlı hale getirmek için üçüncü bir bileşen - sistemin arayüzey enerjisini azaltmak için emülgatör - eklemek gerekir.Emülgatör yüzey aktif maddeye aittir, ana işlevi emülsiyon rolünü oynamaktır.Emülsiyonun damlacıklar halinde bulunan fazına dağılmış faz (veya iç faz, süreksiz faz) ve birbirine bağlı diğer faza da dispersiyon ortamı (veya dış faz, sürekli faz) denir.
① Emülgatörler ve emülsiyonlar
Yaygın emülsiyonlar, bir faz su veya sulu çözeltidir, diğer faz gres, mum vb. gibi suyla karışmayan organik maddelerdir. Su ve yağın oluşturduğu emülsiyon, dağılma durumlarına göre iki türe ayrılabilir: yağ O/W (yağ/su) olarak ifade edilen, su içinde yağ tipi emülsiyon oluşturmak için suda dağılmış: W/O (su/yağ) olarak ifade edilen, su içinde yağ tipi emülsiyon oluşturmak için yağ içinde dağılmış su.Su içinde yağ içinde su W/O/W tipi ve yağ içinde su içinde yağ O/W/O tipi çoklu emülsiyonlar da oluşturulabilir.
Emülgatörler, arayüzey gerilimini azaltarak ve tek moleküllü arayüzey zarı oluşturarak emülsiyonları stabilize etmek için kullanılır.
Emülgatör gereksinimlerinin emülsifikasyonunda:
a: Emülgatör, arayüz geriliminin düşürülmesi için iki faz arasındaki arayüzü adsorbe edebilmeli veya zenginleştirebilmelidir;
b: Emülgatör, parçacıklar arasında elektrostatik itme sağlamak veya parçacıkların etrafında kararlı, yüksek viskoziteli bir koruyucu zar oluşturmak için parçacıkları şarja vermelidir.
Bu nedenle emülgatör olarak kullanılan maddenin emülsifiye olabilmesi için amfifilik gruplara sahip olması gerekir ve yüzey aktif maddeler bu gereksinimi karşılayabilir.
② Emülsiyon hazırlama yöntemleri ve emülsiyon stabilitesini etkileyen faktörler
Emülsiyon hazırlamanın iki yolu vardır: Birincisi, sıvıyı küçük parçacıklar halinde başka bir sıvı içinde dağıtmak için mekanik yöntemi kullanmaktır; bu, çoğunlukla endüstride emülsiyon hazırlamak için kullanılır;diğeri ise moleküler haldeki sıvıyı başka bir sıvıda eritip uygun şekilde toplayarak emülsiyonlar oluşturmaktır.
Bir emülsiyonun kararlılığı, faz ayrımına yol açan anti-partikül agregasyonu yeteneğidir.Emülsiyonlar, büyük serbest enerjiye sahip termodinamik olarak kararsız sistemlerdir.Bu nedenle, bir emülsiyonun sözde kararlılığı aslında sistemin dengeye ulaşması için gereken süredir, yani sistemdeki sıvılardan birinin ayrılması için gereken süredir.
Yağ alkolleri, yağ asitleri ve yağ aminleri ve diğer polar organik moleküller ile ara yüzey zarı, zar mukavemeti önemli ölçüde daha yüksektir.Bunun nedeni, emülgatör moleküllerinin ve alkollerin, asitlerin ve aminlerin ve diğer polar moleküllerin arayüzey adsorpsiyon tabakasında bir "kompleks" oluşturması, böylece arayüzey zarının mukavemetinin artmasıdır.
İkiden fazla sürfaktan içeren emülgatörlere karışık emülgatörler denir.Su/yağ arayüzünde adsorbe edilmiş karışık emülgatör;moleküller arası etki kompleksler oluşturabilir.Moleküller arası güçlü etki nedeniyle, arayüz gerilimi önemli ölçüde azalır, arayüzde adsorbe edilen emülgatör miktarı önemli ölçüde artar, arayüzey membran yoğunluğunun oluşumu artar, mukavemet artar.
Sıvı boncukların yükü, emülsiyonun stabilitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.Sıvı boncukları genellikle yüklü olan kararlı emülsiyonlar.Bir iyonik emülgatör kullanıldığında, arayüzde adsorbe edilen emülgatör iyonunun lipofilik grubu yağ fazına eklenir ve hidrofilik grup su fazındadır, böylece sıvı boncukları yüklü hale getirir.Emülsiyon boncukları aynı yüke sahip olduklarından birbirlerini iterler, topaklanmaları kolay olmaz, böylece stabilite artar.Boncuklar üzerinde ne kadar çok emülgatör iyonu adsorbe edilirse, yük o kadar büyük, boncukların topaklanmasını önleme yeteneği o kadar yüksek ve emülsiyon sistemi o kadar kararlıdır.
Emülsiyon dispersiyon ortamının viskozitesi, emülsiyonun stabilitesi üzerinde belirli bir etkiye sahiptir.Genel olarak, dispersiyon ortamının viskozitesi ne kadar yüksek olursa, emülsiyonun stabilitesi de o kadar yüksek olur.Bunun nedeni, sıvı boncukların Brown hareketi üzerinde güçlü bir etkiye sahip olan ve sıvı boncuklar arasındaki çarpışmayı yavaşlatan, böylece sistemin kararlı kalmasını sağlayan dispersiyon ortamının viskozitesinin büyük olmasıdır.Genellikle emülsiyonlarda çözünebilen polimer maddeler sistemin viskozitesini arttırabilir ve emülsiyonların kararlılığını daha yüksek hale getirebilir.Ek olarak, polimerler emülsiyon sistemini daha kararlı hale getiren güçlü bir ara yüzey zarı da oluşturabilir.
Bazı durumlarda, katı tozun eklenmesi de emülsiyonun stabilize olma eğilimine girmesine neden olabilir.Katı toz suda, yağda veya arayüzde, yağa bağlı olarak, katı tozun ıslatma kapasitesinde su, katı toz suyla tamamen ıslanmaz, aynı zamanda yağla da ıslanırsa, su ve yağ üzerinde kalır arayüz.
Katı toz, emülsiyonu kararlı hale getirmez çünkü arayüzde toplanan toz, emülgatör moleküllerinin arayüzey adsorpsiyonuna benzer şekilde arayüzey zarını geliştirir, bu nedenle katı toz malzeme arayüzde ne kadar yakın düzenlenirse, o kadar kararlıdır. emülsiyon
Yüzey aktif maddeler, sulu çözeltide misel oluşturduktan sonra suda çözünmeyen veya suda az çözünen organik maddelerin çözünürlüğünü önemli ölçüde artırma yeteneğine sahiptir ve bu sırada çözelti şeffaftır.Miselin bu etkisine çözünme denir.Çözündürme üretebilen yüzey aktif maddeye çözündürücü, çözünen organik maddeye çözündürülmüş madde denir.
Köpük, yıkama işleminde önemli bir rol oynar.Köpük, bir gazın, dağılmış faz olarak gaz ve dağıtma ortamı olarak sıvı veya katı olmak üzere bir sıvı veya katı içinde dağıldığı bir dispersiyon sistemidir; ilki sıvı köpük, ikincisi ise katı köpük olarak adlandırılır. köpüklü plastik, köpüklü cam, köpüklü çimento vb.
(1) Köpük oluşumu
Köpük ile burada sıvı bir zarla ayrılmış bir hava kabarcıkları toplamını kastediyoruz.Bu tip kabarcık, sıvının düşük viskozitesi ile birlikte dağılmış faz (gaz) ile dağılım ortamı (sıvı) arasındaki büyük yoğunluk farkı nedeniyle her zaman sıvı yüzeyine hızla yükselir.
Bir kabarcık oluşturma işlemi, sıvıya büyük miktarda gaz getirmektir ve sıvıdaki kabarcıklar hızla yüzeye geri dönerek az miktarda sıvı gazla ayrılan bir kabarcıklar kümesi oluşturur.
Köpüğün morfoloji açısından iki önemli özelliği vardır: birincisi, dağılmış bir faz olarak kabarcıkların şekil olarak genellikle çokyüzlü olmasıdır, bunun nedeni kabarcıkların kesişme noktasında sıvı filmin incelme eğilimi olmasıdır, böylece kabarcıklar polihedral, sıvı film belli bir dereceye kadar inceldiğinde balonun kırılmasına neden olur;ikincisi, saf sıvılar kararlı köpük oluşturamaz, köpük oluşturabilen sıvı en az iki veya daha fazla bileşendir.Sürfaktanların sulu çözeltileri, köpük oluşumuna eğilimli sistemlerin tipik bir örneğidir ve bunların köpük üretme yetenekleri, diğer özelliklerle de ilişkilidir.
İyi köpürme gücüne sahip yüzey aktif maddelere köpürme maddeleri denir.Köpürtme maddesi iyi bir köpürme kabiliyetine sahip olmasına rağmen oluşan köpüğü uzun süre koruyamayabilir, yani stabilitesi mutlaka iyi olmayabilir.Köpüğün stabilitesini korumak için, genellikle köpürtücü maddeye köpüğün stabilitesini artırabilecek maddeler eklemek için, maddeye köpük stabilizatörü denir, yaygın olarak kullanılan stabilizatör lauril dietanolamin ve dodesil dimetilamin oksittir.
(2) Köpüğün kararlılığı
Köpük, termodinamik olarak kararsız bir sistemdir ve son eğilim, sistem içindeki sıvının toplam yüzey alanının, balon kırıldıktan sonra azalması ve serbest enerjinin azalmasıdır.Köpük giderme işlemi, gazı ayıran sıvı zarın kırılana kadar kalınlaşıp inceldiği işlemdir.Bu nedenle, köpüğün kararlılık derecesi esas olarak sıvı tahliye hızı ve sıvı filmin mukavemeti ile belirlenir.Aşağıdaki faktörler de bunu etkiler.
(3) Köpük imhası
Köpüğü yok etmenin temel prensibi, köpüğü üreten koşulları değiştirmek veya köpüğü stabilize edici faktörleri ortadan kaldırmaktır, bu nedenle hem fiziksel hem de kimyasal köpük giderme yöntemleri vardır.
Fiziksel köpük giderme, köpük çözeltisinin kimyasal bileşimini korurken köpük üretim koşullarının değiştirilmesi anlamına gelir; örneğin dış etkenler, sıcaklık veya basınçtaki değişiklikler ve ultrasonik işlem, köpüğü ortadan kaldırmak için etkili fiziksel yöntemlerdir.
Kimyasal köpük giderme yöntemi, köpük içindeki sıvı filmin gücünü azaltmak ve böylece köpük giderme amacına ulaşmak için köpüğün stabilitesini azaltmak için köpürtücü madde ile etkileşime girecek belirli maddeler eklemektir, bu tür maddelere köpük gidericiler denir.Köpük gidericilerin çoğu yüzey aktif maddelerdir.Bu nedenle, köpük giderme mekanizmasına göre, köpük giderici, yüzey gerilimini azaltmak için güçlü bir yeteneğe sahip olmalı, yüzeyde adsorbe edilmesi kolay olmalı ve yüzey adsorpsiyon molekülleri arasındaki etkileşim zayıf, adsorpsiyon molekülleri daha gevşek bir yapıda düzenlenmelidir.
Çeşitli köpük giderici türleri vardır, ancak temelde hepsi iyonik olmayan yüzey aktif maddelerdir.İyonik olmayan yüzey aktif maddeler, bulutlanma noktalarına yakın veya üzerinde köpük önleyici özelliklere sahiptir ve genellikle köpük giderici olarak kullanılır.Alkoller, özellikle dallı yapıya sahip alkoller, yağ asitleri ve yağ asidi esterleri, poliamidler, fosfat esterleri, silikon yağları vb. de yaygın olarak mükemmel köpük gidericiler olarak kullanılır.
(4) Köpük ve yıkama
Köpük ile yıkama etkinliği arasında doğrudan bir bağlantı yoktur ve köpük miktarı yıkamanın etkinliğini göstermez.Örneğin noniyonik yüzey aktif maddeler sabunlardan çok daha az köpürme özelliğine sahiptir, ancak dekontaminasyonları sabunlardan çok daha iyidir.
Bazı durumlarda köpük, kiri ve pisliği gidermede yardımcı olabilir.Örneğin, evde bulaşık yıkarken, deterjanın köpüğü yağ damlacıklarını toplar ve halıları ovurken köpük toz, toz ve diğer katı kirleri toplamaya yardımcı olur.Ek olarak, köpük bazen bir deterjanın etkinliğinin bir göstergesi olarak kullanılabilir.Yağlı yağların deterjanın köpüğü üzerinde engelleyici bir etkisi olduğundan, çok fazla yağ ve çok az deterjan olduğunda köpük oluşmayacak veya orijinal köpük kaybolacaktır.Durulama çözeltisindeki köpük miktarı deterjanın azalmasıyla azalma eğiliminde olduğundan, köpük miktarı durulama derecesini değerlendirmek için kullanılabildiğinden, köpük bazen bir durulamanın temizliğinin bir göstergesi olarak da kullanılabilir.
Geniş anlamda yıkama, yıkanacak nesneden istenmeyen bileşenlerin çıkarılması ve bir amaca ulaşılması işlemidir.Genel anlamda yıkama, taşıyıcının yüzeyindeki kirlerin uzaklaştırılması işlemini ifade eder.Yıkamada, kir ve taşıyıcı arasındaki etkileşim, bazı kimyasal maddelerin (örneğin deterjan vb.) etkisiyle zayıflatılır veya ortadan kaldırılır, böylece kir ve taşıyıcı kombinasyonu kir ve deterjan kombinasyonuna dönüşür ve son olarak kir taşıyıcıdan ayrılır.Yıkanacak nesneler ve çıkarılacak kirler çeşitli olduğundan yıkama oldukça karmaşık bir işlemdir ve temel yıkama işlemi aşağıdaki basit ilişkilerle ifade edilebilir.
Taşıyıcı··Kir + Deterjan= Taşıyıcı + Kir·Deterjan
Yıkama işlemi genellikle iki aşamaya ayrılabilir: ilk olarak, deterjanın etkisi altında kir, taşıyıcısından ayrılır;ikinci olarak, ayrılan kir ortamda dağılır ve süspanse edilir.Yıkama işlemi tersine çevrilebilir bir işlemdir ve ortamda dağılan ve asılı kalan kir, ortamdan yıkanan nesneye yeniden çökeltilebilir.Bu nedenle, iyi bir deterjan, kiri taşıyıcıdan çıkarma yeteneğine ek olarak, kiri dağıtma ve askıya alma ve kirin yeniden birikmesini önleme yeteneğine sahip olmalıdır.
(1) Kir türleri
Aynı parça için bile, kullanıldığı ortama göre kirin türü, bileşimi ve miktarı değişebilir.Yağlı vücut kirleri ağırlıklı olarak bazı hayvansal ve bitkisel yağlar ve mineral yağlar (ham petrol, fuel oil, kömür katranı vb.), katı kirler ağırlıklı olarak is, kül, pas, karbon karası vb. insan vücudundan ter, sebum, kan vb. gibi kirler var;meyve lekeleri, yemeklik yağ lekeleri, çeşni lekeleri, nişasta vb. gibi yiyeceklerden kaynaklanan kir;ruj, oje vb. gibi kozmetiklerden kaynaklanan kir;kurum, toz, çamur vb. gibi atmosferden gelen kirler;diğerleri, örneğin mürekkep, çay, kaplama vb. Çeşitli tiplerde gelir.
Çeşitli kir türleri genellikle üç ana kategoriye ayrılabilir: katı kir, sıvı kir ve özel kir.
① Katı kir
Yaygın katı kir, kül, çamur, toprak, pas ve karbon siyahı parçacıklarını içerir.Bu parçacıkların çoğu yüzeylerinde elektrik yüküne sahiptir, çoğu negatif yüklüdür ve lifli ürünler üzerinde kolayca adsorbe edilebilir.Katı kirin suda çözülmesi genellikle zordur, ancak deterjan solüsyonlarıyla dağılabilir ve askıda kalabilir.Daha küçük kütle noktasına sahip katı kirin çıkarılması daha zordur.
② Sıvı kir
Sıvı kir, bitki ve hayvan yağları, yağ asitleri, yağ alkolleri, mineral yağlar ve bunların oksitleri dahil olmak üzere çoğunlukla yağda çözünür.Bunların arasında bitkisel ve hayvansal yağlar, yağ asitleri ve alkali sabunlaşma meydana gelebilirken, yağ alkolleri, mineral yağlar alkali ile sabunlaşmaz, ancak alkollerde, eterlerde ve hidrokarbon organik çözücülerde ve deterjan su çözeltisinde emülsifikasyon ve dispersiyonda çözünebilir.Yağda çözünen sıvı kir, genellikle lifli ürünlerde güçlü bir güce sahiptir ve lifler üzerinde daha sıkı bir şekilde emilir.
③ Özel kir
Özel kir, proteinleri, nişastayı, kanı, ter, sebum, idrar gibi insan salgılarını ve meyve suyu ile çay suyunu içerir.Bu tür kirlerin çoğu, elyaflı ürünler üzerinde kimyasal olarak ve güçlü bir şekilde adsorbe edilebilir.Bu nedenle yıkanması zordur.
Çeşitli kir türleri nadiren tek başına bulunur, ancak genellikle birbirine karışır ve nesne üzerine emilir.Kirler bazen dış etkiler altında oksitlenebilir, ayrışabilir veya çürüyebilir, böylece yeni kirler meydana gelebilir.
（2）Kirin yapışması
Nesne ile kir arasında bir tür etkileşim olduğu için giysiler, eller vb. lekelenebilir.Kir, nesnelere çeşitli şekillerde yapışır, ancak fiziksel ve kimyasal yapışmalardan fazlası yoktur.
①Kurum, toz, çamur, kum ve kömürün giysiye yapışması fiziksel bir yapışmadır.Genel olarak konuşursak, bu kir yapışması sayesinde ve lekeli nesne arasındaki rol nispeten zayıftır, kirin çıkarılması da nispeten kolaydır.Farklı kuvvetlere göre, kirin fiziksel yapışması mekanik yapışma ve elektrostatik yapışma olarak ayrılabilir.
A: Mekanik yapışma
Bu tip yapışma esas olarak bazı katı kirlerin (örn. toz, çamur ve kum) yapışmasını ifade eder.Mekanik yapışma, kirin daha zayıf yapışma biçimlerinden biridir ve neredeyse tamamen mekanik yollarla giderilebilir, ancak kir küçük olduğunda (<0,1um), çıkarılması daha zordur.
B: Elektrostatik yapışma
Elektrostatik yapışma, esas olarak yüklü kir parçacıklarının zıt yüklü nesneler üzerindeki etkisinde kendini gösterir.Lifli nesnelerin çoğu suda negatif yüklüdür ve kireç türleri gibi belirli pozitif yüklü kirler tarafından kolayca yapıştırılabilir.Sulu çözeltilerdeki karbon karası parçacıkları gibi bazı kirler, negatif yüklü olmalarına rağmen, sudaki pozitif iyonların (örn. , Ca2+, Mg2+ vb.).
Elektrostatik etki, basit mekanik eylemden daha güçlüdür ve kirin çıkarılmasını nispeten zorlaştırır.
② Kimyasal yapışma
Kimyasal yapışma, kimyasal veya hidrojen bağları yoluyla bir nesneye etki eden kir olgusunu ifade eder.Örneğin, polar katı kir, protein, pas ve diğer lif öğeleri üzerindeki yapışma, lifler karboksil, hidroksil, amid ve diğer grupları içerir, bu gruplar ve yağlı kir yağ asitleri, yağ alkolleri kolayca hidrojen bağları oluşturur.Kimyasal kuvvetler genellikle güçlüdür ve bu nedenle kir, nesneye daha sıkı bir şekilde bağlanır.Bu tür kirlerin olağan yöntemlerle çıkarılması zordur ve bununla baş etmek için özel yöntemler gerekir.
Kirin yapışma derecesi, kirin kendisinin doğasına ve yapıştığı nesnenin doğasına bağlıdır.Genel olarak, parçacıklar lifli maddelere kolayca yapışır.Katı kirin dokusu ne kadar küçük olursa, yapışma o kadar güçlü olur.Pamuk ve cam gibi hidrofilik nesneler üzerindeki polar kir, polar olmayan kirden daha güçlü bir şekilde yapışır.Polar olmayan kir, polar yağlar, toz ve kil gibi polar kirden daha güçlü yapışır ve çıkarılması ve temizlenmesi daha zordur.
(3) Kir giderme mekanizması
Yıkamanın amacı kirleri çıkarmaktır.Belirli bir sıcaklıktaki bir ortamda (çoğunlukla su).Belirli mekanik kuvvetlerin (el ovma, çamaşır makinesi çalkalama, su çarpması gibi) etkisi altında kir ve yıkanan nesnelerin etkisini zayıflatmak veya ortadan kaldırmak için deterjanın çeşitli fiziksel ve kimyasal etkilerini kullanmak, böylece kir ve yıkanmış nesneler dekontaminasyon amacından.
① Sıvı kir çıkarma mekanizması
A: ıslatma
Sıvı kirlenme çoğunlukla yağ bazlıdır.Yağ lekeleri çoğu lifli ürünü ıslatır ve lifli malzemenin yüzeyinde aşağı yukarı bir yağ filmi olarak yayılır.Yıkama işleminin ilk adımı, yüzeyin yıkama sıvısı ile ıslatılmasıdır.Açıklama amacıyla, bir lifin yüzeyi düz bir katı yüzey olarak düşünülebilir.
B: Yağ ayırma - kıvırma mekanizması
Yıkama eylemindeki ikinci adım, yağın ve gresin çıkarılmasıdır, sıvı kirin çıkarılması bir tür sarma ile sağlanır.Sıvı kir başlangıçta yüzeyde yayılmış bir yağ filmi şeklinde mevcuttu ve yıkama sıvısının katı yüzey (yani elyaf yüzeyi) üzerindeki tercihli ıslatma etkisi altında, adım adım kıvrılarak yağ tanecikleri haline geldi; yıkama sıvısı ile değiştirildi ve sonunda belirli dış kuvvetler altında yüzeyi terk etti.
② Katı kir çıkarma mekanizması
Sıvı kirin çıkarılması esas olarak kir taşıyıcının yıkama solüsyonu tarafından tercihen ıslatılması yoluyla gerçekleşirken, katı kir için çıkarma mekanizması farklıdır, burada yıkama işlemi esas olarak kir kütlesinin ve taşıyıcı yüzeyinin yıkama ile ıslatılmasıdır. çözüm.Sürfaktanların katı kir ve taşıyıcı yüzeyine adsorpsiyonu nedeniyle kir ile yüzey arasındaki etkileşim azalır ve kir kütlesinin yüzeye yapışma gücü azalır, böylece kir kütlesi yüzeyden kolaylıkla uzaklaştırılır. Taşıyıcı.
Ayrıca yüzey aktif maddelerin, özellikle iyonik yüzey aktif maddelerin katı kir ve taşıyıcısının yüzeyinde adsorpsiyonu, katı kir ve taşıyıcısının yüzeyindeki yüzey potansiyelini artırma potansiyeline sahiptir, bu da kirin uzaklaştırılmasına daha elverişlidir. kir.Katı veya genel olarak lifli yüzeyler, sulu ortamda genellikle negatif yüklüdür ve bu nedenle kir kütleleri veya katı yüzeyler üzerinde dağınık çift elektronik katmanlar oluşturabilir.Homojen yüklerin itilmesi nedeniyle sudaki kir parçacıklarının katı yüzeye yapışması zayıflar.Anyonik bir yüzey aktif madde eklendiğinde, aynı anda kir parçacığının ve katı yüzeyin negatif yüzey potansiyelini artırabileceğinden, aralarındaki itme daha da artar, parçacığın yapışma gücü daha fazla azalır ve kirin çıkarılması daha kolaydır. .
İyonik olmayan yüzey aktif maddeler, genel olarak yüklü katı yüzeyler üzerine adsorbe edilir ve arayüzey potansiyelini önemli ölçüde değiştirmemelerine rağmen, adsorbe edilen iyonik olmayan yüzey aktif maddeler, kirin yeniden birikmesini önlemeye yardımcı olan yüzey üzerinde belirli bir adsorbe edilmiş katman oluşturma eğilimindedir.
Katyonik yüzey aktif maddeler söz konusu olduğunda, bunların adsorpsiyonu, kir kütlesinin ve bunun taşıyıcı yüzeyinin negatif yüzey potansiyelini azaltır veya ortadan kaldırır, bu da kir ve yüzey arasındaki itmeyi azaltır ve bu nedenle kirin çıkarılmasına elverişli değildir;ayrıca, katı yüzey üzerinde adsorpsiyondan sonra, katyonik yüzey aktif maddeler katı yüzeyi hidrofobik hale getirme eğilimindedir ve bu nedenle yüzeyin ıslanmasına ve dolayısıyla yıkanmasına elverişli değildir.
③ Özel kirlerin çıkarılması
Protein, nişasta, insan salgıları, meyve suyu, çay suyu ve benzeri diğer kirlerin normal sürfaktanlarla çıkarılması zordur ve özel işlem gerektirir.
Krema, yumurta, kan, süt ve deri dışkısı gibi protein lekeleri lifler üzerinde pıhtılaşma ve dejenerasyon eğilimi gösterir ve daha güçlü bir yapışma elde eder.Protein kirlenmesi, proteazlar kullanılarak giderilebilir.Enzim proteaz, kirdeki proteinleri suda çözünen amino asitlere veya oligopeptitlere ayırır.
Nişasta lekeleri esas olarak gıda maddelerinden gelir, diğerlerinden sos, yapıştırıcı vb. Amilaz, nişasta lekelerinin hidrolizinde katalitik bir etkiye sahiptir ve nişastanın şekerlere dönüşmesine neden olur.
Lipaz, sebum ve yemeklik yağlar gibi normal yöntemlerle çıkarılması zor olan trigliseritlerin ayrışmasını katalize eder ve bunları çözünebilir gliserol ve yağ asitlerine ayırır.
Meyve suları, çay suları, mürekkepler, ruj vb. kaynaklı bazı renkli lekelerin tekrar tekrar yıkandıktan sonra bile tamamen temizlenmesi genellikle zordur.Bu lekeler, renk oluşturan veya yardımcı renk gruplarının yapısını yok eden ve bunları daha küçük suda çözünür bileşenlere indirgeyen ağartıcı gibi oksitleyici veya indirgeyici bir madde ile bir redoks reaksiyonuyla çıkarılabilir.
（4）Kuru temizlemenin leke çıkarma mekanizması
Yukarıdakiler aslında yıkama aracı olarak su içindir.Aslında, farklı giysi ve yapı türleri nedeniyle, suyla yıkanan bazı giysilerin yıkanması uygun değildir veya yıkanması kolay değildir, bazı giysiler yıkandıktan sonra ve hatta deformasyon, solma vb. Örneğin: çoğu doğal lif suyu emer ve şişmesi, kuruması ve çekmesi kolay, bu nedenle yıkamadan sonra deforme olur;Yünlü ürünleri yıkayarak da sık sık büzülme fenomeni ortaya çıkar, suyla yıkanan bazı yünlü ürünler de boncuklanma, renk değişimi kolaydır;Bazı ipekler yıkandıktan sonra eldeki his daha da kötüleşir ve parlaklığını kaybeder.Bu giysiler için genellikle dekontamine etmek için kuru temizleme yöntemini kullanın.Kuru temizleme olarak adlandırılan genel olarak organik çözücülerde, özellikle polar olmayan çözücülerde yıkama yöntemini ifade eder.
Kuru temizleme, suyla yıkamaya göre daha nazik bir yıkama şeklidir.Kuru temizleme çok fazla mekanik işlem gerektirmediğinden, giysilerde hasara, kırışmaya ve deformasyona neden olmazken, kuru temizleme maddeleri sudan farklı olarak nadiren genleşme ve büzülme üretir.Teknoloji uygun şekilde işlendiği sürece, giysiler bozulmadan, renk solması olmadan ve kullanım ömrü uzatılmadan kuru temizleme yapılabilir.
Kuru temizleme açısından, üç geniş kir türü vardır.
①Yağda çözünen kir Yağda çözünen kir, sıvı veya yağlı olan ve kuru temizleme çözücülerinde çözülebilen her türlü yağ ve gresi içerir.
②Suda çözünen kir Suda çözünen kir, sulu çözeltilerde çözünür, ancak kuru temizleme maddelerinde çözünmez, sulu halde giysiler üzerinde emilir, inorganik tuzlar, nişasta, protein vb. gibi granüler katıların çökelmesinden sonra su buharlaşır.
③Yağda ve suda çözünmeyen kir Yağda ve suda çözünmeyen kir ne suda çözünür ne de karbon siyahı, çeşitli metallerin ve oksitlerin silikatları vb. gibi kuru temizleme solventlerinde çözünmez.
Çeşitli kir türlerinin farklı doğaları nedeniyle, kuru temizleme işleminde kiri temizlemenin farklı yolları vardır.Hayvansal ve bitkisel yağlar, mineral yağlar ve gresler gibi yağda çözünen kirler, organik çözücülerde kolayca çözünür ve kuru temizlemede daha kolay çıkarılabilir.Yağlar ve gresler için kuru temizleme çözücülerinin mükemmel çözünürlüğü, esasen moleküller arasındaki van der Walls kuvvetlerinden gelir.
İnorganik tuzlar, şekerler, proteinler ve ter gibi suda çözünen kirlerin çıkarılması için kuru temizleme maddesine doğru miktarda su da eklenmelidir, aksi takdirde suda çözünen kirlerin giysiden çıkarılması zordur.Bununla birlikte, kuru temizleme maddesinde suyun çözülmesi zordur, bu nedenle su miktarını artırmak için yüzey aktif maddeler de eklemeniz gerekir.Kuru temizleme maddesinde su bulunması, kirin ve giysinin yüzeyini hidratlı hale getirebilir, böylece yüzey aktif maddelerin yüzeyde adsorpsiyonuna elverişli olan yüzey aktif maddelerin polar grupları ile etkileşimi kolaydır.Ek olarak, yüzey aktif maddeler misel oluşturduğunda, suda çözünen kir ve su misellerde çözünebilir.Yüzey aktif maddeler, kuru temizleme çözücüsünün su içeriğini artırmanın yanı sıra, dekontaminasyon etkisini artırmak için kirin yeniden birikmesini önlemede de rol oynayabilir.
Suda çözünen kirleri çıkarmak için az miktarda su bulunması gerekir, ancak çok fazla su bazı giysilerde bozulmaya ve kırışmaya neden olabilir, bu nedenle kuru temizleme maddesindeki su miktarı orta düzeyde olmalıdır.
Ne suda ne de yağda çözünen kir, kül, çamur, toprak ve karbon siyahı gibi katı parçacıklar genellikle elektrostatik kuvvetlerle veya yağla kombinasyon halinde giysiye bağlanır.Kuru temizlemede, solvent akışı, darbe, kirin elektrostatik kuvvet adsorpsiyonunu yapabilir ve kuru temizleme maddesi yağı çözebilir, böylece yağ ve kir kombinasyonu ve katı parçacıkların giysiye yapışması kuru -temizlik maddesi, kuru temizleme maddesi az miktarda su ve yüzey aktif maddeler, böylece katı kir parçacıkları kapalı olanlar kararlı süspansiyon, dispersiyon, giysiye yeniden birikmesini önlemek için.
（5）Yıkama eylemini etkileyen faktörler
Yüzey aktif maddelerin ara yüzeyde yönlü adsorpsiyonu ve yüzey (ara yüzey) geriliminin düşürülmesi, sıvı veya katı kirlerin uzaklaştırılmasında ana faktörlerdir.Bununla birlikte, yıkama işlemi karmaşıktır ve aynı deterjan türüyle bile yıkama etkisi birçok başka faktörden etkilenir.Bu faktörler arasında deterjanın konsantrasyonu, sıcaklık, kirlenmenin doğası, lif tipi ve kumaşın yapısı yer alır.
① Yüzey aktif madde konsantrasyonu
Çözeltideki yüzey aktif maddelerin miselleri yıkama işleminde önemli bir rol oynar.Konsantrasyon kritik misel konsantrasyonuna (CMC) ulaştığında, yıkama etkisi keskin bir şekilde artar.Bu nedenle, iyi bir yıkama etkisine sahip olmak için çözücüdeki deterjan konsantrasyonunun CMC değerinden yüksek olması gerekir.Ancak yüzey aktif madde konsantrasyonu CMC değerinden yüksek olduğunda, yıkama etkisindeki artımlı artış belirgin değildir ve yüzey aktif madde konsantrasyonunu çok fazla artırmaya gerek yoktur.
Çözündürme yoluyla yağı uzaklaştırırken, konsantrasyon CMC'nin üzerinde olsa bile, çözündürme etkisi artan yüzey aktif madde konsantrasyonuyla birlikte artar.Şu anda, deterjanın yerel ve merkezi bir şekilde kullanılması tavsiye edilir.Örneğin, bir giysinin manşetlerinde ve yakasında çok fazla kir varsa, yüzey aktif maddenin yağ üzerindeki çözücü etkisini artırmak için yıkama sırasında bir kat deterjan uygulanabilir.
②Sıcaklık, dekontaminasyon eylemi üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir.Genel olarak, sıcaklığın arttırılması kirlerin çıkarılmasını kolaylaştırır, ancak bazen çok yüksek bir sıcaklık da dezavantajlara neden olabilir.
Sıcaklıktaki artış kirin difüzyonunu kolaylaştırır, katı gres erime noktasının üzerindeki sıcaklıklarda kolayca emülsifiye olur ve sıcaklık artışı nedeniyle liflerin şişmesi artar ve bunların tümü kirin çıkarılmasını kolaylaştırır.Bununla birlikte, kompakt kumaşlar için, lifler genişledikçe lifler arasındaki mikro boşluklar azalır ve bu da kirin çıkarılmasına zarar verir.
Sıcaklık değişimleri ayrıca yüzey aktif maddelerin çözünürlüğünü, CMC değerini ve misel boyutunu etkileyerek yıkama etkisini de etkiler.Uzun karbon zincirli yüzey aktif maddelerin çözünürlüğü düşük sıcaklıklarda düşüktür ve bazen çözünürlük CMC değerinden bile daha düşüktür, bu nedenle yıkama sıcaklığının uygun şekilde yükseltilmesi gerekir.Sıcaklığın CMC değeri ve misel boyutu üzerindeki etkisi, iyonik ve iyonik olmayan yüzey aktif maddeler için farklıdır.İyonik yüzey aktif maddeler için sıcaklıktaki bir artış genellikle CMC değerini arttırır ve misel boyutunu azaltır, bu da yıkama solüsyonundaki yüzey aktif madde konsantrasyonunun arttırılması gerektiği anlamına gelir.Noniyonik sürfaktanlar için sıcaklıktaki bir artış, CMC değerinde bir azalmaya ve misel hacminde önemli bir artışa yol açar, dolayısıyla sıcaklıktaki uygun bir artışın iyonik olmayan sürfaktanın yüzey aktif etkisini göstermesine yardımcı olacağı açıktır. .Ancak sıcaklık bulutlanma noktasını geçmemelidir.
Kısacası optimum yıkama sıcaklığı, deterjan formülasyonuna ve yıkanan nesneye bağlıdır.Bazı deterjanlar oda sıcaklığında iyi bir deterjan etkisine sahipken, diğerleri soğuk ve sıcak yıkama arasında çok daha farklı bir temizleme gücüne sahiptir.
③ Köpük
Yüksek köpürme gücüne sahip deterjanların iyi bir yıkama etkisine sahip olduğuna inanıldığından, köpürme gücü ile yıkama etkisini karıştırmak adettendir.Araştırmalar, yıkama etkisi ile köpük miktarı arasında doğrudan bir ilişki olmadığını göstermiştir.Örneğin, az köpüren deterjanlarla yıkamak, çok köpüren deterjanlarla yıkamaktan daha az etkili değildir.
Köpük doğrudan yıkama ile ilgili olmasa da, örneğin elde bulaşık yıkarken kiri çıkarmaya yardımcı olduğu durumlar vardır.Halıları yıkarken, köpük ayrıca tozu ve diğer katı kir parçacıklarını da uzaklaştırabilir, halı kiri tozun büyük bir kısmını oluşturur, bu nedenle halı temizleme maddelerinin belirli bir köpürme kabiliyeti olmalıdır.
Köpük gücü, şampuanlama veya banyo sırasında sıvı tarafından üretilen ince köpüğün saçta kayganlık ve rahatlık hissi bıraktığı şampuanlar için de önemlidir.
④ Elyaf çeşitleri ve tekstillerin fiziksel özellikleri
Kirin tutunmasını ve çıkarılmasını etkileyen liflerin kimyasal yapısının yanı sıra, liflerin görünümü ile iplik ve kumaşın organizasyonu kirin ayrılma kolaylığı üzerinde etkilidir.
Yün liflerinin pulları ve pamuk liflerinin kıvrımlı düz şeritlerinin, düz liflere göre kir biriktirme olasılığı daha yüksektir.Örneğin, selüloz filmler (viskon filmler) üzerinde lekelenen karbon siyahının çıkarılması kolayken, pamuklu kumaşlar üzerinde lekelenen karbon karasının yıkanması zordur.Başka bir örnek, polyesterden yapılan kısa lifli kumaşların uzun lifli kumaşlara göre yağ lekesi biriktirmeye daha yatkın olması ve kısa lifli kumaşlardaki yağ lekelerini çıkarmanın da uzun lifli kumaşlardaki yağ lekelerinden daha zor olmasıdır.
Sıkıca bükülmüş iplikler ve sıkı kumaşlar, lifler arasındaki küçük boşluktan dolayı kirin yayılmasına karşı koyabilir, ancak aynı zamanda yıkama sıvısının iç kiri dışarı atmasını da önleyebilir, böylece sıkı kumaşlar kire karşı iyi direnç göstermeye başlar, ancak bir kez lekelenir yıkamak da daha zordur.
⑤ Suyun sertliği
Sudaki Ca2+, Mg2+ ve diğer metal iyonlarının konsantrasyonu, özellikle anyonik yüzey aktif maddeler, daha az çözünür olan ve deterjanlığını azaltacak olan kalsiyum ve magnezyum tuzlarını oluşturan Ca2+ ve Mg2+ iyonlarıyla karşılaştığında, yıkama etkisi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.Sert suda, sürfaktan konsantrasyonu yüksek olsa bile, temizleme özelliği damıtmadakinden çok daha kötüdür.Yüzey aktif maddenin en iyi yıkama etkisine sahip olması için, sudaki Ca2+ iyonlarının konsantrasyonu 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 - 0,1 mg/L) veya altına düşürülmelidir.Bu, deterjana çeşitli yumuşatıcıların eklenmesini gerektirir.
Gönderim Zamanı: 25 Şubat 2022