1. Yüzey gerilimi
Bir sıvının yüzeyinde birim uzunluk başına kasılma kuvvetine, N • M-1'de ölçülen yüzey gerilimi denir.
2. Yüzey aktivitesi ve yüzey aktif madde
Çözücülerin yüzey gerginliğini azaltabilen özelliğe yüzey aktivitesi denir ve yüzey aktivitesi olan maddelere yüzey aktif maddeler denir.
Yüzey aktif madde, sulu çözeltilerde misel ve diğer agregalar oluşturabilen, yüksek yüzey aktivitesine sahip olabilen ve ayrıca ıslatma, emülsifiye edici, köpükleme, yıkama ve diğer fonksiyonlara sahip olabilen yüzey aktif maddelere atıfta bulunur.
3. Sürfaktanın moleküler yapısal özellikleri
Yüzey aktif madde, iki faz arasındaki arayüzey gerginliğini veya sıvıların (genellikle su) yüzey gerginliğini önemli ölçüde değiştirebilen ve ıslatma, köpükleme, emülsifikasyon ve yıkama gibi özelliklere sahip özel yapılar ve özelliklere sahip organik bileşiklerdir.
Yapısal olarak konuşursak, yüzey aktif maddeler, moleküllerinde iki farklı fonksiyonel grup içermenin ortak bir özelliğini paylaşır. Bir uç, yağda çözünür ancak suda çözünmeyen, hidrofobik grup veya hidrofobik grup olarak bilinen uzun zincirli polar olmayan bir gruptur. Bu hidrofobik gruplar genellikle uzun zincirli hidrokarbonlardır, bazen organik flor, organosilikon, organofosfor, organotin zincirleri, vb. Diğer uç suda çözünür bir fonksiyonel gruptur, yani hidrofilik bir grup veya hidrofilik gruptur. Hidrofilik grup, tüm yüzey aktif maddenin suda çözünür olmasını ve gerekli çözünürlüğe sahip olmasını sağlamak için yeterli hidrofilikliğe sahip olmalıdır. Sürfaktanlarda hidrofilik ve hidrofobik grupların varlığı nedeniyle, sıvı fazın en az bir fazında çözünebilirler. Sürfaktanların hidrofilik ve oleofilik özelliklerine amfifilite denir.
4. yüzey aktif maddeler
Yüzey aktif cisimleri, hem hidrofobik hem de hidrofilik gruplara sahip amfifilik moleküllerdir. Hidrofobik sürfaktan grupları genellikle düz zincirli alkil C8-C20, dallı zincir alkil C8-C20, alkilfenil (8-16 alkil karbon atomları ile) gibi uzun zincirli hidrokarbonlardan oluşur. Hidrofobik gruplardaki fark, nispeten küçük türde, nispeten küçük türlerle daha fazla hidrik farklılıklarda bulunur. Bu nedenle, sürfaktanların özellikleri esas olarak hidrofobik grupların boyutuna ve şekline ek olarak hidrofilik gruplarla ilişkilidir. Hidrofilik grupların yapısal değişiklikleri hidrofobik gruplardan daha büyüktür, bu nedenle yüzey aktif cisimlerin sınıflandırılması genellikle hidrofilik grupların yapısına dayanır. Bu sınıflandırma esas olarak hidrofilik grupların iyonik olup olmadığına, bunları anyonik, katyonik, noniyonik, zwitteriyonik ve diğer özel yüzey aktif cisimlerine böler.
5. Yüzey aktif madde sulu çözeltisinin özellikleri
① Arayüzlerde yüzey aktif cisimlerinin adsorpsiyonu
Yüzey aktif madde molekülleri lipofilik ve hidrofilik gruplara sahiptir, bu da onları amfifilik moleküller yapar. Su güçlü bir polar sıvıdır. Sürfaktanlar suda çözündüğünde, polarite benzerliği ve polarite farkı itme prensibine göre, hidrofilik grupları su fazına çekilir ve suda çözülürken, lipofilik grupları suyu iter ve suyu terk eder. Sonuç olarak, yüzey aktif madde molekülleri (veya iyonlar), iki faz arasındaki arayüzde adsorbe ederek iki aşama arasındaki arayüzey gerginliğini azaltır. Arayüz üzerinde daha fazla yüzey aktif madde molekülleri (veya iyonları) adsorbe edilirse, arayüzey gerginliğindeki azalma o kadar büyük olur.
② Adsorpsiyon membranının bazı özellikleri
Adsorpsiyon membranının yüzey basıncı: Yüzey aktif maddeleri, bir adsorpsiyon membranı oluşturmak için gaz-sıvı arayüzünde adsorb. Arayüze sürtünmesiz hareketli bir yüzer plaka yerleştirilirse ve yüzen plaka adsorpsiyon membranını çözelti yüzeyi boyunca iterse, membran yüzey basıncı olarak adlandırılan yüzer plaka üzerinde bir basınç uygular.
Yüzey viskozitesi: Yüzey basıncı gibi, yüzey viskozitesi de çözünmeyen moleküler filmler tarafından sergilenen bir özelliktir. Bir platin halkasını ince bir metal telle askıya alın, düzlemini lavabonun su yüzeyine temas ettirin, platin halkasını döndürün, platin halkası suyun viskozitesi ile engellenir ve genlik, yüzey viskozitesinin ölçülebileceği yavaş yavaş zayıflar. Yöntem: önce saf su yüzeyinde davranış deneyleri, genlik zayıflamasını ölçün, daha sonra yüzey yüz maskesinin oluşumundan sonra zayıflamayı ölçün ve yüzey yüz maskesinin viskozitesini ikisi arasındaki farktan hesaplayın.
Yüzey viskozitesi, yüzey yüz maskesinin sıkılığı ile yakından ilişkilidir. Adsorpsiyon filminin yüzey basıncı ve viskozitesi olduğundan elastik olmalıdır. Adsorpsiyon membranının yüzey basıncı ve viskozitesi ne kadar yüksek olursa, elastik modülü o kadar büyük olur. Yüzey adsorpsiyon filminin elastik modülü, köpük stabilizasyonu sürecinde büyük önem taşımaktadır.
③ misel oluşumu
Sürfaktanların seyreltik çözümü ideal çözümler yasalarını takip eder. Bir çözeltinin yüzeyindeki sürfaktanların adsorpsiyon miktarı, çözeltinin konsantrasyonu ile artar. Konsantrasyon belirli bir değere ulaştığında veya aştığında, adsorpsiyon miktarı artık artmaz. Çözeltideki bu aşırı yüzey aktif madde molekülleri düzensiz veya düzenli bir şekilde mevcuttur. Hem uygulama hem de teori, misel denilen çözeltide agregatlar oluşturduklarını göstermiştir.
Kritik misel konsantrasyonu: Sürfaktanların bir çözeltide misel oluşturduğu minimum konsantrasyona kritik misel konsantrasyonu denir.
④ Ortak yüzey aktif maddenin CMC değeri.
6. Hidrofilik ve oleofilik denge değeri
HLB, bir yüzey aktif maddenin hidrofilik ve lipofilik gruplarının hidrofilik ve lipofilik denge değerlerini temsil eden hidrofilik lipofilik dengeyi temsil eder, yani yüzey aktif maddesinin HLB değerini temsil eder. Yüksek bir HLB değeri, molekülün güçlü hidrofilikliği ve zayıf lipofiliklik olduğunu gösterir; Aksine, güçlü lipofilikliğe ve zayıf hidrofilikliğe sahiptir.
① HLB değeri ile ilgili düzenlemeler
HLB değeri nispi bir değerdir, bu nedenle HLB değerini bir standart olarak formüle ederken, hidrofilik özellikleri olmayan parafinin HLB değeri 0 olarak ayarlanırken, güçlü su çözünürlüğüne sahip sodyum dodesil sülfatın HLB değeri 40'a ayarlanır. Bu nedenle, yüzeyeklerin HLB değeri genellikle 1-40 aralığındadır. Genel olarak konuşursak, HLB değerleri 10'dan daha az olan emülsiförler lipofilikken, 10'dan büyük HLB değerlerine sahip emülsiyonlar hidrofiliktir. Bu nedenle, lipofiliklikten hidrofilikliğe dönüm noktası yaklaşık 10'dur.
7. Emülsifikasyon ve çözünürleştirme etkileri
Birine diğerinde parçacıkların (damlacıklar veya sıvı kristaller) dağılmasıyla oluşan iki karışmaz sıvıya emülsiyon denir. Bir emülsiyon oluştururken, iki sıvı arasındaki arayüzey alanı artar ve sistemi termodinamik olarak dengesiz hale getirir. Emülsiyonu stabilize etmek için, sistemin arayüzey enerjisini azaltmak için üçüncü bir bileşen - emülsiyon - eklenmelidir. Emülsiyoncular yüzey aktif cisimlerine aittir ve ana işlevleri emülsiför olarak hareket etmektir. Bir emülsiyonda damlacıkların bulunduğu faza dağılmış faz (veya iç faz, süreksiz faz) denir ve birbirine bağlanan diğer faza dağılmış ortam (veya dış faz, sürekli faz) denir.
① Emülsiyonlar ve emülsiyonlar
Yaygın emülsiyonlar bir su veya sulu çözelti fazından oluşur ve su ve yağ ile oluşan su ve yağ ile oluşan emülsiyon, dağılımlarına dayanarak iki tipe bölünebilir: suda dağılmış yağ, yağ emülsiyonunda bir su oluşturabilir; Yağda dağılmış su, yağ emülsiyonunda bir su oluşturur, w/o (su/yağ) ile temsil edilir. Ek olarak, sudaki yağda karmaşık su ve yağda sudaki yağ o/w/o emülsiyonlar da oluşabilir.
Emülgatör, arayüzey gerginliğini azaltarak ve tek tabakalı bir yüz maskesi oluşturarak emülsiyonu stabilize eder.
Emülsifikasyonda emülsiyonlaştırıcılar için gereksinimler: A: emülsiförler, iki faz arasındaki arayüzde adsorbe edebilmeli veya zenginleştirebilmeli ve arayüzeysel gerginliği azaltabilmelidir; B: Emülsiyonlar, parçacıklara elektrik yükü vermeli, parçacıklar arasında elektrostatik itmeye neden olmalı veya parçacıkların etrafında stabil, oldukça viskoz bir koruyucu film oluşturmalıdır. Dolayısıyla, emülsiförler olarak kullanılan maddeler, emülsifiye edici etkilere sahip olmak için amfifilik gruplara sahip olmalı ve yüzey aktif cisimleri bu gereksinimi karşılayabilir.
② Emülsiyonun hazırlama yöntemleri ve emülsiyon stabilitesini etkileyen faktörler
Emülsiyonların hazırlanması için iki yöntem vardır: biri, sıvıyı başka bir sıvıdaki küçük parçacıklara dağıtmak için mekanik yöntemler kullanmaktır, bu da endüstride emülsiyonlar hazırlamak için yaygın olarak kullanılan; Başka bir yöntem, bir sıvıyı başka bir sıvı içinde moleküler bir durumda çözmek ve daha sonra bir emülsiyon oluşturmak için uygun şekilde toplanmasına izin vermektir.
Emülsiyonların stabilitesi, parçacık agregasyonuna direnme ve faz ayrılmasına neden olma yeteneklerini ifade eder. Emülsiyonlar önemli serbest enerjiye sahip termodinamik olarak dengesiz sistemlerdir. Bu nedenle, bir emülsiyonun stabilitesi aslında sistemin dengeye ulaşması için gereken süreyi, yani sistemdeki bir sıvının ayrılması gereken süreyi ifade eder.
Yüz maskesinde yağ alkolü, yağ asidi ve yağlı amin gibi polar organik moleküller olduğunda, zarın mukavemeti önemli ölçüde artar. Bunun nedeni, arayüz adsorpsiyon tabakasındaki emülsiyonlu moleküllerin, arayüz yüz maskesinin mukavemetini arttıran bir "kompleks" oluşturmak için alkol, asit ve amin gibi polar moleküllerle etkileşime girmesidir.
İki veya daha fazla yüzey aktif maddeden oluşan emülsiyonlara karışık emülsiförler denir. Karışık emülgatörler su/yağ arayüzü üzerinde adsorborb ve moleküller arası etkileşimler kompleksler oluşturabilir. Moleküller arası güçlü etkileşim nedeniyle, arayüzey gerginliği önemli ölçüde azalır, arayüz üzerinde adsorbe edilen emülsatör miktarı önemli ölçüde artar ve oluşturulan arayüzey yüz maskesinin yoğunluğu ve mukavemeti artar.
Damlacıkların yükü, emülsiyonların stabilitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Kararlı emülsiyonlar tipik olarak elektrik yüklü damlacıklara sahiptir. İyonik emülgatörler kullanılırken, arayüz üzerine adsorbe edilen emülsiyonlu iyonlar, hidrofilik grupları su fazında iken lipofilik gruplarını yağ fazına yerleştirir, böylece damlacıkları şarj eder. Emülsiyon damlacıklarının aynı yükü taşıması nedeniyle, birbirlerini iterler ve kolayca toplanmazlar, bu da stabilitenin artmasına neden olur. Damlacıklar üzerinde adsorbe edilen emülgatör iyonlarının, yükleri o kadar büyük olması ve damlacık birleşmesini önleme yeteneğinin o kadar büyük olduğu ve emülsiyon sistemini daha kararlı hale getirdiği görülebilir.
Emülsiyon dispersiyon ortamının viskozitesi, emülsiyonun stabilitesi üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Genel olarak, dağılma ortamının viskozitesi ne kadar yüksek olursa, emülsiyonun stabilitesi o kadar yüksek olur. Bunun nedeni, dağılım ortamının viskozitesinin yüksek olması, bu da sıvı damlacıklarının Brown hareketini güçlü bir şekilde engellemesi, damlacıklar arasındaki çarpışmayı yavaşlatması ve sistemi sabit tutmasıdır. Emülsiyonlarda genellikle çözünür olan polimer maddeler, sistemin viskozitesini artırabilir ve emülsiyonun stabilitesini artırabilir. Ek olarak, polimer ayrıca emülsiyon sistemini daha kararlı hale getirerek sağlam bir arayüz yüz maskesi oluşturabilir.
Bazı durumlarda, katı toz eklemek emülsiyonu da stabilize edebilir. Katı toz, katı toz üzerindeki yağ ve suyun ıslatma kabiliyetine bağlı olarak su, yağ veya arayüzde değildir. Katı toz su ile tamamen ıslanmazsa ve yağ ile ıslatılabilirse, su yağı arayüzünde kalacaktır.
Katı tozun emülsiyonu stabilize etmemesinin nedeni, arayüzde toplanan tozun, arayüz adsorpsiyon emülgatör moleküllerine benzer arayüz yüz maskesini güçlendirmemesidir. Bu nedenle, katı toz parçacıkları arayüzde ne kadar yakın düzenlenirse, emülsiyon o kadar kararlı olur.
Sürfaktanlar, sulu çözeltide miseller oluşturduktan sonra suda çözünmeyen veya biraz çözünür olan organik bileşiklerin çözünürlüğünü önemli ölçüde artırma yeteneğine sahiptir ve çözelti şu anda şeffaftır. Misellerin bu etkisine çözündürme denir. Çözündürücü etkiler üretebilen yüzey aktif maddelere çözünürler denir ve çözündürülen organik bileşiklere çözündürülmüş bileşikler denir.
8. Köpük
Köpük yıkama işleminde önemli bir rol oynar. Köpük, gazın sıvı veya katı olarak dağıtıldığı dispersiyon sistemini ifade eder. Gaz dispersiyon fazıdır ve sıvı veya katı dispersiyon ortamıdır. Birincisi sıvı köpük olarak adlandırılırken, ikincisine köpük plastik, köpük cam, köpük çimento vb. Gibi katı köpük denir.
(1) Köpük oluşumu
Buradaki köpük, sıvı filmle ayrılmış kabarcıkların biriktirilmesini ifade eder. Dispersed faz (gaz) ile dağılmış ortam (sıvı) ve sıvının düşük viskozitesi arasındaki yoğunluk farkı nedeniyle, köpük her zaman hızlı bir şekilde sıvı seviyesine yükselebilir.
Köpük oluşturma işlemi, sıvıya büyük miktarda gaz getirmektir ve sıvıdaki kabarcıklar sıvı yüzeyine hızlı bir şekilde geri dönerek, az miktarda sıvı ve gazla ayrılmış bir kabarcık agregası oluşturmaktır.
Köpük morfolojide iki dikkate değer özelliğe sahiptir: biri, dağınık faz olarak kabarcıkların genellikle çok yüzlü olmasıdır, çünkü kabarcıkların kesiştiği yerde, sıvı filmin daha ince olma eğilimi vardır, bu da kabarcıkları çokça yapma eğilimi vardır. Sıvı film bir dereceye kadar inceldiğinde, kabarcıklar kırılacaktır; İkincisi, saf sıvı stabil köpük oluşturamaz, ancak köpük oluşturabilen sıvı en az iki veya daha fazla bileşendir. Sulu yüzey aktif madde çözeltisi, köpük üretilmesi kolay tipik bir sistemdir ve köpük üretme yeteneği de diğer özelliklerle ilişkilidir.
İyi köpürme yeteneğine sahip yüzey aktif maddelere köpük ajanları denir. Köpük ajanı iyi köpük yeteneğine sahip olsa da, oluşturulan köpük uzun süre koruyamayabilir, yani stabilitesi iyi olmayabilir. Köpüğün stabilitesini korumak için, köpük stabilizatörü olarak adlandırılan köpük ajanına köpük stabilitesini artırabilecek bir madde eklenir. Yaygın olarak kullanılan köpük stabilizatörleri lauroil dietanolamin ve dodesil dimetil amin oksittir.
(2) Köpük stabilitesi
Köpük termodinamik olarak dengesiz bir sistemdir ve son eğilim, sistemdeki sıvının toplam yüzey alanının azalması ve kabarcık kırılmasından sonra serbest enerjinin azalmasıdır. Köpükleme işlemi, gazı ayıran sıvı filmin kalınlığını yırtana kadar değiştirdiği işlemdir. Bu nedenle, köpüğün stabilitesi esas olarak sıvı deşarj hızı ve sıvı filmin mukavemeti ile belirlenir. Başka etkileyen faktörler de var.
① Yüzey gerilimi
Enerji açısından bakıldığında, düşük yüzey gerilimi köpük oluşumu için daha uygundur, ancak köpüğün stabilitesini garanti edemez. Düşük yüzey gerilimi, düşük basınç farkı, yavaş sıvı deşarj hızı ve yavaş sıvı film incelmesi köpüğün stabilitesine elverişlidir.
② Yüzey viskozitesi
Köpüğün stabilitesini belirleyen anahtar faktör, esas olarak yüzey viskozitesi ile ölçülen yüzey adsorpsiyon filminin sıkılığı ile belirlenen sıvı filmin gücüdür. Deneyler, daha yüksek yüzey viskozitesine sahip çözelti tarafından üretilen köpüğün daha uzun bir ömre sahip olduğunu göstermektedir. Bunun nedeni, yüzeydeki adsorbe edilmiş moleküller arasındaki etkileşimin membran gücünün artmasına yol açması ve böylece köpüğün ömrünü iyileştirmesidir.
③ Çözelti viskozitesi
Sıvının viskozitesi arttığında, sıvı filmdeki sıvının boşaltılması kolay değildir ve sıvı film kalınlığı inceltme hızı yavaştır, bu da sıvı film rüptürünün zamanını geciktirir ve köpüğün stabilitesini arttırır.
④ Yüzey geriliminin 'onarma' etkisi
Sıvı filmin yüzeyinde adsorbe edilen yüzey aktif cisimleri, onarım etkisi olarak adlandırdığımız sıvı film yüzeyinin genişlemesine veya kasılmasına direnme yeteneğine sahiptir. Bunun nedeni, yüzeyde adsorbe edilmiş bir sıvı yüzey aktif maddesi filmi olması ve yüzey alanının genişletilmesi, yüzey adsorbe edilmiş moleküllerin konsantrasyonunu azaltacak ve yüzey gerilimini artıracaktır. Yüzeyi daha da genişletmek daha fazla çaba gerektirecektir. Tersine, yüzey alanı büzülmesi, yüzeydeki adsorbe edilmiş moleküllerin konsantrasyonunu artırarak yüzey gerilimini azaltacak ve daha fazla büzülmeyi engelleyecektir.
⑤ Sıvı bir filmden gazın difüzyonu
Kılcal basıncın varlığı nedeniyle, köpük içindeki küçük kabarcıkların basıncı büyük kabarcıklardan daha yüksektir, bu da küçük kabarcıklardaki gazın sıvı filmden düşük basınçlı büyük kabarcıklara yayılmasına neden olur, bu da küçük kabarcıkların küçülmesi, büyük kabarcıkların büyür ve son olarak foam kırılır. Yüzey aktif madde eklenirse, köpük köpüklenirken düzgün ve yoğun olacaktır ve kötüleşmesi kolay değildir. Yüzey aktif madde sıvı film üzerinde yakından düzenlendiğinden, köpüğü daha kararlı hale getiren havalandırmak zordur.
⑥ Yüzey yükünün etkisi
Köpük sıvı film aynı sembolle şarj edilirse, sıvı filmin iki yüzeyi birbirini iterek sıvı filmin incelmesini veya hatta yıkılmasını önleyecektir. İyonik yüzey aktif cisimleri bu stabilize edici etkiyi sağlayabilir.
Sonuç olarak, sıvı filmin gücü, köpüğün stabilitesini belirlemek için anahtar faktördür. Köpük ajanları ve köpük stabilizatörleri için bir yüzey aktif madde olarak, yüzey adsorbe edilmiş moleküllerin gerginliği ve sıkılığı en önemli faktörlerdir. Yüzeydeki adsorbe edilen moleküller arasındaki etkileşim güçlü olduğunda, adsorbe edilmiş moleküller yakından düzenlendiğinde, sadece yüzey yüz maskesinin kendisinin yüksek mukavemetine sahip olmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda yüzey yüz maskesine bitişik çözeltiyi yüksek yüzey viskozitesi nedeniyle zorlaştırır, bu nedenle sıvı filmin sürdürülmesi için sıvı filmi için nispeten zordur. Ek olarak, yakından düzenlenmiş yüzey molekülleri, gaz moleküllerinin geçirgenliğini de azaltabilir ve böylece köpüğün stabilitesini artırabilir.
(3) Köpüğün yok edilmesi
Köpüğü yok etmenin temel prensibi köpük üretme koşullarını değiştirmek veya köpüğün stabilite faktörlerini ortadan kaldırmaktır, bu nedenle fiziksel ve kimyasal olmak üzere iki yanlış yönlendirme yöntemi vardır.
Fiziksel yasa işlem, köpük çözeltisinin kimyasal bileşimi değişmeden korunurken köpüğün üretildiği koşulları değiştirmektir. Örneğin, dış kuvvet bozukluğu, sıcaklık veya basınç değişikliği ve ultrasonik tedavi, köpüğü ortadan kaldırmak için etkili fiziksel yöntemlerdir.
Kimyasal iftira yöntemi, köpük ajanı ile etkileşime geçmek, köpükteki sıvı filmin gücünü azaltmak ve daha sonra köpükleme amacına ulaşmak için köpüğün stabilitesini azaltmak için bazı maddeler eklemektir. Bu tür maddelere kötüleşenler denir. Çoğu köpüklü yüzey aktif maddelerdir. Bu nedenle, yasa geçirme mekanizmasına göre, köpekler yüzey gerilimini azaltma, yüzey üzerinde kolayca adsorbe edilmesi ve yüzey adsorbe edilmiş moleküller arasında zayıf etkileşimlere sahip olması ve adsorbe edilmiş moleküllerin nispeten gevşek bir düzenleme yapısı ile sonuçlanması gerekir.
Çeşitli köpekler türleri vardır, ancak çoğunlukla iyonik olmayan sürfaktanlardır. İyonik olmayan sürfaktanlar, bulut noktalarının yakınında veya üstünde anti köpük özelliklerine sahiptir ve yaygın olarak dördüncü olarak kullanılır. Alkoller, özellikle dallanma yapıları, yağ asitleri ve esterler, poliamidler, fosfatlar, silikon yağları vb.
(4) köpük ve yıkama
Köpük ve yıkama etkisi arasında doğrudan bir ilişki yoktur ve köpük miktarı yıkama etkisinin iyi veya kötü olduğu anlamına gelmez. Örneğin, iyonik olmayan sürfaktanların köpük performansı sabundan çok daha düşüktür, ancak temizleme güçleri sabundan çok daha iyidir.
Bazı durumlarda, köpük kir çıkarmada yardımcı olur. Örneğin, evde yıkama sofra takımı olduğunda, deterjanın köpüğü yıkanmış yağ damlalarını alabilir; Halı ovarken, köpük toz ve toz gibi katı kiri almaya yardımcı olur. Ek olarak, köpük bazen deterjanın etkili olup olmadığının bir işareti olarak kullanılabilir, çünkü yağ yağı lekeleri deterjanın köpüğünü inhibe edebilir. Çok fazla yağ lekesi ve çok az deterjan olduğunda, köpük olmaz veya orijinal köpük kaybolur. Bazen köpük, durulamanın temiz olup olmadığının bir göstergesi olarak da kullanılabilir. Durulma çözeltisindeki köpük miktarı, deterjan içeriğinin azalmasıyla azalma eğiliminde olduğundan, durulama derecesi köpük miktarı ile değerlendirilebilir.
9. Yıkama işlemi
Geniş anlamda yıkama, istenmeyen bileşenleri yıkanan nesneden çıkarma ve belirli bir amaca ulaşma işlemidir. Her zamanki anlamda yıkama, bir taşıyıcının yüzeyinden kir çıkarma işlemini ifade eder. Yıkama sırasında, kir ve taşıyıcı arasındaki etkileşim, bazı kimyasal maddelerin (deterjanlar gibi) etkisi ile zayıflar veya ortadan kaldırılır, kir ve taşıyıcının kombinasyonunu kir ve deterjan kombinasyonuna dönüştürür, sonuçta kir ve taşıyıcının ayrılmasına neden olur. Yıkanacak nesneler ve çıkarılacak kir çeşitli olduğundan, yıkama çok karmaşık bir süreçtir ve temel yıkama işlemi aşağıdaki basit ilişki ile temsil edilebilir
Taşıyıcı • kir+deterjan = taşıyıcı+kir • deterjan
Yıkama işlemi genellikle iki aşamaya ayrılabilir: biri deterjan etkisi altında kir ve taşıyıcının ayrılmasıdır; İkincisi, müstakil kirin dağılmış ve ortamda asılı olmasıdır. Yıkama işlemi geri dönüşümlü bir işlemdir ve ortamda dağıtılan veya asılı olan kir, ortamdan çamaşırlara da çökebilir. Bu nedenle, mükemmel bir deterjan sadece kiri taşıyıcıdan ayırma yeteneğine sahip olmakla kalmamalı, aynı zamanda kiri dağıtma ve askıya alma ve kiri tekrar birikmesini önleme yeteneğine sahip olmalıdır.
(1) kir türleri
Aynı madde için bile, kir türü, bileşimi ve miktarı kullanım ortamına bağlı olarak değişecektir. Petrol gövdesi kiri esas olarak hayvan ve bitkisel yağların yanı sıra mineral yağları (ham petrol, akaryakıt, kömür katranı vb.) İçerirken, katı kiri esas olarak duman, toz, pas, karbon siyah vb. İçerir. Giysi kiri açısından, insan vücudundan ter, sebum, kan vb. Meyve lekeleri, yenilebilir yağ lekeleri, baharat lekeleri, nişasta vb. Gibi yiyeceklerden kir; Ruj ve oje gibi kozmetiklerin getirdiği kir; Duman, toz, toprak vb. Atmosferden kir; Mürekkep, çay, boya vb. Gibi diğer malzemeler vb. Çeşitli ve çeşitli türlerin olduğu söylenebilir.
Çeşitli kir türleri genellikle üç kategoriye ayrılabilir: katı kir, sıvı kir ve özel kir.
① Yaygın kirli kir, kül, çamur, toprak, pas ve karbon siyahı gibi parçacıkları içerir. Bu parçacıkların çoğu, çoğunlukla negatif bir yüzey yüküne sahiptir ve lifli nesnelere kolayca adsorbe edilir. Genel olarak, katı kiri suda çözülmesi zordur, ancak deterjan çözeltileri ile dağıtılabilir ve asılabilir. Küçük parçacıklara sahip katı kirlerin çıkarılması zordur.
② Sıvı kiri çoğunlukla hayvan ve bitkisel yağlar, yağ asitleri, yağ alkolleri, mineral yağlar ve oksitleri dahil olmak üzere yağda çözünür. Bunlar arasında, hayvan ve bitkisel yağlar ve yağ asitleri alkali ile saponifikasyona tabi tutulabilirken, yağ alkolleri ve mineral yağlar alkali tarafından saptanlaştırılmaz, ancak alkollerde, eter ve hidrokarbon organik çözücülerde çözülebilir ve deterjan squeous çözeltilerle emülsifiye edilebilir ve dağıtılabilir. Yağda çözünür sıvı kiri genellikle lifli nesnelerle güçlü bir etkileşim kuvvetine sahiptir ve liflere sıkıca adsorbe eder.
③ Özel kir, protein, nişasta, kan, ter, sebum, idrar gibi insan sekresyonları ve meyve suyu, çay suyu vb. Bu nedenle, yıkamak oldukça zordur.
Çeşitli kir türleri nadiren tek başına bulunur, genellikle birbirine karıştırılır ve nesnelerde birlikte adsorbe edilir. Kir bazen dış etkiler altında oksitlenebilir, ayrışabilir veya çürüyebilir, bu da yeni kir oluşumuna neden olabilir.
(2) kirin yapışma etkisi
Kıyafetlerin, ellerin vb. Kirlenmesinin nedeni, nesneler ve kir arasında bir tür etkileşim olmasıdır. Kirlerin nesneler üzerindeki çeşitli yapışma etkileri vardır, ancak bunlar esas olarak fiziksel yapışma ve kimyasal yapışmadır.
① Sigara külü, toz, tortu, karbon siyahı ve diğer maddelerin fiziksel yapışması. Genel olarak konuşursak, yapışmış kir ve kontamine nesne arasındaki etkileşim nispeten zayıftır ve kirin çıkarılması da nispeten kolaydır. Farklı kuvvetlere göre, kirin fiziksel yapışması mekanik yapışma ve elektrostatik yapışmaya bölünebilir.
C: Mekanik yapışma esas olarak toz ve tortu gibi katı kirlerin yapışmasını ifade eder. Mekanik yapışma, basit mekanik yöntemlerle neredeyse çıkarılabilen kir için zayıf bir yapışma yöntemidir. Bununla birlikte, kirin parçacık boyutu küçük olduğunda (<0.1um), çıkarmak daha zordur.
B: Elektrostatik yapışma esas olarak yüklü kir parçacıklarının zıt yüklere sahip nesneler üzerindeki etkisi ile kendini gösterir. Çoğu lifli nesne suda negatif bir yük taşır ve kireç gibi pozitif yüklü kirlere kolayca uyulur. Sulu çözeltilerdeki karbon siyah parçacıkları gibi negatif yüklü olmasına rağmen, suda (iyonlar, köprüler gibi davranan çoklu zıt yükler arasında birlikte) pozitif iyonlar (Ca2+, Mg2+, vb. Gibi) tarafından oluşturulan iyon köprüleri aracılığıyla fiberlere yapışabilir.
Statik elektrik basit mekanik eylemden daha güçlüdür, bu da kir çıkarmayı nispeten zorlaştırır.
③ Özel kirlerin çıkarılması
Protein, nişasta, insan sekresyonları, meyve suyu, çay suyu ve diğer kir türleri genel yüzey aktif cisimleri ile çıkarılması zordur ve özel tedavi yöntemleri gerektirir.
Krem, yumurta, kan, süt ve cilt dışkısı gibi protein lekeleri, liflerde pıhtılaşmaya ve denatürasyona eğilimlidir ve daha sıkı yapışır. Protein kirlenmesi için proteaz çıkarmak için kullanılabilir. Proteaz, kirdeki proteinleri suda çözünür amino asitlere veya oligopeptitlere parçalayabilir.
Nişasta lekeleri esas olarak gıdalardan gelirken, et suları, macun vb. Gibi diğerleri nişasta enzimlerinin nişasta lekelerinin hidrolizi üzerinde katalitik bir etkisi vardır, nişasta şekerlere parçalanır.
Lipaz, trigliseritleri çözünür gliserol ve yağ asitlerine ayırmak için insan vücudu tarafından salgılanan sebum, yenilebilir yağlar vb. Gibi geleneksel yöntemlerle uzaklaştırılması zor olan bazı trigliseritlerin ayrışmasını katalize edebilir.
Meyve suyu, çay suyu, mürekkep, ruj vb. Bu tip leke, oksidanlar kullanılarak oksidasyon-azaltma reaksiyonları veya ağartı gibi azalan ajanları, kromofor veya kromofor gruplarının yapısını parçalayan ve bunları daha küçük suda çözünür bileşenlere ayıran ajanla uzaklaştırılabilir.
Kuru temizleme açısından, kabaca üç tür kir vardır.
① Yağda çözünür kir, kuru temizleme çözücülerinde sıvı veya yağlı ve çözünür olan çeşitli yağlar ve yağlar içerir.
② Suda çözünür kir, sulu çözeltide çözünür, ancak kuru temizleme maddelerinde çözünmez. Sulu bir çözelti şeklinde giysilere adsorbe eder ve su buharlaştıktan sonra inorganik tuzlar, nişasta, proteinler vb. Gibi granüler katılar çöker.
③ Yağ suyu çözünmeyen kir, karbon siyahı, çeşitli metal silikatlar ve oksitler gibi hem su hem de kuru temizleme çözücülerinde çözünmez.
Çeşitli kir türlerinin farklı özellikleri nedeniyle, kuru temizleme işlemi sırasında kiri çıkarmanın farklı yolları vardır. Hayvan ve bitkisel yağlar, mineral yağlar ve yağlar gibi yağda çözünür kir, organik çözücülerde kolayca çözünür ve kuru temizleme sırasında kolayca çıkarılabilir. Yağ ve gres için kuru temizleme çözücülerinin mükemmel çözünürlüğü, esasen moleküller arasındaki van der Waals kuvvetlerinden kaynaklanmaktadır.
İnorganik tuzlar, şekerler, proteinler, ter vb. Gibi suda çözünür kirlerin çıkarılması için, kuru temizleme maddesine uygun miktarda su eklemek gerekir, aksi takdirde suda çözünür kirin giysilerden çıkarılması zordur. Ancak suyun kuru temizleme maddelerinde çözülmesi zordur, bu nedenle su miktarını arttırmak için yüzey aktif cisimlerin ilave edilmesi gerekir. Kuru temizleme maddelerinde bulunan su, kiri ve giysilerin yüzeyini nemlendirebilir, bu da yüzey aktif cisimlerinin yüzeydeki adsorpsiyonu için faydalı olan polar yüzey aktif madde gruplarıyla etkileşime girmeyi kolaylaştırır. Ek olarak, yüzey aktif maddeleri misel oluşturduğunda, suda çözünür kir ve su misellere çözündürülebilir. Yüzey aktif maddeleri sadece kuru temizleme çözücülerindeki su içeriğini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda temizleme etkisini arttırmak için kirin yeniden birikmesini de önler.
Suda çözünür kiri çıkarmak için az miktarda su varlığı gereklidir, ancak aşırı su bazı giysilerin deforme olmasına, kırışmasına vb. Neden olabilir, bu nedenle kuru deterjandaki su içeriği orta olmalıdır.
Ne suda çözünür ne de yağda çözünür olmayan kül, çamur, toprak ve karbon siyahı gibi katı parçacıklar, genellikle elektrostatik adsorpsiyonla veya yağ lekeleri ile birleştirilerek giysiye yapışır. Kuru temizlemede, çözücülerin akışı ve etkisi, elektrostatik kuvvetler tarafından adsorbe edilen kirin düşmesine neden olabilirken, kuru temizleme maddeleri yağ lekelerini çözebilir, bu da yağ lekeleri ile birleşen ve kuru temizleme maddesinden düşmek için giysilere yapışan katı parçacıklara neden olabilir. Kuru temizleme maddesindeki az miktarda su ve yüzey aktif cisim, düşen katı kir parçacıklarını stabil bir şekilde askıya alabilir ve dağıtabilir ve giysilere tekrar birikmelerini önleyebilir.
(5) Yıkama etkisini etkileyen faktörler
Yüzey aktif cisimlerin arayüzdeki yönlü adsorpsiyonu ve yüzey (arayüzey) gerginliğinin azaltılması, sıvı veya katı kirlenmenin çıkarılması için ana faktörlerdir. Ancak yıkama işlemi nispeten karmaşıktır ve aynı tip deterjanın yıkama etkisi bile diğer birçok faktörden etkilenir. Bu faktörler arasında deterjan konsantrasyonu, sıcaklık, kirin doğası, lif tipi ve kumaş yapısı yer alır.
① Sürfaktan konsantrasyonu
Çözümdeki yüzey aktif cisimlerinin miselleri yıkama işleminde önemli bir rol oynamaktadır. Konsantrasyon kritik misel konsantrasyonuna (CMC) ulaştığında, yıkama etkisi keskin bir şekilde artar. Bu nedenle, iyi yıkama etkisi elde etmek için çözücü içindeki deterjan konsantrasyonu CMC değerinden daha yüksek olmalıdır. Bununla birlikte, yüzey aktif madde konsantrasyonu CMC değerini aştığında, artan yıkama etkisi daha az önemli hale gelir ve yüzey aktif madde konsantrasyonunda aşırı artış gereksizdir.
Yağ lekelerini uzaklaştırmak için çözündürme kullanılırken, konsantrasyon CMC değerinin üzerinde olsa bile, yüzey aktif madde konsantrasyonunun artmasıyla çözünürleştirme etkisi hala artmaktadır. Şu anda, çok fazla kir bulunan kıyafetlerin kelepçeleri ve yakaları gibi lokal olarak deterjan kullanılması tavsiye edilir. Yıkarken, yüzey aktif cisimlerinin yağ lekeleri üzerindeki çözündürme etkisini geliştirmek için önce bir deterjan tabakası uygulanabilir.
② Sıcaklığın temizleme etkisi üzerinde önemli bir etkisi vardır. Genel olarak, sıcaklığı artırmak kiri çıkarmak için faydalıdır, ancak bazen aşırı sıcaklık da olumsuz faktörlere neden olabilir.
Sıcaklıktaki bir artış kir difüzyonu için faydalıdır. Sıcaklık erime noktalarının üstünde olduğunda katı yağ lekeleri kolayca emülsifiye edilir ve lifler de sıcaklık artışı nedeniyle genleşme derecelerini arttırır. Bu faktörlerin hepsi kirin çıkarılması için faydalıdır. Bununla birlikte, sıkı kumaşlar için, lifler arasındaki mikro boşluklar, kirin çıkarılmasına elverişli olmayan lif genişlemesinden sonra azalır.
Sıcaklık değişiklikleri ayrıca yüzey aktif cisimlerinin çözünürlüğünü, CMC değerini ve misel boyutunu etkiler, böylece yıkama etkisini etkiler. Uzun karbon zinciri yüzey aktif cisimleri, düşük sıcaklıklarda daha düşük çözünürlüğe ve hatta bazen CMC değerinden daha düşük çözünürlüğe sahiptir. Bu durumda, yıkama sıcaklığı uygun şekilde arttırılmalıdır. Sıcaklığın CMC değeri ve misel boyutu üzerindeki etkisi, iyonik ve iyonik olmayan yüzey aktif cisimleri için farklıdır. İyonik yüzey aktif cisimleri için, sıcaklıktaki bir artış genellikle CMC değerinde bir artışa ve misel boyutunda bir azalmaya yol açar. Bu, yıkama çözeltisinde sürfaktan konsantrasyonunun artması gerektiği anlamına gelir. İyonik olmayan sürfaktanlar için, artan sıcaklık, CMC değerinde bir azalmaya ve misel boyutlarında önemli bir artışa yol açar. Uygun şekilde artan sıcaklığın, iyonik olmayan sürfaktanların yüzey aktivitelerini uygulamasına yardımcı olabileceği görülebilir. Ancak sıcaklık bulut noktasını aşmamalıdır.
Kısacası, en uygun yıkama sıcaklığı deterjan formülü ve yıkanan nesne ile ilişkilidir. Bazı deterjanların oda sıcaklığında iyi temizleme etkileri vardır, bazı deterjanlar ise soğuk ve sıcak yıkama için önemli ölçüde farklı temizleme etkileri vardır.
③ Köpük
İnsanlar genellikle köpükleme yeteneğini yıkama etkisi ile karıştırırlar ve güçlü köpükleme yeteneğine sahip deterjanların daha iyi yıkama etkileri olduğuna inanırlar. Sonuçlar, yıkama etkisinin doğrudan köpük miktarı ile ilişkili olmadığını göstermektedir. Örneğin, yıkama için düşük köpüklü deterjan kullanılması, yüksek köpük deterjanından daha kötü bir yıkama etkisi yoktur.
Köpük doğrudan yıkama ile ilişkili olmasa da, köpük bazı durumlarda kiri çıkarmak için hala yararlıdır. Örneğin, yıkama sıvısının köpüğü, bulaşıkları elle yıkarken yağ damlalarını taşıyabilir. Halıyı ovarken, köpük toz gibi katı kir parçacıklarını da alabilir. Toz, halı kiri büyük bir oranını açıklar, bu nedenle halı temizleyicinin belirli köpük kabiliyetine sahip olması gerekir.
Köpük gücü şampuan için de önemlidir. Saç yıkarken veya banyo yaparken sıvı tarafından üretilen ince köpük, insanları rahat hissettirir.
④ Lif türleri ve tekstillerin fiziksel özellikleri
Kirlerin yapışmasını ve çıkarılmasını etkileyen liflerin kimyasal yapısına ek olarak, liflerin ortaya çıkması ve ipliklerin ve kumaşların organizasyonel yapısı da kir çıkarmanın zorluğu üzerinde bir etkiye sahiptir.
Yün liflerinin ölçekleri ve pamuk liflerinin düz şerit benzeri yapısı, kir biriktirmeye pürüzsüz liflerden daha eğilimlidir. Örneğin, selüloz filmine (yapışkan film) yapışan karbon siyahının çıkarılması kolaydır, pamuk kumaşa yapışmış karbon siyah yıkanması zordur. Örneğin, polyester kısa elyaf kumaşlar, yağ lekeleri biriktirmeye uzun elyaf kumaşlardan daha eğilimlidir ve kısa lif kumaşlarındaki yağ lekelerinin uzaklaştırılması da uzun elyaf kumaşlarındakinden daha zordur.
Sıkı bükülmüş iplikler ve sıkı kumaşlar, lifler arasındaki küçük mikro boşluklar nedeniyle, kir istilasına direnebilir, ancak aynı zamanda temizlik çözeltisinin iç kiri çıkarmasını önleyebilir. Bu nedenle, sıkı kumaşlar başlangıçta kire karşı iyi bir dirence sahiptir, ancak kontamine bir kez temizlemek de zordur.
⑤ Suyun sertliği
Suda Ca2+ve Mg2+gibi metal iyonlarının konsantrasyonu, özellikle anyonik yüzey aktif maddelerinin Ca2+ve Mg2+iyonlarıyla karşılaştığında, temizlik yeteneklerini azaltabilen zayıf çözünürlüğe sahip kalsiyum ve magnezyum tuzları oluşturmak için önemli bir etkiye sahiptir. Sürfaktan konsantrasyonu sert su bakımından yüksek olsa bile, temizleme etkileri hala damıtma işleminden çok daha kötüdür. Yüzey aktif cisimlerinin en iyi yıkama etkisini elde etmek için, sudaki Ca2+iyonlarının konsantrasyonu 1 × 10-6mol/L'nin altına düşürülmelidir (CACO3 0.1 mg/L'ye düşürülmelidir). Bu, deterjana çeşitli yumuşatıcılar eklenmesini gerektirir.
Gönderme Zamanı: Ağu-16-2024