9 mối quan hệ hàng đầu giữa chất hoạt động bề mặt và nhà máy nhuộm

9 mối quan hệ hàng đầu giữa chất hoạt động bề mặt và nhà máy nhuộm
Sức căng bề mặt

Lực co lại trên bề mặt chất lỏng ở bất kỳ đơn vị chiều dài nào được gọi là sức căng bề mặt, được đo bằng N · m − 1。

Hoạt động bề mặt

Các tính chất làm giảm sức căng bề mặt của dung môi được gọi là hoạt động bề mặt và các chất có tính chất này được gọi là chất biểu hoạt。

Chất hoạt động bề mặt có khả năng kết hợp với các liên kết phân tử trong dung dịch nước để tạo thành các liên kết như micellar, có hoạt động bề mặt cao, đồng thời làm ướt, nhũ tương, tạo bọt, rửa và các tác dụng khác, được gọi là chất hoạt động bề mặt。

Ba

Chất hoạt động bề mặt là một hợp chất hữu cơ có cấu trúc và tính chất đặc biệt, có thể thay đổi đáng kể sức căng giao diện giữa hai pha hoặc sức căng bề mặt của chất lỏng (nói chung là nước), có tính chất làm ướt, tạo bọt, nhũ tương, rửa và vân vân。

Về mặt cấu trúc, các chất hoạt động bề mặt có một đặc điểm chung là các phân tử của chúng chứa hai nhóm có tính chất khác nhau。 Một đầu là một nhóm không phân cực chuỗi dài hòa tan trong dầu và không hòa tan trong nước, còn được gọi là nhóm kỵ nước hoặc nhóm chống nước。 Nhóm kỵ nước này thường là hydrocarbon chuỗi dài và đôi khi cũng được sử dụng cho organofluorine, silicon, organophosphate, chuỗi organothiếc, v。v。 Ở đầu kia là nhóm tan trong nước, nhóm ưa nước hoặc nhóm loại bỏ dầu。 Nhóm hydrophilic phải đủ hydrophilic để đảm bảo rằng toàn bộ chất hoạt động bề mặt hòa tan trong nước và có độ hòa tan cần thiết。 Vì các chất hoạt động bề mặt chứa các nhóm ưa nước và kỵ nước, chúng có thể hòa tan trong ít nhất một pha lỏng。 Tính ưa nước và lipophilic của chất hoạt động bề mặt này được gọi là amphiphilic。

Thứ hai
Bốn。

Chất hoạt động bề mặt là một phân tử lưỡng tính kỵ nước và ưa nước。 Nhóm kỵ nước của chất hoạt động bề mặt thường bao gồm hydrocarbon chuỗi dài, chẳng hạn như alkyl chuỗi thẳng C8~C20, alkyl chuỗi nhánh C8~C30, alkyl phenyl (số nguyên tử alkyl carbon là 8~16), v。v。 Sự khác biệt giữa các nhóm kỵ nước ít hơn và chủ yếu được thể hiện trong sự thay đổi cấu trúc của chuỗi hydrocarbon。 Và có nhiều loại nhóm hydrophilic hơn, vì vậy hiệu suất của chất hoạt động bề mặt chủ yếu liên quan đến nhóm hydrophilic ngoài kích thước và hình dạng của nhóm kỵ nước。 Cấu trúc của nhóm hydrophilic thay đổi nhiều hơn nhóm kỵ nước, vì vậy việc phân loại các chất hoạt động bề mặt thường dựa trên cấu trúc của nhóm hydrophilic。 Phân loại này dựa trên việc nhóm ưa nước có phải là ion hay không và được chia thành anion, cation, nonion, lưỡng tính và các loại chất hoạt động bề mặt đặc biệt khác。

Năm。

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

Phân tử surfactant là các phân tử amphiphilic có cả nhóm lipophilic và hydrophilic。 Khi chất hoạt động bề mặt hòa tan trong nước, nhóm hydrophilic của nó bị nước thu hút và hòa tan trong nước, trong khi nhóm lipophilic của nó bị nước đẩy lùi và rời khỏi nước, dẫn đến các phân tử (hoặc ion) của chất hoạt động bề mặt được hấp thụ trên giao diện hai pha, do đó làm giảm căng thẳng giao diện giữa hai pha。 Càng nhiều phân tử chất hoạt động bề mặt (hoặc ion) được hấp thụ trên giao diện, sự giảm căng thẳng của giao diện càng lớn。

② Một số tính chất của màng hấp phụ

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

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

Độ nhớt bề mặt liên quan chặt chẽ đến độ bền của màng bề mặt, và vì màng hấp phụ có áp suất bề mặt và độ nhớt, nó phải đàn hồi。 Áp suất bề mặt càng cao, độ nhớt của màng hấp phụ càng cao, mô đun đàn hồi của nó càng cao。 Mô đun đàn hồi của màng hấp phụ bề mặt đóng một vai trò quan trọng trong quá trình ổn định bong bóng。

③ Sự hình thành micellar

Dung dịch loãng của chất hoạt động bề mặt tuân theo luật mà dung dịch lý tưởng tuân theo。 Lượng chất hoạt động bề mặt hấp phụ trên bề mặt của dung dịch tăng lên khi nồng độ của dung dịch tăng lên, và khi nồng độ đạt hoặc vượt quá một giá trị nhất định, lượng chất hấp phụ không còn tăng nữa, và các phân tử hoạt động bề mặt dư thừa này tồn tại trong dung dịch một cách tình cờ hoặc một cách thường xuyên。 Cả thực tiễn và lý thuyết đều chỉ ra rằng chúng tạo thành các liên kết trong dung dịch, được gọi là micelles。

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

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

Sáu

HLB là viết tắt của cân bằng hydrophilic-lipophilic, đại diện cho cân bằng hydrophilic và lipophilic của các nhóm hoạt động bề mặt, tức là giá trị HLB của chất hoạt động bề mặt。 Giá trị HLB lớn đại diện cho các phân tử hydrophilic mạnh và lipophilic yếu; Ngược lại, lipophilic mạnh và hydrophilic yếu。

Quy định giá trị HLB

Giá trị HLB là một giá trị tương đối, vì vậy khi giá trị HLB được phát triển, theo tiêu chuẩn, giá trị HLB cho parafin không ưa nước được chỉ định là 0 và natri dodecyl sulfate hòa tan trong nước hơn có giá trị HLB là 40。 Do đó, giá trị HLB của chất hoạt động bề mặt thường nằm trong khoảng từ 1 đến 40。 Nói chung, các chất nhũ hóa có giá trị HLB nhỏ hơn 10 là lipophilic, trong khi các chất nhũ hóa lớn hơn 10 là hydrophilic。 Vì vậy, bước ngoặt từ lipophilic đến hydrophilic là khoảng 10。

Dựa trên giá trị HLB của chất hoạt động bề mặt, có thể thu được khái niệm chung về cách sử dụng có thể có của nó, như được trình bày trong Bảng 1-3。

Loại
Bảy

Hai chất lỏng không hòa tan lẫn nhau, một chất phân tán trong một dạng hạt (giọt hoặc tinh thể lỏng) tạo thành một hệ thống gọi là nhũ tương。 Hệ thống này không ổn định về mặt nhiệt động học do sự gia tăng diện tích ranh giới của hai chất lỏng tại thời điểm hình thành nhũ tương。 Để ổn định nhũ tương, cần phải thêm một thành phần thứ ba - chất nhũ hóa - để giảm năng lượng giao diện của hệ thống。 Chất nhũ hóa thuộc về chất hoạt động bề mặt, vai trò chính của nó là hoạt động như nhũ tương。 Tương xứng tồn tại dưới dạng giọt trong nhũ tương là pha phân tán (hoặc pha bên trong, pha không liên tục) và tương xứng khác được liên kết với nhau là môi trường tán xạ (hoặc pha bên ngoài, pha liên tục)。

① Chất nhũ hóa và nhũ tương

nhũ tương phổ biến, một pha là dung dịch nước hoặc nước, pha kia là các chất hữu cơ không hòa tan với nước, chẳng hạn như dầu mỡ, sáp, v。v。 nhũ tương được hình thành bởi nước và dầu có thể được chia thành hai loại theo sự phân tán của nó: dầu phân tán trong nước để tạo thành nhũ tương loại dầu trong nước, Được biểu thị bằng O/W (dầu/nước): Nước phân tán trong dầu để tạo thành nhũ tương dạng dầu trong nước, được biểu thị bằng W/O (nước/dầu)。 Nó cũng có thể được hình thành trong hỗn hợp nước gói dầu loại W/O/W và nước gói dầu loại O/W/O đa nhũ tương。

Chất nhũ hóa ổn định nhũ tương bằng cách giảm căng thẳng giao diện và hình thành mặt nạ ranh giới phân tử đơn。

Yêu cầu của chất nhũ hóa:

a: Chất nhũ hóa phải có khả năng hấp thụ hoặc làm giàu giao diện giữa hai pha, do đó làm giảm căng thẳng giao diện;

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

Do đó, các chất được sử dụng làm chất nhũ hóa phải có nhóm lưỡng tính để nhũ hóa, và các chất hoạt động bề mặt có thể đáp ứng yêu cầu này。

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

Có hai phương pháp chuẩn bị nhũ tương: một là phân tán chất lỏng của các hạt nhỏ vào chất lỏng khác bằng phương pháp cơ học, chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp để chuẩn bị nhũ tương; Một loại khác là hòa tan chất lỏng ở trạng thái phân tử trong một chất lỏng khác để nó tích tụ đúng cách để tạo thành nhũ tương。

Sự ổn định của nhũ tương là khả năng ngăn chặn sự tích tụ của các hạt dẫn đến sự tách pha。 Nhũ tương là một hệ thống không ổn định nhiệt động học với năng lượng tự do lớn。 Vì vậy, sự ổn định của cái gọi là nhũ tương thực sự là thời gian cần thiết để hệ thống đạt được trạng thái cân bằng, tức là thời gian cần thiết để một chất lỏng trong hệ thống tách ra。

Khi mặt nạ giới hạn kết hợp với các phân tử hữu cơ phân cực như rượu béo, axit béo và amin béo, độ bền màng cao hơn đáng kể。 Điều này là do, trong lớp hấp phụ giao diện, các phân tử chất nhũ hóa tạo thành "phức hợp" với các phân tử phân cực như alkyl, axit và amin, làm tăng sức mạnh của mặt nạ ranh giới。

Chất nhũ hóa bao gồm nhiều hơn hai chất hoạt động bề mặt được gọi là chất nhũ hóa hỗn hợp。 Chất nhũ hóa hỗn hợp hấp phụ trên giao diện nước/dầu; Các phức hợp có thể được hình thành bởi sự tương tác giữa các phân tử。 Do tác động giữa các phân tử mạnh, căng thẳng giao diện giảm đáng kể, lượng hấp phụ của chất nhũ hóa trên giao diện tăng lên đáng kể, mật độ màng giao diện được hình thành tăng lên và sức mạnh tăng lên。

Điện tích của các hạt có ảnh hưởng đáng kể đến sự ổn định của nhũ tương。 Một nhũ tương ổn định, trong đó các hạt thường được tích điện。 Khi sử dụng chất nhũ hóa ion, các nhóm lipophilic của các ion nhũ hóa được hấp thụ trên giao diện được đưa vào pha dầu, trong đó các nhóm hydrophilic được tích điện。 Vì các hạt nhũ tương có cùng điện tích, chúng đẩy nhau và không dễ kết hợp, do đó cải thiện sự ổn định。 Có thể thấy rằng càng nhiều ion nhũ hóa được hấp thụ trên hạt, điện tích càng lớn, khả năng ngăn chặn sự kết tụ hạt càng mạnh và hệ thống nhũ tương càng ổn định。

Độ nhớt của môi trường phân tán nhũ tương có ảnh hưởng nhất định đến sự ổn định của nhũ tương。 Thông thường, độ nhớt của môi trường phân tán càng cao, sự ổn định của nhũ tương càng cao。 Điều này là do độ nhớt lớn của môi trường phân tán, có tác động mạnh mẽ đến chuyển động Brown của các hạt lỏng, làm chậm sự va chạm giữa các hạt lỏng và giữ cho hệ thống ổn định。 Thông thường, các chất polymer có thể hòa tan trong nhũ tương có thể làm tăng độ nhớt của hệ thống và làm cho nhũ tương ổn định hơn。 Ngoài ra, polymer có thể tạo thành một màng giao diện mạnh mẽ, làm cho hệ thống nhũ tương ổn định hơn。

Trong một số trường hợp, việc bổ sung bột rắn cũng có thể ổn định nhũ tương。 Bột rắn là trên nước, dầu hoặc bề mặt, tùy thuộc vào khả năng làm ẩm của dầu, nước đối với bột rắn, nếu bột rắn không được làm ẩm hoàn toàn bằng nước và cũng được làm ẩm bằng dầu, nó sẽ còn lại trên bề mặt của nước và dầu。

Bột rắn không làm cho nhũ tương ổn định, vì bột thu thập tại giao diện tăng cường mặt nạ ranh giới, tương tự như sự hấp thụ giao diện của các phân tử nhũ hóa, do đó vật liệu bột rắn càng được sắp xếp chặt chẽ tại giao diện, nhũ tương càng ổn định。

Chất hoạt động bề mặt có khả năng tăng đáng kể độ hòa tan của các chất hữu cơ không hòa tan hoặc hơi hòa tan sau khi hình thành micellar trong dung dịch nước, khi dung dịch trong suốt。 Tác dụng này của micellar được gọi là hypolysis。 Các chất hoạt động bề mặt có thể tạo ra tác dụng làm tan được gọi là chất làm tan và các chất hữu cơ làm tan được gọi là chất làm tan。

Tám

Bọt đóng một vai trò quan trọng trong quá trình giặt。 Bọt là một hệ thống phân tán phân tán khí trong chất lỏng hoặc chất rắn, sử dụng khí làm pha phân tán, chất lỏng hoặc chất rắn làm môi trường phân tán, trước đây được gọi là bọt lỏng, sau này được gọi là bọt rắn, chẳng hạn như bọt, bọt thủy tinh, bọt xi măng, v。v。

(1) Sự hình thành bọt

Bọt ở đây đề cập đến một tập hợp các bong bóng được tách ra bởi một màng lỏng。 Do sự khác biệt lớn về mật độ giữa pha phân tán (khí) và môi trường phân tán (chất lỏng), kết hợp với độ nhớt thấp của chất lỏng, loại bong bóng này luôn nổi lên nhanh chóng trên bề mặt chất lỏng。

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

Bong bóng có hai đặc điểm nổi bật về hình thái: một là bong bóng như một pha phân tán thường có hình dạng đa diện, điều này là do tại giao điểm của bong bóng, màng lỏng có xu hướng mỏng hơn, làm cho bong bóng trở thành một khối đa diện, khi màng mỏng đến một mức độ nhất định, nó sẽ gây ra bong bóng vỡ; Thứ hai, chất lỏng tinh khiết không thể tạo thành bọt ổn định, chất lỏng có thể tạo thành bọt là ít nhất hai hoặc nhiều thành phần。 Dung dịch nước của chất hoạt động bề mặt là một hệ thống điển hình dễ tạo bọt và khả năng tạo bọt của nó cũng liên quan đến các tính chất khác。

Chất hoạt động bề mặt có khả năng tạo bọt tốt được gọi là chất tạo bọt。 Mặc dù chất tạo bọt có khả năng tạo bọt tốt, nhưng bọt hình thành có thể không được duy trì lâu dài, tức là sự ổn định của nó không nhất thiết phải tốt。 Để duy trì sự ổn định của bọt, chất làm tăng sự ổn định của bọt thường được thêm vào chất tạo bọt, chất này được gọi là chất ổn định bọt, chất ổn định thường được sử dụng là dodecyl diethylamine và dodecyl diethylamine oxit。

(2) Sự ổn định của bọt

Bong bóng là một hệ thống nhiệt động học không ổn định và xu hướng cuối cùng là giảm tổng diện tích bề mặt của chất lỏng trong hệ thống và giảm năng lượng tự do sau khi bong bóng vỡ。 Quá trình khử bọt là quá trình trong đó màng chất lỏng tách khí trở nên dày hơn và mỏng hơn cho đến khi vỡ。 Do đó, sự ổn định của bọt chủ yếu được xác định bởi tốc độ xả chất lỏng và cường độ của màng chất lỏng。 Các yếu tố sau đây cũng có thể ảnh hưởng đến điều này。

Hình thứcHình thức b

(3) Phá hủy bọt

Nguyên tắc cơ bản của sự phá hủy bọt là thay đổi các điều kiện tạo ra bọt hoặc loại bỏ các yếu tố ổn định của bọt, vì vậy có cả phương pháp khử bọt vật lý và hóa học。

Khử bọt vật lý đề cập đến việc thay đổi điều kiện sản xuất bọt trong khi vẫn duy trì thành phần hóa học của dung dịch bọt như nhiễu bên ngoài, thay đổi nhiệt độ hoặc áp suất và sonication là tất cả các phương pháp vật lý hiệu quả để loại bỏ bọt。

Phương pháp khử bọt hóa học đề cập đến việc thêm một chất nhất định và tương tác với chất tạo bọt, làm giảm cường độ của màng lỏng trong bọt, do đó làm giảm sự ổn định của bọt và đạt được mục đích khử bọt, chất này được gọi là chất khử bọt。 Hầu hết các chất chống bọt là các chất hoạt động bề mặt。 Do đó, theo cơ chế chống bọt, chất chống bọt nên có khả năng giảm sức căng bề mặt mạnh mẽ, dễ hấp phụ trên bề mặt và tương tác giữa các phân tử hấp phụ bề mặt yếu hơn, các phân tử hấp phụ được sắp xếp thành các cấu trúc lỏng lẻo hơn。

Có nhiều loại chất chống bọt khác nhau, nhưng về cơ bản tất cả đều là chất hoạt động bề mặt không ion。 Chất hoạt động bề mặt không ion có đặc tính chống bọt gần hoặc trên điểm đục và thường được sử dụng làm chất chống bọt。 Các alkys, đặc biệt là các alkys có cấu trúc nhánh, axit béo và các este axit béo, polyamide, phosphate, dầu silicone, v。v。 cũng thường được sử dụng làm chất chống bọt tuyệt vời。

(4) Bọt và giặt

Không có mối liên hệ trực tiếp nào giữa bọt và hiệu quả giặt, và số lượng bọt không thể chỉ ra hiệu quả của việc giặt。 Ví dụ, các chất hoạt động bề mặt không ion ít gây phồng rộp hơn xà phòng, nhưng chúng khử nhiễm tốt hơn nhiều so với xà phòng。

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

Chín

Nói chung, rửa là quá trình loại bỏ các thành phần không mong muốn khỏi các vật được rửa và đạt được một số mục đích nhất định。 Làm sạch theo nghĩa thông thường đề cập đến quá trình loại bỏ bụi bẩn trên bề mặt của tàu sân bay。 Trong quá trình giặt, tác dụng của một số hóa chất (như chất tẩy rửa, v。v。) làm suy yếu hoặc loại bỏ sự tương tác giữa bụi bẩn và chất mang, biến sự kết hợp của bụi bẩn với chất mang thành sự kết hợp của bụi bẩn với chất tẩy rửa, cuối cùng tách bụi bẩn khỏi chất mang。 Bởi vì các đối tượng để rửa và bụi bẩn để loại bỏ rất đa dạng, rửa là một quá trình rất phức tạp và quá trình cơ bản của rửa có thể được thể hiện bằng các mối quan hệ đơn giản sau đây。

Carrie · Dirt+Chất tẩy rửa=Carrier+Dirt · Chất tẩy rửa

Quá trình giặt thường có thể được chia thành hai giai đoạn: đầu tiên, dưới tác động của chất tẩy rửa, bụi bẩn được tách ra khỏi chất mang; Thứ hai, bụi bẩn tách biệt được phân tán và lơ lửng trong môi trường。 Quá trình rửa là một quá trình có thể đảo ngược, và bụi bẩn phân tán và lơ lửng trong môi trường cũng có thể được tái kết tủa từ môi trường vào các đối tượng được rửa。 Do đó, ngoài khả năng loại bỏ bụi bẩn khỏi tàu sân bay, một chất tẩy rửa tốt sẽ có thể phân tán và lơ lửng bụi bẩn và ngăn chặn bụi bẩn lắng đọng trở lại。

(1) Loại bụi bẩn

Ngay cả đối với cùng một mặt hàng, loại, thành phần và số lượng bụi bẩn có thể khác nhau tùy thuộc vào môi trường sử dụng。 Bụi bẩn cơ thể dầu chủ yếu là một số loại dầu động vật và thực vật và dầu khoáng (như dầu thô, dầu nhiên liệu, than đá, v。v。), bụi bẩn rắn chủ yếu là bồ hóng, tro, rỉ sét, carbon đen, v。v。 Về bụi bẩn quần áo, có bụi bẩn từ cơ thể con người, chẳng hạn như mồ hôi, bã nhờn, máu, v。v。; Bụi bẩn trong thực phẩm, chẳng hạn như vết bẩn trái cây, vết dầu nấu ăn, vết gia vị, tinh bột, v。v。; bụi bẩn của mỹ phẩm, chẳng hạn như son môi, sơn móng tay, vv; bụi bẩn trong khí quyển, chẳng hạn như tro khói, bụi, đất, vv; Khác, chẳng hạn như mực, trà, sơn vv Nó có nhiều loại khác nhau。

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

① Bụi bẩn rắn

Bụi bẩn rắn phổ biến bao gồm tro, bụi bẩn, rỉ sét và các hạt carbon đen。 Hầu hết các bề mặt của các hạt này mang điện tích và hầu hết mang điện âm và dễ dàng hấp phụ vào các sản phẩm sợi。 Bụi bẩn rắn thường khó hòa tan trong nước, nhưng có thể được phân tán và lơ lửng bằng dung dịch tẩy rửa。 Bụi bẩn rắn với các điểm khối lượng nhỏ hơn khó loại bỏ hơn。

② Chất lỏng bẩn

Bụi bẩn lỏng chủ yếu hòa tan trong dầu, bao gồm dầu thực vật và dầu động vật, axit béo, rượu béo, dầu khoáng và các oxit của chúng。 Trong số này, dầu động vật và thực vật, axit béo và kiềm có thể xảy ra saponization, trong khi rượu béo, dầu khoáng không được saponization kiềm, nhưng hòa tan trong alkyd, ether và hydrocarbon dung môi hữu cơ, cũng như nhũ tương và phân tán của dung dịch nước tẩy rửa。 Bụi bẩn hòa tan trong dầu thường có lực mạnh đối với các mặt hàng sợi và được hấp thụ mạnh hơn vào sợi。

③ Bụi bẩn đặc biệt

Bụi bẩn đặc biệt bao gồm protein, tinh bột, máu, dịch tiết của cơ thể như mồ hôi, bã nhờn, nước tiểu, nước trái cây và nước trà。 Hầu hết các loại bụi bẩn này có thể được hấp thụ mạnh mẽ về mặt hóa học trên các sản phẩm sợi。 Do đó, rất khó để làm sạch。

Các loại bụi bẩn khác nhau hiếm khi được tìm thấy một mình, nhưng thường được trộn lẫn với nhau và hấp thụ vào các vật thể。 Bụi bẩn đôi khi có thể bị oxy hóa, phân hủy hoặc thối rữa dưới ảnh hưởng bên ngoài, tạo ra bụi bẩn mới。

(2) bám dính bụi bẩn

Quần áo, tay, v。v。 có thể bị bẩn vì có một số loại tương tác giữa các vật thể và bụi bẩn。 Bụi bẩn bám vào vật thể theo nhiều cách khác nhau, nhưng không có gì khác ngoài vật lý và hóa học。

① Sự bám dính của tro, bụi, đất, cát và than với quần áo là một loại bám dính vật lý。 Nói chung, bằng cách gắn bụi bẩn này, tác dụng giữa nó và các vật bị ô nhiễm tương đối yếu và việc loại bỏ bụi bẩn cũng tương đối dễ dàng。 Tùy thuộc vào lực, độ bám dính vật lý của bụi bẩn có thể được chia thành độ bám dính cơ học và độ bám dính tĩnh điện。

A: Độ bám dính cơ học

Loại bám dính này chủ yếu đề cập đến sự bám dính của một số chất bẩn rắn như bụi, đất và cát。 Độ bám dính cơ học là một trong những dạng bám dính bụi bẩn yếu và có thể được loại bỏ gần như bằng cơ học thuần túy, nhưng khó loại bỏ hơn khi bụi bẩn nhỏ (<0,1um)。

B: bám dính tĩnh điện

Sự kết dính tĩnh điện chủ yếu được thể hiện dưới dạng tác động của các hạt bụi bẩn tích điện lên các vật có điện tích ngược lại。 Hầu hết các vật thể dạng sợi mang điện âm trong nước và có thể dễ dàng bị bám vào một số bụi bẩn tích điện dương, chẳng hạn như vôi。 Một số bụi bẩn, mặc dù mang điện âm, chẳng hạn như các hạt carbon đen trong dung dịch nước, có thể dính vào sợi bằng cầu ion (ion giữa nhiều vật mang điện âm hoạt động giống như cầu nối) được hình thành bởi các ion dương trong nước như Ca2+, Mg2+, v。v。

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

② Độ bám dính hóa học

Kết dính hóa học đề cập đến hiện tượng bụi bẩn tác động lên một vật thể thông qua liên kết hóa học hoặc liên kết hydro。 Ví dụ, bụi bẩn rắn phân cực, protein, rỉ sét, v。v。, được gắn vào các mặt hàng sợi, trong sợi có các nhóm carboxyl, hydroxyl, amide và các nhóm khác, dễ dàng hình thành liên kết hydro với axit béo, rượu béo trong bụi bẩn dầu。 Lực hóa học thường mạnh, do đó bụi bẩn liên kết mạnh hơn với vật thể。 Loại bụi bẩn này rất khó loại bỏ bằng các phương pháp thông thường và đòi hỏi các phương pháp đặc biệt để xử lý。

Mức độ bám dính của bụi bẩn có liên quan đến bản chất của chính bụi bẩn và bản chất của vật thể bám vào。 Nói chung, các hạt dễ dàng dính vào các sản phẩm sợi。 Kết cấu của bụi bẩn rắn càng nhỏ, độ bám dính càng mạnh。 Bụi bẩn phân cực trên các vật thể ưa nước như bông và thủy tinh có độ bám dính mạnh hơn bụi bẩn không phân cực。 Bụi bẩn không phân cực có độ bám dính mạnh hơn bụi bẩn phân cực, chẳng hạn như chất béo phân cực, bụi và đất sét, và ít có khả năng loại bỏ và làm sạch。

(3) Cơ chế loại bỏ bụi bẩn

Mục đích của việc rửa là để loại bỏ bụi bẩn。 Trong môi trường ở một nhiệt độ nhất định (chủ yếu là nước)。 Sử dụng các tác dụng vật lý và hóa học khác nhau của chất tẩy rửa để làm suy yếu hoặc loại bỏ tác dụng của bụi bẩn và các vật được rửa, dưới tác động của một lực cơ học nhất định (ví dụ: ma sát tay, khuấy máy giặt, sốc nước), để làm cho bụi bẩn và các vật được rửa ra khỏi mục đích khử nhiễm。

① Cơ chế loại bỏ bụi bẩn lỏng

A: Làm ướt

Chất lỏng bụi bẩn chủ yếu là dầu。 Dầu làm ẩm hầu hết các mặt hàng dạng sợi và lan rộng ít nhiều trên bề mặt của vật liệu dạng sợi dưới dạng màng dầu。 Bước đầu tiên trong quá trình giặt là làm ướt bề mặt bằng dung dịch giặt。 Để dễ minh họa, bề mặt của sợi có thể được coi là bề mặt rắn mịn。

B: Tách dầu - Cơ chế uốn

Bước thứ hai của hành động rửa là loại bỏ dầu mỡ, loại bỏ bụi bẩn lỏng được thực hiện bằng một loại cuộn dây。 Bụi bẩn lỏng ban đầu tồn tại trên bề mặt dưới dạng màng dầu khuếch tán, dưới tác dụng làm ẩm ưu tiên của chất lỏng rửa trên bề mặt rắn (tức là bề mặt sợi), nó từng bước uốn thành hạt dầu, được thay thế bằng chất lỏng rửa và cuối cùng rời khỏi bề mặt dưới tác động của một lực bên ngoài nhất định。

② Cơ chế loại bỏ bụi bẩn rắn

Việc loại bỏ bụi bẩn lỏng chủ yếu là ưu tiên làm ướt chất mang bụi bẩn bằng dung dịch rửa, trong khi cơ chế loại bỏ bụi bẩn rắn là khác nhau, trong đó quá trình rửa chủ yếu là dung dịch rửa để làm ướt bụi bẩn và bề mặt chất mang của nó。 Do sự hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt trên bụi bẩn rắn và bề mặt mang của chúng, sự tương tác giữa bụi bẩn và bề mặt giảm và độ bám dính của các khối bụi bẩn trên bề mặt giảm, do đó các khối bụi bẩn dễ dàng được loại bỏ khỏi bề mặt mang。

Ngoài ra, sự hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt, đặc biệt là các chất hoạt động bề mặt ion trên bề mặt chất rắn và chất mang của chúng, có khả năng làm tăng tiềm năng bề mặt của chất bẩn rắn và bề mặt chất mang của nó, có lợi hơn cho việc loại bỏ bụi bẩn。 Các bề mặt rắn, hoặc thường là sợi, thường mang điện âm trong môi trường nước, do đó một lớp lưỡng điện khuếch tán có thể được hình thành trên bề mặt bẩn hoặc rắn。 Do lực đẩy của điện tích đồng nhất, độ bám dính của các hạt bụi bẩn trong nước với bề mặt rắn bị suy yếu。 Khi chất hoạt động bề mặt anion được thêm vào, vì nó có thể làm tăng điện thế bề mặt âm của các hạt bụi bẩn và bề mặt rắn cùng một lúc, lực đẩy giữa chúng được tăng cường hơn, độ bám dính của các hạt ít hơn và bụi bẩn dễ dàng loại bỏ hơn。

Các chất hoạt động bề mặt không ion hấp phụ trên bề mặt rắn thường tích điện, và mặc dù chúng không làm thay đổi đáng kể tiềm năng giao diện, các chất hoạt động bề mặt không ion hấp phụ có xu hướng tạo thành một lớp hấp phụ dày trên bề mặt, giúp ngăn ngừa sự lắng đọng lại của bụi bẩn。

Trong trường hợp các chất hoạt động bề mặt cation, sự hấp phụ của chúng làm giảm hoặc loại bỏ tiềm năng bề mặt âm của các chất bẩn và bề mặt mang của chúng, làm giảm lực đẩy giữa bụi bẩn và bề mặt và do đó không có lợi cho việc loại bỏ bụi bẩn; Ngoài ra, sau khi hấp thụ bề mặt rắn, các chất hoạt động bề mặt cation có xu hướng làm cho bề mặt rắn kỵ nước và do đó không có lợi cho việc làm ướt và rửa bề mặt。

③ Loại bỏ đất đặc biệt

Protein, tinh bột, dịch tiết cơ thể, nước trái cây, nước trà và các loại bụi bẩn khác rất khó loại bỏ bằng các chất hoạt động bề mặt thông thường và cần được xử lý đặc biệt。

Các vết bẩn protein như kem, trứng, máu, sữa và chất thải da có xu hướng ngưng tụ trên các sợi và thoái hóa, với độ bám dính mạnh hơn。 Protein bẩn có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng protease。 Protease phá vỡ protein trong bụi bẩn thành các axit amin hòa tan trong nước hoặc oligopeptide。

Các vết bẩn tinh bột chủ yếu đến từ thực phẩm, những thứ khác như nước thịt, keo, v。v。 Amylase có tác dụng xúc tác trong quá trình thủy phân các vết bẩn tinh bột, cho phép tinh bột phân hủy thành đường。

Lipase xúc tác sự phân hủy các triglyceride khó loại bỏ bằng các phương pháp thông thường như bã nhờn và dầu ăn và phá vỡ chúng thành glycerol hòa tan và axit béo。

Một số đốm màu của nước trái cây, nước trà, mực, son môi, v。v。 có thể khó làm sạch hoàn toàn ngay cả khi được rửa đi rửa lại nhiều lần。 Những vết bẩn này có thể được loại bỏ bằng phản ứng oxy hóa khử với chất oxy hóa hoặc chất khử, chẳng hạn như chất tẩy trắng, phá hủy cấu trúc của nhóm màu tóc hoặc nhóm hỗ trợ màu và phân hủy chúng thành các thành phần hòa tan trong nước nhỏ hơn。

(4) Cơ chế khử nhiễm khô

Nội dung trên thực tế là nhằm vào nước làm môi trường giặt。 Trên thực tế, do sự đa dạng và cấu trúc của quần áo, một số quần áo không thuận tiện hoặc không dễ giặt sạch bằng nước, một số quần áo thậm chí sẽ bị biến dạng, phai màu và như vậy sau khi giặt, ví dụ: hầu hết các sợi tự nhiên hấp thụ nước dễ dàng mở rộng, khô dễ co lại, vì vậy nó sẽ bị biến dạng sau khi giặt; Thông qua sản phẩm tẩy lông bằng nước cũng thường xuất hiện hiện tượng thu nhỏ, một số sản phẩm tẩy lông bằng nước cũng dễ nổi bóng, đổi màu; Một số tơ lụa sau khi rửa cảm giác kém đi, mất đi độ bóng。 Đối với quần áo này, phương pháp giặt khô thường được sử dụng để khử nhiễm。 Cái gọi là giặt khô, nói chung là phương pháp giặt trong dung môi hữu cơ, đặc biệt là trong dung môi không phân cực。

Giặt khô là một phương pháp giặt nhẹ nhàng hơn so với giặt bằng nước。 Bởi vì giặt khô không đòi hỏi nhiều hành động cơ học, nó không gây ra thiệt hại, nếp gấp và biến dạng cho quần áo, trong khi kem dưỡng da khô, không giống như nước, hiếm khi tạo ra sự giãn nở và co thắt。 Miễn là công nghệ được xử lý đúng cách, quần áo có thể được giặt khô, không bị biến dạng, phai màu và kéo dài tuổi thọ。

Trong trường hợp giặt khô, có ba loại bụi bẩn chính。

① Bụi bẩn hòa tan trong dầu bao gồm các loại dầu và mỡ khác nhau, chúng là chất lỏng hoặc dầu mỡ và có thể hòa tan trong dung môi giặt khô。

② Chất bẩn hòa tan trong nước có thể hòa tan trong dung dịch nước, nhưng không hòa tan trong kem dưỡng da khô, hấp phụ vào quần áo ở trạng thái nước。 Nước bốc hơi thành chất rắn dạng hạt sau khi kết tủa, chẳng hạn như muối vô cơ, tinh bột, protein, v。v。

③ Bụi bẩn không hòa tan trong dầu và nước Bụi bẩn không hòa tan trong nước không hòa tan trong nước cũng không hòa tan trong dung môi giặt khô, chẳng hạn như carbon đen, silicat và oxit của các kim loại khác nhau, v。v。

Do tính chất khác nhau của các loại bụi bẩn khác nhau, có nhiều cách khác nhau để loại bỏ bụi bẩn trong quá trình giặt khô。 Đất hòa tan trong dầu, chẳng hạn như dầu động vật và thực vật, dầu khoáng và dầu mỡ, dễ dàng hòa tan trong dung môi hữu cơ và dễ dàng loại bỏ trong giặt khô。 Độ hòa tan tuyệt vời của dung môi giặt khô cho dầu mỡ chủ yếu đến từ lực van der Waals giữa các phân tử。

Để loại bỏ bụi bẩn tan trong nước, chẳng hạn như muối vô cơ, đường, protein và mồ hôi, một lượng nước thích hợp cũng phải được thêm vào kem dưỡng da khô, nếu không vết bẩn tan trong nước rất khó loại bỏ khỏi quần áo。 Tuy nhiên, nước rất khó hòa tan trong kem dưỡng da khô, vì vậy để tăng lượng nước, bạn cũng cần thêm chất hoạt động bề mặt。 Sự hiện diện của nước trong kem dưỡng da khô có thể hydrat hóa bề mặt của bụi bẩn và quần áo, do đó dễ dàng tương tác với nhóm cực của chất hoạt động bề mặt, có lợi cho sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt trên bề mặt。 Ngoài ra, bụi bẩn hòa tan trong nước và nước có thể hòa tan vào micellar khi các chất hoạt động bề mặt tạo thành nó。 Ngoài việc có thể làm tăng hàm lượng nước của dung môi giặt khô, các chất hoạt động bề mặt có thể đóng vai trò ngăn chặn sự lắng đọng lại của bụi bẩn và tăng cường hiệu quả khử nhiễm。

Một lượng nhỏ nước là cần thiết để loại bỏ bụi bẩn tan trong nước, nhưng quá nhiều nước có thể dẫn đến một số quần áo bị biến dạng và nhăn nheo, vì vậy lượng nước trong kem dưỡng da khô phải vừa phải。

Bụi bẩn không hòa tan trong nước cũng như dầu, chẳng hạn như các hạt rắn như tro, bùn, đất và carbon đen, thường gắn vào quần áo bằng điện tĩnh hoặc kết hợp với dầu。 Trong giặt khô, dòng chảy của dung môi, tác động có thể làm cho điện tĩnh hấp phụ bụi bẩn, trong khi kem dưỡng da khô có thể hòa tan dầu, để dầu và bụi bẩn liên kết và bám vào quần áo các hạt rắn rơi ra trong kem dưỡng da khô, trong một lượng nhỏ nước và chất hoạt động bề mặt, để những hạt bụi bẩn rắn rơi ra có thể lơ lửng ổn định, Phân tán để ngăn chặn sự lắng đọng của nó vào quần áo một lần nữa。

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

Sự hấp thụ định hướng của chất hoạt động bề mặt trên giao diện và giảm sức căng bề mặt (giao diện) là những yếu tố chính trong việc loại bỏ bụi bẩn lỏng hoặc rắn。 Tuy nhiên, quá trình giặt rất phức tạp và ngay cả với cùng một loại chất tẩy rửa, hiệu quả giặt có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác。 Những yếu tố này bao gồm nồng độ chất tẩy rửa, nhiệt độ, tính chất của bụi bẩn, loại sợi và cấu trúc của vải。

① Nồng độ chất hoạt động bề mặt

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

Khi dầu được loại bỏ bằng cách hòa tan, tác dụng làm tan tăng khi nồng độ chất hoạt động bề mặt tăng lên, ngay cả khi nồng độ cao hơn CMC。 Tại thời điểm này, nên sử dụng chất tẩy rửa theo cách tập trung cục bộ。 Ví dụ, nếu có nhiều bụi bẩn trên còng tay và cổ áo của quần áo, một lớp chất tẩy rửa có thể được áp dụng trong quá trình giặt để tăng tác dụng hòa tan của chất hoạt động bề mặt đối với dầu。

b) Nhiệt độ có ảnh hưởng rất quan trọng đến tác dụng khử nhiễm。 Nói chung, tăng nhiệt độ có thể giúp loại bỏ bụi bẩn, nhưng đôi khi nhiệt độ quá cao cũng có thể gây ra nhược điểm。

Nhiệt độ tăng giúp khuếch tán bụi bẩn, dầu rắn dễ dàng nhũ hóa ở nhiệt độ cao hơn điểm nóng chảy của nó và các sợi giãn nở do nhiệt độ tăng, tất cả đều giúp loại bỏ bụi bẩn。 Tuy nhiên, đối với các loại vải nhỏ gọn, khoảng cách vi mô giữa các sợi sẽ giảm khi chúng mở rộng, điều này không có lợi cho việc loại bỏ bụi bẩn。

Sự thay đổi nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ hòa tan của chất hoạt động bề mặt, giá trị CMC và kích thước micellar, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả giặt。 Các chất hoạt động bề mặt với chuỗi carbon dài có độ hòa tan thấp ở nhiệt độ thấp và đôi khi thậm chí thấp hơn giá trị CMC, vì vậy nhiệt độ giặt nên được tăng lên một cách thích hợp。 Nhiệt độ ảnh hưởng đến giá trị CMC và kích thước micellar của các chất hoạt động bề mặt ion và không ion khác nhau。 Đối với các chất hoạt động bề mặt ion, nhiệt độ tăng thường làm tăng giá trị CMC và giảm kích thước micellar, có nghĩa là nồng độ chất hoạt động bề mặt trong dung dịch giặt nên được tăng lên。 Đối với các chất hoạt động bề mặt không ion, sự gia tăng nhiệt độ dẫn đến giảm giá trị CMC và tăng đáng kể thể tích micellar, vì vậy rõ ràng là sự gia tăng nhiệt độ thích hợp sẽ giúp các chất hoạt động bề mặt không ion thực hiện vai trò hoạt động bề mặt của chúng。 Tuy nhiên, nhiệt độ không được vượt quá điểm đục của nó。

Nói tóm lại, nhiệt độ giặt tối ưu phụ thuộc vào công thức chất tẩy rửa và các đối tượng được rửa。 Một số chất tẩy rửa có tác dụng tốt ở nhiệt độ phòng, trong khi những chất khác tạo ra sự khác biệt lớn giữa lạnh và nóng。

③ Bọt

Mọi người đã quen với việc nhầm lẫn lực tạo bọt với hiệu ứng giặt và tin rằng chất tẩy rửa có lực tạo bọt cao có hiệu quả giặt tốt。 Nghiên cứu cho thấy không có mối quan hệ trực tiếp giữa hiệu quả giặt và lượng bọt。 Ví dụ, rửa bằng chất tẩy rửa bọt thấp không kém hiệu quả hơn so với rửa bằng chất tẩy rửa bọt cao。

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

Khả năng tạo bọt cũng rất quan trọng đối với dầu gội, và các bọt nhỏ được tạo ra bởi chất lỏng trong quá trình tắm sẽ làm cho tóc cảm thấy được bôi trơn và thoải mái。

④ Các loại sợi và tính chất vật lý của dệt

Ngoài cấu trúc hóa học của sợi có thể ảnh hưởng đến sự bám dính và loại bỏ bụi bẩn, sự xuất hiện của sợi và mô của sợi và vải cũng có thể ảnh hưởng đến việc loại bỏ bụi bẩn dễ dàng như thế nào。

Quy mô của sợi len và dải phẳng cong của sợi bông dễ tích tụ bụi bẩn hơn sợi mịn。 Ví dụ, carbon đen dính vào màng cellulose (màng viscose) có thể dễ dàng loại bỏ, trong khi carbon đen dính vào vải cotton có thể khó rửa sạch。 Một ví dụ khác, vải sợi ngắn làm từ polyester dễ tích tụ dầu hơn vải sợi dài, và vết dầu trên vải sợi ngắn khó loại bỏ hơn vải sợi dài。

Sợi xoắn chặt và vải chặt, vì khoảng cách giữa các sợi là rất nhỏ, nó có thể chống lại sự xâm nhập của bụi bẩn, nhưng nó cũng có thể ngăn chặn chất lỏng rửa để loại bỏ bụi bẩn bên trong, vì vậy vải chặt chẽ bắt đầu chống lại bụi bẩn là tốt, nhưng một khi dính vào vết bẩn rửa cũng khó khăn hơn。

⑤ Độ cứng của nước

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