Die Schrumpfkraft einer beliebigen Längeneinheit auf der Oberfläche der Flüssigkeit wird Oberflächenspannung genannt, und die Einheit ist N.·m-1.
Die Eigenschaft, die Oberflächenspannung des Lösungsmittels zu verringern, wird als Oberflächenaktivität bezeichnet, und eine Substanz mit dieser Eigenschaft wird als oberflächenaktive Substanz bezeichnet.
Als Tensid wird die oberflächenaktive Substanz bezeichnet, die in wässriger Lösung Moleküle binden, Micellen und andere Assoziationen bilden kann und eine hohe Oberflächenaktivität besitzt, dabei aber auch benetzend, emulgierend, schäumend, waschend etc. wirkt.
Tenside sind organische Verbindungen mit besonderer Struktur und Eigenschaft, die die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen oder die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten (in der Regel Wasser) wesentlich verändern können, mit benetzenden, schäumenden, emulgierenden, waschenden und anderen Eigenschaften.
Strukturell ist den Tensiden gemeinsam, dass sie zwei Gruppen unterschiedlicher Natur in ihren Molekülen enthalten.An einem Ende befindet sich eine lange Kette einer unpolaren Gruppe, die in Öl löslich und in Wasser unlöslich ist und auch als hydrophobe Gruppe oder wasserabweisende Gruppe bekannt ist.Eine solche wasserabweisende Gruppe sind im Allgemeinen lange Ketten von Kohlenwasserstoffen, manchmal auch für organisches Fluor, Silizium, Organophosphat, Organozinnkette usw. Am anderen Ende befindet sich eine wasserlösliche Gruppe, eine hydrophile Gruppe oder eine ölabweisende Gruppe.Die hydrophile Gruppe muss ausreichend hydrophil sein, um sicherzustellen, dass ganze Tenside wasserlöslich sind und die notwendige Löslichkeit aufweisen.Da Tenside hydrophile und hydrophobe Gruppen enthalten, können sie in mindestens einer der flüssigen Phasen löslich sein.Diese hydrophile und lipophile Eigenschaft von Tensiden wird als Amphiphilie bezeichnet.
Tensid ist eine Art amphiphile Moleküle mit sowohl hydrophoben als auch hydrophilen Gruppen.Hydrophobe Gruppen von Tensiden bestehen im Allgemeinen aus langkettigen Kohlenwasserstoffen, wie etwa geradkettigem C8-C20-Alkyl, verzweigtkettigem C8-C20-Alkyl, Alkylphenyl (Alkylkohlenstoffzahl ist 8–16) und dergleichen.Der geringe Unterschied zwischen hydrophoben Gruppen liegt hauptsächlich in den strukturellen Änderungen der Kohlenwasserstoffketten.Und es gibt mehr Arten von hydrophilen Gruppen, sodass die Eigenschaften von Tensiden neben der Größe und Form von hydrophoben Gruppen hauptsächlich mit hydrophilen Gruppen zusammenhängen.Die strukturellen Veränderungen von hydrophilen Gruppen sind größer als die von hydrophoben Gruppen, daher basiert die Klassifizierung von Tensiden im Allgemeinen auf der Struktur von hydrophilen Gruppen.Diese Klassifizierung basiert darauf, ob die hydrophile Gruppe ionisch ist oder nicht, und wird in anionische, kationische, nichtionische, zwitterionische und andere spezielle Arten von Tensiden unterteilt.
① Adsorption von Tensiden an der Grenzfläche
Tensidmoleküle sind amphiphile Moleküle mit sowohl lipophilen als auch hydrophilen Gruppen.Wenn das Tensid in Wasser gelöst wird, wird seine hydrophile Gruppe von Wasser angezogen und löst sich in Wasser auf, während seine lipophile Gruppe von Wasser abgestoßen wird und Wasser verlässt, was zur Adsorption von Tensidmolekülen (oder Ionen) an der Grenzfläche der beiden Phasen führt , wodurch die Grenzflächenspannung zwischen den beiden Phasen verringert wird.Je mehr Tensidmoleküle (oder Ionen) an der Grenzfläche adsorbiert werden, desto größer ist die Verringerung der Grenzflächenspannung.
② Einige Eigenschaften der Adsorptionsmembran
Oberflächendruck der Adsorptionsmembran: Tensidadsorption an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche zur Bildung einer Adsorptionsmembran, z. B. Platzieren einer reibungsfreien, entfernbaren Schwimmfolie auf der Grenzfläche, die Schwimmfolie drückt die Adsorptionsmembran entlang der Lösungsoberfläche und die Membran erzeugt einen Druck auf der schwimmenden Platte, die als Oberflächendruck bezeichnet wird.
Oberflächenviskosität: Wie der Oberflächendruck ist die Oberflächenviskosität eine Eigenschaft, die eine unlösliche molekulare Membran aufweist.Aufgehängt an einem feinen Metalldraht Platinring, so dass seine Ebene die Wasseroberfläche des Tanks berührt, drehen sich der Platinring, der Platinring durch die Viskosität des Wasserhindernisses, die Amplitude nimmt allmählich ab, entsprechend der Oberflächenviskosität kann sein gemessen.Das Verfahren ist: Zuerst wird das Experiment auf der Reinwasseroberfläche durchgeführt, um den Amplitudenabfall zu messen, und dann wird der Abfall nach der Bildung der Oberflächenmembran gemessen, und die Viskosität der Oberflächenmembran wird aus der Differenz zwischen den beiden abgeleitet .
Die Oberflächenviskosität hängt eng mit der Festigkeit der Oberflächenmembran zusammen, und da die Adsorptionsmembran einen Oberflächendruck und eine Viskosität aufweist, muss sie elastisch sein.Je höher der Oberflächendruck und je höher die Viskosität der adsorbierten Membran, desto höher ist ihr Elastizitätsmodul.Der Elastizitätsmodul der Oberflächenadsorptionsmembran ist im Prozess der Blasenstabilisierung wichtig.
③ Bildung von Micellen
Verdünnte Lösungen von Tensiden gehorchen den Gesetzen, denen ideale Lösungen folgen.Die Menge des an der Oberfläche der Lösung adsorbierten Tensids steigt mit der Konzentration der Lösung, und wenn die Konzentration einen bestimmten Wert erreicht oder überschreitet, nimmt die Adsorptionsmenge nicht mehr zu, und diese überschüssigen Tensidmoleküle befinden sich willkürlich in der Lösung Weise oder auf irgendeine normale Weise.Sowohl die Praxis als auch die Theorie zeigen, dass sie in Lösung Assoziationen bilden, und diese Assoziationen werden Mizellen genannt.
Kritische Mizellenkonzentration (CMC): Die Mindestkonzentration, bei der Tenside in Lösung Mizellen bilden, wird als kritische Mizellenkonzentration bezeichnet.
④ CMC-Werte gängiger Tenside.
HLB ist die Abkürzung für Hydrophile Lipophile Balance, die das hydrophile und lipophile Gleichgewicht der hydrophilen und lipophilen Gruppen des Tensids angibt, dh den HLB-Wert des Tensids.Ein großer HLB-Wert zeigt ein Molekül mit starker Hydrophilie und schwacher Lipophilie an;umgekehrt starke Lipophilie und schwache Hydrophilie.
① Rückstellungen mit HLB-Wert
Der HLB-Wert ist ein relativer Wert, so dass, wenn der HLB-Wert entwickelt wird, der HLB-Wert von Paraffinwachs, das keine hydrophilen Eigenschaften hat, als Standard mit 0 angegeben wird, während der HLB-Wert von Natriumdodecylsulfat, das ist, angegeben wird besser wasserlöslich, liegt bei 40. Daher liegt der HLB-Wert von Tensiden im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 40. Emulgatoren mit HLB-Werten kleiner 10 sind im Allgemeinen lipophil, solche größer 10 hydrophil.Der Wendepunkt von lipophil zu hydrophil liegt also bei etwa 10.
Anhand der HLB-Werte von Tensiden kann, wie in Tabelle 1-3 gezeigt, eine allgemeine Vorstellung von deren Einsatzmöglichkeiten gewonnen werden.
Zwei ineinander unlösliche Flüssigkeiten, die eine in der anderen als Partikel (Tröpfchen oder Flüssigkristalle) dispergiert, bilden ein System, das als Emulsion bezeichnet wird.Dieses System ist aufgrund der Vergrößerung der Grenzfläche der beiden Flüssigkeiten bei der Bildung der Emulsion thermodynamisch instabil.Um die Emulsion stabil zu machen, ist es notwendig, eine dritte Komponente hinzuzufügen – einen Emulgator, um die Grenzflächenenergie des Systems zu reduzieren.Emulgator gehört zum Tensid, seine Hauptfunktion besteht darin, die Rolle der Emulsion zu spielen.Die als Tröpfchen vorliegende Phase der Emulsion wird als dispergierte Phase (oder innere Phase, diskontinuierliche Phase) bezeichnet, die andere Phase, die miteinander verbunden ist, als Dispersionsmedium (oder äußere Phase, kontinuierliche Phase).
① Emulgatoren und Emulsionen
Übliche Emulsionen, eine Phase ist Wasser oder wässrige Lösung, die andere Phase sind mit Wasser nicht mischbare organische Substanzen wie Fette, Wachse usw. Die aus Wasser und Öl gebildete Emulsion kann je nach Dispersionssituation in zwei Arten eingeteilt werden: Öl dispergiert in Wasser zur Bildung einer Emulsion vom Öl-in-Wasser-Typ, ausgedrückt als O/W (Öl/Wasser): Wasser dispergiert in Öl zur Bildung einer Emulsion vom Öl-in-Wasser-Typ, ausgedrückt als W/O (Wasser/Öl).Komplexe Multiemulsionen vom Wasser-in-Öl-in-Wasser-W/O/W-Typ und vom Öl-in-Wasser-in-Öl-O/W/O-Typ können ebenfalls gebildet werden.
Emulgatoren werden verwendet, um Emulsionen zu stabilisieren, indem sie die Grenzflächenspannung verringern und eine Einzelmolekül-Grenzflächenmembran bilden.
Bei der Emulgierung der Emulgatoranforderungen:
a: Der Emulgator muss in der Lage sein, die Grenzfläche zwischen den beiden Phasen zu adsorbieren oder anzureichern, damit die Grenzflächenspannung verringert wird;
b: Der Emulgator muss den Partikeln die Ladung geben, damit es zu einer elektrostatischen Abstoßung zwischen den Partikeln kommt, oder bildet eine stabile, hochviskose Schutzmembran um die Partikel.
Daher muss die als Emulgator verwendete Substanz amphiphile Gruppen aufweisen, um zu emulgieren, und Tenside können diese Anforderung erfüllen.
② Herstellungsverfahren von Emulsionen und Faktoren, die die Stabilität von Emulsionen beeinflussen
Es gibt zwei Möglichkeiten, Emulsionen herzustellen: Zum einen wird die Flüssigkeit mechanisch in winzigen Partikeln in einer anderen Flüssigkeit dispergiert, was in der Industrie hauptsächlich zur Herstellung von Emulsionen verwendet wird;Die andere besteht darin, die Flüssigkeit im molekularen Zustand in einer anderen Flüssigkeit aufzulösen und sie dann richtig zu sammeln, um Emulsionen zu bilden.
Die Stabilität einer Emulsion ist die Fähigkeit, einer Partikelaggregation entgegenzuwirken, die zu einer Phasentrennung führt.Emulsionen sind thermodynamisch instabile Systeme mit großer freier Energie.Daher ist die sogenannte Stabilität einer Emulsion tatsächlich die Zeit, die das System benötigt, um ein Gleichgewicht zu erreichen, dh die Zeit, die erforderlich ist, damit eine Trennung einer der Flüssigkeiten in dem System auftritt.
Bei der Grenzflächenmembran mit Fettalkoholen, Fettsäuren und Fettaminen und anderen polaren organischen Molekülen ist die Membranfestigkeit deutlich höher.Denn in der Grenzflächenadsorptionsschicht bilden Emulgatormoleküle und Alkohole, Säuren und Amine und andere polare Moleküle einen "Komplex", wodurch die Grenzflächenmembranstärke erhöht wird.
Emulgatoren, die aus mehr als zwei Tensiden bestehen, nennt man Mischemulgatoren.Mischemulgator adsorbiert an der Wasser/Öl-Grenzfläche;intermolekulare Wirkung kann Komplexe bilden.Durch die starke intermolekulare Wirkung wird die Grenzflächenspannung deutlich reduziert, die an der Grenzfläche adsorbierte Emulgatormenge deutlich erhöht, die Dichte der Bildung von Grenzflächenmembranen erhöht, die Festigkeit erhöht.
Die Ladung der Flüssigkeitsperlen hat einen signifikanten Einfluss auf die Stabilität der Emulsion.Stabile Emulsionen, deren Flüssigkeitsperlen im Allgemeinen geladen sind.Wenn ein ionischer Emulgator verwendet wird, wird die lipophile Gruppe des an der Grenzfläche adsorbierten Emulgator-Ions in die Ölphase eingefügt und die hydrophile Gruppe befindet sich in der Wasserphase, wodurch die flüssigen Kügelchen aufgeladen werden.Da die Emulsionsperlen bei gleicher Ladung einander abstoßen, agglomerieren sie nicht leicht, wodurch die Stabilität erhöht wird.Es ist ersichtlich, dass je mehr Emulgatorionen an den Kügelchen adsorbiert werden, desto größer die Ladung, desto größer die Fähigkeit, die Agglomeration der Kügelchen zu verhindern, desto stabiler das Emulsionssystem.
Die Viskosität des Emulsionsdispersionsmediums hat einen gewissen Einfluss auf die Stabilität der Emulsion.Im Allgemeinen ist die Stabilität der Emulsion umso höher, je höher die Viskosität des Dispersionsmediums ist.Dies liegt daran, dass die Viskosität des Dispersionsmediums groß ist, was eine starke Auswirkung auf die Brownsche Bewegung der Flüssigkeitsperlen hat und die Kollision zwischen den Flüssigkeitsperlen verlangsamt, so dass das System stabil bleibt.Üblicherweise können die in Emulsionen lösbaren Polymersubstanzen die Viskosität des Systems erhöhen und die Stabilität von Emulsionen erhöhen.Darüber hinaus können Polymere auch eine starke Grenzflächenmembran bilden, wodurch das Emulsionssystem stabiler wird.
In einigen Fällen kann die Zugabe von festem Pulver auch dazu führen, dass die Emulsion dazu neigt, sich zu stabilisieren.Festes Pulver ist in Wasser, Öl oder Grenzfläche, je nach Öl, Wasser auf die Benetzungsfähigkeit des festen Pulvers, wenn das feste Pulver nicht vollständig mit Wasser benetzt ist, sondern auch mit Öl benetzt, bleibt Wasser und Öl Schnittstelle.
Das feste Pulver macht die Emulsion nicht stabil, da das an der Grenzfläche gesammelte Pulver die Grenzflächenmembran verstärkt, was der Grenzflächenadsorption von Emulgatormolekülen ähnlich ist, so dass je dichter das feste Pulvermaterial an der Grenzfläche angeordnet ist, desto stabiler Emulsion ist.
Tenside haben die Fähigkeit, die Löslichkeit von unlöslichen oder leicht wasserlöslichen organischen Substanzen nach Bildung von Micellen in wässriger Lösung deutlich zu erhöhen, und die Lösung ist zu diesem Zeitpunkt transparent.Diesen Effekt der Mizelle nennt man Solubilisierung.Das Tensid, das eine Solubilisierung bewirken kann, wird als Lösungsvermittler bezeichnet, und das solubilisierte organische Material wird als solubilisiertes Material bezeichnet.
Schaum spielt eine wichtige Rolle im Waschprozess.Schaum ist ein Dispersionssystem, bei dem ein Gas in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff dispergiert ist, wobei das Gas die dispergierte Phase und die Flüssigkeit oder der Feststoff das dispergierende Medium ist, wobei ersteres als flüssiger Schaum bezeichnet wird, während letzteres als fester Schaum bezeichnet wird, wie z B. geschäumter Kunststoff, geschäumtes Glas, geschäumter Zement etc.
(1) Schaumbildung
Unter Schaum verstehen wir hier eine Ansammlung von Luftblasen, die durch eine flüssige Membran getrennt sind.Aufgrund des großen Dichteunterschieds zwischen der dispergierten Phase (Gas) und dem Dispersionsmedium (Flüssigkeit) in Verbindung mit der geringen Viskosität der Flüssigkeit steigt diese Art von Bläschen immer schnell an die Flüssigkeitsoberfläche.
Der Prozess der Bildung einer Blase besteht darin, eine große Menge Gas in die Flüssigkeit zu bringen, und die Blasen in der Flüssigkeit kehren schnell an die Oberfläche zurück und bilden eine Ansammlung von Blasen, die durch eine kleine Menge Flüssiggas getrennt sind.
Schaum hat zwei wesentliche Merkmale in Bezug auf die Morphologie: Zum einen haben die Blasen als dispergierte Phase oft eine polyedrische Form, da der Flüssigkeitsfilm am Schnittpunkt der Blasen dazu neigt, dünner zu werden, so dass die Blasen entstehen Polyeder, wenn der Flüssigkeitsfilm bis zu einem gewissen Grad dünner wird, führt dies zum Blasenbruch;Die zweite ist, dass reine Flüssigkeiten keinen stabilen Schaum bilden können, die Flüssigkeit, die Schaum bilden kann, besteht aus mindestens zwei oder mehr Komponenten.Wässrige Lösungen von Tensiden sind typisch für Systeme, die zur Schaumbildung neigen, und ihre Fähigkeit, Schaum zu erzeugen, hängt auch mit anderen Eigenschaften zusammen.
Tenside mit gutem Schaumvermögen werden Treibmittel genannt.Obwohl das Treibmittel eine gute Schaumfähigkeit hat, kann der gebildete Schaum möglicherweise nicht lange aufrechterhalten werden, das heißt, seine Stabilität ist nicht unbedingt gut.Um die Stabilität des Schaums aufrechtzuerhalten, werden dem Treibmittel häufig Substanzen zugesetzt, die die Stabilität des Schaums erhöhen können. Die Substanz wird als Schaumstabilisator bezeichnet. Häufig verwendete Stabilisatoren sind Lauryldiethanolamin und Dodecyldimethylaminoxid.
(2) Stabilität des Schaums
Schaum ist ein thermodynamisch instabiles System und der letzte Trend ist, dass die Gesamtoberfläche der Flüssigkeit innerhalb des Systems abnimmt, nachdem die Blase zerbrochen ist und die freie Energie abnimmt.Der Entschäumungsprozess ist der Prozess, bei dem die flüssige Membran, die das Gas trennt, dicker und dünner wird, bis sie bricht.Der Stabilitätsgrad des Schaums wird daher hauptsächlich durch die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsaustritts und die Stärke des Flüssigkeitsfilms bestimmt.Auch die folgenden Faktoren beeinflussen dies.
(3) Schaumzerstörung
Das Grundprinzip der Schaumzerstörung besteht darin, die Bedingungen zu ändern, die den Schaum erzeugen, oder die stabilisierenden Faktoren des Schaums zu eliminieren, daher gibt es sowohl physikalische als auch chemische Methoden zur Entschäumung.
Physikalisches Entschäumen bedeutet, die Bedingungen der Schaumherstellung zu ändern, während die chemische Zusammensetzung der Schaumlösung beibehalten wird, wie z. B. äußere Störungen, Temperatur- oder Druckänderungen und Ultraschallbehandlung sind allesamt wirksame physikalische Methoden zur Beseitigung von Schaum.
Das chemische Entschäumungsverfahren besteht darin, bestimmte Substanzen hinzuzufügen, die mit dem Treibmittel interagieren, um die Stärke des Flüssigkeitsfilms im Schaum zu verringern und somit die Stabilität des Schaums zu verringern, um den Zweck der Entschäumung zu erreichen. Solche Substanzen werden als Entschäumer bezeichnet.Die meisten Entschäumer sind Tenside.Daher sollte der Entschäumer gemäß dem Entschäumungsmechanismus eine starke Fähigkeit zur Verringerung der Oberflächenspannung haben, leicht auf der Oberfläche zu adsorbieren sein und die Wechselwirkung zwischen den Oberflächenadsorptionsmolekülen schwach sein, wobei die Adsorptionsmoleküle in einer lockereren Struktur angeordnet sind.
Es gibt verschiedene Arten von Entschäumern, aber im Grunde sind sie alle nichtionische Tenside.Nichtionische Tenside haben Antischaumeigenschaften nahe oder über ihrem Trübungspunkt und werden oft als Entschäumer verwendet.Auch Alkohole, insbesondere Alkohole mit verzweigter Struktur, Fettsäuren und Fettsäureester, Polyamide, Phosphatester, Silikonöle etc. werden häufig als hervorragende Entschäumer eingesetzt.
(4) Schaum und Waschen
Es besteht kein direkter Zusammenhang zwischen Schaum und Waschwirkung und die Schaummenge gibt keinen Aufschluss über die Waschwirkung.Beispielsweise haben nichtionische Tenside weit weniger schäumende Eigenschaften als Seifen, aber ihre Dekontaminierung ist viel besser als Seifen.
In einigen Fällen kann Schaum beim Entfernen von Schmutz und Dreck hilfreich sein.Beim Geschirrspülen im Haushalt beispielsweise nimmt der Schaum des Reinigungsmittels die Öltröpfchen auf und beim Schrubben von Teppichen hilft der Schaum, Staub, Pulver und anderen festen Schmutz aufzunehmen.Außerdem kann Schaum manchmal als Hinweis auf die Wirksamkeit eines Waschmittels verwendet werden.Da fette Öle schaumhemmend auf das Waschmittel wirken, entsteht bei zu viel Öl und zu wenig Waschmittel kein Schaum bzw. der ursprüngliche Schaum verschwindet.Schaum kann manchmal auch als Indikator für die Sauberkeit einer Spülung verwendet werden, da die Schaummenge in der Spüllösung mit der Reduzierung des Waschmittels tendenziell abnimmt, sodass die Schaummenge zur Bewertung des Spülgrads verwendet werden kann.
Im weitesten Sinne ist Waschen das Entfernen unerwünschter Bestandteile von dem zu waschenden Objekt und das Erreichen eines bestimmten Zwecks.Waschen im üblichen Sinne bezeichnet den Vorgang des Entfernens von Schmutz von der Oberfläche des Trägers.Beim Waschen wird die Wechselwirkung zwischen dem Schmutz und dem Träger durch die Einwirkung einiger chemischer Substanzen (z. B. Waschmittel usw.) geschwächt oder beseitigt, so dass die Kombination von Schmutz und Träger in die Kombination von Schmutz und Waschmittel geändert wird, und schließlich wird der Schmutz vom Träger getrennt.Da die zu waschenden Gegenstände und der zu entfernende Schmutz vielfältig sind, ist das Waschen ein sehr komplexer Prozess und der grundlegende Prozess des Waschens kann in den folgenden einfachen Beziehungen ausgedrückt werden.
Träger··Schmutz + Waschmittel= Träger + Schmutz·Waschmittel
Der Waschvorgang lässt sich in der Regel in zwei Stufen einteilen: Zunächst wird unter Einwirkung des Waschmittels der Schmutz von seinem Träger getrennt;Zum anderen wird der abgelöste Schmutz dispergiert und im Medium suspendiert.Der Waschprozess ist ein reversibler Prozess und der im Medium dispergierte und suspendierte Schmutz kann auch wieder aus dem Medium auf das zu waschende Objekt ausgefällt werden.Daher sollte ein gutes Reinigungsmittel die Fähigkeit haben, Schmutz zu dispergieren und zu suspendieren und eine Wiederablagerung von Schmutz zu verhindern, zusätzlich zu der Fähigkeit, Schmutz von dem Träger zu entfernen.
(1) Schmutzarten
Auch bei ein und demselben Gegenstand können Art, Zusammensetzung und Menge des Schmutzes je nach Einsatzumgebung variieren.Ölkörperschmutz sind hauptsächlich einige tierische und pflanzliche Öle und Mineralöle (wie Rohöl, Heizöl, Kohlenteer usw.), fester Schmutz ist hauptsächlich Ruß, Asche, Rost, Ruß usw. In Bezug auf Kleidungsschmutz, es gibt Schmutz vom menschlichen Körper, wie Schweiß, Talg, Blut usw.;Schmutz von Lebensmitteln, wie Obstflecken, Speiseölflecken, Gewürzflecken, Stärke usw.;Schmutz von Kosmetika wie Lippenstift, Nagellack usw.;Schmutz aus der Atmosphäre, wie Ruß, Staub, Schlamm usw.;andere, wie Tinte, Tee, Beschichtung usw. Es gibt verschiedene Arten.
Die verschiedenen Schmutzarten lassen sich in der Regel in drei Hauptkategorien einteilen: Festschmutz, Flüssigschmutz und Sonderschmutz.
① Fester Schmutz
Gewöhnlicher fester Schmutz umfasst Asche-, Schlamm-, Erd-, Rost- und Rußpartikel.Die meisten dieser Partikel haben eine elektrische Ladung auf ihrer Oberfläche, die meisten von ihnen sind negativ geladen und können leicht an Faserartikeln adsorbiert werden.Fester Schmutz ist im Allgemeinen schwer in Wasser zu lösen, kann aber durch Reinigungslösungen dispergiert und suspendiert werden.Fester Schmutz mit kleinerem Massenpunkt ist schwieriger zu entfernen.
② Flüssiger Schmutz
Flüssiger Schmutz ist meist öllöslich, dazu gehören pflanzliche und tierische Öle, Fettsäuren, Fettalkohole, Mineralöle und deren Oxide.Darunter können pflanzliche und tierische Öle, Fettsäuren und Alkaliverseifung auftreten, während Fettalkohole, Mineralöle nicht durch Alkali verseift werden, aber in Alkoholen, Ethern und organischen Kohlenwasserstofflösungsmitteln löslich sein können, und Emulgierung und Dispergierung in Waschmittel-Wasser-Lösung.Öllöslicher flüssiger Schmutz hat im Allgemeinen eine starke Kraft bei Faserartikeln und wird fester an Fasern adsorbiert.
③ Spezieller Schmutz
Zu den besonderen Verschmutzungen gehören Proteine, Stärke, Blut, menschliche Ausscheidungen wie Schweiß, Talg, Urin sowie Frucht- und Teesäfte.Die meisten dieser Arten von Schmutz können chemisch und stark an Faserartikeln adsorbiert werden.Daher ist es schwierig zu waschen.
Die verschiedenen Schmutzarten sind selten einzeln zu finden, sondern werden oft vermischt und am Objekt adsorbiert.Unter äußeren Einflüssen kann Schmutz manchmal oxidieren, sich zersetzen oder zersetzen, wodurch neuer Schmutz entsteht.
（2）Anhaftung von Schmutz
Kleidung, Hände usw. können verschmutzt werden, weil es eine Art Wechselwirkung zwischen dem Objekt und dem Schmutz gibt.Schmutz haftet auf vielfältige Weise an Gegenständen, mehr als physikalische und chemische Anhaftungen gibt es jedoch nicht.
①Die Anhaftung von Ruß, Staub, Schlamm, Sand und Holzkohle an Kleidung ist eine physikalische Anhaftung.Im Allgemeinen ist durch dieses Anhaften von Schmutz und die Rolle zwischen dem verschmutzten Gegenstand relativ schwach, das Entfernen von Schmutz ist auch relativ einfach.Entsprechend den unterschiedlichen Kräften kann die physikalische Haftung von Schmutz in mechanische Haftung und elektrostatische Haftung unterteilt werden.
A: Mechanische Haftung
Diese Art der Haftung bezieht sich hauptsächlich auf die Haftung einiger fester Verschmutzungen (z. B. Staub, Schlamm und Sand).Die mechanische Haftung ist eine der schwächeren Formen der Schmutzhaftung und kann fast rein mechanisch entfernt werden, aber wenn der Schmutz klein ist (< 0,1 um), ist er schwieriger zu entfernen.
B: Elektrostatische Haftung
Elektrostatische Haftung äußert sich hauptsächlich in der Einwirkung geladener Schmutzpartikel auf entgegengesetzt geladene Gegenstände.Die meisten faserigen Gegenstände sind im Wasser negativ geladen und können leicht von bestimmten positiv geladenen Verschmutzungen, wie z. B. Kalkarten, haften bleiben.Mancher Schmutz, obwohl negativ geladen, wie Rußpartikel in wässrigen Lösungen, kann durch Ionenbrücken (Ionen zwischen mehreren entgegengesetzt geladenen Objekten, die mit ihnen brückenartig zusammenwirken), die durch positive Ionen in Wasser gebildet werden (z , Ca2+, Mg2+ usw.).
Die elektrostatische Wirkung ist stärker als eine einfache mechanische Wirkung, was die Schmutzentfernung relativ schwierig macht.
② Chemische Haftung
Chemische Adhäsion bezieht sich auf das Phänomen, dass Schmutz durch chemische oder Wasserstoffbindungen auf ein Objekt einwirkt.Zum Beispiel polarer fester Schmutz, Eiweiß, Rost und andere Haftung auf Fasergegenständen, Fasern enthalten Carboxyl-, Hydroxyl-, Amid- und andere Gruppen, diese Gruppen und öliger Schmutz Fettsäuren, Fettalkohole bilden leicht Wasserstoffbrückenbindungen.Die chemischen Kräfte sind in der Regel stark und der Schmutz wird dadurch fester an das Objekt gebunden.Diese Art von Schmutz ist mit den üblichen Methoden schwer zu entfernen und erfordert spezielle Methoden, um damit umzugehen.
Der Grad der Anhaftung von Schmutz hängt von der Beschaffenheit des Schmutzes selbst und der Beschaffenheit des Objekts ab, an dem er haftet.Im Allgemeinen haften Partikel leicht an faserigen Gegenständen.Je kleiner die Textur des festen Schmutzes ist, desto stärker ist die Haftung.Polare Verschmutzungen auf hydrophilen Gegenständen wie Baumwolle und Glas haften stärker als unpolare Verschmutzungen.Unpolarer Schmutz haftet stärker als polarer Schmutz, wie polare Fette, Staub und Lehm, und lässt sich weniger gut entfernen und reinigen.
(3) Schmutzentfernungsmechanismus
Der Zweck des Waschens ist es, Schmutz zu entfernen.In einem Medium mit einer bestimmten Temperatur (hauptsächlich Wasser).Verwenden Sie die verschiedenen physikalischen und chemischen Wirkungen des Reinigungsmittels, um die Wirkung von Schmutz und gewaschenen Gegenständen unter Einwirkung bestimmter mechanischer Kräfte (z aus Dekontaminationszwecken.
① Mechanismus der flüssigen Schmutzentfernung
A: Benetzen
Flüssige Verschmutzungen sind meist auf Ölbasis.Ölflecken benetzen die meisten faserigen Gegenstände und breiten sich mehr oder weniger als Ölfilm auf der Oberfläche des faserigen Materials aus.Der erste Schritt des Waschvorgangs ist die Benetzung der Oberfläche durch die Waschflüssigkeit.Zur Veranschaulichung kann man sich die Oberfläche einer Faser als eine glatte feste Oberfläche vorstellen.
B: Ölablösung – Kräuselmechanismus
Der zweite Schritt des Waschvorgangs ist die Entfernung von Öl und Fett, die Entfernung von flüssigem Schmutz wird durch eine Art Wickeln erreicht.Der flüssige Schmutz lag ursprünglich in Form eines ausgebreiteten Ölfilms auf der Oberfläche vor und kräuselte sich unter der bevorzugten Benetzungswirkung der Waschflüssigkeit auf der festen Oberfläche (dh der Faseroberfläche) Schritt für Schritt zu Ölperlen, die sich aufrollten wurden durch die Waschflüssigkeit ersetzt und verließen schließlich die Oberfläche unter bestimmten äußeren Kräften.
② Mechanismus zur Entfernung von festem Schmutz
Die Entfernung von flüssigem Schmutz erfolgt hauptsächlich durch die bevorzugte Benetzung des Schmutzträgers durch die Waschlösung, während der Entfernungsmechanismus für festen Schmutz ein anderer ist, wo es beim Waschprozess hauptsächlich um die Benetzung der Schmutzmasse und ihrer Trägeroberfläche durch das Waschen geht Lösung.Aufgrund der Adsorption von Tensiden an dem festen Schmutz und seiner Trägeroberfläche wird die Wechselwirkung zwischen dem Schmutz und der Oberfläche verringert und die Haftfestigkeit der Schmutzmasse auf der Oberfläche verringert, wodurch die Schmutzmasse leicht von der Oberfläche entfernt wird die Karriere.
Außerdem hat die Adsorption von Tensiden, insbesondere ionischen Tensiden, auf der Oberfläche des festen Schmutzes und seines Trägers das Potenzial, das Oberflächenpotential auf der Oberfläche des festen Schmutzes und seines Trägers zu erhöhen, was der Entfernung des Schmutzes förderlicher ist Schmutz.Feste oder allgemein faserige Oberflächen sind in wässrigen Medien meist negativ geladen und können daher auf Schmutzmassen oder festen Oberflächen diffuse elektronische Doppelschichten bilden.Durch die Abstoßung homogener Ladungen wird die Haftung von Schmutzpartikeln im Wasser an der festen Oberfläche geschwächt.Wenn ein anionisches Tensid zugesetzt wird, wird die Abstoßung zwischen ihnen verstärkt, die Haftfestigkeit des Partikels verringert und der Schmutz leichter entfernt, da es gleichzeitig das negative Oberflächenpotential des Schmutzpartikels und der festen Oberfläche erhöhen kann .
Nichtionische Tenside werden an im Allgemeinen geladenen festen Oberflächen adsorbiert, und obwohl sie das Grenzflächenpotential nicht wesentlich verändern, neigen die adsorbierten nichtionischen Tenside dazu, eine bestimmte Dicke einer adsorbierten Schicht auf der Oberfläche zu bilden, was hilft, eine Wiederablagerung von Schmutz zu verhindern.
Bei kationischen Tensiden reduziert bzw. beseitigt deren Adsorption das negative Oberflächenpotential der Schmutzmasse und ihrer Trägeroberfläche, was die Abstoßung zwischen Schmutz und Oberfläche verringert und damit der Schmutzablösung nicht förderlich ist;außerdem neigen kationische Tenside nach der Adsorption an der festen Oberfläche dazu, die feste Oberfläche hydrophob zu machen und sind daher der Oberflächenbenetzung und damit dem Waschen nicht förderlich.
③ Entfernung von speziellen Verschmutzungen
Eiweiß, Stärke, menschliche Ausscheidungen, Fruchtsäfte, Teesäfte und andere derartige Verschmutzungen sind mit normalen Tensiden schwer zu entfernen und erfordern eine spezielle Behandlung.
Eiweißflecken wie Sahne, Eier, Blut, Milch und Hautausscheidungen neigen dazu, an den Fasern zu koagulieren und zu degenerieren und stärker zu haften.Proteinverschmutzungen können durch den Einsatz von Proteasen entfernt werden.Das Enzym Protease zerlegt die Proteine im Schmutz in wasserlösliche Aminosäuren oder Oligopeptide.
Stärkeflecken stammen hauptsächlich von Lebensmitteln, anderen wie Bratensoße, Leim usw. Amylase wirkt katalytisch auf die Hydrolyse von Stärkeflecken, wodurch Stärke in Zucker zerfällt.
Lipase katalysiert den Abbau von Triglyceriden, die mit normalen Methoden schwer zu entfernen sind, wie Talg und Speiseöle, und zerlegt sie in lösliches Glycerin und Fettsäuren.
Manche Farbflecken von Fruchtsäften, Teesäften, Tinte, Lippenstift etc. lassen sich selbst nach mehrmaligem Waschen oft nur schwer gründlich reinigen.Diese Flecken können durch eine Redoxreaktion mit einem Oxidations- oder Reduktionsmittel wie Bleichmittel entfernt werden, das die Struktur der farbgebenden oder farbgebenden Gruppen zerstört und sie in kleinere wasserlösliche Bestandteile abbaut.
(4) Fleckenentfernungsmechanismus der chemischen Reinigung
Das obige gilt eigentlich für Wasser als Waschmedium.Tatsächlich ist aufgrund der unterschiedlichen Arten von Kleidung und Struktur einige Kleidung mit Wasserwäsche nicht bequem oder nicht leicht zu reinigen, einige Kleidung nach dem Waschen und sogar Verformung, Verblassen usw., zum Beispiel: Die meisten Naturfasern absorbieren Wasser und leicht zu quellen und trocken und leicht zu schrumpfen, so dass es nach dem Waschen verformt wird;Durch das Waschen von Wollprodukten treten auch häufig Schrumpfphänomene auf, einige Wollprodukte mit Wasserwaschen sind auch leicht zu Pilling, Farbveränderungen;Einige Seiden fühlen sich nach dem Waschen schlechter an und verlieren ihren Glanz.Verwenden Sie für diese Kleidung häufig die chemische Reinigungsmethode zur Dekontamination.Unter der sogenannten Trockenreinigung versteht man allgemein das Waschverfahren in organischen Lösungsmitteln, insbesondere in unpolaren Lösungsmitteln.
Die chemische Reinigung ist eine schonendere Form des Waschens als das Waschen mit Wasser.Da die Trockenreinigung nicht viel mechanische Einwirkung erfordert, verursacht sie keine Beschädigung, Faltenbildung und Verformung der Kleidung, während Trockenreinigungsmittel im Gegensatz zu Wasser selten zu Ausdehnung und Kontraktion führen.Solange die Technologie richtig gehandhabt wird, kann die Kleidung ohne Verzerrung, Farbverblassen und verlängerte Lebensdauer chemisch gereinigt werden.
In Bezug auf die chemische Reinigung gibt es drei große Arten von Schmutz.
①Öllöslicher Schmutz Öllöslicher Schmutz umfasst alle Arten von Öl und Fett, die flüssig oder fettig sind und in Trockenreinigungslösungsmittel gelöst werden können.
②Wasserlöslicher Schmutz Wasserlöslicher Schmutz ist in wässrigen Lösungen löslich, aber nicht in chemischen Reinigungsmitteln, wird in wässrigem Zustand an Kleidung adsorbiert, Wasser verdunstet nach dem Niederschlag von körnigen Feststoffen, wie z. B. anorganischen Salzen, Stärke, Eiweiß usw.
③Öl- und wasserunlöslicher Schmutz Öl- und wasserunlöslicher Schmutz ist weder wasserlöslich noch löslich in Trockenreinigungslösungsmitteln wie Ruß, Silikaten verschiedener Metalle und Oxide usw.
Aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit verschiedener Schmutzarten gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Schmutz in der chemischen Reinigung zu entfernen.Öllösliche Verschmutzungen wie tierische und pflanzliche Öle, Mineralöle und Fette sind in organischen Lösungsmitteln gut löslich und lassen sich in der chemischen Reinigung leichter entfernen.Die hervorragende Löslichkeit von Trockenreinigungslösungsmitteln für Öle und Fette beruht im Wesentlichen auf den Van-der-Walls-Kräften zwischen Molekülen.
Zur Entfernung von wasserlöslichen Verschmutzungen wie anorganischen Salzen, Zuckern, Proteinen und Schweiß muss dem chemischen Reinigungsmittel auch die richtige Menge Wasser zugesetzt werden, da sonst wasserlösliche Verschmutzungen nur schwer aus der Kleidung zu entfernen sind.Allerdings ist Wasser im Trockenreinigungsmittel nur schwer löslich, sodass man zur Erhöhung der Wassermenge auch Tenside zugeben muss.Das Vorhandensein von Wasser in dem chemischen Reinigungsmittel kann die Oberfläche des Schmutzes und der Kleidung hydratisieren, so dass es leicht ist, mit den polaren Gruppen von Tensiden zu interagieren, was der Adsorption von Tensiden auf der Oberfläche förderlich ist.Wenn Tenside Mizellen bilden, können außerdem wasserlöslicher Schmutz und Wasser in den Mizellen solubilisiert werden.Neben der Erhöhung des Wassergehalts des chemischen Reinigungslösungsmittels können Tenside auch dazu beitragen, die Wiederablagerung von Schmutz zu verhindern, um die Dekontaminationswirkung zu verstärken.
Das Vorhandensein einer kleinen Menge Wasser ist notwendig, um wasserlöslichen Schmutz zu entfernen, aber zu viel Wasser kann in einigen Kleidungsstücken zu Verformungen und Faltenbildung führen, daher muss die Wassermenge im Trockenreinigungsmittel moderat sein.
Schmutz, der weder wasser- noch öllöslich ist, feste Partikel wie Asche, Schlamm, Erde und Ruß, wird im Allgemeinen durch elektrostatische Kräfte oder in Kombination mit Öl an der Kleidung haften.Bei der chemischen Reinigung kann der Lösungsmittelfluss die elektrostatische Adsorption von Schmutz beeinträchtigen, und das chemische Reinigungsmittel kann das Öl auflösen, so dass die Kombination aus Öl und Schmutz und an der Kleidung anhaftende feste Partikel im Trockenen entfernt werden -Reinigungsmittel, Trockenreinigungsmittel in einer kleinen Menge Wasser und Tenside, damit die festen Schmutzpartikel stabil suspendiert, dispergiert werden können, um ihre erneute Ablagerung auf der Kleidung zu verhindern.
(5) Faktoren, die die Waschwirkung beeinflussen
Die gerichtete Adsorption von Tensiden an der Grenzfläche und die Verringerung der Oberflächenspannung (Grenzflächenspannung) sind die Hauptfaktoren bei der Entfernung von flüssigem oder festem Schmutz.Allerdings ist der Waschprozess aufwändig und die Waschwirkung wird selbst bei gleicher Waschmittelart von vielen weiteren Faktoren beeinflusst.Zu diesen Faktoren gehören die Konzentration des Waschmittels, die Temperatur, die Art der Verschmutzung, die Faserart und die Gewebestruktur.
① Tensidkonzentration
Die in Lösung befindlichen Micellen von Tensiden spielen eine wichtige Rolle im Waschprozess.Wenn die Konzentration die kritische Mizellenkonzentration (CMC) erreicht, nimmt die Waschwirkung stark zu.Daher sollte die Waschmittelkonzentration im Lösungsmittel höher als der CMC-Wert sein, um eine gute Waschwirkung zu erzielen.Wenn jedoch die Tensidkonzentration höher als der CMC-Wert ist, ist die inkrementelle Erhöhung der Waschwirkung nicht offensichtlich und es ist nicht notwendig, die Konzentration des Tensids zu stark zu erhöhen.
Bei der Entfernung von Öl durch Solubilisierung nimmt die Solubilisierungswirkung mit zunehmender Tensidkonzentration zu, selbst wenn die Konzentration über CMC liegt.Zu diesem Zeitpunkt ist es ratsam, das Reinigungsmittel lokal zentralisiert zu verwenden.Bei starker Verschmutzung beispielsweise an Manschetten und Kragen eines Kleidungsstücks kann beim Waschen eine Waschmittelschicht aufgetragen werden, um die lösungsvermittelnde Wirkung des Tensids auf das Öl zu verstärken.
②Die Temperatur hat einen sehr wichtigen Einfluss auf die Dekontaminationswirkung.Im Allgemeinen erleichtert eine Erhöhung der Temperatur die Entfernung von Schmutz, aber manchmal kann eine zu hohe Temperatur auch Nachteile mit sich bringen.
Die Temperaturerhöhung erleichtert die Diffusion von Schmutz, festes Fett wird bei Temperaturen über seinem Schmelzpunkt leicht emulgiert und die Fasern schwellen aufgrund der Temperaturerhöhung stärker an, was die Entfernung von Schmutz erleichtert.Bei kompakten Geweben werden jedoch die Mikrospalte zwischen den Fasern verringert, wenn sich die Fasern ausdehnen, was für die Entfernung von Schmutz nachteilig ist.
Temperaturänderungen beeinflussen auch die Löslichkeit, den CMC-Wert und die Mizellengröße von Tensiden und beeinträchtigen somit die Waschwirkung.Die Löslichkeit von Tensiden mit langen Kohlenstoffketten ist bei niedrigen Temperaturen gering und manchmal liegt die Löslichkeit sogar unter dem CMC-Wert, daher sollte die Waschtemperatur entsprechend erhöht werden.Der Einfluss der Temperatur auf den CMC-Wert und die Mizellengröße ist bei ionischen und nichtionischen Tensiden unterschiedlich.Bei ionischen Tensiden erhöht eine Temperaturerhöhung im Allgemeinen den CMC-Wert und verringert die Mizellengröße, was bedeutet, dass die Tensidkonzentration in der Waschlösung erhöht werden sollte.Bei nichtionischen Tensiden führt eine Temperaturerhöhung zu einer Abnahme des CMC-Wertes und einer deutlichen Zunahme des Mizellvolumens, sodass klar ist, dass eine entsprechende Temperaturerhöhung dem nichtionischen Tensid hilft, seine oberflächenaktive Wirkung zu entfalten .Die Temperatur sollte jedoch ihren Trübungspunkt nicht überschreiten.
Kurz gesagt, die optimale Waschtemperatur hängt von der Waschmittelformulierung und dem zu waschenden Gegenstand ab.Einige Waschmittel haben eine gute Waschwirkung bei Raumtemperatur, während andere eine sehr unterschiedliche Waschkraft zwischen kalter und heißer Wäsche haben.
③ Schaum
Es ist üblich, Schaumkraft mit Waschwirkung zu verwechseln, da man glaubt, dass Waschmittel mit hoher Schaumkraft eine gute Waschwirkung haben.Untersuchungen haben gezeigt, dass es keinen direkten Zusammenhang zwischen der Waschwirkung und der Schaummenge gibt.Beispielsweise ist das Waschen mit schwach schäumenden Waschmitteln nicht weniger effektiv als das Waschen mit stark schäumenden Waschmitteln.
Auch wenn Schaum nicht direkt mit dem Waschen zu tun hat, hilft er doch manchmal beim Abwaschen von Schmutz, zum Beispiel beim Geschirrspülen von Hand.Beim Schrubben von Teppichen kann Schaum auch Staub und andere feste Schmutzpartikel mitnehmen, Teppichschmutz macht einen großen Staubanteil aus, daher sollten Teppichreiniger ein gewisses Schaumvermögen haben.
Die Schaumkraft ist auch wichtig für Shampoos, wo der feine Schaum, der durch die Flüssigkeit beim Shampoonieren oder Baden entsteht, das Haar geschmiert und angenehm hinterlässt.
④ Faserarten und physikalische Eigenschaften von Textilien
Neben der chemischen Struktur der Fasern, die das Anhaften und Entfernen von Schmutz beeinflusst, haben das Aussehen der Fasern und die Organisation des Garns und Gewebes Einfluss auf die Schmutzentfernung.
Die Schuppen aus Wollfasern und die gebogenen flachen Bänder aus Baumwollfasern sammeln eher Schmutz an als glatte Fasern.Rußflecken auf Zellulosefolien (Viskosefolien) lassen sich beispielsweise gut entfernen, Rußflecken auf Baumwollgeweben dagegen nur schwer auswaschbar.Ein weiteres Beispiel ist, dass kurzfaserige Stoffe aus Polyester anfälliger für Ölflecken sind als langfaserige Stoffe, und dass Ölflecken auf kurzfaserigen Stoffen auch schwieriger zu entfernen sind als Ölflecken auf langfaserigen Stoffen.
Eng gedrehte Garne und dichte Stoffe können aufgrund des kleinen Spalts zwischen den Fasern dem Eindringen von Schmutz widerstehen, aber das Gleiche kann auch verhindern, dass die Waschflüssigkeit den inneren Schmutz ausschließt, sodass dichte Stoffe beginnen, Schmutz gut zu widerstehen, aber sobald sie verschmutzt sind Waschen ist auch schwieriger.
⑤ Wasserhärte
Die Konzentration von Ca2+, Mg2+ und anderen Metallionen im Wasser hat einen großen Einfluss auf die Waschwirkung, insbesondere wenn die anionischen Tenside auf Ca2+- und Mg2+-Ionen treffen, die Calcium- und Magnesiumsalze bilden, die weniger löslich sind und die Waschkraft verringern.In hartem Wasser ist die Waschkraft selbst bei hoher Tensidkonzentration immer noch viel schlechter als bei der Destillation.Damit das Tensid die beste Waschwirkung erzielt, sollte die Konzentration der Ca2+-Ionen im Wasser auf 1 x 10-6 mol/L (CaCO3 auf 0,1 mg/L) oder weniger reduziert werden.Dies erfordert die Zugabe verschiedener Weichmacher zum Waschmittel.
Postzeit: 25. Februar 2022