اخبار

11
کشش سطحی

نیروی انقباض هر واحد طول روی سطح مایع را کشش سطحی می نامند و واحد N.·m-1 است.

فعالیت سطحی

خاصیت کاهش کشش سطحی حلال را فعالیت سطحی و ماده ای با این خاصیت را ماده فعال سطحی می نامند.

ماده فعال سطحی که می تواند مولکول ها را در محلول آبی به هم بچسباند و میسل ها و سایر انجمن ها را تشکیل دهد و فعالیت سطحی بالایی داشته باشد و در عین حال اثر خیس شدن، امولسیون کننده، کف کردن، شستشو و غیره را نیز داشته باشد، سورفکتانت نامیده می شود.

سه

سورفکتانت ترکیبات آلی با ساختار و خاصیت خاصی است که می تواند کشش سطحی بین دو فاز یا کشش سطحی مایعات (عموماً آب) را با خواص مرطوب کنندگی، کف کردن، امولسیون کنندگی، شستشو و سایر خواص به میزان قابل توجهی تغییر دهد.

از نظر ساختار، سورفکتانت ها دارای یک ویژگی مشترک هستند که در مولکول های خود دو گروه با طبیعت متفاوت دارند. در یک انتها یک زنجیره طولانی از گروه غیر قطبی، محلول در روغن و نامحلول در آب وجود دارد که به عنوان گروه آبگریز یا گروه آب گریز نیز شناخته می شود. این گروه آب گریز عموماً زنجیره های طولانی هیدروکربن است، گاهی اوقات همچنین برای فلوئور آلی، سیلیکون، ارگانوفسفره، زنجیره آلی تین، و غیره. در انتهای دیگر گروه محلول در آب، گروه آبدوست یا گروه دافع روغن قرار دارد. گروه آبدوست باید به اندازه کافی آبدوست باشد تا اطمینان حاصل شود که کل سورفکتانت ها در آب محلول هستند و حلالیت لازم را دارند. از آنجایی که سورفکتانت ها حاوی گروه های آبدوست و آبگریز هستند، می توانند حداقل در یکی از فازهای مایع محلول باشند. این خاصیت آب دوست و چربی دوست سورفکتانت آمفی دوستی نامیده می شود.

دوم
چهار

سورفکتانت نوعی مولکول آمفی دوست با دو گروه آبگریز و آب دوست است. گروه های هیدروفوبیک سورفکتانت ها عموماً از هیدروکربن های با زنجیره بلند مانند آلکیل C8~C20 با زنجیره مستقیم، آلکیل C8~C20 با زنجیره شاخه دار، آلکیل فنیل (عدد توم کربن آلکیل 8 تا 16) و موارد مشابه تشکیل شده اند. تفاوت کم بین گروه های آبگریز عمدتاً در تغییرات ساختاری زنجیره های هیدروکربنی است. و انواع گروه های آبدوست بیشتر است، بنابراین خواص سورفکتانت ها علاوه بر اندازه و شکل گروه های آبگریز عمدتاً مربوط به گروه های آب دوست است. تغییرات ساختاری گروه های آب دوست بیشتر از گروه های آبگریز است، بنابراین طبقه بندی سورفکتانت ها به طور کلی بر اساس ساختار گروه های آب دوست است. این طبقه بندی بر اساس یونی بودن یا نبودن گروه آبدوست صورت می گیرد و به انواع سورفکتانت های آنیونی، کاتیونی، غیریونی، زویتریونی و دیگر انواع خاصی تقسیم می شود.

پنج

① جذب سورفکتانت ها در رابط

مولکول های سورفکتانت مولکول های آمفی دوست هستند که دارای هر دو گروه چربی دوست و آب دوست هستند. هنگامی که سورفکتانت در آب حل می شود، گروه آبدوست آن به آب جذب می شود و در آب حل می شود، در حالی که گروه چربی دوست آن توسط آب دفع می شود و آب را ترک می کند و در نتیجه مولکول های سورفکتانت (یا یون ها) در سطح مشترک دو فاز جذب می شود. ، که کشش سطحی بین دو فاز را کاهش می دهد. هر چه مولکول‌های سورفکتانت (یا یون‌های) بیشتری در سطح مشترک جذب شوند، کاهش کشش سطحی بیشتر می‌شود.

② برخی از خواص غشای جذب

فشار سطحی غشای جذب: جذب سورفکتانت در سطح مشترک گاز و مایع برای تشکیل یک غشای جذب، مانند قرار دادن یک ورق شناور قابل جابجایی بدون اصطکاک روی سطح مشترک، ورق شناور غشای جاذب را در امتداد سطح محلول هل می دهد و غشاء ایجاد فشار می کند. روی ورق شناور که به آن فشار سطحی می گویند.

ویسکوزیته سطحی: مانند فشار سطحی، ویسکوزیته سطح خاصیتی است که توسط غشای مولکولی نامحلول نشان داده می شود. به وسیله یک حلقه پلاتین سیم فلزی ریز معلق است، به طوری که صفحه آن با سطح آب مخزن تماس پیدا می کند، حلقه پلاتین را می چرخاند، حلقه پلاتین را با ویسکوزیته مانع آب می چرخاند، دامنه به تدریج تحلیل می رود، که طبق آن ویسکوزیته سطح می تواند تعیین شود. اندازه گیری شد. روش کار بدین صورت است: ابتدا آزمایش بر روی سطح آب خالص انجام می شود تا پوسیدگی دامنه اندازه گیری شود و سپس پوسیدگی پس از تشکیل غشای سطحی اندازه گیری می شود و ویسکوزیته غشای سطحی از تفاوت بین این دو به دست می آید. .

ویسکوزیته سطح ارتباط تنگاتنگی با استحکام غشای سطحی دارد و از آنجایی که غشای جذبی دارای فشار و ویسکوزیته سطحی است، باید خاصیت ارتجاعی داشته باشد. هرچه فشار سطحی و ویسکوزیته غشای جذب شده بیشتر باشد، مدول الاستیک آن نیز بیشتر می شود. مدول الاستیک غشای جذب سطحی در فرآیند تثبیت حباب مهم است.

③ تشکیل میسل

محلول های رقیق سورفکتانت ها از قوانینی پیروی می کنند که محلول های ایده آل را دنبال می کنند. مقدار سورفکتانت جذب شده در سطح محلول با غلظت محلول افزایش می یابد و هنگامی که غلظت به مقدار معینی می رسد یا از آن فراتر می رود، دیگر میزان جذب افزایش نمی یابد و این مولکول های سورفکتانت اضافی به طور تصادفی در محلول قرار می گیرند. روش یا به روشی منظم هم عمل و هم تئوری نشان می دهد که آنها در محلول تداعی تشکیل می دهند و این انجمن ها را میسل می نامند.

غلظت بحرانی میسل (CMC): حداقل غلظتی که در آن سورفکتانت ها میسل ها را در محلول تشکیل می دهند، غلظت بحرانی میسل نامیده می شود.

④ مقادیر CMC سورفکتانت های معمولی.

شش

HLB مخفف تعادل لیپوفیل آبدوست است که نشان دهنده تعادل آبدوست و چربی دوست گروه های آب دوست و چربی دوست سورفکتانت یعنی مقدار HLB سورفکتانت است. مقدار HLB بزرگ نشان دهنده یک مولکول با آب دوستی قوی و چربی دوستی ضعیف است. برعکس، چربی دوستی قوی و آب دوستی ضعیف.

① مفاد ارزش HLB

مقدار HLB یک مقدار نسبی است، بنابراین هنگامی که مقدار HLB ایجاد می شود، به عنوان یک استاندارد، مقدار HLB موم پارافین که هیچ خاصیت آب دوستی ندارد، 0 تعیین می شود، در حالی که مقدار HLB سدیم دودسیل سولفات، که محلول بیشتر در آب، 40 است. بنابراین، مقدار HLB سورفکتانت ها به طور کلی در محدوده 1 تا 40 است. به طور کلی، امولسیفایرهایی با مقادیر HLB کمتر از 10 چربی دوست هستند، در حالی که آنهایی که بیشتر از 10 هستند آبدوست هستند. بنابراین، نقطه عطف از چربی دوست به آب دوست حدود 10 است.

همانطور که در جدول 1-3 نشان داده شده است، بر اساس مقادیر HLB سورفکتانت ها، می توان یک ایده کلی از کاربردهای احتمالی آنها به دست آورد.

فرم
هفت

دو مایع نامحلول متقابل، یکی به صورت ذرات (قطرات یا کریستال های مایع) در دیگری پراکنده شده اند، سیستمی به نام امولسیون را تشکیل می دهند. این سیستم به دلیل افزایش سطح مرزی دو مایع در هنگام تشکیل امولسیون از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است. برای پایدار ساختن امولسیون، لازم است یک جزء سوم - امولسیفایر برای کاهش انرژی سطحی سیستم اضافه شود. امولسیفایر متعلق به سورفکتانت است، وظیفه اصلی آن ایفای نقش امولسیون است. فازی از امولسیون که به صورت قطرات وجود دارد، فاز پراکنده (یا فاز داخلی، فاز ناپیوسته) نامیده می شود و فاز دیگر که به هم متصل است، محیط پراکندگی (یا فاز بیرونی، فاز پیوسته) نامیده می شود.

① امولسیفایرها و امولسیون ها

امولسیون های رایج، یک فاز آب یا محلول آبی، فاز دیگر مواد آلی غیر قابل اختلاط با آب مانند گریس، موم و غیره است. امولسیون تشکیل شده از آب و روغن را می توان با توجه به وضعیت پراکندگی آنها به دو نوع تقسیم کرد: روغن. پراکنده در آب برای تشکیل امولسیون نوع روغن در آب، که به صورت O/W (روغن/آب) بیان می شود: آب پراکنده در روغن برای تشکیل امولسیون نوع روغن در آب، که به صورت W/O (آب/روغن) بیان می شود. همچنین ممکن است چند امولسیون پیچیده آب در روغن در آب نوع W/O/W و روغن در آب در روغن O/W/O تشکیل شود.

امولسیفایرها برای تثبیت امولسیون ها با کاهش کشش سطحی و تشکیل غشای سطحی تک مولکولی استفاده می شوند.

در امولسیون سازی مورد نیاز امولسیفایر:

الف: امولسیفایر باید بتواند رابط بین دو فاز را جذب یا غنی کند تا کشش سطحی کاهش یابد.

ب: امولسیفایر باید ذرات را به بار بدهد، به طوری که دافعه الکترواستاتیکی بین ذرات ایجاد شود، یا یک غشای محافظ پایدار و بسیار چسبناک در اطراف ذرات تشکیل دهد.

بنابراین ماده ای که به عنوان امولسیفایر استفاده می شود برای امولسیون شدن باید دارای گروه های آمفی دوست باشد و سورفکتانت ها می توانند این نیاز را برآورده کنند.

② روش های تهیه امولسیون ها و عوامل موثر بر پایداری امولسیون ها

دو روش برای تهیه امولسیون وجود دارد: یکی استفاده از روش مکانیکی برای پراکندگی مایع به صورت ذرات ریز در مایع دیگری که بیشتر در صنعت برای تهیه امولسیون استفاده می شود. مورد دیگر این است که مایع را در حالت مولکولی در مایع دیگری حل کنید و سپس آن را به درستی جمع آوری کنید تا امولسیون تشکیل شود.

پایداری امولسیون توانایی تجمع ضد ذرات است که منجر به جداسازی فاز می شود. امولسیون ها سیستم های ترمودینامیکی ناپایدار با انرژی آزاد زیاد هستند. بنابراین، به اصطلاح پایداری یک امولسیون در واقع زمان لازم برای رسیدن سیستم به تعادل است، یعنی زمان لازم برای جداسازی یکی از مایعات در سیستم رخ دهد.

هنگامی که غشای سطحی با الکل های چرب، اسیدهای چرب و آمین های چرب و دیگر مولکول های آلی قطبی، قدرت غشاء به طور قابل توجهی بالاتر است. این به این دلیل است که، در لایه جذب سطحی مولکول‌های امولسیفایر و الکل‌ها، اسیدها و آمین‌ها و دیگر مولکول‌های قطبی به شکل یک "کمپلکس"، به طوری که استحکام غشای سطحی افزایش یافته است.

امولسیفایرهایی که از بیش از دو سورفکتانت تشکیل شده باشند، امولسیفایرهای مخلوط نامیده می شوند. امولسیفایر مخلوط جذب شده در رابط آب/روغن؛ عمل بین مولکولی می تواند کمپلکس ها را تشکیل دهد. با توجه به عملکرد بین مولکولی قوی، کشش سطحی به طور قابل توجهی کاهش می یابد، مقدار امولسیفایر جذب شده در سطح مشترک به طور قابل توجهی افزایش می یابد، تشکیل تراکم غشای سطحی افزایش می یابد، استحکام افزایش می یابد.

بار مهره های مایع تأثیر بسزایی در پایداری امولسیون دارد. امولسیون های پایدار که معمولاً دانه های مایع آن شارژ می شوند. هنگامی که از یک امولسیفایر یونی استفاده می شود، یون امولسیفایر جذب شده در سطح مشترک، گروه چربی دوست خود را در فاز روغن و گروه آبدوست در فاز آب قرار می گیرد، بنابراین دانه های مایع باردار می شوند. به عنوان مهره های امولسیون با بار یکسان، یکدیگر را دفع می کنند، به راحتی جمع نمی شوند، به طوری که ثبات افزایش می یابد. مشاهده می‌شود که هر چه یون‌های امولسیفایر بیشتر روی مهره‌ها جذب شوند، بار بیشتر، توانایی جلوگیری از تجمع دانه‌ها بیشتر و سیستم امولسیون پایدارتر می‌شود.

ویسکوزیته محیط پراکندگی امولسیون تأثیر خاصی بر پایداری امولسیون دارد. به طور کلی، هر چه ویسکوزیته محیط پراکندگی بیشتر باشد، پایداری امولسیون بالاتر است. این به این دلیل است که ویسکوزیته محیط پراکندگی زیاد است که تأثیر زیادی بر حرکت براونی مهره های مایع دارد و سرعت برخورد بین مهره های مایع را کاهش می دهد، به طوری که سیستم پایدار می ماند. معمولاً مواد پلیمری قابل حل در امولسیون ها می توانند ویسکوزیته سیستم را افزایش داده و پایداری امولسیون ها را بیشتر کنند. علاوه بر این، پلیمرها همچنین می توانند یک غشای سطحی قوی تشکیل دهند که سیستم امولسیون را پایدارتر می کند.

در برخی موارد، افزودن پودر جامد نیز می‌تواند باعث تثبیت امولسیون شود. پودر جامد در آب، روغن یا فصل مشترک است، بسته به روغن، آب روی ظرفیت مرطوب شدن پودر جامد، اگر پودر جامد کاملاً با آب خیس نشده باشد، بلکه توسط روغن نیز خیس شود، روی آب و روغن باقی می‌ماند. رابط.

پودر جامد امولسیون را پایدار نمی کند زیرا پودر جمع شده در سطح مشترک غشای سطحی را تقویت می کند، که شبیه جذب سطحی مولکول های امولسیفایر است، بنابراین هرچه مواد پودر جامد در سطح مشترک نزدیک تر باشد، پایداری بیشتری دارد. امولسیون است.

سورفکتانت ها این قابلیت را دارند که پس از تشکیل میسل در محلول آبی، حلالیت مواد آلی نامحلول یا کمی محلول در آب را به میزان قابل توجهی افزایش دهند و محلول در این زمان شفاف است. این اثر میسل را حل شدن می نامند. سورفکتانتی که می تواند حلالیت ایجاد کند، حل کننده نامیده می شود و ماده آلی که حل می شود، ماده محلول نامیده می شود.

هشت

فوم نقش مهمی در فرآیند شستشو دارد. فوم یک سیستم پراکندگی است که در آن یک گاز در یک مایع یا جامد پراکنده می شود که گاز به عنوان فاز پراکنده و مایع یا جامد به عنوان محیط پخش کننده، اولی فوم مایع نامیده می شود، در حالی که دومی را فوم جامد می نامند. به عنوان پلاستیک فوم، شیشه فوم، سیمان فوم و غیره.

(1) تشکیل کف

منظور ما از فوم در اینجا مجموعه ای از حباب های هوا است که توسط یک غشای مایع از هم جدا شده اند. این نوع حباب به دلیل تفاوت زیاد در چگالی بین فاز پراکنده (گاز) و محیط پراکندگی (مایع)، همراه با ویسکوزیته کم مایع، همیشه به سرعت به سطح مایع بالا می رود.

فرآیند تشکیل حباب به این صورت است که مقدار زیادی گاز به مایع وارد می شود و حباب های موجود در مایع به سرعت به سطح باز می گردند و مجموعه ای از حباب ها را تشکیل می دهند که با مقدار کمی گاز مایع از هم جدا شده اند.

فوم از نظر مورفولوژی دو ویژگی قابل توجه دارد: یکی این که حباب ها به عنوان یک فاز پراکنده اغلب به شکل چند وجهی هستند، زیرا در محل تلاقی حباب ها، تمایل به نازک شدن لایه مایع وجود دارد به طوری که حباب ها تبدیل می شوند. چند وجهی، هنگامی که لایه مایع تا حدی نازک می شود، منجر به پارگی حباب می شود. دوم این که مایعات خالص نمی توانند کف پایدار تشکیل دهند، مایعی که می تواند کف تشکیل دهد حداقل دو یا چند جزء است. محلول‌های آبی سورفکتانت‌ها نمونه‌ای از سیستم‌هایی هستند که مستعد تولید کف هستند و توانایی آن‌ها در تولید کف نیز به خواص دیگر مربوط می‌شود.

سورفکتانت هایی که قدرت کف کنندگی خوب دارند، عوامل کف کننده نامیده می شوند. با وجود اینکه عامل کف‌کننده توانایی کف‌سازی خوبی دارد، اما فوم تشکیل‌شده ممکن است نتواند برای مدت طولانی حفظ شود، یعنی پایداری آن لزوما خوب نیست. به منظور حفظ پایداری فوم، اغلب در عامل فوم برای اضافه کردن موادی که می تواند پایداری فوم را افزایش دهد، این ماده را تثبیت کننده فوم می نامند، تثبیت کننده معمولاً لوریل دی اتانول آمین و دودسیل دی متیل آمین اکسید است.

(2) پایداری فوم

فوم یک سیستم ترمودینامیکی ناپایدار است و روند نهایی این است که پس از شکستن حباب، سطح کل مایع درون سیستم کاهش می‌یابد و انرژی آزاد کاهش می‌یابد. فرآیند کف زدایی فرآیندی است که طی آن غشای مایع جداکننده گاز ضخیم تر و نازک تر می شود تا زمانی که شکسته شود. بنابراین، درجه پایداری فوم عمدتاً با سرعت تخلیه مایع و قدرت فیلم مایع تعیین می شود. عوامل زیر نیز در این امر مؤثر است.

فرمشکل

(3) تخریب کف

اصل اساسی تخریب کف، تغییر شرایط تولید کف یا حذف عوامل تثبیت کننده کف است، بنابراین روش های فیزیکی و شیمیایی برای کف زدایی وجود دارد.

کف زدایی فیزیکی به معنای تغییر شرایط تولید فوم با حفظ ترکیب شیمیایی محلول فوم مانند اختلالات خارجی، تغییر دما یا فشار و درمان اولتراسونیک همگی روش های فیزیکی موثر برای از بین بردن کف هستند.

روش شیمیائی کف زدایی به این صورت است که مواد خاصی را برای برهم کنش با عامل کف کننده به منظور کاهش استحکام لایه مایع در فوم و در نتیجه کاهش پایداری فوم برای دستیابی به هدف کف زدایی، به این گونه مواد، کف زدا می گویند. بیشتر کف زداها سورفکتانت هستند. بنابراین، با توجه به مکانیسم کف زدایی، کف زدا باید توانایی قوی برای کاهش کشش سطحی داشته باشد، به راحتی بر روی سطح جذب شود، و برهمکنش بین مولکول های جذب سطحی ضعیف است، مولکول های جذب در ساختار شل تر قرار گرفته اند.

انواع مختلفی از کف زدا وجود دارد، اما اساسا، همه آنها سورفکتانت های غیر یونی هستند. سورفکتانت های غیر یونی دارای خواص ضد کف در نزدیکی یا بالای نقطه ابری خود هستند و اغلب به عنوان کف زدا استفاده می شوند. الکل ها به ویژه الکل های با ساختار شاخه ای، اسیدهای چرب و استرهای اسیدهای چرب، پلی آمیدها، استرهای فسفات، روغن های سیلیکون و غیره نیز معمولاً به عنوان کف زدا عالی استفاده می شوند.

(4) فوم و شستشو

هیچ ارتباط مستقیمی بین فوم و اثر شستشو وجود ندارد و میزان کف نشان دهنده اثربخشی شستشو نیست. به عنوان مثال، سورفکتانت های غیریونی دارای خواص کف کنندگی بسیار کمتری نسبت به صابون ها هستند، اما آلودگی زدایی آنها بسیار بهتر از صابون ها است.

در برخی موارد، فوم می تواند برای از بین بردن کثیفی و کثیفی مفید باشد. به عنوان مثال، هنگام شستن ظروف در خانه، کف مواد شوینده قطرات روغن را می گیرد و هنگام شستشوی فرش، کف به جمع شدن گرد و غبار، پودر و سایر کثیفی های جامد کمک می کند. علاوه بر این، گاهی اوقات می توان از فوم به عنوان نشانه ای از اثربخشی یک شوینده استفاده کرد. از آنجایی که روغن های چرب روی کف ماده شوینده اثر بازدارندگی دارند، وقتی روغن زیاد و مواد شوینده کم باشد، کف تولید نمی شود و یا کف اصلی از بین می رود. گاهی اوقات می توان از فوم به عنوان نشانگر تمیزی محلول شستشو استفاده کرد، زیرا با کاهش مواد شوینده، مقدار کف در محلول آبکشی کاهش می یابد، بنابراین می توان از مقدار کف برای ارزیابی درجه شستشو استفاده کرد.

نه

در مفهوم گسترده، شستشو فرآیند حذف اجزای ناخواسته از جسم مورد شستشو و دستیابی به هدفی است. شستشو در معنای معمول به فرآیند حذف کثیفی از سطح حامل اشاره دارد. در شستشو، برهمکنش بین کثیفی و حامل با اثر برخی از مواد شیمیایی (مثلاً مواد شوینده و غیره) ضعیف یا از بین می‌رود، به طوری که ترکیب کثیفی و حامل به ترکیب کثیفی و شوینده تبدیل می‌شود. در نهایت کثیفی از حامل جدا می شود. از آنجایی که اشیایی که باید شسته شوند و کثیفی هایی که باید پاک شوند متنوع هستند، شستشو فرآیند بسیار پیچیده ای است و فرآیند اصلی شستشو را می توان در روابط ساده زیر بیان کرد.

Carrie·· Dirt + Detergent= حامل + Dit· Detergent

فرآیند شستشو را معمولاً می توان به دو مرحله تقسیم کرد: اولاً، تحت تأثیر ماده شوینده، کثیفی از حامل آن جدا می شود. ثانیاً، کثیفی جدا شده در محیط پخش و معلق می شود. فرآیند شستشو یک فرآیند برگشت پذیر است و کثیفی های پراکنده و معلق در محیط نیز ممکن است دوباره از محیط به جسم در حال شستشو رسوب کنند. بنابراین، یک شوینده خوب باید قابلیت پخش و تعلیق کثیفی و جلوگیری از رسوب مجدد کثیفی را داشته باشد، علاوه بر این توانایی حذف کثیفی از حامل را داشته باشد.

(1) انواع کثیفی

حتی برای یک مورد، نوع، ترکیب و میزان کثیفی بسته به محیطی که در آن استفاده می شود، می تواند متفاوت باشد. کثیفی بدنه روغن عمدتاً برخی از روغن های حیوانی و گیاهی و روغن های معدنی است (مانند نفت خام، نفت کوره، قطران زغال سنگ و غیره)، خاک جامد عمدتاً دوده، خاکستر، زنگ، کربن سیاه و غیره است. کثیفی از بدن انسان مانند عرق، سبوم، خون و غیره وجود دارد. کثیفی از مواد غذایی، مانند لکه های میوه، لکه های روغن پخت و پز، لکه های چاشنی، نشاسته و غیره؛ کثیفی از لوازم آرایشی مانند رژ لب، لاک ناخن و غیره؛ خاک از جو، مانند دوده، گرد و غبار، گل و غیره؛ موارد دیگر مانند جوهر، چای، روکش و غیره. انواع مختلفی دارد.

انواع کثیفی ها را معمولاً می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد: کثیفی جامد، کثیفی مایع و کثیفی خاص.

 

① خاک جامد

خاک جامد معمولی شامل ذرات خاکستر، گل، خاک، زنگ و کربن سیاه است. بیشتر این ذرات دارای بار الکتریکی بر روی سطح خود هستند، اغلب آنها دارای بار منفی هستند و می توانند به راحتی بر روی اقلام فیبر جذب شوند. کثیفی جامد معمولاً به سختی در آب حل می شود، اما می تواند توسط محلول های شوینده پراکنده و معلق شود. حذف کثیفی جامد با نقطه جرم کمتر دشوارتر است.

② کثیفی مایع

کثیفی های مایع عمدتاً محلول در روغن هستند، از جمله روغن های گیاهی و حیوانی، اسیدهای چرب، الکل های چرب، روغن های معدنی و اکسیدهای آنها. در میان آنها، روغن های گیاهی و حیوانی، اسیدهای چرب و صابونی شدن قلیایی ممکن است رخ دهد، در حالی که الکل های چرب، روغن های معدنی توسط قلیایی صابون سازی نمی شوند، اما می توانند در الکل ها، اترها و حلال های آلی هیدروکربنی و امولسیون و پراکندگی محلول آب مواد شوینده محلول باشند. کثیفی مایع محلول در روغن به طور کلی دارای نیروی قوی با اقلام فیبر است و محکم تر روی الیاف جذب می شود.

③ کثیفی خاص

کثیفی های ویژه شامل پروتئین ها، نشاسته، خون، ترشحات انسان مانند عرق، سبوم، ادرار و آب میوه و آب چای است. بیشتر این نوع کثیفی ها می توانند به صورت شیمیایی و قوی روی اقلام فیبر جذب شوند. بنابراین شستشوی آن دشوار است.

انواع مختلف کثیفی به ندرت به تنهایی یافت می شوند، اما اغلب با هم مخلوط شده و روی جسم جذب می شوند. گاهی اوقات کثیفی می تواند تحت تأثیر خارجی اکسیده، تجزیه یا پوسیده شود و در نتیجه کثیفی جدید ایجاد کند.

(2)چسبندگی کثیفی

لباس ها، دست ها و غیره را می توان لکه دار کرد زیرا نوعی تعامل بین جسم و کثیفی وجود دارد. خاک به طرق مختلف به اجسام می چسبد، اما چیزی جز چسبندگی فیزیکی و شیمیایی وجود ندارد.

① چسبندگی دوده، گرد و غبار، گل، ماسه و زغال چوب به لباس یک چسبندگی فیزیکی است. به طور کلی، از طریق این چسبندگی کثیفی، و نقش بین جسم لکه دار نسبتا ضعیف است، حذف کثیفی نیز نسبتا آسان است. با توجه به نیروهای مختلف، چسبندگی فیزیکی کثیفی را می توان به چسبندگی مکانیکی و چسبندگی الکترواستاتیکی تقسیم کرد.

الف: چسبندگی مکانیکی

این نوع چسبندگی عمدتاً به چسبندگی مقداری خاک جامد (مانند گرد و غبار، گل و ماسه) اشاره دارد. چسبندگی مکانیکی یکی از اشکال ضعیف‌تر چسبندگی کثیفی است و تقریباً با روش‌های کاملاً مکانیکی پاک می‌شود، اما وقتی کثیفی کوچک باشد (<0.1um)، پاک کردن آن دشوارتر است.

ب: چسبندگی الکترواستاتیک

چسبندگی الکترواستاتیک عمدتاً در عمل ذرات خاک باردار بر روی اجسام دارای بار مخالف آشکار می شود. اکثر اجسام فیبری در آب دارای بار منفی هستند و به راحتی می توانند توسط خاک های دارای بار مثبت خاص مانند انواع آهک به آنها بچسبند. برخی از کثیفی ها، اگرچه دارای بار منفی هستند، مانند ذرات کربن سیاه در محلول های آبی، می توانند از طریق پل های یونی به الیاف بچسبند (یون های بین چندین اجسام دارای بار مخالف، که با آنها به روشی پل مانند عمل می کنند) که توسط یون های مثبت در آب تشکیل شده اند (مثلاً ، Ca2+، Mg2+ و غیره).

عمل الکترواستاتیک قوی تر از عمل مکانیکی ساده است و حذف آلودگی را نسبتاً دشوار می کند.

② چسبندگی شیمیایی

چسبندگی شیمیایی به پدیده ای اطلاق می شود که آلودگی از طریق پیوندهای شیمیایی یا هیدروژنی بر روی یک جسم اثر می گذارد. به عنوان مثال، خاک جامد قطبی، پروتئین، زنگ و چسبندگی دیگر بر روی اقلام فیبر، الیاف حاوی کربوکسیل، هیدروکسیل، آمید و گروه های دیگر، این گروه ها و اسیدهای چرب خاک روغنی، الکل های چرب به راحتی پیوند هیدروژنی تشکیل می دهند. نیروهای شیمیایی عموماً قوی هستند و بنابراین کثیفی محکم‌تر به جسم متصل می‌شود. این نوع کثیفی ها با روش های معمول به سختی پاک می شوند و برای مقابله با آن به روش های خاصی نیاز دارند.

میزان چسبندگی کثیفی به ماهیت خود کثیفی و ماهیت جسمی که به آن چسبیده است مربوط می شود. به طور کلی، ذرات به راحتی به اقلام فیبری می چسبند. هرچه بافت خاک جامد کوچکتر باشد، چسبندگی قوی تر است. خاک قطبی روی اجسام آبدوست مانند پنبه و شیشه قوی‌تر از خاک غیر قطبی می‌چسبد. کثیفی های غیرقطبی قوی تر از خاک های قطبی مانند چربی های قطبی، گرد و غبار و خاک رس می چسبند و به راحتی پاک و تمیز نمی شوند.

(3) مکانیسم حذف خاک

هدف از شستشو از بین بردن آلودگی است. در محیطی با دمای معین (عمدتاً آب). استفاده از اثرات مختلف فیزیکی و شیمیایی مواد شوینده برای تضعیف یا از بین بردن اثر کثیفی و اجسام شسته شده، تحت تأثیر نیروهای مکانیکی خاص (مانند مالش دست، هم زدن ماشین لباسشویی، ضربه آب)، به طوری که کثیفی و اجسام شسته شده از هدف ضد آلودگی.

① مکانیسم حذف کثیفی مایع

الف: خیس کردن

کثیفی مایع عمدتاً بر پایه روغن است. لکه های روغنی بیشتر اقلام الیافی را خیس می کند و کم و بیش به عنوان یک لایه روغن روی سطح مواد فیبری پخش می شود. اولین مرحله در عمل شستشو، خیس شدن سطح توسط مایع شستشو است. برای مثال، سطح یک فیبر را می توان به عنوان یک سطح جامد صاف در نظر گرفت.

ب: جدا شدن روغن - مکانیزم پیچش

مرحله دوم در عمل شستشو، حذف روغن و گریس است، از بین بردن کثیفی های مایع با نوعی کلاف کردن حاصل می شود. کثیفی مایع در ابتدا به شکل یک فیلم روغنی پخش شده روی سطح وجود داشت و تحت اثر مرطوب کننده ترجیحی مایع شستشو بر روی سطح جامد (یعنی سطح الیاف)، مرحله به مرحله به دانه های روغن خم می شد که با مایع شستشو جایگزین شدند و در نهایت تحت فشارهای خارجی خاصی از سطح خارج شدند.

② مکانیسم حذف خاک جامد

حذف کثیفی مایع عمدتاً از طریق مرطوب کردن ترجیحی حامل کثیفی توسط محلول شستشو است، در حالی که مکانیسم حذف آلودگی جامد متفاوت است، جایی که فرآیند شستشو عمدتاً در مورد خیس شدن جرم کثیفی و سطح حامل آن توسط شستشو است. راه حل به دلیل جذب سورفکتانت ها بر روی خاک جامد و سطح حامل آن، اندرکنش بین کثیفی و سطح کاهش می یابد و قدرت چسبندگی توده کثیفی بر روی سطح کاهش می یابد، بنابراین جرم خاک به راحتی از سطح پاک می شود. حامل

علاوه بر این، جذب سورفکتانت‌ها، به‌ویژه سورفکتانت‌های یونی، روی سطح کثیفی جامد و حامل آن، پتانسیل افزایش پتانسیل سطح روی سطح کثیفی جامد و حامل آن را دارد که این امر برای از بین بردن آلودگی‌های جامد مفیدتر است. خاک سطوح جامد یا به طور کلی فیبری معمولاً در محیط های آبی دارای بار منفی هستند و بنابراین می توانند لایه های الکترونیکی دوگانه پراکنده را روی توده های خاک یا سطوح جامد تشکیل دهند. به دلیل دفع بارهای همگن، چسبندگی ذرات کثیفی در آب به سطح جامد ضعیف می شود. هنگامی که یک سورفکتانت آنیونی اضافه می شود، زیرا می تواند به طور همزمان پتانسیل سطح منفی ذره خاک و سطح جامد را افزایش دهد، دافعه بین آنها بیشتر می شود، قدرت چسبندگی ذره کاهش می یابد و کثیفی راحت تر حذف می شود. .

سورفکتانت های غیر یونی بر روی سطوح جامد دارای بار کلی جذب می شوند و اگرچه آنها پتانسیل سطحی را به طور قابل توجهی تغییر نمی دهند، سورفکتانت های غیر یونی جذب شده تمایل به تشکیل ضخامت خاصی از لایه جذب شده روی سطح دارند که به جلوگیری از رسوب مجدد کثیفی کمک می کند.

در مورد سورفکتانت های کاتیونی، جذب آنها پتانسیل سطح منفی توده کثیفی و سطح حامل آن را کاهش می دهد یا از بین می برد، که دافعه بین کثیفی و سطح را کاهش می دهد و بنابراین برای حذف کثیفی مساعد نیست. علاوه بر این، پس از جذب سطحی جامد، سورفکتانت های کاتیونی تمایل دارند سطح جامد را آبگریز کنند و بنابراین برای خیس شدن سطح و در نتیجه شست و شوی مناسب نیستند.

③ حذف خاک های خاص

حذف پروتئین، نشاسته، ترشحات انسانی، آب میوه، آب چای و سایر کثیفی‌ها با سورفکتانت‌های معمولی دشوار است و نیاز به درمان خاصی دارد.

لکه های پروتئینی مانند کرم، تخم مرغ، خون، شیر و فضولات پوستی روی الیاف منعقد می شوند و از بین می روند و چسبندگی قوی تری پیدا می کنند. آلودگی پروتئین را می توان با استفاده از پروتئازها از بین برد. آنزیم پروتئاز پروتئین های موجود در خاک را به اسیدهای آمینه محلول در آب یا الیگوپپتیدها تجزیه می کند.

لکه‌های نشاسته عمدتاً از مواد غذایی می‌آیند، مواد دیگری مانند سس، چسب و غیره. آمیلاز اثر کاتالیزوری بر هیدرولیز لکه‌های نشاسته دارد و باعث تجزیه نشاسته به قند می‌شود.

لیپاز تجزیه تری گلیسیریدها را که به سختی با روش های معمولی مانند سبوم و روغن های خوراکی حذف می شوند، کاتالیز می کند و آنها را به گلیسرول و اسیدهای چرب محلول تجزیه می کند.

برخی از لکه های رنگی از آب میوه، آب چای، جوهر، رژ لب و غیره اغلب حتی پس از شستشوی مکرر به سختی تمیز می شوند. این لکه ها را می توان با یک واکنش ردوکس با یک عامل اکسید کننده یا کاهنده مانند سفید کننده که ساختار رنگ مولد یا گروه های کمکی رنگ را از بین می برد و آنها را به اجزای کوچکتر محلول در آب تجزیه می کند.

(4)مکانیسم حذف لکه تمیز کردن خشک

موارد فوق در واقع برای آب به عنوان وسیله شستشو است. در واقع به دلیل انواع مختلف لباس ها و ساختار، برخی از لباس ها با استفاده از شستشوی آب راحت نیستند یا به راحتی قابل شستشو نیستند، برخی از لباس ها پس از شستشو و حتی تغییر شکل، محو شدن و غیره، به عنوان مثال: اکثر الیاف طبیعی آب را جذب می کنند و به راحتی متورم می شود، خشک می شود و به راحتی جمع می شود، بنابراین پس از شستشو تغییر شکل می دهد. با شستن محصولات پشمی نیز اغلب به نظر می رسد پدیده انقباض، برخی از محصولات پشمی با شستشو آب نیز آسان به پیل کردن، تغییر رنگ است. احساس دست برخی از ابریشم ها پس از شستشو بدتر می شود و درخشندگی خود را از دست می دهند. برای این لباس ها اغلب از روش خشک شویی برای رفع آلودگی استفاده می شود. به اصطلاح خشکشویی به طور کلی به روش شستشو در حلال های آلی، به ویژه در حلال های غیر قطبی اشاره دارد.

خشک شویی روشی ملایم تر از شستشو با آب است. از آنجایی که خشکشویی نیازی به عمل مکانیکی زیادی ندارد، باعث آسیب، چروک و تغییر شکل لباس نمی شود، در حالی که مواد خشک شویی بر خلاف آب به ندرت باعث انبساط و انقباض می شوند. تا زمانی که از این فناوری به درستی استفاده شود، لباس‌ها را می‌توان بدون اعوجاج، محو شدن رنگ و عمر طولانی‌تر خشک‌شویی کرد.

از نظر تمیز کردن خشک، سه نوع کثیفی گسترده وجود دارد.

① کثیفی محلول در روغن کثیفی محلول در روغن شامل انواع روغن و گریس است که مایع یا چرب است و می تواند در حلال های خشکشویی حل شود.

② کثیفی محلول در آب کثیفی محلول در آب در محلول های آبی محلول است، اما نه در مواد تمیز کننده خشک، در حالت آبی روی لباس جذب می شود، آب پس از رسوب جامدات دانه ای مانند نمک های معدنی، نشاسته، پروتئین و غیره تبخیر می شود.

③ کثیفی نامحلول در روغن و آب کثیفی نامحلول در روغن و آب نه محلول در آب است و نه در حلال های تمیز کننده خشک، مانند کربن سیاه، سیلیکات های فلزات و اکسیدهای مختلف و غیره محلول است.

با توجه به ماهیت متفاوت انواع کثیفی، روش های مختلفی برای از بین بردن کثیفی در فرآیند خشکشویی وجود دارد. خاک های محلول در روغن، مانند روغن های حیوانی و گیاهی، روغن های معدنی و گریس ها، به راحتی در حلال های آلی حل می شوند و در تمیز کردن خشک راحت تر حذف می شوند. حلالیت عالی حلال های خشک شویی برای روغن ها و گریس ها اساساً از نیروهای واندروالز بین مولکول ها ناشی می شود.

برای از بین بردن کثیفی های محلول در آب مانند نمک های معدنی، قندها، پروتئین ها و عرق، باید مقدار مناسب آب نیز به ماده خشک شویی اضافه شود، در غیر این صورت کثیفی های محلول در آب به سختی از روی لباس پاک می شوند. با این حال، آب به سختی در ماده تمیز کننده خشک حل می شود، بنابراین برای افزایش مقدار آب، باید سورفکتانت ها را نیز اضافه کنید. وجود آب در ماده تمیز کننده خشک می تواند سطح کثیفی و لباس را هیدراته کند، به طوری که به راحتی می توان با گروه های قطبی سورفکتانت ها تعامل کرد که منجر به جذب سورفکتانت ها در سطح می شود. علاوه بر این، هنگامی که سورفکتانت ها میسل ها را تشکیل می دهند، خاک و آب محلول در آب می توانند در میسل ها حل شوند. سورفکتانت‌ها علاوه بر افزایش محتوای آب در حلال خشک‌شویی، می‌توانند در جلوگیری از رسوب مجدد کثیفی برای افزایش اثر ضد آلودگی نیز نقش داشته باشند.

وجود مقدار کمی آب برای از بین بردن کثیفی های محلول در آب ضروری است، اما آب بیش از حد می تواند باعث اعوجاج و چروک شدن برخی لباس ها شود، بنابراین مقدار آب موجود در خشکشویی باید متوسط ​​باشد.

کثیفی که نه محلول در آب است و نه محلول در روغن، ذرات جامد مانند خاکستر، گل، خاک و کربن سیاه، عموماً توسط نیروهای الکترواستاتیک یا در ترکیب با روغن به لباس متصل می‌شوند. در تمیز کردن خشک، جریان حلال، ضربه می تواند باعث جذب نیروی الکترواستاتیک کثیفی شود، و عامل خشک شویی می تواند روغن را حل کند، به طوری که ترکیبی از روغن و کثیفی و چسبیده به لباس از ذرات جامد در خشک است. - عامل تمیز کردن، عامل تمیز کردن خشک در مقدار کمی آب و سورفکتانت ها، به طوری که ذرات خاک جامد را می توان تعلیق پایدار، پراکندگی، برای جلوگیری از رسوب مجدد آن به لباس.

(5)عوامل موثر بر عمل شستشو

جذب جهتی سورفکتانت ها در سطح مشترک و کاهش کشش سطحی (سطحی) از عوامل اصلی حذف آلودگی مایع یا جامد هستند. با این حال، فرآیند شستشو پیچیده است و اثر شستشو، حتی با همان نوع شوینده، تحت تأثیر بسیاری از عوامل دیگر است. این عوامل عبارتند از غلظت ماده شوینده، دما، ماهیت کثیفی، نوع الیاف و ساختار پارچه.

① غلظت سورفکتانت

میسل های سورفکتانت موجود در محلول نقش مهمی در فرآیند شستشو دارند. هنگامی که غلظت به غلظت بحرانی میسل (CMC) می رسد، اثر شستشو به شدت افزایش می یابد. بنابراین غلظت ماده شوینده در حلال باید بیشتر از مقدار CMC باشد تا اثر شستشوی خوبی داشته باشد. با این حال، زمانی که غلظت سورفکتانت بالاتر از مقدار CMC باشد، افزایش تدریجی اثر شستشو آشکار نیست و نیازی به افزایش بیش از حد غلظت سورفکتانت نیست.

هنگام حذف روغن با حل شدن، اثر انحلال پذیری با افزایش غلظت سورفکتانت افزایش می یابد، حتی زمانی که غلظت بالاتر از CMC باشد. در این زمان، توصیه می شود از مواد شوینده به صورت متمرکز محلی استفاده کنید. به عنوان مثال، اگر کثیفی زیادی روی سرآستین و یقه لباس وجود داشته باشد، می توان در حین شستشو از یک لایه شوینده استفاده کرد تا اثر حل کنندگی سورفکتانت روی روغن افزایش یابد.

②دما تاثیر بسیار مهمی در عمل ضد آلودگی دارد. به طور کلی، افزایش دما حذف کثیفی را تسهیل می کند، اما گاهی اوقات دمای بیش از حد نیز می تواند معایبی ایجاد کند.

افزایش دما انتشار کثیفی را تسهیل می کند، گریس جامد به راحتی در دمای بالاتر از نقطه ذوب آن امولسیون می شود و الیاف به دلیل افزایش دما باعث تورم می شوند که همه اینها حذف کثیفی را تسهیل می کند. با این حال، برای پارچه های فشرده، ریز شکاف بین الیاف با گسترش الیاف کاهش می یابد، که برای از بین بردن کثیفی مضر است.

تغییرات دما همچنین بر حلالیت، مقدار CMC و اندازه میسل سورفکتانت‌ها تأثیر می‌گذارد، بنابراین بر اثر شستشو تأثیر می‌گذارد. حلالیت سورفکتانت ها با زنجیره های کربنی طولانی در دماهای پایین کم است و گاهی اوقات حلالیت حتی کمتر از مقدار CMC است، بنابراین دمای شستشو باید به طور مناسب افزایش یابد. تأثیر دما بر مقدار CMC و اندازه میسل برای سورفکتانت های یونی و غیر یونی متفاوت است. برای سورفکتانت های یونی، افزایش دما به طور کلی مقدار CMC را افزایش می دهد و اندازه میسل را کاهش می دهد، به این معنی که غلظت سورفکتانت در محلول شستشو باید افزایش یابد. برای سورفکتانت های غیر یونی، افزایش دما منجر به کاهش مقدار CMC و افزایش قابل توجه حجم میسل می شود، بنابراین واضح است که افزایش مناسب دما به سورفکتانت غیریونی کمک می کند تا اثر سطح فعال خود را اعمال کند. . با این حال، دما نباید از نقطه ابری آن بیشتر شود.

به طور خلاصه، دمای بهینه شستشو به فرمول شوینده و شیئی که شسته می شود بستگی دارد. برخی از مواد شوینده در دمای اتاق اثر شوینده خوبی دارند، در حالی که برخی دیگر بین شستشوی سرد و گرم خاصیت شوینده بسیار متفاوتی دارند.

③ فوم

مرسوم است که قدرت کف کردن را با اثر شستشو اشتباه می گیرند و معتقدند مواد شوینده با قدرت کف کنندگی بالا اثر شستشوی خوبی دارند. تحقیقات نشان داده است که هیچ رابطه مستقیمی بین اثر شستشو و میزان کف وجود ندارد. به عنوان مثال، شستشو با مواد شوینده با کف کم کمتر از شستشو با مواد شوینده با کف زیاد است.

اگرچه فوم ارتباط مستقیمی با شستشو ندارد، اما مواردی وجود دارد که به از بین بردن کثیفی کمک می کند، مثلاً هنگام شستن ظروف با دست. هنگام شستشوی فرش، کف همچنین می تواند گرد و غبار و سایر ذرات کثیفی جامد را از بین ببرد، کثیفی فرش بخش زیادی از گرد و غبار را تشکیل می دهد، بنابراین مواد شوینده فرش باید توانایی کف کردن خاصی داشته باشند.

قدرت کف کردن برای شامپوها نیز مهم است، زیرا کف ریز تولید شده توسط مایع در حین شامپو کردن یا حمام کردن باعث می‌شود موها روان و راحت شوند.

④ انواع الیاف و خواص فیزیکی منسوجات

علاوه بر ساختار شیمیایی الیاف که بر چسبندگی و حذف کثیفی تاثیر می گذارد، ظاهر الیاف و سازماندهی نخ و پارچه نیز در سهولت حذف کثیفی تاثیر دارد.

فلس های الیاف پشم و نوارهای مسطح خمیده الیاف پنبه بیشتر از الیاف صاف کثیفی را جمع می کنند. به عنوان مثال، کربن سیاه رنگ شده روی لایه های سلولزی (فیلم های ویسکوز) به راحتی پاک می شود، در حالی که کربن سیاه رنگ شده روی پارچه های نخی به سختی پاک می شود. مثال دیگر این است که پارچه های الیاف کوتاه ساخته شده از پلی استر نسبت به پارچه های الیاف بلند مستعد انباشته شدن لکه های روغن هستند و لکه های روغن روی پارچه های الیاف کوتاه نیز از بین بردن لکه های روغن روی پارچه های الیاف بلند دشوارتر است.

نخ های محکم پیچ خورده و پارچه های تنگ، به دلیل شکاف کوچک بین الیاف، می توانند در برابر نفوذ کثیفی مقاومت کنند، اما همین امر می تواند از مایع لباسشویی جلوگیری کند تا کثیفی داخلی را از بین ببرد، بنابراین پارچه های تنگ شروع به مقاومت خوبی در برابر کثیفی می کنند، اما پس از لکه شدن شستشو نیز دشوارتر است.

⑤ سختی آب

غلظت یون‌های Ca2+، Mg2+ و سایر یون‌های فلزی در آب تأثیر زیادی بر اثر شستشو دارد، به‌ویژه زمانی که سورفکتانت‌های آنیونی با یون‌های Ca2+ و Mg2+ مواجه می‌شوند که نمک‌های کلسیم و منیزیم را تشکیل می‌دهند که کمتر محلول هستند و خاصیت شویندگی آن را کاهش می‌دهند. در آب سخت، حتی اگر غلظت سورفکتانت بالا باشد، باز هم خاصیت شویندگی بسیار بدتر از تقطیر است. برای اینکه سورفکتانت بهترین اثر شستشو را داشته باشد، غلظت یون های Ca2+ در آب باید به 1×10-6 mol/L (CaCO3 تا 0.1 میلی گرم در لیتر) یا کمتر کاهش یابد. این امر مستلزم افزودن نرم کننده های مختلف به مواد شوینده است.


زمان ارسال: فوریه 25-2022