כוח ההצטמקות של כל אורך יחידה על פני הנוזל נקרא מתח פני השטח, והיחידה היא N. · M-1.
המאפיין של הפחתת מתח פני השטח של הממס נקרא פעילות פני השטח, וחומר עם מאפיין זה נקרא חומר פעיל פני השטח.
החומר הפעיל פני השטח שיכול לקשור מולקולות בתמיסה מימית וליצור מיקרונים ואסוציאציות אחרות, ובעלי פעילות גבוהה של פני השטח, ובמקביל יש השפעה של הרטבה, תחליב, קצף, שטיפה וכו 'נקראת פעילי שטח.
חומר פעילי שטח הוא תרכובות אורגניות עם מבנה ורכוש מיוחד, שיכולים לשנות באופן משמעותי את המתח הממשקני בין שני שלבים או מתח פני השטח של נוזלים (בדרך כלל מים), עם הרטבה, קצף, תחליב, שטיפה ותכונות אחרות.
מבחינת המבנה, לחומרים פעילי שטח יש תכונה נפוצה בכך שהם מכילים שתי קבוצות בעלות אופי שונה במולקולות שלהם. בקצה אחד נמצאת שרשרת ארוכה של קבוצה לא קוטבית, מסיסה בשמן ובלתי מסיס במים, המכונה גם קבוצה הידרופובית או קבוצת דוחה מים. קבוצה דוחה מים כזו היא בדרך כלל שרשראות ארוכות של פחמימנים, לעיתים גם עבור פלואור אורגני, סיליקון, אורגנו-פוספט, שרשרת אורגנוטין וכו '. בקצה השני נמצאת קבוצה מסיסה במים, קבוצה הידרופילית או קבוצה דוחה שמן. הקבוצה ההידרופילית חייבת להיות הידרופילית מספיק כדי להבטיח כי פעילי שטח שלמים מסיסים במים ויש להם את המסיסות הדרושה. מכיוון שפעילי שטח מכילים קבוצות הידרופיליות והידרופוביות, הם יכולים להיות מסיסים לפחות באחד משלבי הנוזל. המאפיין ההידרופילי והליפופילי הזה של חומר פעילי שטח נקרא אמפיפיליות.
חומר פעילי שטח הוא סוג של מולקולות אמפיפיליות עם קבוצות הידרופוביות והידרופיליות כאחד. קבוצות הידרופוביות של פעילי שטח מורכבים בדרך כלל מפחמימנים ארוכים עם שרשרת ארוכה, כגון אלקיל C8 ~ C20, Alkyl C8 ~ C20 ישר ， aslkylphenyl (מספר פחמן טום הוא 8 ~ 16) וכדומה. ההבדל שהוא קטן בין קבוצות הידרופוביות הוא בעיקר בשינויים המבניים של שרשראות הפחמימנים. וסוגי הקבוצות ההידרופיליות הם יותר, ולכן התכונות של פעילי שטח קשורים בעיקר לקבוצות הידרופיליות בנוסף לגודל וצורתן של קבוצות הידרופוביות. השינויים המבניים של קבוצות הידרופיליות גדולות יותר מאלו של קבוצות הידרופוביות, ולכן סיווג פעילי שטח מבוסס בדרך כלל על מבנה של קבוצות הידרופיליות. סיווג זה מבוסס על האם הקבוצה ההידרופילית היא יונית או לא, והיא מחולקת לאניוני, קטיוני, לאוניק, זוויטריוני וסוגים מיוחדים אחרים של פעילי שטח.
① ספיחת פעילי שטח בממשק
מולקולות פעילי שטח הן מולקולות אמפיפיליות עם קבוצות ליפופיליות והידרופיליות כאחד. כאשר מומס פעילי השטח במים, הקבוצה ההידרופילית שלה נמשכת למים ומתמוססת במים, ואילו הקבוצה הליפופילית שלה נדחתה על ידי מים ומותירה מים, וכתוצאה מכך ספיחה של מולקולות פעילי שטח (או יונים) על הממשק של שני השלבים, שמפחיתה את המתח הפרקאלי בין שני השלבים. ככל שהמולקולות (או יונים) שטחיות יותר סופגות בממשק, כך הפחתה במתח הממשק גדול יותר.
② כמה תכונות של קרום הספיחה
לחץ פני השטח של קרום הספיחה: ספיחת פעילי שטח בממשק נוזלי הגז ליצירת קרום ספיחה, כמו להציב גיליון צף נשלף ללא חיכוך על הממשק, הסדין הצף דוחף את קרום הספיגה לאורך משטח הפתרון, והקרום מייצר לחץ על הגיליון הצף, שנקרא לחץ משטח.
צמיגות פני השטח: כמו לחץ פני השטח, צמיגות פני השטח היא תכונה המוצגת על ידי קרום מולקולרי בלתי מסיס. מושעה על ידי טבעת פלטינה של חוט מתכת עדין, כך שהמטוס שלו נוצר קשר עם משטח המים של המיכל, סובב את טבעת הפלטינה, טבעת הפלטינה על ידי צמיגות המכשול המים, המשרעת מתפוררת בהדרגה, לפיה ניתן למדוד את צמיגות פני השטח. השיטה היא: ראשית, הניסוי מתבצע על פני המים הטהורים למדידת ריקבון המשרעת, ואז נמדד ההתפרקות לאחר היווצרות קרום השטח, והצמיגות של קרום השטח נגזרת מההבדל בין השניים.
צמיגות פני השטח קשורה קשר הדוק למוצקות קרום השטח, ומכיוון שלממברנה הספיחה יש לחץ וצמיגות פני השטח, עליה להיות בעלת גמישות. ככל שהלחץ פני השטח גבוה יותר וצמיגותו של הממברנה הספוגה גבוהה יותר, כך המודולוס האלסטי שלו גבוה יותר. המודולוס האלסטי של קרום הספיחה לפני השטח חשוב בתהליך ייצוב הבועה.
③ היווצרות מיקרס
פתרונות מדוללים של פעילי שטח מצייתים לחוקים ואחריהם פתרונות אידיאליים. כמות פעילי השטח הנספגת על פני התמיסה עולה עם ריכוז התמיסה, וכאשר הריכוז מגיע או עולה על ערך מסוים, כמות הספיחה כבר לא עולה, ומולקולות פעילי השטח העודפות הללו נמצאות בתמיסה בדרך אקראית או בדרך רגילה. גם תרגול וגם תיאוריה מראים כי הם יוצרים אסוציאציות בפתרון, ואסוציאציות אלה נקראות מיקרס.
ריכוז Micelle קריטי (CMC): ריכוז המינימום בו יוצרים פעילי שטח מיקרונים בתמיסה נקרא ריכוז המייקל הקריטי.
④ ערכי CMC של פעילי שטח נפוצים.
HLB הוא קיצור איזון הליפופיל ההידרופיל, המציין את האיזון ההידרופילי והליפופילי של הקבוצות ההידרופיליות והליפופיליות של חומר פעילי השטח, כלומר, ערך ה- HLB של חומר השטח. ערך HLB גדול מצביע על מולקולה עם הידרופיליות חזקה וליפופיליות חלשה; לעומת זאת, ליפופיליות חזקה והידרופיליות חלשה.
① הוראות ערך HLB
ערך ה- HLB הוא ערך יחסי, כך שכאשר מפותח ערך HLB, כסטנדרט, מצוין ערך HLB של שעוות פרפין, שאין לה תכונות הידרופיליות, בעוד שערך ה- HLB של נתרן דודקיל סולפט, שהוא בדרך כלל יותר מ -10. ליפופילית, בעוד שאלו הגדולים מ -10 הם הידרופיליים. לפיכך, נקודת המפנה מליפופילית להידרופילית היא בערך 10.
בהתבסס על ערכי HLB של פעילי שטח, ניתן להשיג רעיון כללי של השימושים האפשריים שלהם, כפי שמוצג בטבלה 1-3.
שני נוזלים בלתי מסיסים הדדיים, האחד מתפזר בשני כחלקיקים (טיפות או גבישים נוזליים) יוצרים מערכת הנקראת תחליב. מערכת זו אינה יציבה תרמודינמית בגלל העלייה באזור הגבול של שני הנוזלים בעת יצירת התחליב. על מנת להפוך את התחליב ליציב, יש צורך להוסיף רכיב שלישי - תחליב כדי להפחית את האנרגיה הממשקית של המערכת. תחליב שייך לחומר פעילי שטח, תפקידו העיקרי הוא למלא את תפקיד התחליב. שלב התחליב הקיים כטיפות נקרא השלב המפוזר (או שלב פנימי, שלב לא רציף), והשלב האחר המקושר זה לזה נקרא מדיום הפיזור (או השלב החיצוני, שלב רציף).
① תחליבים ותחליבים
תחליבים נפוצים, שלב אחד הוא מים או תמיסה מימית, השלב השני הוא חומרים אורגניים שאינם ניתנים לניתוק במים, כמו גריז, שעווה וכו '. התחליב שנוצר על ידי מים ושמן ניתן לחלק לשני סוגים בהתאם למצב הפיזור שלהם: שמן המפוזר במים ביצירת אמולסיה של שמן במים, המתבטא כ- O/W (שמן/מים): מים בפיזור שמן, שמן-מים, בפיזור שמן, בפיזור שמן, בפיזור שמן, בפיזור שמן, מסוג O, (מים/שמן). ניתן להיווצר גם מים מורכבים עם שמן-שמן-במים עם סוג/W/W ושמן במים בשמן O/W/O/O.
תחליבים משמשים לייצוב תחליבים על ידי הפחתת מתח ממשק ויצירת ממברנה ממשקית מולקולה יחידה.
בתחום דרישות התחליב:
ת: על התחליב צריך להיות מסוגל לספוג או להעשיר את הממשק בין שני השלבים, כך שהמתח הממשק יופחת;
B: על התחליב צריך לתת את החלקיקים למטען, כך שהדחייה האלקטרוסטטית בין החלקיקים, או יוצרת קרום מגן יציב וצמיג מאוד סביב החלקיקים.
לפיכך, החומר המשמש כמתחלץ חייב להיות בעל קבוצות אמפיפיליות על מנת להתחלב, וחומרים פעילי שטח יכולים לעמוד בדרישה זו.
② שיטות הכנה של תחליבים וגורמים המשפיעים על יציבות התחליבים
ישנן שתי דרכים להכין תחליבים: האחת היא להשתמש בשיטה המכנית לפיזור הנוזל בחלקיקים זעירים בנוזל אחר, המשמש לרוב בתעשייה להכנת תחליבים; השני הוא להמיס את הנוזל במצב מולקולרי בנוזל אחר, ואז לגרום לו להתאסף כראוי ליצירת תחליבים.
היציבות של תחליב היא היכולת להצטבר נגד חלקיקים המובילה להפרדת פאזה. תחליבים הם מערכות לא יציבות תרמודינמיות עם אנרגיה חופשית גדולה. לפיכך, היציבות כביכול של תחליב היא למעשה הזמן הנדרש למערכת להגיע לשיווי משקל, כלומר הזמן הדרוש להפרדת אחד מהנוזלים במערכת.
כאשר הממברנה הממשקית עם אלכוהולים שומניים, חומצות שומן ואמינים שומניים ומולקולות אורגניות קוטביות אחרות, חוזק הממברנה גבוה משמעותית. הסיבה לכך היא שבשכבת הספיחה הממשקית של מולקולות ואלכוהולים מתחלב, חומצות ואמינים ומולקולות קוטביות אחרות ליצירת "קומפלקס", כך שחוזק הממברנה הממשקית עלה.
מתחלפים המורכבים מיותר משני פעילי שטח נקראים מתחומים מעורבים. תחום מעורב מעורב בספוג בממשק המים/שמן; פעולה בין -מולקולרית יכולה ליצור קומפלקסים. בשל הפעולה הבין -מולקולרית החזקה, המתח הממשקתי מצטמצם משמעותית, כמות התחליב הנספגת בממשק מוגברת משמעותית, היווצרות צפיפות הממברנה הממשקית עולה, העוצמה עולה.
למטען של חרוזי הנוזל יש השפעה משמעותית על יציבות התחליב. תחליבים יציבים, שחרוזיהם הנוזלים טעונים בדרך כלל. כאשר משתמשים במגוון תחליב יוני, יון התחליב הנספג בממשק יש את הקבוצה הליפופילית שלו המוכנסת לשלב השמן והקבוצה ההידרופילית נמצאת בשלב המים, ובכך הופכת את חרוזי הנוזל לטעונים. כאשר חרוזי התחליב עם אותו מטען, הם דוחים זה את זה, לא קל להתאגר, כך שהיציבות מוגברת. ניתן לראות כי ככל שיוני תחליב יותר סופגים על החרוזים, כך המטען גדול יותר, כך גדל היכולת למנוע את החרוזים להתארגן, כך מערכת התחליב יציבה יותר.
לצמיגות המדיום פיזור תחליב יש השפעה מסוימת על יציבות התחליב. באופן כללי, ככל שהצמיגות של מדיום הפיזור גבוה יותר, כך יציבות התחליב גבוהה יותר. הסיבה לכך היא שהצמיגות של מדיום הפיזור גדולה, אשר משפיעה חזקה על התנועה הבראונית של חרוזי הנוזל ומאט את ההתנגשות בין חרוזי הנוזל, כך שהמערכת תישאר יציבה. בדרך כלל, חומרי הפולימר שניתן להמיס בתחליבים יכולים להגביר את צמיגות המערכת ולהעלות את יציבות התחליבים. בנוסף, פולימרים יכולים גם ליצור קרום ממשק חזק, מה שהופך את מערכת התחליב ליציבה יותר.
במקרים מסוימים, תוספת של אבקה מוצקה יכולה גם לגרום לתחליב נוטה להתייצב. אבקה מוצקה נמצאת במים, בשמן או בממשק, תלוי בשמן, במים על יכולת ההרטבה של האבקה המוצקה, אם האבקה המוצקה לא רטובה לחלוטין עם מים, אלא גם רטובה בשמן, תישאר על ממשק המים והשמן.
האבקה המוצקה אינה הופכת את התחליב ליציב מכיוון שהאבקה שנאספה בממשק משפרת את הממברנה הממשקית, הדומה לספיחת הממשק של מולקולות תחליב, כך שככל שחומר האבקה המוצק מסודר בממשק, כך התחליב יציב יותר.
לחומרים פעילי שטח יש את היכולת להגדיל משמעותית את המסיסות של חומרים אורגניים בלתי מסיסים או מעט מסיסים במים לאחר יצירת מיקרונים בתמיסה מימית, והתמיסה שקופה בשלב זה. השפעה זו של המייקל נקראת מסיסה. חומר פעילי השטח שיכול לייצר סיסום נקרא Solubilizer, והחומר האורגני שממיס נקרא חומר ממיס.
קצף ממלא תפקיד חשוב בתהליך הכביסה. קצף הוא מערכת פיזור בה גז מתפזר בנוזל או במוצק, כאשר הגז כשלב המפוזר והנוזל או המוצק כמדיום המפוזר, כאשר הראשון נקרא קצף נוזלי, ואילו האחרון נקרא קצף מוצק, כמו פלסטיק מוקצף, זכוכית מוקצפת, מלט קצף וכו '.
(1) היווצרות קצף
על ידי קצף אנו מתכוונים כאן מצטבר של בועות אוויר המופרדות על ידי קרום נוזלי. סוג זה של בועה תמיד עולה במהירות למשטח הנוזל בגלל ההבדל הגדול בצפיפות בין השלב המפוזר (גז) לבין מדיום הפיזור (נוזל), בשילוב עם הצמיגות הנמוכה של הנוזל.
תהליך יצירת בועה הוא להכניס כמות גדולה של גז לנוזל, והבועות בנוזל חוזרות במהירות אל פני השטח ויוצרים מצטבר של בועות המופרדות בכמות קטנה של גז נוזלי.
לקצף יש שני מאפיינים משמעותיים מבחינת המורפולוגיה: האחד הוא שהבועות כשלב מפוזר הן לרוב בצורת פוליהדרלית, הסיבה לכך היא שבצומת הבועות, יש נטייה לסרט הנוזלי דליל כך שהבועות יהפכו לפוליאדרליות, כאשר סרט הנוזל מתנדנד במידה מסוימת, הוא מוביל את הבועות; השנייה היא שנוזלים טהורים אינם יכולים ליצור קצף יציב, הנוזל שיכול ליצור קצף הוא לפחות שני רכיבים או יותר. פתרונות מימיים של פעילי שטח אופייניים למערכות המועדות לייצור קצף, ויכולתן לייצר קצף קשורה גם לתכונות אחרות.
פעילי שטח עם כוח קצף טוב נקראים סוכני קצף. למרות שלסוכן הקצף יכולת קצף טובה, אך ייתכן שהקצף שנוצר לא יוכל לשמור על זמן רב, כלומר, היציבות שלו אינה בהכרח טובה. על מנת לשמור על יציבות הקצף, לעתים קרובות בחומר הקצף להוסיף חומרים שיכולים להגביר את יציבות הקצף, החומר נקרא מייצב קצף, מייצב נפוץ הוא לוריל דיאתנולמין ותחמוצת Dodecyl Dimethylamine.
(2) יציבות הקצף
קצף הוא מערכת תרמודינמית לא יציבה והמגמה הסופית היא ששטח הפנים הכולל של הנוזל בתוך המערכת יורד לאחר שבור הבועה והאנרגיה החופשית פוחתת. תהליך ההדחה הוא התהליך שבו הממברנה הנוזלית המפרידה בין הגז הופכת להיות עבה ודקה יותר עד שהוא נשבר. לפיכך, מידת היציבות של הקצף נקבעת בעיקר על ידי מהירות הפריקה הנוזלית וכוחו של הסרט הנוזלי. הגורמים הבאים משפיעים גם על כך.
(3) הרס קצף
העיקרון הבסיסי של הרס הקצף הוא לשנות את התנאים המייצרים את הקצף או לחסל את הגורמים המייצבים של הקצף, ולכן ישנן שיטות פיזיות וכימיות הן של דה -חימוי.
פירושו של Defoaming פיזי פירושו שינוי תנאי ייצור הקצף תוך שמירה על ההרכב הכימי של תמיסת הקצף, כגון הפרעות חיצוניות, שינויים בטמפרטורה או בלחץ וטיפול קולי הם כולם שיטות פיזיות יעילות לביטול קצף.
שיטת ההדחה הכימית היא להוסיף חומרים מסוימים כדי לקיים אינטראקציה עם חומר הקצף כדי להפחית את חוזק הסרט הנוזל בקצף ובכך להפחית את יציבות הקצף להשגת מטרת ההמראה, חומרים כאלה נקראים Defoamers. מרבית הדוכנים הם פעילי שטח. לפיכך, על פי המנגנון של DefoAming, Defoamer צריך להיות בעל יכולת חזקה להפחית את מתח פני השטח, קל לספוג על פני השטח, והאינטראקציה בין מולקולות ספיחת פני השטח חלשות, מולקולות ספיחה המסודרות במבנה שחרור יותר.
ישנם סוגים שונים של Defoamer, אך בעיקרון, כולם פעילי שטח שאינם יוניים. חומרים פעילי שטח שאינם יוניים הם בעלי תכונות אנטי-ניפוי בקרבת נקודת הענן שלהם או מעל משמשות לרוב כ- Defoamers. אלכוהולים, במיוחד אלכוהולים עם מבנה מסתעף, חומצות שומן ואסטרים של חומצות שומן, פוליאמיד, אסטרים פוספטים, שמני סיליקון וכו 'משמשים לרוב גם כמיני דו -מעולים.
(4) קצף ושטיפה
אין קשר ישיר בין קצף לבין יעילות הכביסה לכמות הקצף אינה מצביעה על יעילות הכביסה. לדוגמה, לחומרים פעילי שטח לא -יוניוניים יש הרבה פחות תכונות קצף מאשר סבונים, אך הטיהור שלהם טוב בהרבה מסבונים.
במקרים מסוימים, קצף יכול להועיל בהסרת לכלוך וזוהמה. לדוגמה, בעת שטיפת כלים בבית, הקצף של חומר הניקוי מרים את טיפות השמן וכאשר משפשף שטיחים, הקצף עוזר להרים אבק, אבקה ועפר מוצק אחר. בנוסף, לפעמים יכול לשמש קצף כאינדיקציה ליעילותו של חומר ניקוי. מכיוון שלשמנים שומניים יש השפעה מעכבת על קצף חומר הניקוי, כאשר יש יותר מדי שמן ומעט מדי חומר ניקוי, לא ייוצר קצף או שהקצף המקורי ייעלם. לפעמים יכול לשמש גם קצף כאינדיקטור לניקיון השטיפה, שכן כמות הקצף בתמיסת השטיפה נוטה לירידה עם הפחתת חומר הניקוי, כך שניתן להשתמש בכמות הקצף כדי להעריך את מידת השטיפה.
במובן הרחב, שטיפה היא תהליך של הסרת רכיבים לא רצויים מהאובייקט לשטוף ולהשיג מטרה כלשהי. שטיפה במובן הרגיל מתייחסת לתהליך הסרת הלכלוך מעל פני המנשא. בכביסה, האינטראקציה בין העפר למנשא נחלשת או מבוטלת על ידי פעולתם של כמה חומרים כימיים (למשל, חומר ניקוי וכו '), כך שהשילוב של לכלוך ומנשא משתנה לשילוב של לכלוך וחומר ניקוי, ולבסוף המופרד העפר מהנשא. ככל שהחפצים שיש לשטוף אותם והלכלוך שיש להסיר מגוון, שטיפה היא תהליך מורכב מאוד ותהליך הבסיסי של הכביסה יכול לבוא לידי ביטוי במערכות היחסים הפשוטות הבאות.
קארי ·· עפר + דטרגנט = מנשא + עפר · דטרגנט
בדרך כלל ניתן לחלק את תהליך הכביסה לשני שלבים: ראשית, בפעולה של חומר הניקוי, הלכלוך מופרד מהספק שלו; שנית, העפר המנותק מתפזר ומושעה במדיום. תהליך הכביסה הוא תהליך הפיך והלכלוך מתפזר ומושעה במדיום עשוי להיות מוגדר מחדש מהמדיום לאובייקט שנשטף. לפיכך, חומר ניקוי טוב צריך להיות בעל היכולת לפזר ולהשעות את לכלוך ולמנוע מיקום מחדש של לכלוך, בנוסף ליכולת להסיר לכלוך מהספק.
(1) סוגי עפר
אפילו לאותו פריט, סוג, ההרכב וכמות העפר יכולים להשתנות בהתאם לסביבה בה הוא משמש. לכלוך גוף שמן הוא בעיקר כמה שמנים של בעלי חיים וירקות ושמנים מינרליים (כמו שמן גולמי, שמן דלק, זפת פחם וכו '), לכלוך מוצק הוא בעיקר פיח, אפר, חלודה, שחור פחמן וכו' מבחינת לכלוך לבוש, יש לכלוך מגוף האדם, כמו זיעה, חלב, דם וכו '; לכלוך מאוכל, כמו כתמי פירות, כתמי שמן בישול, כתמי תבלין, עמילן וכו '; עפר מקוסמטיקה, כמו שפתון, לק וכו '; לכלוך מהאווירה, כמו פיח, אבק, בוץ וכו '; אחרים, כמו דיו, תה, ציפוי וכו '. זה מגיע בסוגים שונים.
בדרך כלל ניתן לחלק את סוגי העפר השונים לשלוש קטגוריות עיקריות: לכלוך מוצק, לכלוך נוזלי ולכלוך מיוחד.
① לכלוך מוצק
לכלוך מוצק נפוץ כולל חלקיקי אפר, בוץ, אדמה, חלודה ושחור פחמן. לרוב החלקיקים הללו מטען חשמלי על פני השטח שלהם, רובם טעונים לרעה וניתן לספוג אותם בקלות על פריטי סיבים. בדרך כלל קשה להתמוסס לכלוך מוצק במים, אך ניתן לפזר אותו ולהשעה על ידי פתרונות חומר ניקוי. עפר מוצק עם נקודת מסה קטנה יותר קשה להסרה.
② לכלוך נוזלי
לכלוך נוזלי הוא בעיקר מסיס בשמן, כולל שמנים צמחיים ובעלי חיים, חומצות שומן, אלכוהולים שומניים, שמנים מינרליים ותחמוצותיהם. ביניהם, שמנים צמחיים ובעלי חיים, חומצות שומן ושינוי אלקליות יכולים להופיע, ואילו אלכוהולים שומניים, שמנים מינרליים אינם מושפעים על ידי אלקלי, אלא יכולים להיות מסיסים באלכוהולים, אתרים וממסים אורגניים פחמניים, ותמיסת מים חומר ניקוי. לכלוך נוזלי מסיס בשמן יש בדרך כלל כוח חזק עם פריטי סיבים, והוא סופג בצורה נחרצת יותר על סיבים.
③ עפר מיוחד
לכלוך מיוחד כולל חלבונים, עמילן, דם, הפרשות אנושיות כמו זיעה, סבום, שתן ומיץ פירות ומיץ תה. מרבית סוג זה של לכלוך יכול להיות סופג כימית וחזקה על פריטי סיבים. לכן קשה לשטוף.
סוגים שונים של לכלוך נמצאים לעיתים רחוקות לבדם, אך לרוב מעורבבים זה בזה ונספגים על האובייקט. לעיתים ניתן לחמצן, פירוק או להתפורר בהשפעות חיצוניות, ובכך ליצור לכלוך חדש.
（2） הדבקה של לכלוך
ניתן להכתים בגדים, ידיים וכו 'מכיוון שיש סוג כלשהו של אינטראקציה בין האובייקט ללכלוך. לכלוך דבק בחפצים במגוון דרכים, אך אין יותר הידבקויות פיזיקליות וכימיות.
① ההדבקה של פיח, אבק, בוץ, חול ופחם לבגדים היא הידבקות פיזית. באופן כללי, באמצעות הדבקה זו של לכלוך, והתפקיד בין האובייקט המוכתם חלש יחסית, גם הסרת הלכלוך קלה יחסית. על פי הכוחות השונים, ניתן לחלק את ההדבקה הגופנית של הלכלוך להדבקה מכנית והדבקה אלקטרוסטטית.
ת: הדבקה מכנית
הדבקה מסוג זה מתייחסת בעיקר להדבקה של עפר מוצק כלשהו (למשל, אבק, בוץ וחול). הדבקה מכנית היא אחת מצורות ההדבקה החלשות יותר של לכלוך וניתן להסיר אותה כמעט באמצעים מכניים גרידא, אך כאשר העפר קטן (<0.1UM), קשה יותר להסיר.
B ： הדבקה אלקטרוסטטית
הדבקה אלקטרוסטטית באה לידי ביטוי בעיקר בפעולה של חלקיקי עפר טעונים על חפצים טעונים מנוגדים. מרבית החפצים הסיביים טעונים באופן שלילי במים וניתן לדבוק בהם בקלות על ידי לכלוך טעון חיובי מסוים, כמו סוגי סיד. יש לכלוך, אף שהוא טעון שלילית, כמו חלקיקים שחורים בפחמן בתמיסות מימיות, יכול לדבוק בסיבים דרך גשרים יוניים (יונים בין מספר חפצים טעונים מנוגדים, הפועלים יחד איתם בצורה דמוית גשר) שנוצרו על ידי יונים חיוביים במים (למשל, Ca2+ ， Mg2+ וכו ').
פעולה אלקטרוסטטית חזקה יותר מפעולה מכנית פשוטה, מה שהופך את הסרת הלכלוך לקשה יחסית.
② הדבקה כימית
הדבקה כימית מתייחסת לתופעה של לכלוך הפועל על אובייקט באמצעות קשרי כימי או מימן. לדוגמה, לכלוך מוצק קוטבי, חלבון, חלודה והדבקה אחרת על פריטי סיבים, הסיבים מכילים קרבוקסיל, הידרוקסיל, אמיד וקבוצות אחרות, קבוצות אלה וחומצות שומן עפר שומניות, קל לאלכוהולים שומניים ליצירת קשרי מימן. בדרך כלל הכוחות הכימיים חזקים ולכן הלכלוך קשור באופן חזק יותר לאובייקט. עפר מסוג זה קשה להסיר בשיטות הרגילות ודורש שיטות מיוחדות כדי להתמודד איתו.
מידת ההדבקה של הלכלוך קשורה לאופי העפר עצמו ולאופי האובייקט אליו הוא דבק. באופן כללי, חלקיקים דבקים בקלות לפריטים סיבים. ככל שהמרקם של הלכלוך המוצק קטן יותר, כך ההדבקה חזקה יותר. לכלוך קוטבי על חפצים הידרופיליים כמו כותנה וזכוכית דבקים חזק יותר מאשר לכלוך שאינו קוטבי. לכלוך שאינו קוטבי דבק חזק יותר מאשר לכלוך קוטבי, כמו שומנים קוטביים, אבק וחימר, ופחות קל להסרה ולנקות.
(3) מנגנון הסרת עפר
מטרת הכביסה היא להסיר לכלוך. במדיום של טמפרטורה מסוימת (בעיקר מים). באמצעות ההשפעות הפיזיות והכימיות השונות של חומר הניקוי כדי להחליש או לחסל את השפעת העפר וחפצים שטופים, תחת פעולת של כוחות מכניים מסוימים (כמו שפשוף ידיים, תסיסה של מכונות כביסה, השפעת מים), כך שהלכלוך והחפצים השטופים ממטרת טיהור.
① מנגנון של הסרת לכלוך נוזלי
הרטבה
ארליות נוזליות היא בעיקר על בסיס שמן. כתמי שמן רטובים את הפריטים הסיביים ביותר ומתפשטים פחות או יותר כסרט שמן על פני החומר הסיבי. השלב הראשון בפעולת הכביסה הוא הרטבה של פני השטח על ידי נוזל הכביסה. לצורך המחשה, ניתן לחשוב על פני השטח של סיב כמשטח מוצק חלק.
ב: ניתוק שמן - מנגנון התלתלות
השלב השני בפעולה הכביסה הוא הסרת נפט ושומן, הסרת לכלוך נוזלי מושגת על ידי סוג של סליל. הלכלוך הנוזלי היה במקור על פני השטח בצורה של סרט שמן מורחב, ומתחת לאפקט ההרטבה העדיף של נוזל הכביסה על המשטח המוצק (כלומר, משטח הסיבים), הוא התכרבל לחרוזי נפט צעד אחר צעד, שהוחלף על ידי נוזל הכביסה ובסופו של דבר השאיר את פני השטח מתחת לכוחות חיצוניים מסוימים.
② מנגנון של הסרת לכלוך מוצק
הסרת הלכלוך הנוזלי היא בעיקר דרך הרטבה מועדפת של נשא העפר על ידי תמיסת הכביסה, ואילו מנגנון ההסרה של לכלוך מוצק שונה, כאשר תהליך הכביסה הוא בעיקר על הרטבת מסת העפר ומשטח המנשא שלו על ידי תמיסת הכביסה. בשל ספיחת חומרים פעילי שטח על הלכלוך המוצק ומשטח המנשא שלו, האינטראקציה בין העפר למשטח מופחתת וחוזק ההדבקה של מסת העפר על פני השטח מופחת, ולכן מסת העפר מוסרת בקלות מעל פני המנשא.
בנוסף, ספיחת פעילי שטח, במיוחד פעילי שטח יוניים, על פני השטח של הלכלוך המוצק והנשאים שלו יש פוטנציאל להגדיל את פוטנציאל השטח על פני העפר המוצק והנשא שלו, התורם יותר להסרת העפר. משטחים מוצקים או בדרך כלל סיבים בדרך כלל טעונים באופן שלילי בתקשורת מימית ולכן יכולים ליצור שכבות אלקטרוניות כפולות מפוזרות על המוני עפר או משטחים מוצקים. בשל דחיית המטענים ההומוגניים, נחלשת הדבקה של חלקיקי עפר במים אל פני השטח המוצק. כאשר מתווסף חומר פעילי שטח אניוני, מכיוון שהוא יכול להגדיל בו זמנית את פוטנציאל השטח השלילי של חלקיק העפר והמשטח המוצק, הדחייה ביניהם משופרת יותר, חוזק ההדבקה של החלקיק מופחת יותר, והלכלוך קל יותר להסיר.
חומרים פעילי שטח שאינם יוניים נספגים על משטחים מוצקים טעונים בדרך כלל ולמרות שהם אינם משנים משמעותית את הפוטנציאל הממשקלי, חומרים פעילי שטח שאינם יוניים הספוגים נוטים ליצור עובי מסוים של שכבה סופגת על פני השטח המסייעים במניעת מיקום מחדש של לכלוך.
במקרה של פעילי שטח קטיוניים, ספיחתם מפחיתה או מבטלת את פוטנציאל השטח השלילי של מסת העפר ומשטח המנשא שלה, מה שמפחית את הדחייה בין העפר למשטח ולכן אינו תורם להסרת עפר; יתר על כן, לאחר ספיחה על המשטח המוצק, פעילי שטח קטיוניים נוטים להפוך את המשטח המוצק ההידרופובי ולכן אינם תורמים להרטבת השטח ולכן שטיפה.
③ הסרת קרקעות מיוחדות
קשה להסיר חלבון, עמילן, הפרשות אנושיות, מיץ פירות, מיץ תה ועפר כזה כזה עם פעילי שטח רגילים ודורשים טיפול מיוחד.
כתמי חלבון כמו שמנת, ביצים, דם, חלב ופרשת עור נוטים להתקרש על הסיבים וניוון ולקבל הידבקות חזקה יותר. ניתן להסיר את הארכת החלבון באמצעות פרוטאזות. פרוטאז האנזים מפרק את החלבונים בעפר לחומצות אמינו מסיסות מים או אוליגופפטידים.
כתמי עמילן מגיעים בעיקר מאוכלים, אחרים כמו רוטב, דבק וכו '. לאמילאז השפעה קטליטית על ההידרוליזה של כתמי עמילן, מה שגורם לעמילן להתפרק לסוכרים.
ליפאז מזרז את הפירוק של טריגליצרידים, שקשה להסרה בשיטות רגילות, כמו חלב ושמנים אכילים, ומפרק אותם לגליצרול מסיס וחומצות שומן.
כמה כתמים צבעוניים ממיצי פירות, מיצי תה, דיו, שפתון וכו ', לרוב קשים לנקות היטב גם לאחר שטיפה חוזרת ונשנית. ניתן להסיר כתמים אלה על ידי תגובת redox עם חומר מחמצן או צמצום כמו אקונומיקה, אשר הורס את מבנה הקבוצות המניבות צבע או צבע-אוויסי ומשפיל אותם לרכיבים קטנים יותר מסיסים במים.
（4 Å
האמור לעיל מיועד למעשה למים כמדיום הכביסה. למעשה, בשל סוגי הבגדים והמבנה השונים, בגדים מסוימים המשתמשים בכביסת מים אינם נוחים או לא קלים לשטוף נקייה, חלק מהבגדים לאחר שטיפה ואפילו עיוות, דהייה וכו ', למשל: רוב הסיבים הטבעיים סופגים מים וקל להתנפח, ויבש וקל להתכווץ, כך לאחר הכביסה יתקבלו; על ידי שטיפת מוצרי צמר מופיעים לעתים קרובות גם תופעת התכווצות, חלק ממוצרי צמר עם שטיפת מים קלים גם הם להיפטר, שינוי צבע; חלק מהמילים התחושה ביד מחמירה לאחר שטיפה ואבדו את הברק שלהם. עבור בגדים אלה משתמשים לעתים קרובות בשיטה לניקוי יבש כדי להטיל את ההפעלה. הניקוי היבש כביכול מתייחס בדרך כלל לשיטת הכביסה בממסים אורגניים, במיוחד בממסים שאינם קוטביים.
ניקוי יבש הוא צורה עדינה יותר של שטיפה מאשר שטיפת מים. מכיוון שניקוי יבש אינו דורש פעולה מכנית רבה, הוא אינו גורם נזק, קמטים ועיוות לבגדים, בעוד שסוכני ניקוי יבש, בניגוד למים, לעיתים רחוקות מייצרים התרחבות והתכווצות. כל עוד הטכנולוגיה מטופלת כראוי, ניתן לנקות את הבגדים יבשים ללא עיוות, דהייה צבעונית וחיי שירות מורחבים.
מבחינת ניקוי יבש, ישנם שלושה סוגים רחבים של לכלוך.
עפר עפר מסיס לכלוך מסיס בשמן כולל כל מיני שמן ושומן, שהוא נוזלי או שמנוני וניתן להמסים אותו בממיסים לניקוי יבש.
עפר מסיס במים לכלוך מסיס במים מסיס בתמיסות מימיות, אך לא בסוכני ניקוי יבש, נספח על בגדים במצב מימי, מים מתאדים לאחר המשקעים של מוצקים גרגירים, כמו מלחים אורגניים, עמילן, חלבון וכו '.
③ שמן עפר בלתי מסיס ומים עפר ומים לכלוך בלתי מסיס אינו מסיס במים ואינו מסיס בממיסים ניקוי יבש, כמו שחור פחמן, סיליקטים של מתכות ותחמוצות שונות וכו '.
בשל האופי השונה של סוגים שונים של לכלוך, ישנן דרכים שונות להסרת לכלוך בתהליך הניקוי היבש. קרקעות מסיסות בשמן, כמו שמנים של בעלי חיים וירקות, שמנים מינרליים ושומנים, מסיסים בקלות בממסים אורגניים וניתן להסיר אותם ביתר קלות בניקוי יבש. המסיסות המצוינת של ממיסים לניקוי יבש לשמנים ושומרים נובעת בעיקר מכוחות הוואן דר קירות בין מולקולות.
לצורך הסרת לכלוך מסיס במים כמו מלחים אורגניים, סוכרים, חלבונים וזיעה, יש להוסיף גם את כמות המים הנכונה לחומר הניקוי היבש, אחרת עפר מסיס במים קשה להסיר מהבגדים. עם זאת, קשה להתמוסס למים בחומר הניקוי היבש, כך כדי להגדיל את כמות המים, עליך להוסיף גם פעילי שטח. נוכחותם של מים בחומר הניקוי היבש יכולה לגרום למשטח הלכלוך והבגדים לחות, כך שקל לקיים אינטראקציה עם קבוצות קוטב של פעילי שטח, אשר תורמים לספיחה של חומרים פעילי שטח על פני השטח. בנוסף, כאשר חומרים פעילי שטח יוצרים מיקרונים, ניתן למוסת את העפר והמים המסיסים במים למייקל. בנוסף להגדלת תכולת המים של הממס לניקוי יבש, חומרים פעילי שטח יכולים גם למלא תפקיד במניעת התמצאות מחדש של לכלוך כדי לשפר את אפקט הטיהור.
נוכחות של כמות קטנה של מים נחוצה להסרת לכלוך מסיס במים, אך יותר מדי מים יכולים לגרום לעיוות ולקומטים בכמה בגדים, כך שכמות המים בחומר הניקוי היבש חייבת להיות בינונית.
לכלוך שאינו מסיס במים ולא מסיס בשמן, חלקיקים מוצקים כמו אפר, בוץ, אדמה ושחור פחמן, מחובר בדרך כלל לבגד על ידי כוחות אלקטרוסטטיים או בשילוב עם שמן. בניקוי יבש, זרימת הממיס, ההשפעה יכולה להפוך את ספיחת הכוח האלקטרוסטטי של לכלוך, וחומר לניקוי יבש יכול להמיס את השמן, כך ששילוב השמן והלכלוך ומחובר לבגדי חלקיקים מוצקים בחלקיקים היבשים, למתלים יבש, למתלים יבש בכמות מים קטנה ושערה, כך שמנע את חלקי המפגש, למתלים.
צט גורמים המשפיעים על פעולת הכביסה
הספיחה הכיוונית של פעילי שטח בממשק והפחתת המתח השטח (הממשק) הם הגורמים העיקריים להסרת נוזלים או לכלוך מוצק. עם זאת, תהליך הכביסה מורכב ואפקט הכביסה, אפילו עם אותו סוג חומר ניקוי, מושפע מגורמים רבים אחרים. גורמים אלה כוללים את ריכוז החומר הניקוי, הטמפרטורה, אופי האורח, סוג הסיבים ומבנה הבד.
① ריכוז פעילי שטח
המייקל של פעילי שטח בפתרון ממלאים תפקיד חשוב בתהליך הכביסה. כאשר הריכוז מגיע לריכוז המייקל הקריטי (CMC), אפקט הכביסה עולה בחדות. לפיכך, ריכוז חומר הניקוי בממס צריך להיות גבוה יותר מערך ה- CMC כדי לקבל אפקט כביסה טוב. עם זאת, כאשר ריכוז פעילי השטח גבוה מערך ה- CMC, העלייה המצטברת באפקט הכביסה אינה ברורה ואין צורך להגדיל את ריכוז החומר השטח יותר מדי.
בעת הסרת שמן על ידי מסיס, אפקט המסיסות עולה עם עליית ריכוז פעילי השטח, גם כאשר הריכוז הוא מעל CMC. נכון לעכשיו, רצוי להשתמש בחומר ניקוי באופן ריכוזי מקומי. לדוגמה, אם יש הרבה לכלוך על אזיקים וצווארון של בגד, ניתן ליישם שכבה של חומר ניקוי במהלך הכביסה כדי להגביר את ההשפעה המסיסה של חומר השטח על השמן.
ל- Temprature יש השפעה חשובה מאוד על פעולת הטיהור. באופן כללי, העלאת הטמפרטורה מקלה על הסרת הלכלוך, אך לעיתים טמפרטורה גבוהה מדי יכולה גם לגרום לחסרונות.
העלייה בטמפרטורה מאפשרת את התפשטות העפר, גריז מוצק מוחלף בקלות בטמפרטורות מעל נקודת ההיתוך שלו והסיבים עולים בנפיחות בגלל עליית הטמפרטורה, שכולם מקלים על הסרת הלכלוך. עם זאת, עבור בדים קומפקטיים, המיקרוגאפס בין הסיבים מצטמצמים ככל שהסיבים מתרחבים, מה שמזיק להסרת העפר.
שינויי טמפרטורה משפיעים גם על המסיסות, ערך CMC וגודל המייקל של פעילי שטח, ובכך משפיעים על אפקט הכביסה. המסיסות של פעילי שטח עם שרשראות פחמן ארוכות היא נמוכה בטמפרטורות נמוכות ולעיתים המסיסות נמוכה עוד יותר מערך ה- CMC, ולכן יש להעלות את טמפרטורת הכביסה באופן מתאים. השפעת הטמפרטורה על ערך ה- CMC וגודל Micelle שונה עבור פעילי שטח יוניים ולא יוניים. עבור פעילי שטח יוניים, עלייה בטמפרטורה בדרך כלל מגדילה את ערך ה- CMC ומפחיתה את גודל המייקל, מה שאומר שיש להגדיל את ריכוז פעילי השטח בתמיסת הכביסה. עבור פעילי שטח שאינם יוניים, עלייה בטמפרטורה מובילה לירידה בערך CMC ולעלייה משמעותית בנפח המייקל, ולכן ברור כי עלייה מתאימה בטמפרטורה תסייע לחומר השטח הלא-יוני להפעיל את השפעתו הפעילה לפני השטח. עם זאת, הטמפרטורה לא צריכה לעלות על נקודת הענן שלה.
בקיצור, טמפרטורת הכביסה האופטימלית תלויה בניסוח דטרגנט ובאובייקט נשטף. בחלק מהדקנים יש השפעה טובה של חומר ניקוי בטמפרטורת החדר, בעוד שאחרים יש דמיון שונה בהרבה בין שטיפה קרה וחמה.
③ קצף
נהוג לבלבל את הכוח הקצף עם אפקט הכביסה, מתוך אמונה שלכדאי חומר ניצבים עם כוח קצף גבוה יש אפקט כביסה טוב. מחקרים הראו כי אין קשר ישיר בין אפקט הכביסה לכמות הקצף. לדוגמה, שטיפה עם חומרי ניקוי קצרים נמוכים היא יעילה לא פחות משטיפה עם חומרי ניקוי קצרים גבוהים.
למרות שהקצף אינו קשור ישירות לכביסה, ישנם אירועים בהם הוא מסייע בהסרת לכלוך, למשל, בעת שטיפת כלים ביד. בעת קרצוף שטיחים, קצף יכול גם לקחת אבק וחלקיקי עפר מוצקים אחרים, לכלוך שטיח מהווה חלק גדול של אבק, ולכן חומרי ניקוי שטיחים צריכים להיות בעלי יכולת קצף מסוימת.
כוח קצף חשוב גם לשמפו, שם הקצף העדין המיוצר על ידי הנוזל במהלך שמפו או רחצה משאיר את השיער בתחושת סיכה ונוחה.
④ זנים של סיבים ותכונות פיזיות של טקסטיל
בנוסף למבנה הכימי של הסיבים, המשפיע על הדבקה והסרת לכלוך, למראה הסיבים וארגון החוט והבד משפיעים על קלות הסרת העפר.
סולמות סיבי הצמר והסרטים השטוחים המעוקלים של סיבי הכותנה נוטים יותר לצבור לכלוך מאשר סיבים חלקים. לדוגמה, קל להסרה שחור פחמן מוכתם על סרטי תאית (סרטי ויסקוזה), ואילו שחור פחמן מוכתם על בדים כותנה קשה לשטוף. דוגמא נוספת היא שבדים קצרי סיבים העשויים מפוליאסטר נוטים יותר לצבור כתמי שמן מאשר בדים ארוכים, וכתמי נפט בבדים קצרים בסיבים קצרים קשים יותר להסרה מאשר כתמי שמן על בדי סיבים ארוכים.
חוטים מעוותים היטב ובדים הדוקים, בגלל הפער הקטן בין הסיבים, יכולים לעמוד בפני פלישת לכלוך, אך הדבר יכול גם למנוע את נוזל הכביסה כדי להדיר את העפר הפנימי, כל כך בדים הדוקים מתחילים להתנגד לעפר טוב, אך ברגע שכביסה מוכתמת קשה יותר.
⑤ קשיות מים
לריכוז Ca2+, Mg2+ ויוני מתכת אחרים במים יש השפעה רבה על אפקט הכביסה, במיוחד כאשר חומרים פעילי השטח האניוניים נתקלים ב- Ca2+ ו- Mg2+ היוצרים סידן ומלחי מגנזיום שהם פחות מסיסים ויפחיתו את רמותו. במים קשים, גם אם ריכוז פעילי השטח הוא גבוה, הרטוי עדיין גרוע בהרבה מאשר בזיקוק. כדי שחומר השטח יהיה בעל אפקט הכביסה הטוב ביותר, יש להפחית את ריכוז יוני Ca2+ במים ל -1 x 10-6 מול/ליטר (CACO3 עד 0.1 מ"ג/ל) או פחות. זה דורש תוספת של מרככים שונים לחומר הניקוי.
זמן ההודעה: פברואר-25-2022