Сұйықтық бетіндегі кез келген бірлік ұзындықтағы жиырылу күші беттік керілу деп аталады, ал бірлік N.·m-1.
Еріткіштің беттік керілуін азайту қасиетін беттік активтілік, ал мұндай қасиетке ие затты беттік белсенді зат деп атайды.
Сулы ерітіндідегі молекулаларды байланыстырып мицеллалар мен басқа да ассоциациялар түзе алатын, беттік белсенділігі жоғары, сонымен қатар ылғалдандыру, эмульгациялау, көбік түзу, жуу және т.б. әсер ететін беттік белсенді зат БАЗ деп аталады.
Беттік-белсенді зат - бұл екі фаза арасындағы фазааралық керілуді немесе сұйықтықтардың (негізінен су) беттік керілуін айтарлықтай өзгерте алатын, ылғалдандыратын, көбіктендіретін, эмульгациялайтын, жуатын және басқа да қасиеттері бар ерекше құрылымы мен қасиеті бар органикалық қосылыстар.
Құрылымы жағынан БАЗ-дың ортақ ерекшелігі бар, олардың молекулаларында табиғаты әртүрлі екі топ бар. Бір шетінде майда еритін және суда ерімейтін полярлы емес топтың ұзын тізбегі орналасқан, ол гидрофобты топ немесе суды репелленттік топ деп те аталады. Мұндай су репеллент тобы негізінен көмірсутектердің ұзын тізбегі, кейде органикалық фтор, кремний, органофосфат, органотин тізбегі және т.б. үшін. Екінші жағында суда еритін топ, гидрофильді топ немесе мұнайды репеллент топ. Бүкіл беттік белсенді заттардың суда ерігіштігін және қажетті ерігіштігін қамтамасыз ету үшін гидрофильді топ жеткілікті түрде гидрофильді болуы керек. Беттік белсенді заттардың құрамында гидрофильді және гидрофобты топтар болғандықтан, олар сұйық фазалардың кем дегенде бірінде ери алады. БАЗ-дың бұл гидрофильді және липофильді қасиеті амфифилділік деп аталады.
Беттік белсенді зат – гидрофобты және гидрофильді топтары бар амфифильді молекулалардың бір түрі. Беттік белсенді заттардың гидрофобты топтары негізінен түзу тізбекті алкил С8~С20, тармақталған алкил C8~C20, алкилфенил (алкил көміртек саны 8~16) және т.б сияқты ұзын тізбекті көмірсутектерден тұрады. Гидрофобты топтар арасындағы аз айырмашылық негізінен көмірсутектік тізбектердің құрылымдық өзгерістерінде. Ал гидрофильді топтардың түрлері көбірек, сондықтан беттік белсенді заттардың қасиеттері гидрофобты топтардың мөлшері мен пішінінен басқа негізінен гидрофильді топтарға қатысты. Гидрофильді топтардың құрылымдық өзгерістері гидрофобтық топтарға қарағанда үлкенірек, сондықтан беттік белсенді заттардың классификациясы негізінен гидрофильді топтардың құрылымына негізделген. Бұл классификация гидрофильді топтың иондық немесе иондық еместігіне байланысты және ол аниондық, катиондық, иондық емес, цвиттериондық және басқа да арнайы беттік белсенді заттардың түрлеріне бөлінеді.
① Интерфакстағы беттік белсенді заттардың адсорбциясы
Беттік-белсенді зат молекулалары – липофильді және гидрофильді топтары бар амфифильді молекулалар. БАЗ суда еріген кезде оның гидрофильді тобы суға тартылып, суда ериді, ал оның липофильді тобы сумен итеріліп, судан шығады, нәтижесінде екі фазаның интерфейсінде БАЗ молекулалары (немесе иондар) адсорбцияланады. , бұл екі фаза арасындағы фазааралық кернеуді азайтады. Беткейде беттік-активті заттардың молекулалары (немесе иондары) неғұрлым көп адсорбцияланса, соғұрлым фазааралық керілу азаяды.
② Адсорбциялық мембрананың кейбір қасиеттері
Адсорбциялық мембрананың беттік қысымы: адсорбциялық мембрананы қалыптастыру үшін газ-сұйықтық интерфейсіндегі беттік белсенді заттың адсорбциясы, мысалы, интерфейске үйкеліссіз алынбалы қалқымалы парақты орналастыру, қалқымалы парақ адсорбенттік мембрананы ерітінді беті бойымен итереді, ал мембрана қысым жасайды. беттік қысым деп аталатын қалқымалы парақта.
Беттік тұтқырлық: беттік қысым сияқты, беттік тұтқырлық ерімейтін молекулалық мембранамен көрсетілетін қасиет. Жіңішке металл сым платина сақинасымен ілулі, оның жазықтығы резервуардың су бетімен байланысып, платина сақинасын, платина сақинасын судың тұтқырлығымен айналдырады, амплитудасы біртіндеп ыдырайды, оған сәйкес беттің тұтқырлығы болуы мүмкін өлшенген. Әдіс: біріншіден амплитудалық ыдырауды өлшеу үшін эксперимент таза су бетінде жүргізіледі, содан кейін беттік мембрана пайда болғаннан кейінгі ыдырау өлшенеді және беттік мембрананың тұтқырлығы екеуінің айырмашылығынан алынады. .
Беттік тұтқырлық беттік мембрананың қаттылығымен тығыз байланысты және адсорбциялық мембрананың беттік қысымы мен тұтқырлығы болғандықтан, оның серпімділігі болуы керек. Беттік қысым неғұрлым жоғары болса және адсорбцияланған мембрананың тұтқырлығы жоғары болса, оның серпімділік модулі соғұрлым жоғары болады. Көпіршікті тұрақтандыру процесінде беттік адсорбциялық мембрананың серпімділік модулі маңызды.
③ Мицеллалардың түзілуі
Беттік белсенді заттардың сұйылтылған ерітінділері идеалды ерітінділерге сәйкес келетін заңдарға бағынады. Ерітінді бетінде адсорбцияланған беттік-активті заттың мөлшері ерітінді концентрациясына қарай артады, ал концентрация белгілі бір мәнге жеткенде немесе одан асқанда адсорбция мөлшері артпайды және бұл артық БАЗ молекулалары ерітіндіде кездейсоқ болады. жолмен немесе қандай да бір қалыпты түрде. Тәжірибе де, теория да олардың ерітіндіде ассоциация түзетінін көрсетеді және бұл ассоциацияларды мицеллалар деп атайды.
Критикалық мицелла концентрациясы (CMC): Беттік белсенді заттардың ерітіндіде мицелла түзетін ең төменгі концентрациясы критикалық мицелла концентрациясы деп аталады.
④ Жалпы беттік белсенді заттардың CMC мәндері.
HLB - гидрофильді липофильді баланстың аббревиатурасы, ол беттік-активті заттың гидрофильді және липофильді топтарының гидрофильді және липофильді тепе-теңдігін, яғни беттік белсенді заттың HLB мәнін көрсетеді. Үлкен HLB мәні күшті гидрофилді және әлсіз липофильділігі бар молекуланы көрсетеді; керісінше күшті липофильділік және әлсіз гидрофильдік.
① HLB құнының ережелері
HLB мәні салыстырмалы шама болып табылады, сондықтан HLB мәні әзірленген кезде стандарт ретінде гидрофильді қасиеттері жоқ парафинді балауыздың HLB мәні 0 деп көрсетіледі, ал натрий додецил сульфатының HLB мәні, ол суда көбірек ериді, 40. Сондықтан беттік белсенді заттардың HLB мәні әдетте 1-ден 40-қа дейінгі диапазонда болады. Жалпы айтқанда, HLB мәні 10-нан төмен эмульгаторлар липофильді, ал 10-нан жоғарылары гидрофильді болып табылады. Осылайша, липофильден гидрофильдікке айналу нүктесі шамамен 10 болады.
Беттік белсенді заттардың HLB мәндеріне сүйене отырып, 1-3-кестеде көрсетілгендей, олардың ықтимал қолданылуы туралы жалпы түсінік алуға болады.
Екі өзара ерімейтін сұйықтықтар, екіншісінде бөлшектер (тамшылар немесе сұйық кристалдар) дисперсті эмульсия деп аталатын жүйені құрайды. Бұл жүйе эмульсия түзілген кезде екі сұйықтықтың шекара аймағының ұлғаюына байланысты термодинамикалық тұрақсыз. Эмульсияны тұрақты ету үшін жүйенің фазааралық энергиясын азайту үшін үшінші компонент – эмульгаторды қосу қажет. Эмульгатор беттік белсенді затқа жатады, оның негізгі қызметі эмульсия рөлін атқарады. Эмульсияның тамшылар түрінде болатын фазасы дисперсті фаза (немесе ішкі фаза, үзіліссіз фаза), ал бір-бірімен байланысқан басқа фаза дисперсиялық орта (немесе сыртқы фаза, үздіксіз фаза) деп аталады.
① Эмульгаторлар және эмульсиялар
Кең таралған эмульсиялар, бір фазасы су немесе сулы ерітінді, екінші фазасы сумен араласпайтын органикалық заттар, мысалы, май, балауыз, т.б. Су мен мұнайдан түзілетін эмульсияны дисперстік жағдайына қарай екі түрге бөлуге болады: мұнай. судағы мұнай түріндегі эмульсияны қалыптастыру үшін суда дисперсті, O/W (мұнай/су) түрінде көрсетілген: судағы мұнай типті эмульсияны қалыптастыру үшін мұнайда дисперсті су, W/O (су/май) түрінде көрсетілген. Күрделі су-су-су-W/O/W типті және мұнай-су-мұнай O/W/O типті мульти-эмульсиялар да түзілуі мүмкін.
Эмульгаторлар эмульсияларды тұрақтандыру үшін фазааралық кернеуді азайту және бір молекулалы фазааралық мембрана құру арқылы қолданылады.
Эмульгаторға қойылатын талаптар:
a: эмульгатор екі фазаның арасындағы интерфейсті адсорбциялау немесе байыту мүмкіндігі болуы керек, осылайша фазааралық керілу азаяды;
б: Эмульгатор бөлшектерді зарядқа беруі керек, осылайша бөлшектер арасындағы электростатикалық серпіліс немесе бөлшектердің айналасында тұрақты, жоғары тұтқыр қорғаныс мембранасын құрайды.
Сондықтан эмульгатор ретінде қолданылатын зат эмульгациялау үшін амфифильді топтарға ие болуы керек, ал беттік белсенді заттар бұл талапты қанағаттандыра алады.
② Эмульсияларды дайындау әдістері және эмульсиялардың тұрақтылығына әсер ететін факторлар
Эмульсияларды дайындаудың екі жолы бар: бірі – механикалық әдісті қолдану арқылы сұйықтықты басқа сұйықтықтағы ұсақ бөлшектерге бөлу, ол көбінесе өнеркәсіпте эмульсияларды дайындау үшін қолданылады; екіншісі сұйықтықты молекулалық күйде басқа сұйықтықта еріту, содан кейін эмульсиялар түзу үшін оны дұрыс жинау.
Эмульсияның тұрақтылығы - бұл фазалардың бөлінуіне әкелетін бөлшектерге қарсы агрегация қабілеті. Эмульсиялар үлкен бос энергиясы бар термодинамикалық тұрақсыз жүйелер. Демек, эмульсияның тұрақтылығы деп аталатын нәрсе шын мәнінде жүйенің тепе-теңдікке жетуі үшін қажет уақыт, яғни жүйедегі сұйықтықтардың бірінің бөлінуі үшін қажет уақыт.
Майлы спирттермен, май қышқылдарымен және майлы аминдермен және басқа полярлы органикалық молекулалармен фазааралық мембрана мембрана беріктігі айтарлықтай жоғары болған кезде. Себебі, эмульгатор молекулалары мен спирттердің, қышқылдар мен аминдердің және басқа полярлы молекулалардың фазааралық адсорбциялық қабатында «кешен» түзеді, осылайша фазааралық мембрана беріктігі артады.
Екіден көп беттік белсенді заттардан тұратын эмульгаторлар аралас эмульгаторлар деп аталады. Су/май интерфейсінде адсорбцияланған аралас эмульгатор; молекулааралық әрекет комплекстер түзе алады. Күшті молекулааралық әсердің арқасында фазааралық керілу айтарлықтай төмендейді, интерфейсте адсорбцияланған эмульгатордың мөлшері айтарлықтай артады, фазааралық мембрана тығыздығының түзілуі артады, беріктігі артады.
Сұйық моншақтардың заряды эмульсияның тұрақтылығына айтарлықтай әсер етеді. Сұйық түйіршіктері әдетте зарядталған тұрақты эмульсиялар. Иондық эмульгаторды қолданғанда, интерфейсте адсорбцияланған эмульгатор ионының липофильді тобы май фазасына енгізіледі, ал гидрофильді топ су фазасында болады, осылайша сұйық түйіршіктерді зарядтайды. Эмульсия моншақтары бірдей зарядпен болғандықтан, олар бір-бірін итереді, агломерациялау оңай емес, сондықтан тұрақтылық артады. Эмульгатор иондары түйіршіктерге қаншалықты көп адсорбцияланса, соғұрлым заряд көп, түйіршіктердің агломерациялануын болдырмау мүмкіндігі жоғары, эмульсия жүйесі тұрақты болады.
Эмульсияның дисперсиялық ортасының тұтқырлығы эмульсияның тұрақтылығына белгілі бір әсер етеді. Әдетте дисперсиялық ортаның тұтқырлығы неғұрлым жоғары болса, эмульсияның тұрақтылығы соғұрлым жоғары болады. Себебі дисперсиялық ортаның тұтқырлығы үлкен, бұл сұйық түйіршіктердің броундық қозғалысына қатты әсер етеді және сұйық түйіршіктердің соқтығысуын бәсеңдетеді, осылайша жүйе тұрақты болып қалады. Әдетте эмульсияларда ерітілетін полимерлі заттар жүйенің тұтқырлығын арттырып, эмульсиялардың тұрақтылығын жоғарылатуы мүмкін. Сонымен қатар, полимерлер эмульсия жүйесін тұрақтырақ ете отырып, күшті фазааралық мембрана құра алады.
Кейбір жағдайларда қатты ұнтақты қосу эмульсияны тұрақтандыруға бейім етеді. Қатты ұнтақ суда, майда немесе интерфейсте болады, майға байланысты, су қатты ұнтақтың сулану қабілетіне қарай, егер қатты ұнтақ сумен толық дымқыл болмаса, сонымен қатар маймен дымқыл болса, суда және майда қалады. интерфейс.
Қатты ұнтақ эмульсияны тұрақты ете алмайды, өйткені интерфейсте жиналған ұнтақ эмульгатор молекулаларының фазааралық адсорбциясына ұқсас фазааралық мембрананы күшейтеді, сондықтан қатты ұнтақ материал интерфейсте неғұрлым тығыз орналасса, соғұрлым тұрақты болады. эмульсия болып табылады.
Беттік-активті заттар сулы ерітіндіде мицелла түзгеннен кейін ерімейтін немесе суда аз еритін органикалық заттардың ерігіштігін айтарлықтай жоғарылату қабілетіне ие және бұл уақытта ерітінді мөлдір болады. Мицелланың бұл әсері еріту деп аталады. Ерітетін беттік белсенді зат еріткіш деп, ал еріген органикалық зат еріген зат деп аталады.
Жуу процесінде көбік маңызды рөл атқарады. Көбік - дисперсті жүйе, онда газ сұйық немесе қатты күйде дисперсті, дисперсті фаза ретінде газ және дисперсті орта ретінде сұйық немесе қатты, біріншісі сұйық көбік деп аталады, ал екіншісі қатты көбік деп аталады. көбіктелген пластик, көбіктелген шыны, көбіктелген цемент және т.б.
(1) Көбік түзілуі
Көбік деп бұл жерде сұйық қабықшамен бөлінген ауа көпіршіктерінің жиынтығын айтамыз. Көпіршіктің бұл түрі сұйықтың төмен тұтқырлығымен біріктірілген дисперсті фаза (газ) мен дисперстік орта (сұйық) арасындағы тығыздықтың үлкен айырмашылығына байланысты сұйық бетіне әрқашан тез көтеріледі.
Көпіршікті қалыптастыру процесі сұйықтыққа көп мөлшерде газ әкелу болып табылады, ал сұйықтықтағы көпіршіктер тез арада бетіне қайта оралып, сұйық газдың аз мөлшерімен бөлінген көпіршіктер жиынтығын құрайды.
Көбіктің морфологиясы жағынан екі маңызды сипаттамасы бар: бірі дисперсті фаза ретіндегі көпіршіктердің пішіні көбінесе көп қырлы болады, себебі көпіршіктердің қиылысында сұйық қабықшаның жұқару үрдісі бар, сондықтан көпіршіктер көпіршіктерге айналады. көп қырлы, сұйық пленка белгілі бір дәрежеде жұқарған кезде, бұл көпіршіктің жарылуына әкеледі; екіншісі – таза сұйықтықтар тұрақты көбік түзе алмайды, көбік түзе алатын сұйықтық кем дегенде екі немесе одан да көп құрамдас бөліктерден тұрады. Беттік белсенді заттардың сулы ерітінділері көбік түзуге бейім жүйелерге тән және олардың көбік түзу қабілеті де басқа қасиеттерге байланысты.
Жақсы көбік түзу қабілеті бар беттік белсенді заттар көбік түзуші деп аталады. Көбік түзетін агент жақсы көбік беру қабілетіне ие болғанымен, түзілген көбік ұзақ уақыт сақтай алмауы мүмкін, яғни оның тұрақтылығы міндетті түрде жақсы емес. Көбіктің тұрақтылығын сақтау үшін көбік түзушіге көбіктің тұрақтылығын арттыратын заттарды қосады, зат көбік тұрақтандырғыш деп аталады, жиі қолданылатын тұрақтандырғыш лаурил диетаноламин және додецил диметиламин оксиді болып табылады.
(2) Көбіктің тұрақтылығы
Көбік - термодинамикалық тұрақсыз жүйе және соңғы тенденция жүйе ішіндегі сұйықтықтың жалпы бетінің ауданы көпіршік үзілгеннен кейін азаяды және бос энергия азаяды. Көбікті кетіру процесі - бұл газды бөлетін сұйық мембрана үзілгенге дейін қалыңдайтын және жұқа болатын процесс. Сондықтан көбіктің тұрақтылық дәрежесі негізінен сұйықтықтың ағу жылдамдығымен және сұйық қабықтың беріктігімен анықталады. Бұған келесі факторлар да әсер етеді.
(3) Көбіктің жойылуы
Көбікті жоюдың негізгі принципі көбік түзетін жағдайларды өзгерту немесе көбіктің тұрақтандырғыш факторларын жою болып табылады, осылайша көбікті жоюдың физикалық және химиялық әдістері бар.
Физикалық көбік кетіру көбік ерітіндісінің химиялық құрамын сақтай отырып, көбік өндіру шарттарын өзгертуді білдіреді, мысалы, сыртқы бұзылулар, температураның немесе қысымның өзгеруі және ультрадыбыстық өңдеу көбікті жоюдың барлық тиімді физикалық әдістері болып табылады.
Химиялық көбіксіздену әдісі көбіктегі сұйық қабықшаның беріктігін төмендету және осылайша көбікті кетіру мақсатына жету үшін көбіктің тұрақтылығын төмендету үшін көбік түзетін агентпен әрекеттесу үшін белгілі бір заттарды қосу болып табылады, мұндай заттарды көбіктендіргіштер деп атайды. Көбік кетіргіштердің көпшілігі беттік белсенді заттар болып табылады. Сондықтан көбіксіздену механизміне сәйкес көбіксіздендіргіштің беттік керілуді төмендететін күшті қабілеті болуы керек, бетіне оңай адсорбциялануы керек, ал беттік адсорбциялық молекулалар арасындағы өзара әрекеттесу әлсіз, адсорбциялық молекулалар әлдеқайда қопсытылған құрылымда орналасқан.
Көбіксіздендіргіштердің әртүрлі түрлері бар, бірақ негізінен олардың барлығы иондық емес беттік белсенді заттар. Иондық емес беттік белсенді заттар бұлт нүктесіне жақын немесе одан жоғары көбіктенуге қарсы қасиеттерге ие және көбінесе көбікті кетіргіштер ретінде пайдаланылады. Сондай-ақ тамаша көбік кетіргіштер ретінде спирттер, әсіресе тармақталу құрылымы бар спирттер, май қышқылдары мен май қышқылдарының эфирлері, полиамидтер, фосфатты эфирлер, силикон майлары және т.б.
(4) Көбік пен жуу
Көбік пен жуу тиімділігі арасында тікелей байланыс жоқ және көбік мөлшері жуудың тиімділігін көрсетпейді. Мысалы, ионды емес беттік белсенді заттар сабындарға қарағанда көбік түзу қасиетіне ие, бірақ олардың залалсыздандырылуы сабындарға қарағанда әлдеқайда жақсы.
Кейбір жағдайларда көбік кір мен кірді кетіруге көмектеседі. Мысалы, үйде ыдыс жуу кезінде жуғыш заттың көбігі май тамшыларын жинайды, ал кілемдерді сүрткенде, көбік шаң, ұнтақ және басқа қатты кірді жинауға көмектеседі. Сонымен қатар, көбік кейде жуғыш заттың тиімділігінің көрсеткіші ретінде пайдаланылуы мүмкін. Майлы майлар жуғыш заттың көбігін тежейтін әсерге ие болғандықтан, тым көп және жуғыш зат тым аз болғанда, көбік түзілмейді немесе бастапқы көбік жоғалады. Кейде көбікті шаюдың тазалығының көрсеткіші ретінде де қолдануға болады, өйткені шаю ерітіндісіндегі көбік мөлшері жуғыш зат азайған сайын азаяды, сондықтан көбік мөлшерін шаю дәрежесін бағалау үшін пайдалануға болады.
Кең мағынада жуу дегеніміз – жуылатын заттан қажет емес компоненттерді алып тастау және қандай да бір мақсатқа жету процесі. Кәдімгі мағынада жуу тасымалдаушының бетінен кірді кетіру процесін білдіреді. Жуу кезінде кір мен тасымалдаушы арасындағы өзара әрекеттесу кейбір химиялық заттардың (мысалы, жуғыш зат және т.б.) әсерінен әлсірейді немесе жойылады, осылайша кір мен тасымалдағыштың қосындысы кір мен жуғыш заттың қосындысына өзгереді және ақырында кірді тасымалдаушыдан ажыратады. Жуылатын заттар мен тазартылатын кір әртүрлі болғандықтан, жуу өте күрделі процесс және жуудың негізгі процесін келесі қарапайым қатынастар арқылы көрсетуге болады.
Carrie··Кір + Жуғыш зат= Тасымалдаушы + Кір· Жуғыш зат
Жуу процесін әдетте екі кезеңге бөлуге болады: біріншіден, жуғыш заттың әсерінен ластану оның тасымалдаушысынан бөлінеді; екіншіден, бөлінген қоқыс ортада дисперсті және ілулі болады. Жуу процесі қайтымды процесс және ортада дисперсті және ілінген кір де ортадан жуылатын нысанға қайта тұндырылуы мүмкін. Сондықтан жақсы жуғыш зат тасымалдаушыдан кірді кетіру мүмкіндігінен басқа, ластануды тарату және тоқтата тұру және кірдің қайта жиналуын болдырмау мүмкіндігіне ие болуы керек.
(1) Ластану түрлері
Тіпті бір элемент үшін кірдің түрі, құрамы және мөлшері ол қолданылатын ортаға байланысты әртүрлі болуы мүмкін. Майлы дене ластары негізінен кейбір жануар және өсімдік майлары мен минералды майлар (мысалы, шикі май, мазут, көмір шайыры, т.б.), қатты кір негізінен күйе, күл, тот, көміртекті қара және т.б. Киім ластануы бойынша, адам ағзасынан кір, мысалы, тер, май, қан және т.б. бар; жеміс дақтары, пісіру майының дақтары, дәмдеуіштер дақтары, крахмал және т.б. сияқты тағамның кірі; косметикадан кір, мысалы, ерін далабы, лак және т.б.; атмосфераның ластануы, мысалы, күйе, шаң, балшық және т.б.; басқалары, мысалы, сия, шай, жабын, т.б. Ол әр түрлі болады.
Ластанудың әртүрлі түрлерін әдетте үш негізгі санатқа бөлуге болады: қатты кір, сұйық кір және арнайы кір.
① Қатты кір
Кәдімгі қатты ластануға күл, балшық, жер, тот және қара көміртектің бөлшектері кіреді. Бұл бөлшектердің көпшілігінің бетінде электр заряды бар, олардың көпшілігі теріс зарядталған және талшықты заттарға оңай сіңіріледі. Қатты кірді әдетте суда еріту қиын, бірақ оны жуғыш зат ерітінділерімен шашыратып, суспензиялауға болады. Массасы кішірек қатты кірді кетіру қиынырақ.
② Сұйық кір
Сұйық кірлер негізінен майда ериді, оның ішінде өсімдік және жануар майлары, май қышқылдары, май спирттері, минералды майлар және олардың оксидтері. Олардың ішінде өсімдік және жануар майлары, май қышқылдары және сілтінің сабындануы мүмкін, ал майлы спирттер, минералды майлар сілтілермен сабындалмайды, бірақ спирттерде, эфирлерде және көмірсутекті органикалық еріткіштерде және жуғыш заттың су ерітіндісінде эмульсия және дисперсияда ериді. Майда еритін сұйық кір, әдетте, талшықты заттармен күшті күшке ие және талшықтарға қаттырақ адсорбцияланады.
③ Арнайы кір
Арнайы кірге ақуыздар, крахмал, қан, тер, май, зәр және жеміс шырыны және шай шырыны сияқты адам секрециясы жатады. Мұндай кірдің көпшілігі талшықты заттарға химиялық және күшті сіңірілуі мүмкін. Сондықтан оны жуу қиын.
Ластанудың әртүрлі түрлері сирек кездеседі, бірақ жиі араласады және объектіге сіңіріледі. Кір кейде сыртқы әсерлердің әсерінен тотығуы, ыдырауы немесе ыдырауы мүмкін, осылайша жаңа кірді тудырады.
（2） Ластанудың адгезиясы
Киім, қол және т.б. дақ болуы мүмкін, себебі зат пен кірдің арасында қандай да бір өзара әрекеттесу бар. Кір заттарға әртүрлі тәсілдермен жабысады, бірақ физикалық және химиялық адгезиялардан артық емес.
①Күйенің, шаңның, балшықтың, құмның және көмірдің киімге жабысуы физикалық адгезия болып табылады. Жалпы айтқанда, бұл кірдің адгезиясы арқылы және боялған объект арасындағы рөл салыстырмалы түрде әлсіз, кірді кетіру де салыстырмалы түрде оңай. Әртүрлі күштерге сәйкес ластанудың физикалық адгезиясын механикалық адгезия және электростатикалық адгезия деп бөлуге болады.
A: Механикалық адгезия
Адгезияның бұл түрі негізінен кейбір қатты кірдің (мысалы, шаң, балшық және құм) жабысуын білдіреді. Механикалық адгезия – кірдің адгезиясының әлсіз түрлерінің бірі және оны дерлік таза механикалық жолмен кетіруге болады, бірақ кір аз болған кезде (<0,1 мкм), оны кетіру қиынырақ.
B: Электростатикалық адгезия
Электростатикалық адгезия негізінен зарядталған кір бөлшектерінің қарама-қарсы зарядталған заттарға әсер етуінде көрінеді. Талшықты заттардың көпшілігі суда теріс зарядталған және әк түрлері сияқты белгілі бір оң зарядталған кірмен оңай жабысуы мүмкін. Кейбір кірлер, мысалы, сулы ерітінділердегі көміртектің қара бөлшектері сияқты теріс зарядты болса да, судағы оң иондар (мысалы,) түзілетін иондық көпірлер (бірнеше қарама-қарсы зарядталған объектілер арасындағы иондар, олармен бірге көпір тәрізді әрекет етеді) арқылы талшықтарға жабыса алады. , Ca2+， Mg2+ т.б.).
Электростатикалық әсер қарапайым механикалық әсерге қарағанда күштірек, бұл ластануды кетіруді салыстырмалы түрде қиындатады.
② Химиялық адгезия
Химиялық адгезия деп химиялық немесе сутегі байланыстары арқылы затқа әсер ететін ластану құбылысын айтады. Мысалы, полярлы қатты кір, ақуыз, тот және талшықты заттардағы басқа адгезия, талшықтар құрамында карбоксил, гидроксил, амид және басқа топтар бар, бұл топтар және майлы ластанған май қышқылдары, майлы спирттер сутектік байланыстарды түзеді. Химиялық күштер әдетте күшті және ластану объектімен тығызырақ байланысады. Ластанудың бұл түрін әдеттегі әдістермен жою қиын және онымен күресу үшін арнайы әдістер қажет.
Ластанудың адгезия дәрежесі кірдің өзіне және ол жабысатын заттың табиғатына байланысты. Әдетте, бөлшектер талшықты заттарға оңай жабысады. Қатты кірдің құрылымы неғұрлым аз болса, адгезия соғұрлым күшті болады. Мақта және шыны сияқты гидрофильді заттардағы полярлы кір полярлы емес кірге қарағанда қаттырақ жабысады. Полярлы емес кір полярлы майлар, шаң және саз сияқты полярлық кірге қарағанда қаттырақ жабысады және оларды кетіру және тазалау оңай емес.
(3) Ластану механизмі
Жуу мақсаты - кірді кетіру. Белгілі температуралы ортада (негізінен су). Кір мен жуылған заттардың әсерін әлсірету немесе жою үшін жуғыш заттың әртүрлі физикалық және химиялық әсерлерін пайдалану, белгілі бір механикалық күштердің әсерінен (мысалы, қолды ысқылау, кір жуғыш машинаны араластыру, судың соғуы) кір мен жуылған заттардың залалсыздандыру мақсатынан.
① Сұйық кірді кетіру механизмі
A: Ылғалдау
Сұйық ластану негізінен майға негізделген. Май талшықты заттардың көпшілігін ылғалдандырады және талшықты материалдың бетіне майлы қабықша ретінде азды-көпті таралады. Жуу әрекетіндегі бірінші қадам - бұл бетті жуу сұйықтығымен сулау. Көрнекілік үшін талшықтың бетін тегіс тұтас бет ретінде қарастыруға болады.
B: Майды бөлу – бұйралау механизмі
Жуу әрекетіндегі екінші қадам май мен майды кетіру болып табылады, сұйық кірді кетіру орамның бір түрі арқылы жүзеге асырылады. Сұйық кір бастапқыда бетінде жайылған май қабықшасы түрінде болған және жуу сұйықтығының қатты бетке (яғни, талшық бетіне) артықшылықты ылғалдандыру әсерінен ол кезең-кезеңімен май түйіршіктеріне айналды. жуу сұйықтығымен ауыстырылды және ақырында белгілі бір сыртқы күштердің әсерінен бетін қалдырды.
② Қатты кірді кетіру механизмі
Сұйық кірді кетіру, негізінен, кірді тасымалдаушыны жуу ерітіндісімен артық ылғалдандыру арқылы жүзеге асырылады, ал қатты кірді кетіру механизмі әртүрлі, мұнда жуу процесі негізінен кір массасын және оның тасымалдаушы бетін жуу арқылы сулаумен байланысты. шешім. Қатты ластануға және оның тасымалдаушы бетіне беттік белсенді заттардың адсорбциясының арқасында кір мен беттің өзара әрекеттесуі төмендейді және ластану массасының бетке жабысу күші төмендейді, осылайша ластану массасы беткі қабаттан оңай жойылады. тасымалдаушы.
Сонымен қатар, беттік-белсенді заттардың, әсіресе иондық беттік-белсенді заттардың, қатты ластанудың және оның тасымалдаушысының бетінде адсорбциясы қатты ластанудың және оның тасымалдаушысының бетіндегі беттік потенциалды жоғарылату мүмкіндігіне ие, бұл ластануды кетіруге неғұрлым қолайлы. кір. Қатты немесе жалпы талшықты беттер әдетте сулы ортада теріс зарядталған және сондықтан ластану массалары немесе қатты беттерде диффузды қос электронды қабаттар құра алады. Біртекті зарядтардың итерілуіне байланысты судағы кір бөлшектерінің қатты бетке жабысуы әлсірейді. Анионды беттік-белсенді зат қосылған кезде, ол бір мезгілде кір және қатты беттің теріс беттік потенциалын арттыра алады, олардың арасындағы итеру күшейеді, бөлшектердің адгезиясы азаяды және ластану оңайырақ жойылады. .
Иондық емес беттік белсенді заттар жалпы зарядталған қатты беттерде адсорбцияланады және олар аралық потенциалды айтарлықтай өзгертпесе де, адсорбцияланған иондық емес беттік белсенді заттар ластанудың қайта жиналуын болдырмауға көмектесетін бетінде адсорбцияланған қабаттың белгілі бір қалыңдығын түзуге бейім.
Катионды беттік белсенді заттар жағдайында олардың адсорбциясы ластану массасы мен оның тасымалдаушы бетінің теріс беттік потенциалын азайтады немесе жояды, бұл ластану мен бет арасындағы итеруді азайтады және сондықтан ластануды кетіруге қолайлы емес; сонымен қатар, қатты бетке адсорбциядан кейін катиондық беттік белсенді заттар қатты бетті гидрофобты күйге айналдыруға бейім, сондықтан бетті ылғалдандыруға, демек, жууға қолайлы емес.
③ Арнайы топырақтарды жою
Ақуыз, крахмал, адам секрециясы, жеміс шырыны, шай шырыны және басқа да осындай кірді қалыпты беттік белсенді заттармен жою қиын және арнайы өңдеуді қажет етеді.
Кілегей, жұмыртқа, қан, сүт және тері экскрециясы сияқты ақуыз дақтары талшықтарда коагуляцияға бейім және дегенерация және күшті адгезияға ие болады. Протеинді ластануды протеазаларды қолдану арқылы жоюға болады. Протеаза ферменті кірдегі ақуыздарды суда еритін амин қышқылдарына немесе олигопептидтерге ыдыратады.
Крахмал дақтары негізінен тағамдық өнімдерден, басқалары, мысалы, тұздық, желім және т.б. болады. Амилаза крахмал дақтарының гидролизіне каталитикалық әсер етіп, крахмалдың қантқа ыдырауын тудырады.
Липаза май және тағамдық майлар сияқты қалыпты әдістермен жою қиын триглицеридтердің ыдырауын катализдейді және оларды еритін глицерин мен май қышқылдарына ыдыратады.
Жеміс шырындарынан, шай шырындарынан, сиялардан, ерін далабы т.б. кейбір түсті дақтарды қайталап жуудан кейін де мұқият тазалау қиын болады. Бұл дақтарды ағартқыш сияқты тотықтырғыш немесе тотықсыздандырғыш агентпен тотықсыздандырғыш реакция арқылы кетіруге болады, бұл түс тудыратын немесе түс беретін көмекші топтардың құрылымын бұзады және оларды суда еритін кішірек құрамдастарға ыдыратады.
（4）Химиялық тазалаудың дақ кетіру механизмі
Жоғарыда айтылғандар шын мәнінде жуу құралы ретінде суға арналған. Шындығында, киім түрлері мен құрылымы әртүрлі болғандықтан, сумен жууды пайдаланатын кейбір киімдерді тазалау ыңғайлы емес немесе тазалау оңай емес, кейбір киімдерді жуудан кейін және тіпті деформация, өңсіздену және т.б., мысалы: табиғи талшықтардың көпшілігі суды сіңіреді және ісіну оңай, ал құрғақ және шөгу оңай, сондықтан жуудан кейін деформацияланады; жүннен жасалған бұйымдарды жуу кезінде де жиырылу құбылысы жиі пайда болады, кейбір сумен жуылған жүн бұйымдары да оңай шөгеді, түсі өзгереді; Кейбір жібектердің қол сезімі жуудан кейін нашарлайды және жылтырлығын жоғалтады. Бұл киімдерді залалсыздандыру үшін жиі химиялық тазалау әдісін қолданады. Құрғақ тазалау деп аталатын әдетте органикалық еріткіштерде, әсіресе полярлы емес еріткіштерде жуу әдісіне жатады.
Құрғақ тазалау сумен жууға қарағанда жұмсақ жуу түрі болып табылады. Химиялық тазалау көп механикалық әрекетті қажет етпейтіндіктен, ол киімнің зақымдалуын, мыжылуын және деформациясын тудырмайды, ал құрғақ тазалау құралдары судан айырмашылығы сирек кеңею мен жиырылады. Технология дұрыс қолданылса, киімді бұрмаламай, түсі жоғалтпай және қызмет мерзімін ұзартпай құрғақ тазалауға болады.
Құрғақ тазалауға келетін болсақ, кірдің үш кең түрі бар.
①Мұнда еритін кір Майда еритін кір сұйық немесе майлы және құрғақ тазалау еріткіштерінде ерітілетін майдың және майдың барлық түрлерін қамтиды.
②Суда еритін кір Суда еритін кір сулы ерітінділерде ериді, бірақ құрғақ тазалау құралдарында емес, сулы күйде киімге адсорбцияланады, бейорганикалық тұздар, крахмал, ақуыз және т.б. сияқты түйіршіктелген қатты заттардың тұнбасынан кейін су буланып кетеді.
③Мұнай және суда ерімейтін кір Май және суда ерімейтін кір суда ерімейді және құрғақ тазалау еріткіштерінде ерімейді, мысалы, көміртегі қарасы, әртүрлі металдар мен оксидтердің силикаттары және т.б.
Әр түрлі ластанулардың табиғаты әртүрлі болғандықтан, химиялық тазалау процесінде кірді жоюдың әртүрлі әдістері бар. Жануарлар мен өсімдік майлары, минералды майлар мен майлар сияқты майда еритін топырақтар органикалық еріткіштерде оңай ериді және химиялық тазалауда оңайырақ жойылады. Майлар мен майларға арналған химиялық тазалау еріткіштерінің тамаша ерігіштігі негізінен молекулалар арасындағы ван дер қабырғаларының күштерінен туындайды.
Бейорганикалық тұздар, қанттар, ақуыздар және тер сияқты суда еритін кірді кетіру үшін құрғақ тазалау құралына қажетті мөлшерде су қосу керек, әйтпесе суда еритін кірді киімнен тазалау қиын. Дегенмен, суды химиялық тазартқышта еріту қиын, сондықтан судың мөлшерін көбейту үшін беттік белсенді заттарды қосу керек. Химиялық тазартқышта судың болуы кір мен киімнің бетін ылғалдандыруы мүмкін, осылайша беттік белсенді заттардың полярлық топтарымен әрекеттесу оңай, бұл беттік белсенді заттардың бетке адсорбциясы үшін қолайлы. Сонымен қатар, беттік-белсенді заттар мицелла түзген кезде, суда еритін кір мен су мицеллаға ерітіледі. Химиялық тазалау еріткішінің су құрамын арттырудан басқа, беттік белсенді заттар дезактивация әсерін күшейту үшін кірдің қайта шөгуінің алдын алуда рөл атқара алады.
Суда еритін кірді кетіру үшін аз мөлшерде судың болуы қажет, бірақ тым көп су кейбір киімдердің бұрмалануын және мыжылуын тудыруы мүмкін, сондықтан химиялық тазартқыштағы су мөлшері қалыпты болуы керек.
Күл, балшық, жер және көміртегі қара сияқты суда ерімейтін де, майда ерімейтін де кір, әдетте электростатикалық күштермен немесе маймен бірге киімге жабысады. Құрғақ тазалау кезінде еріткіштің ағыны, әсер ету электростатикалық күшті кірдің адсорбциясына әкелуі мүмкін, ал құрғақ тазалау агенті майды ерітеді, осылайша май мен кірдің үйлесімі және құрғақ жерде қатты бөлшектердің киімге жабысуы мүмкін. -тазалау агенті, судың және беттік белсенді заттардың аз мөлшеріндегі құрғақ тазалау құралы, қатты ластану бөлшектерінен тазартылғандар тұрақты суспензия, дисперсия болуы мүмкін, оның киімге қайта түсуін болдырмайды.
（5）Жуу әрекетіне әсер ететін факторлар
Беткейде беттік белсенді заттардың бағытталған адсорбциясы және беттік (фазааралық) керілудің төмендеуі сұйық немесе қатты кірді кетірудің негізгі факторлары болып табылады. Дегенмен, жуу процесі күрделі және жуу әсеріне, тіпті бірдей жуғыш зат түрі болса да, көптеген басқа факторлар әсер етеді. Бұл факторларға жуғыш заттың концентрациясы, температура, ластану сипаты, талшық түрі және матаның құрылымы жатады.
① Беттік белсенді заттың концентрациясы
Жуу процесінде ерітіндідегі беттік белсенді заттардың мицеллалары маңызды рөл атқарады. Концентрация критикалық мицелла концентрациясына (CMC) жеткенде, жуу әсері күрт артады. Сондықтан жақсы жуу әсері болуы үшін еріткіштегі жуғыш заттың концентрациясы CMC мәнінен жоғары болуы керек. Бірақ беттік белсенді заттың концентрациясы СМС мәнінен жоғары болғанда, жуу әсерінің ұлғаюы айқын болмайды және БАЗ концентрациясын тым көп арттыру қажет емес.
Мұнайды еріту арқылы кетіргенде, еріту әсері, тіпті концентрация ЦМС жоғары болса да, беттік белсенді зат концентрациясының жоғарылауымен артады. Бұл кезде жуғыш затты жергілікті орталықтандырылған түрде қолданған жөн. Мысалы, киімнің манжеттерінде және жағаларында кір көп болса, беттік белсенді заттың майға еріткіш әсерін арттыру үшін жуу кезінде жуғыш зат қабатын жағуға болады.
②Температура залалсыздандыру әрекетіне өте маңызды әсер етеді. Жалпы алғанда, температураны арттыру кірді кетіруді жеңілдетеді, бірақ кейде тым жоғары температура да кемшіліктерді тудыруы мүмкін.
Температураның жоғарылауы кірдің диффузиясын жеңілдетеді, қатты май балқу температурасынан жоғары температурада оңай эмульсияланады және температураның жоғарылауына байланысты талшықтар ісінуі артады, мұның бәрі кірді кетіруді жеңілдетеді. Дегенмен, ықшам маталар үшін талшықтар кеңейген сайын талшықтар арасындағы микро саңылаулар азаяды, бұл ластануды кетіруге зиянды.
Температураның өзгеруі беттік белсенді заттардың ерігіштігіне, CMC мәніне және мицелла өлшеміне де әсер етеді, осылайша жуу әсеріне әсер етеді. Ұзын көміртегі тізбегі бар беттік белсенді заттардың ерігіштігі төмен температурада төмен және кейде ерігіштігі CMC мәнінен де төмен болады, сондықтан жуу температурасын тиісті түрде көтеру керек. Температураның CMC мәні мен мицелла өлшеміне әсері иондық және иондық емес беттік белсенді заттар үшін әртүрлі. Иондық беттік белсенді заттар үшін температураның жоғарылауы жалпы алғанда CMC мәнін арттырады және мицелла өлшемін азайтады, бұл жуу ерітіндісіндегі БАЗ концентрациясын арттыру керек дегенді білдіреді. Иондық емес беттік-белсенді заттар үшін температураның жоғарылауы CMC мәнінің төмендеуіне және мицелла көлемінің айтарлықтай ұлғаюына әкеледі, сондықтан температураның сәйкес жоғарылауы иондық емес БАЗ-ға өзінің беттік-белсенді әсерін көрсетуге көмектесетіні анық. . Дегенмен, температура бұлттылық нүктесінен аспауы керек.
Қысқасы, оңтайлы жуу температурасы жуғыш заттың құрамы мен жуылатын затқа байланысты. Кейбір жуғыш заттардың бөлме температурасында жақсы жуғыш әсері бар, ал басқалары суық және ыстық жуу арасында әлдеқайда өзгеше жуғыш затқа ие.
③ Көбік
Көпірткіш күші жоғары жуғыш заттардың жақсы жуу әсері бар деп есептеп, көбік түзу күшін жуу әсерімен шатастыру әдетке айналған. Зерттеулер көрсеткендей, жуу әсері мен көбік мөлшері арасында тікелей байланыс жоқ. Мысалы, аз көбік беретін жуғыш заттармен жуу тиімділігі жоғары көбік беретін жуғыш заттармен жуудан кем емес.
Көбік жууға тікелей байланысты болмаса да, кірді кетіруге көмектесетін жағдайлар бар, мысалы, ыдыстарды қолмен жуу кезінде. Кілемдерді сүрту кезінде көбік шаңды және басқа қатты кір бөлшектерін де кетіре алады, кілем кірі шаңның көп бөлігін құрайды, сондықтан кілем тазалау құралдарының белгілі бір көбік түзу қабілеті болуы керек.
Көбік шығару күші сусабындар үшін де маңызды, мұнда сусабынмен жуу немесе шомылу кезінде сұйықтық шығаратын жұқа көбік шашқа майланған және жайлылық береді.
④ Талшықтардың сорттары және тоқыма бұйымдарының физикалық қасиеттері
Ластануды жеңілдетуге талшықтардың ілінісуі мен ластануын кетіруге әсер ететін химиялық құрылымынан басқа, талшықтардың сыртқы түрі және жіп пен матаның ұйымдастырылуы әсер етеді.
Жүн талшықтарының қабыршақтары мен мақта талшықтарының қисық жалпақ таспалары тегіс талшықтарға қарағанда кірді көбірек жинайды. Мысалы, целлюлоза пленкаларында (вискоза пленкаларында) боялған көміртекті қараны кетіру оңай, ал мақта маталарында боялған көміртекті қараны жуу қиын. Тағы бір мысал, полиэфирден жасалған қысқа талшықты маталар ұзын талшықты маталарға қарағанда май дақтарын жинақтауға бейім, ал қысқа талшықты маталардағы май дақтарын кетіру де ұзын талшықты маталардағы май дақтарына қарағанда қиынырақ.
Тығыз бұралған жіптер мен тығыз маталар, талшықтар арасындағы кішкене алшақтыққа байланысты, кірдің енуіне қарсы тұра алады, бірақ сонымен қатар кір жууға арналған сұйықтықтың ішкі ластануын болдырмайды, сондықтан тығыз маталар кірге жақсы қарсы тұра бастайды, бірақ бір рет боялған. жуу да қиынырақ.
⑤ Судың кермектігі
Судағы Са2+, Mg2+ және басқа металл иондарының концентрациясы жуу әсеріне үлкен әсер етеді, әсіресе анионды беттік белсенді заттар кальций мен магний тұздарын түзетін Са2+ және Mg2+ иондарымен кездескен кезде, олар аз ериді және оның жуғыш қасиетін төмендетеді. Кермек суда беттік белсенді заттың концентрациясы жоғары болса да, тазартқыш зат дистилляцияға қарағанда әлдеқайда нашар. Беттік-белсенді заттың ең жақсы жуу әсері болуы үшін судағы Са2+ иондарының концентрациясын 1 x 10-6 моль/л (CaCO3 - 0,1 мг/л) немесе одан да аз төмендету керек. Бұл жуғыш затқа әртүрлі жұмсартқыштарды қосуды талап етеді.
Жіберу уақыты: 25 ақпан 2022 ж