1. Tensione superficiale
A forza di cuntrazione per unità di lunghezza nantu à a superficia di un liquidu hè chjamata tensione superficiale, misurata in N • m-1.
2. Attività superficiale è tensioattivu
A pruprietà chì pò riduce a tensione superficiale di i solventi hè chjamata attività superficiale, è e sustanze cù attività superficiale sò chjamate sustanze tensioattive.
I tensioattivi si riferiscenu à e sostanze tensioattive chì ponu furmà micelle è altri aggregati in soluzioni acquose, anu una alta attività superficiale, è anu ancu funzioni bagnanti, emulsionanti, schiumanti, lavabili è altre.
3. Caratteristiche strutturali moleculari di u tensioattivu
I tensioattivi sò cumposti organichi cù strutture è proprietà speciali chì ponu alterà significativamente a tensione interfacciale trà duie fasi o a tensione superficiale di i liquidi (di solitu l'acqua), è anu proprietà cum'è bagnabilità, schiumatura, emulsificazione è lavaggio.
Strutturalmente parlante, i tensioattivi spartenu una caratteristica cumuna di cuntene dui gruppi funziunali diversi in e so molecule. Una estremità hè un gruppu non polare à catena longa chì hè solubile in oliu ma insolubile in acqua, cunnisciutu cum'è gruppu idrofobicu o gruppu idrofobicu. Quessi gruppi idrofobichi sò generalmente idrocarburi à catena longa, qualchì volta ancu fluoruru organicu, organosiliciu, organofosforu, catene organostaniche, ecc. L'altra estremità hè un gruppu funziunale solubile in acqua, vale à dì un gruppu idrofilu o gruppu idrofilu. U gruppu idrofilu deve avè una idrofilicità sufficiente per assicurà chì tuttu u tensioattivu sia solubile in acqua è abbia a solubilità necessaria. A causa di a presenza di gruppi idrofili è idrofobici in i tensioattivi, ponu dissolve si in almenu una fase di a fase liquida. E proprietà idrofile è oleofile di i tensioattivi sò chjamate anfifilicità.
4.Tipi di tensioattivi
I tensioattivi sò molecule anfifiliche chì anu gruppi sia idrofobichi sia idrofili. I gruppi idrofobichi di i tensioattivi sò generalmente cumposti da idrocarburi à catena longa, cum'è alchile C8-C20 à catena lineare, alchile C8-C20 à catena ramificata, alchilfenile (cù 8-16 atomi di carboniu alchilicu), ecc. A differenza trà i gruppi idrofobichi risiede principalmente in i cambiamenti strutturali di e catene di carboniu-idrogenu, cù differenze relativamente chjuche, mentre chì ci sò più tippi di gruppi idrofili. Dunque, e proprietà di i tensioattivi sò principalmente legate à i gruppi idrofili in più di a dimensione è a forma di i gruppi idrofobichi. I cambiamenti strutturali di i gruppi idrofili sò più grandi di quelli di i gruppi idrofobichi, dunque a classificazione di i tensioattivi hè generalmente basata nantu à a struttura di i gruppi idrofili. Questa classificazione hè principalmente basata nantu à se i gruppi idrofili sò ionici, dividenduli in anionici, cationici, non ionici, zwitterionici è altri tipi speciali di tensioattivi.
5. Caratteristiche di a suluzione acquosa di tensioattivi
① Adsorbimentu di tensioattivi à l'interfacce
E molecule tensioattive anu gruppi lipofili è idrofili, ciò chì li rende molecule anfifiliche. L'acqua hè un liquidu fortemente polare. Quandu i tensioattivi si dissolvenu in acqua, secondu u principiu di similarità di polarità è repulsione di differenza di polarità, i so gruppi idrofili sò attratti da a fase acquosa è si dissolvenu in acqua, mentre chì i so gruppi lipofili respingenu l'acqua è lascianu l'acqua. Di cunsiguenza, e molecule tensioattive (o ioni) si adsorbenu à l'interfaccia trà e duie fasi, riducendu a tensione interfacciale trà e duie fasi. Più molecule tensioattive (o ioni) sò adsorbite nantu à l'interfaccia, più grande hè a diminuzione di a tensione interfacciale.
② Alcune proprietà di a membrana d'adsorbimentu
Pressione superficiale di a membrana d'adsorbimentu: I tensioattivi s'adsorbenu à l'interfaccia gas-liquidu per furmà una membrana d'adsorbimentu. Sè una piastra flottante mobile senza attritu hè posta nantu à l'interfaccia è a piastra flottante spinge a membrana d'adsorbimentu longu a superficia di a suluzione, a membrana esercita una pressione nantu à a piastra flottante, chì hè chjamata pressione superficiale.
Viscosità superficiale: Cum'è a pressione superficiale, a viscosità superficiale hè una pruprietà esibita da filmi moleculari insolubili. Suspende un anellu di platinu cù un filu metallicu finu, fate chì u so pianu cuntatti a superficia di l'acqua di u lavandinu, girate l'anellu di platinu, l'anellu di platinu hè impeditu da a viscosità di l'acqua, è l'ampiezza si attenua gradualmente, secondu a quale a viscosità superficiale pò esse misurata. U metudu hè: prima fà esperimenti nantu à a superficia di l'acqua pura, misurà l'attenuazione di l'ampiezza, poi misurà l'attenuazione dopu a furmazione di a maschera faciale superficiale, è calculà a viscosità di a maschera faciale superficiale da a differenza trà e duie.
A viscosità superficiale hè strettamente ligata à a fermezza di a maschera faciale superficiale. Siccomu u film d'adsorbimentu hà una pressione superficiale è una viscosità, deve esse elasticu. Più alta hè a pressione superficiale è a viscosità di a membrana d'adsorbimentu, più grande hè u so modulu elasticu. U modulu elasticu di u film d'adsorbimentu superficiale hè di grande impurtanza in u prucessu di stabilizazione di a schiuma.
③ Furmazione di micelle
A suluzione diluita di tensioattivi seguita e lege di e suluzioni ideali. A quantità di adsorbimentu di tensioattivi nantu à a superficia di una suluzione aumenta cù a cuncentrazione di a suluzione. Quandu a cuncentrazione righjunghje o supera un certu valore, a quantità di adsorbimentu ùn aumenta più. Queste molecule di tensioattivi eccessive in a suluzione sò disordinate o esistenu in modu regulare. Sia a pratica sia a teoria anu dimustratu ch'elli formanu aggregati in suluzione, chì sò chjamati micelle.
Cuncentrazione critica di micelle: A cuncentrazione minima à a quale i tensioattivi formanu micelle in una suluzione hè chjamata cuncentrazione critica di micelle.
④ U valore CMC di u tensioattivu cumunu.
6. Valore d'equilibriu idrofilu è oleofilu
HLB significa equilibriu idrofilu lipofilu, chì rapprisenta i valori di equilibriu idrofilicu è lipofilicu di i gruppi idrofili è lipofili di un tensioattivu, vale à dì u valore HLB di u tensioattivu. Un valore HLB altu indica una forte idrofilia è una debule lipofilia di a molecule; À u cuntrariu, hà una forte lipofilia è una debule idrofilia.
① Regolamenti nantu à u valore HLB
U valore HLB hè un valore relativu, dunque quandu si formula u valore HLB, cum'è standard, u valore HLB di a paraffina senza proprietà idrofile hè impostu à 0, mentre chì u valore HLB di u dodecilsolfatu di sodiu cù una forte solubilità in acqua hè impostu à 40. Dunque, u valore HLB di i tensioattivi hè generalmente in l'intervallu di 1-40. In generale, l'emulsionanti cù valori HLB inferiori à 10 sò lipofili, mentre chì l'emulsionanti cù valori HLB superiori à 10 sò idrofili. Dunque, u puntu di svolta da a lipofilia à l'idrofilia hè circa 10.
7. Effetti di emulsificazione è solubilizazione
Dui liquidi immiscibili, unu furmatu da particelle disperse (gocce o cristalli liquidi) in l'altru, sò chjamati emulsioni. Quandu si forma una emulsione, l'area interfacciale trà i dui liquidi aumenta, rendendu u sistema termodinamicamente instabile. Per stabilizà l'emulsione, un terzu cumpunente - emulsionante - deve esse aghjuntu per riduce l'energia interfacciale di u sistema. L'emulsionanti appartenenu à i tensioattivi, è a so funzione principale hè di agisce cum'è emulsionanti. A fase in a quale esistenu e gocce in una emulsione hè chjamata fase dispersa (o fase interna, fase discontinua), è l'altra fase cunnessa inseme hè chjamata mezu dispersu (o fase esterna, fase cuntinua).
① Emulsionanti è emulsioni
L'emulsioni cumuni sò custituite da una fase d'acqua o di suluzione acquosa, è l'altra fase di cumposti organichi chì sò immiscibili cù l'acqua, cum'è olii, cere, ecc. L'emulsione furmata da acqua è oliu pò esse divisa in dui tipi secondu a so dispersione: l'oliu dispersu in acqua forma una emulsione acqua in oliu, rapprisentata da O/W (oliu/acqua); l'acqua dispersa in oliu forma una emulsione acqua in oliu, rapprisentata da W/O (acqua/oliu). Inoltre, si ponu ancu furmà emulsioni cumplesse acqua in oliu in acqua W/O/W è oliu in acqua in oliu O/W/O.
L'emulsionante stabilizza l'emulsione riducendu a tensione interfacciale è furmendu una maschera facciale monostrato.
Requisiti per l'emulsionanti in l'emulsificazione: a: l'emulsionanti devenu esse capace di adsorbe o arricchisce à l'interfaccia trà e duie fasi, riducendu a tensione interfacciale; b: L'emulsionanti devenu dà à e particelle una carica elettrica, pruvucendu repulsione elettrostatica trà e particelle o furmendu un film protettivu stabile è assai viscosu intornu à e particelle. Cusì, e sostanze aduprate cum'è emulsionanti devenu avè gruppi anfifili per avè effetti emulsionanti, è i tensioattivi ponu risponde à questu requisitu.
② Metodi di preparazione di emulsioni è fattori chì influenzanu a stabilità di l'emulsione
Ci sò dui metudi per preparà emulsioni: unu hè di utilizà metudi meccanichi per disperse u liquidu in piccule particelle in un altru liquidu, chì hè cumunemente adupratu in l'industria per preparà emulsioni; Un altru metudu hè di dissolve un liquidu in un statu moleculare in un altru liquidu è poi permettelu di aggregà in modu adattatu per furmà una emulsione.
A stabilità di l'emulsioni si riferisce à a so capacità di resiste à l'aggregazione di particelle è di causà a separazione di fase. L'emulsioni sò sistemi termodinamicamente instabili cù una energia libera significativa. Dunque, a stabilità di una emulsione si riferisce in realtà à u tempu necessariu per chì u sistema ghjunghji à l'equilibriu, vale à dì, u tempu necessariu per chì un liquidu in u sistema si separi.
Quandu ci sò molecule organiche polari cum'è l'alcol grassu, l'acidu grassu è l'amina grassa in a maschera facciale, a forza di a membrana aumenta significativamente. Questu hè perchè e molecule emulsionanti in u stratu d'adsorbimentu di l'interfaccia interagiscenu cù e molecule polari cum'è l'alcol, l'acidu è l'amina per furmà un "cumplessu", chì aumenta a forza di a maschera facciale di l'interfaccia.
L'emulsionanti cumposti da dui o più tensioattivi sò chjamati emulsionanti misti. L'emulsionanti misti s'adsorbenu nantu à l'interfaccia acqua/oliu, è l'interazzione intermoleculare ponu furmà cumplessu. A causa di a forte interazzione intermoleculare, a tensione interfacciale hè significativamente ridutta, a quantità d'emulsionante adsorbitu nantu à l'interfaccia hè significativamente aumentata, è a densità è a forza di a maschera facciale interfacciale furmata sò aumentate.
A carica di e gocce hà un impattu significativu nantu à a stabilità di l'emulsioni. L'emulsioni stabili anu tipicamente gocce cù cariche elettriche. Quandu si utilizanu emulsionanti ionici, l'ioni emulsionanti adsorbiti nantu à l'interfaccia inseriscenu i so gruppi lipofili in a fase oleosa, mentre chì i gruppi idrofili sò in a fase acquosa, rendendu cusì e gocce cariche. A causa di u fattu chì e gocce di l'emulsione portanu a stessa carica, si respinghjenu l'una l'altra è ùn sò micca facilmente agglomerate, risultendu in una maggiore stabilità. Si pò vede chì più ioni emulsionanti adsorbiti nantu à e gocce, più grande hè a so carica, è più grande hè a so capacità di impedisce a coalescenza di e gocce, rendendu u sistema di emulsione più stabile.
A viscosità di u mediu di dispersione di l'emulsione hà un certu impattu nantu à a stabilità di l'emulsione. In generale, più alta hè a viscosità di u mediu disperdente, più alta hè a stabilità di l'emulsione. Questu hè perchè a viscosità di u mediu disperdente hè alta, ciò chì impedisce fortemente u muvimentu brownianu di e gocce di liquidu, rallenta a collisione trà e gocce è mantene u sistema stabile. E sustanze polimeriche chì sò generalmente solubili in emulsioni ponu aumentà a viscosità di u sistema è migliurà a stabilità di l'emulsione. Inoltre, u polimeru pò ancu furmà una maschera facciale d'interfaccia solida, rendendu u sistema di emulsione più stabile.
In certi casi, l'aghjunta di polvere solida pò ancu stabilizà l'emulsione. A polvere solida ùn hè micca in acqua, oliu o à l'interfaccia, secondu a capacità di bagnatura di l'oliu è di l'acqua nantu à a polvere solida. Se a polvere solida ùn hè micca cumpletamente bagnata da l'acqua è pò esse bagnata da l'oliu, resterà à l'interfaccia acqua-oliu.
A ragione per a quale a polvere solida ùn stabilizza micca l'emulsione hè chì a polvere raccolta à l'interfaccia ùn rinforza micca a maschera faciale di l'interfaccia, chì hè simile à e molecule emulsionanti di adsorbimentu di l'interfaccia. Dunque, più vicine sò e particelle di polvere solida disposte à l'interfaccia, più stabile serà l'emulsione.
I tensioattivi anu a capacità di aumentà significativamente a solubilità di i cumposti organici chì sò insolubili o ligeramente solubili in acqua dopu a furmazione di micelle in soluzione acquosa, è a soluzione hè trasparente in questu mumentu. Questu effettu di e micelle hè chjamatu solubilizazione. I tensioattivi chì ponu pruduce effetti solubilizzanti sò chjamati solubilizzanti, è i cumposti organici chì sò solubilizzati sò chjamati cumposti solubilizzati.
8. Schiuma
A schiuma ghjoca un rollu impurtante in u prucessu di lavaggio. A schiuma si riferisce à u sistema di dispersione in u quale u gasu hè dispersu in liquidu o solidu. U gasu hè a fase di dispersione, è u liquidu o solidu hè u mediu di dispersione. U primu hè chjamatu schiuma liquida, mentre chì u secondu hè chjamatu schiuma solida, cum'è a plastica schiumosa, u vetru schiumoso, u cimentu schiumoso, ecc.
(1) Furmazione di schiuma
A schiuma quì si riferisce à l'aggregazione di bolle separate da una pellicola liquida. A causa di a grande differenza di densità trà a fase dispersa (gas) è u mediu dispersu (liquidu), è a bassa viscosità di u liquidu, a schiuma pò sempre cullà rapidamente à u livellu di u liquidu.
U prucessu di furmazione di schiuma hè di purtà una grande quantità di gasu in u liquidu, è e bolle in u liquidu tornanu rapidamente à a superficia di u liquidu, furmendu un aggregatu di bolle separatu da una piccula quantità di liquidu è gasu.
A schiuma hà duie caratteristiche rimarchevuli in a morfologia: una hè chì e bolle cum'è fase dispersa sò spessu poliedriche, perchè à l'intersezione di e bolle, ci hè una tendenza à chì u film liquidu diventi più finu, rendendu e bolle poliedriche. Quandu u film liquidu diventa più finu à un certu puntu, e bolle si romperanu; Siconda, u liquidu puru ùn pò micca furmà una schiuma stabile, ma u liquidu chì pò furmà una schiuma hè almenu dui o più cumpunenti. A suluzione acquosa di tensioattivu hè un sistema tipicu faciule per generà schiuma, è a so capacità di generà schiuma hè ancu ligata à altre proprietà.
I tensioattivi cù una bona capacità di schiumatura sò chjamati agenti schiumogeni. Ancu s'è l'agente schiumogenu hà una bona capacità di schiumatura, a schiuma furmata ùn pò micca esse capace di mantene per un bellu pezzu, vale à dì, a so stabilità pò ùn esse micca bona. Per mantene a stabilità di a schiuma, una sustanza chì pò aumentà a stabilità di a schiuma hè spessu aghjunta à l'agente schiumogenu, chì hè chjamata stabilizzante di schiuma. I stabilizzanti di schiuma cumunemente usati sò lauroil dietanolamina è l'ossidu di dodecil dimetil ammina.
(2) Stabilità di a schiuma
A schiuma hè un sistema termodinamicamente instabile, è a tendenza finale hè chì a superficia tutale di u liquidu in u sistema diminuisce è l'energia libera diminuisce dopu a rottura di e bolle. U prucessu di schiuma hè u prucessu in u quale u filmu liquidu chì separa u gasu cambia di spessore finu à a so rottura. Dunque, a stabilità di a schiuma hè principalmente determinata da a velocità di scarica di u liquidu è da a forza di u filmu liquidu. Ci sò parechji altri fattori d'influenza.
① Tensione superficiale
Da u puntu di vista energeticu, una bassa tensione superficiale hè più favurevule per a furmazione di schiuma, ma ùn pò micca guarantisce a stabilità di a schiuma. A bassa tensione superficiale, a bassa differenza di pressione, a bassa velocità di scarica di liquidu è u lentu assottigliamentu di u filmu liquidu sò favurevuli à a stabilità di a schiuma.
② Viscosità superficiale
U fattore chjave chì determina a stabilità di a schiuma hè a forza di u film liquidu, chì hè principalmente determinata da a fermezza di u film d'adsorbimentu superficiale, misurata da a viscosità superficiale. L'esperimenti mostranu chì a schiuma prodotta da a suluzione cù una viscosità superficiale più alta hà una vita più longa. Questu hè perchè l'interazione trà e molecule adsorbite nantu à a superficia porta à l'aumentu di a forza di a membrana, migliurendu cusì a vita di a schiuma.
③ Viscosità di a suluzione
Quandu a viscosità di u liquidu stessu aumenta, u liquidu in u filmu liquidu ùn hè micca faciule da scaricà, è a velocità di assottigliamentu di u spessore di u filmu liquidu hè lenta, ciò chì ritarda u tempu di rottura di u filmu liquidu è aumenta a stabilità di a schiuma.
④ L'effettu "riparatore" di a tensione superficiale
I tensioattivi adsorbiti nantu à a superficia di u filmu liquidu anu a capacità di resiste à l'espansione o à a cuntrazione di a superficia di u filmu liquidu, ciò chì chjamemu effettu di riparazione. Questu hè perchè ci hè un filmu liquidu di tensioattivi adsorbiti nantu à a superficia, è l'espansione di a so superficia riducerà a cuncentrazione di molecule adsorbite in superficia è aumenterà a tensione superficiale. L'ulteriore espansione di a superficia richiederà un sforzu più grande. À u cuntrariu, a ritirazione di a superficia aumenterà a cuncentrazione di molecule adsorbite nantu à a superficia, riducendu a tensione superficiale è impedendu un ulteriore ritirazione.
⑤ A diffusione di gas à traversu una pellicola liquida
A causa di l'esistenza di a pressione capillare, a pressione di e piccule bolle in a schiuma hè più alta di quella di e grande bolle, ciò chì farà chì u gasu in e piccule bolle si diffonda in e grande bolle à bassa pressione attraversu u film liquidu, risultendu in u fenomenu chì e piccule bolle diventanu più chjuche, e grande bolle diventanu più grande, è infine a schiuma si rompe. Sè si aghjusta tensioattivu, a schiuma serà uniforme è densa quandu si schiuma, è ùn hè micca faciule da antischiuma. Siccomu u tensioattivu hè strettamente urganizatu nantu à u film liquidu, hè difficiule di ventilà, ciò chì rende a schiuma più stabile.
⑥ L'influenza di a carica superficiale
Sè a pellicola liquida di schiuma hè caricata cù u listessu simbulu, e duie superfici di a pellicola liquida si respinghjeranu, impedendu à a pellicola liquida di assottiglià si o ancu di distrughjesi. I tensioattivi ionichi ponu furnisce questu effettu stabilizante.
In cunclusione, a resistenza di u film liquidu hè u fattore chjave per determinà a stabilità di a schiuma. Cum'è tensioattivu per l'agenti schiumogeni è i stabilizzatori di schiuma, a tenuta è a fermezza di e molecule adsorbite in superficia sò i fattori più impurtanti. Quandu l'interazione trà e molecule adsorbite nantu à a superficia hè forte, e molecule adsorbite sò disposte strettamente, ciò chì ùn solu rende a maschera faciale di a superficia stessa alta resistenza, ma rende ancu a suluzione adiacente à a maschera faciale di a superficia difficiule di scorrere per via di l'alta viscosità di a superficia, dunque hè relativamente difficiule per u film liquidu di drenà, è u spessore di u film liquidu hè faciule da mantene. Inoltre, e molecule di a superficia disposte strettamente ponu ancu riduce a permeabilità di e molecule di gas è cusì aumentà a stabilità di a schiuma.
(3) Distruzzione di a schiuma
U principiu basicu di a distruzzione di a schiuma hè di cambià e cundizioni per a pruduzzione di schiuma o di eliminà i fattori di stabilità di a schiuma, dunque ci sò dui metudi di sfoaming, fisicu è chimicu.
A de-schiuma fisica hè di cambià e cundizioni in cui a schiuma hè generata mantenendu invariata a cumpusizione chimica di a suluzione di schiuma. Per esempiu, i disturbi di forza esterna, i cambiamenti di temperatura o di pressione è u trattamentu à ultrasoni sò tutti metudi fisichi efficaci per eliminà a schiuma.
U metudu di antischiuma chimicu hè di aghjunghje alcune sustanze per interagisce cù l'agente schiumogenu, riduce a forza di u film liquidu in a schiuma, è dopu riduce a stabilità di a schiuma per ottene u scopu di antischiuma. Tali sustanze sò chjamate antischiuma. A maiò parte di i antischiuma sò tensioattivi. Dunque, secondu u mecanismu di antischiuma, i antischiuma devenu avè una forte capacità di riduce a tensione superficiale, esse facilmente adsorbiti nantu à a superficia, è avè interazioni debuli trà e molecule adsorbite in superficia, risultendu in una struttura di disposizione relativamente libera di e molecule adsorbite.
Ci sò parechji tippi di antischiuma, ma sò soprattuttu tensioattivi non ionichi. I tensioattivi non ionichi anu proprietà antischiuma vicine o sopra u so puntu di nuvola è sò cumunamente usati cum'è antischiuma. L'alcooli, in particulare quelli cù strutture ramificate, acidi grassi è esteri, poliammidi, fosfati, olii di silicone, ecc., sò ancu cumunamente usati cum'è eccellenti antischiuma.
(4) Schiuma è lavaggio
Ùn ci hè nisuna relazione diretta trà a schiuma è l'effettu di lavaggio, è a quantità di schiuma ùn significa micca chì l'effettu di lavaggio sia bonu o cattivu. Per esempiu, a prestazione di schiuma di i tensioattivi non ionichi hè assai inferiore à u sapone, ma u so putere di pulizia hè assai megliu cà u sapone.
In certi casi, a schiuma hè utile per caccià a sporcizia. Per esempiu, quandu si lavanu e stoviglie in casa, a schiuma di u detergente pò caccià e gocce d'oliu lavate; Quandu si strofina i tappeti, a schiuma aiuta à caccià a sporcizia solida cum'è a polvera è a polvere. Inoltre, a schiuma pò qualchì volta esse aduprata cum'è un segnu di se u detergente hè efficace, perchè e macchie d'oliu grassu ponu inibisce a schiuma di u detergente. Quandu ci hè troppu macchie d'oliu è troppu pocu detergente, ùn ci serà schiuma o a schiuma originale sparirà. Calchì volta, a schiuma pò ancu esse aduprata cum'è un indicatore di se u risciacquu hè pulitu. Siccomu a quantità di schiuma in a suluzione di risciacquu tende à diminuisce cù a diminuzione di u cuntenutu di detergente, u gradu di risciacquu pò esse valutatu da a quantità di schiuma.
9. Prucessu di lavaggio
In sensu largu, u lavaggiu hè u prucessu di rimuzione di cumpunenti indesiderati da l'ughjettu chì hè lavatu è di ottene un certu scopu. U lavaggiu in u sensu usuale si riferisce à u prucessu di rimuzione di a sporcizia da a superficia di un supportu. Durante u lavaggiu, l'interazione trà a sporcizia è u supportu hè indebulita o eliminata per via di l'azione di alcune sostanze chimiche (cum'è i detergenti), trasfurmendu a cumbinazione di sporcizia è supportu in a cumbinazione di sporcizia è detergente, pruvucendu infine u staccamentu di a sporcizia è di u supportu. Siccomu l'ughjetti da lavà è a sporcizia da rimuovere sò diversi, u lavaggiu hè un prucessu assai cumplessu, è u prucessu basicu di lavaggiu pò esse rapprisintatu da a seguente relazione simplice.
Trasportatore • Sporcizia + Detergente = Trasportatore + Sporcizia • Detergente
U prucessu di lavaggio pò esse generalmente divisu in duie tappe: una hè a separazione di a sporcizia è di u so supportu sottu l'azione di u detergente; A seconda hè chì a sporcizia staccata hè dispersa è suspesa in u mediu. U prucessu di lavaggio hè un prucessu reversibile, è a sporcizia chì hè dispersa o suspesa in u mediu pò ancu precipitassi di novu da u mediu nantu à a biancheria. Dunque, un eccellente detergente ùn deve micca solu avè a capacità di staccà a sporcizia da u supportu, ma ancu avè una bona capacità di disperse è suspende a sporcizia, è impedisce à a sporcizia di depositassi di novu.
(1) Tipi di sporcizia
Ancu per u listessu articulu, u tipu, a cumpusizione è a quantità di sporcizia varieranu secondu l'ambiente d'usu. A sporcizia di u corpu oleosu include principalmente olii animali è vegetali, è ancu olii minerali (cum'è petroliu grezzu, fuel oil, catrame di carbone, ecc.), mentre chì a sporcizia solida include principalmente fumu, polvere, ruggine, neru di carbone, ecc. In termini di sporcizia di vestiti, ci sò sporcizie di u corpu umanu, cum'è sudore, sebum, sangue, ecc.; Sporcizia da l'alimentu, cum'è macchie di frutta, macchie d'oliu comestibile, macchie di cundimentu, amidu, ecc.; Sporcizia purtata da i cusmetichi, cum'è rossetto è smalto per unghie; Sporcizia da l'atmosfera, cum'è fumu, polvere, terra, ecc.; Altri materiali cum'è inchiostru, tè, pittura, ecc. Si pò dì chì ci sò vari è diversi tipi.
Diversi tipi di terra ponu esse generalmente divisi in trè categurie: terra solida, terra liquida è terra speciale.
① A sporcizia solida cumuna include particelle cum'è cenere, fangu, terra, ruggine è neru di carbone. A maiò parte di queste particelle anu una carica superficiale, per u più negativa, è sò facilmente adsorbite nantu à l'uggetti fibrosi. In generale, a sporcizia solida hè difficiule da dissolve in acqua, ma pò esse dispersa è suspesa da suluzioni di detergenti. A sporcizia solida cù piccule particelle hè difficiule da rimuovere.
② A terra liquida hè per u più solubile in oliu, cumpresi l'olii animali è vegetali, l'acidi grassi, l'alcooli grassi, l'olii minerali è i so ossidi. Frà questi, l'olii animali è vegetali è l'acidi grassi ponu esse saponificati cù l'alcali, mentre chì l'alcooli grassi è l'olii minerali ùn sò micca saponificati da l'alcali, ma ponu dissolve si in alcooli, eteri è solventi organici idrocarburici, è esse emulsionati è dispersi da soluzioni acquose di detergenti. A terra liquida solubile in oliu hà generalmente una forte forza d'interazione cù l'uggetti fibrosi è si adsorbe fermamente nantu à e fibre.
③ A sporcizia particulare include proteine, amidu, sangue, secrezioni umane cum'è sudore, sebum, urina, è ancu suchju di frutta, suchju di tè, ecc. A maiò parte di sti tipi di sporcizia ponu adsorbe fortemente nantu à l'uggetti fibrosi per via di reazzioni chimiche. Dunque, lavà la hè abbastanza difficiule.
Diversi tipi di sporcizia esistenu raramente soli, spessu mischiati inseme è adsorbiti inseme nantu à l'uggetti. A sporcizia pò qualchì volta ossidassi, decompone si o decade sottu à influenze esterne, risultendu in a furmazione di nova sporcizia.
(2) L'effettu d'adesione di a terra
A ragione per a quale i vestiti, e mani, ecc. ponu sporcassi hè perchè ci hè una sorta d'interazione trà l'uggetti è a terra. Ci sò diversi effetti d'adesione di a terra nantu à l'uggetti, ma sò principalmente l'adesione fisica è l'adesione chimica.
① L'adesione fisica di a cenere di sigaretta, a polvera, i sedimenti, u neru di carbone è altre sustanze à i vestiti. In generale, l'interazione trà a terra aderita è l'ughjettu contaminatu hè relativamente debule, è a rimuzione di a terra hè ancu relativamente faciule. Sicondu e diverse forze, l'adesione fisica di a terra pò esse divisa in adesione meccanica è adesione elettrostatica.
A: L'adesione meccanica si riferisce principalmente à l'adesione di sporcizia solida cum'è a polvera è i sedimenti. L'adesione meccanica hè un metudu d'adesione debule per a sporcizia, chì pò esse guasi eliminata cù semplici metudi meccanichi. Tuttavia, quandu a dimensione di e particelle di a sporcizia hè chjuca (<0,1 um), hè più difficiule da eliminà.
B: L'adesione elettrostatica si manifesta principalmente per via di l'azione di e particelle di terra caricate nantu à l'uggetti cù cariche opposte. A maiò parte di l'uggetti fibrosi portanu una carica negativa in acqua è sò facilmente attaccati da a terra carica pusitivamente cum'è a calce. Certi terreni, ancu s'elli sò carichi negativamente, cum'è e particelle di neru di carbone in soluzioni acquose, ponu aderisce à e fibre per via di ponti ionici furmati da ioni pusitivi (cum'è Ca2+, Mg2+, ecc.) in acqua (l'ioni agiscenu inseme trà parechje cariche opposte, agendu cum'è ponti).
L'elettricità statica hè più forte chè a semplice azzione meccanica, ciò chì rende relativamente difficiule a rimozione di a sporcizia.
③ Rimozione di sporcizia speciale
Proteine, amidu, secrezioni umane, suchju di frutta, suchju di tè è altri tipi di sporcizia sò difficiuli da eliminà cù tensioattivi generali è richiedenu metudi di trattamentu speciali.
E macchie di proteine cum'è a crema, l'ova, u sangue, u latte è l'escrementi di a pelle sò propensi à a coagulazione è à a denaturazione nantu à e fibre, è aderiscono più fermamente. Per l'incrostazioni di proteine, a proteasi pò esse aduprata per rimuoverle. A proteasi pò scumpressà e proteine in a terra in aminoacidi o oligopeptidi solubili in acqua.
E macchie d'amidu venenu principalmente da l'alimentu, mentre chì altre cum'è i suchji di carne, a pasta, ecc. L'enzimi d'amidu anu un effettu cataliticu nantu à l'idrolisi di e macchie d'amidu, scumpartendu l'amidu in zuccheri.
A lipasi pò catalizà a decomposizione di certi trigliceridi chì sò difficiuli da eliminà cù i metudi cunvinziunali, cum'è u sebum secretu da u corpu umanu, l'olii comestibili, ecc., per scumpressà i trigliceridi in glicerolu solubile è acidi grassi.
Certe macchie culurite di suchju di frutta, suchju di tè, inchiostru, rossetto, ecc. sò spessu difficiuli da pulisce accuratamente ancu dopu à lavaggi ripetuti. Stu tipu di macchia pò esse eliminata da reazzioni di ossidazione-riduzione aduprendu ossidanti o agenti riduttori cum'è a candeggina, chì rompenu a struttura di u cromoforu o di i gruppi cromofori è li degradanu in cumpunenti più chjuchi solubili in acqua.
Da u puntu di vista di a pulizia à seccu, ci sò circa trè tippi di sporcizia.
① A sporcizia solubile in oliu include diversi olii è grassi, chì sò liquidi o grassi è solubili in solventi di lavaggio a secco.
② A terra solubile in acqua hè solubile in una suluzione acquosa, ma insolubile in l'agenti di pulizia à seccu. Si adsorbe nantu à i vestiti in forma di una suluzione acquosa, è dopu chì l'acqua evapora, i solidi granulari cum'è sali inorganici, amidu, proteine, ecc. sò precipitati.
③ A terra insolubile in acqua è oliu hè insolubile sia in acqua sia in solventi di pulizia a secco, cum'è u neru di carbone, diversi silicati metallichi è ossidi.
A causa di e diverse proprietà di i vari tipi di sporcizia, ci sò diversi modi per rimuovere a sporcizia durante u prucessu di pulizia a secco. A sporcizia solubile in oliu, cum'è l'olii animali è vegetali, l'olii minerali è i grassi, hè facilmente solubile in solventi organici è pò esse facilmente rimossa durante a pulizia a secco. L'eccellente solubilità di i solventi di pulizia a secco per l'oliu è u grassu hè essenzialmente dovuta à e forze di van der Waals trà e molecule.
Per a rimuzione di a sporcizia solubile in acqua cum'è i sali inorganici, i zuccheri, e proteine, u sudore, ecc., hè ancu necessariu aghjunghje una quantità adatta d'acqua à l'agente di pulizia a secco, altrimenti a sporcizia solubile in acqua hè difficiule da rimuovere da i vestiti. Ma l'acqua hè difficiule da dissolve in l'agenti di pulizia a secco, dunque per aumentà a quantità d'acqua, i tensioattivi devenu esse aghjunti. L'acqua presente in l'agenti di pulizia a secco pò idratà a sporcizia è a superficia di i vestiti, rendendu faciule l'interazione cù i gruppi polari di i tensioattivi, ciò chì hè beneficu per l'adsorbimentu di i tensioattivi nantu à a superficia. Inoltre, quandu i tensioattivi formanu micelle, a sporcizia è l'acqua solubili in acqua ponu esse solubilizate in e micelle. I tensioattivi ùn ponu micca solu aumentà u cuntenutu d'acqua in i solventi di pulizia a secco, ma ancu impedisce a rideposizione di a sporcizia per migliurà l'effettu di pulizia.
A prisenza di una piccula quantità d'acqua hè necessaria per caccià a sporcizia solubile in acqua, ma l'acqua eccessiva pò fà chì certi vestiti si deforminu, si arriccinu, ecc., dunque u cuntenutu d'acqua in u detergente seccu deve esse moderatu.
E particelle solide cum'è a cenere, u fangu, a terra è u neru di carbone, chì ùn sò nè solubili in acqua nè solubili in oliu, generalmente aderiscenu à i vestiti per adsorbimentu elettrostaticu o cumbinendu si cù macchie d'oliu. In u lavaggio à seccu, u flussu è l'impattu di i solventi ponu fà cascà a sporcizia adsorbita da e forze elettrostatiche, mentre chì l'agenti di lavaggio à seccu ponu dissolve e macchie d'oliu, pruvucendu a caduta da l'agente di lavaggio à seccu di e particelle solide chì si combinanu cù e macchie d'oliu è aderiscenu à i vestiti. A piccula quantità d'acqua è tensioattivi in l'agente di lavaggio à seccu pò suspende è disperse stabilmente e particelle di sporcizia solide chì cascanu, impedendu li di depositassi di novu nantu à i vestiti.
(5) Fattori chì influenzanu l'effettu di lavaggio
L'adsorbimentu direzionale di i tensioattivi à l'interfaccia è a riduzione di a tensione superficiale (interfacciale) sò i principali fattori per a rimuzione di e incrostazioni liquide o solide. Ma u prucessu di lavaggio hè relativamente cumplessu, è ancu l'effettu di lavaggio di u listessu tipu di detergente hè influenzatu da parechji altri fattori. Questi fattori includenu a cuncentrazione di detergente, a temperatura, a natura di a sporcizia, u tipu di fibra è a struttura di u tessutu.
① Cuncentrazione di tensioattivi
E micelle di tensioattivi in a suluzione ghjocanu un rollu impurtante in u prucessu di lavaggio. Quandu a cuncentrazione righjunghji a cuncentrazione critica di micelle (cmc), l'effettu di lavaggio aumenta bruscamente. Dunque, a cuncentrazione di detergente in u solvente deve esse più alta di u valore CMC per ottene un bon effettu di lavaggio. Tuttavia, quandu a cuncentrazione di tensioattivi supera u valore CMC, l'aumentu di l'effettu di lavaggio diventa menu significativu, è un aumentu eccessivu di a cuncentrazione di tensioattivi ùn hè micca necessariu.
Quandu si usa a solubilizazione per caccià e macchie d'oliu, ancu s'è a cuncentrazione hè sopra à u valore CMC, l'effettu di solubilizazione aumenta sempre cù l'aumentu di a cuncentrazione di tensioattivi. In questu mumentu, hè cunsigliatu d'utilizà u detergente lucalmente, cum'è nantu à i polsini è i colli di i vestiti induve ci hè assai sporcizia. Quandu si lava, si pò applicà prima un stratu di detergente per migliurà l'effettu di solubilizazione di i tensioattivi nantu à e macchie d'oliu.
② A temperatura hà un impattu significativu nantu à l'effettu di pulizia. In generale, aumentà a temperatura hè beneficu per rimuovere a sporcizia, ma qualchì volta una temperatura eccessiva pò ancu causà fattori avversi.
Un aumentu di a temperatura hè beneficu per a diffusione di a sporcizia. E macchie d'oliu solide sò facilmente emulsionate quandu a temperatura hè sopra à u so puntu di fusione, è e fibre aumentanu ancu u so gradu di espansione per via di l'aumentu di a temperatura. Quessi fattori sò tutti benefichi per a rimuzione di a sporcizia. Tuttavia, per i tessuti stretti, i micro spazii trà e fibre sò ridotti dopu l'espansione di e fibre, ciò chì ùn hè micca favurevule à a rimuzione di a sporcizia.
I cambiamenti di temperatura affettanu ancu a solubilità, u valore CMC è a dimensione di e micelle di i tensioattivi, affettendu cusì l'effettu di lavaggio. I tensioattivi à catena longa di carbone anu una solubilità più bassa à basse temperature, è qualchì volta ancu una solubilità più bassa chè u valore CMC. In questu casu, a temperatura di lavaggio deve esse aumentata in modu apprupriatu. L'effettu di a temperatura nantu à u valore CMC è a dimensione di e micelle hè diversu per i tensioattivi ionichi è non ionichi. Per i tensioattivi ionichi, un aumentu di a temperatura porta generalmente à un aumentu di u valore CMC è à una diminuzione di a dimensione di e micelle. Questu significa chì a cuncentrazione di tensioattivi deve esse aumentata in a soluzione di lavaggio. Per i tensioattivi non ionichi, l'aumentu di a temperatura porta à una diminuzione di u so valore CMC è à un aumentu significativu di a so dimensione di e micelle. Si pò vede chì un aumentu apprupriatu di a temperatura pò aiutà i tensioattivi non ionichi à esercità a so attività superficiale. Ma a temperatura ùn deve micca superà u so puntu di nuvola.
In breve, a temperatura di lavaggio più adatta hè ligata à a formula di u detergente è à l'ughjettu chì hè lavatu. Certi detergenti anu boni effetti di pulizia à temperatura ambiente, mentre chì altri detergenti anu effetti di pulizia significativamente diversi per u lavaggio à fretu è à caldu.
③ Schiuma
Spessu a ghjente cunfonde a capacità di schiumatura cù l'effettu di lavaggio, credendu chì i detergenti cù una forte capacità di schiumatura anu migliori effetti di lavaggio. I risultati mostranu chì l'effettu di lavaggio ùn hè micca direttamente ligatu à a quantità di schiuma. Per esempiu, l'usu di detergenti à bassa schiumatura per lavà ùn hà micca un effettu di lavaggio peghju chè un detergente à alta schiumatura.
Ancu s'è a schiuma ùn hè micca direttamente ligata à u lavaggiu, a schiuma hè sempre utile per caccià a sporcizia in certe situazioni. Per esempiu, a schiuma di u liquidu di lavaggio pò purtà via e gocce d'oliu quandu si lavanu i piatti à manu. Quandu si strofina u tappettu, a schiuma pò ancu caccià e particelle di sporcizia solide cum'è a polvera. A polvera rapprisenta una grande parte di a sporcizia di u tappettu, dunque u pulitore di tappeti deve avè una certa capacità di schiuma.
U putere schiumogenu hè ancu impurtante per u shampoo. A schiuma fina prodotta da u liquidu quandu si lava i capelli o si face u bagnu face chì e persone si sentinu à u so agiu.
④ Tipi di fibre è proprietà fisiche di i tessili
In più di a struttura chimica di e fibre chì affetta l'adesione è a rimozione di a sporcizia, l'aspettu di e fibre è a struttura urganizativa di i fili è di i tessuti anu ancu un impattu nantu à a difficultà di rimozione di a sporcizia.
E squame di e fibre di lana è a struttura piatta in forma di strisce di e fibre di cuttuni sò più propensi à accumulà sporcizia chè e fibre lisce. Per esempiu, u neru di carbone aderitu à u film di cellulosa (film adesivo) hè faciule da rimuovere, mentre chì u neru di carbone aderitu à u tessutu di cuttuni hè difficiule da lavà. Per esempiu, i tessuti à fibre corte di poliester sò più propensi à accumulà macchie d'oliu chè i tessuti à fibre lunghe, è e macchie d'oliu nantu à i tessuti à fibre corte sò ancu più difficiuli da rimuovere chè quelle nantu à i tessuti à fibre lunghe.
I fili strettamente ritorti è i tessuti stretti, per via di i picculi micro spazii trà e fibre, ponu resiste à l'invasione di a sporcizia, ma impediscenu ancu à a suluzione di pulizia di rimuovere a sporcizia interna. Dunque, i tessuti stretti anu una bona resistenza à a sporcizia à l'iniziu, ma sò ancu difficiuli da pulisce una volta contaminati.
⑤ A durezza di l'acqua
A cuncentrazione di ioni metallichi cum'è Ca2+ è Mg2+ in acqua hà un impattu significativu nantu à l'effettu di lavaggio, in particulare quandu i tensioattivi anionici scontranu ioni Ca2+ è Mg2+ per furmà sali di calciu è magnesiu cù una scarsa solubilità, chì pò riduce a so capacità di pulizia. Ancu s'è a cuncentrazione di tensioattivi hè alta in acqua dura, u so effettu di pulizia hè sempre assai peghju chè in distillazione. Per ottene u megliu effettu di lavaggio di i tensioattivi, a cuncentrazione di ioni Ca2+ in acqua deve esse ridutta à menu di 1 × 10-6mol/L (CaCO3 deve esse riduttu à 0,1 mg/L). Questu richiede l'aghjunta di vari addulcitori à u detergente.
Data di publicazione: 16 d'aostu 2024