Σύμφωνα με το τραπέζι, τα επιφανειοδραστικά κατάλληλα για χρήση ως γαλακτωματοποιητές πετρελαίου σε νερό έχουν τιμή HLB 3,5 έως 6, ενώ οι γαλακτωματοποιητές νερού σε έλαιο πέφτουν μεταξύ 8 και 18.

② Προσδιορισμός των τιμών HLB (παραλείπεται).

07 γαλακτωματοποίηση και διαλυτοποίηση

Ένα γαλάκτωμα είναι ένα σύστημα που σχηματίζεται όταν ένα μη αναμίξιμο υγρό διασκορπίζεται σε άλλο με τη μορφή λεπτών σωματιδίων (σταγονίδια ή υγρούς κρυστάλλους). Ο γαλακτωματοποιητής, ο οποίος είναι ένας τύπος επιφανειοδραστικού, είναι απαραίτητος για τη σταθεροποίηση αυτού του θερμοδυναμικά ασταθούς συστήματος μειώνοντας τη διεπιφανειακή ενέργεια. Η φάση που υπάρχει σε μορφή σταγονιδίων στο γαλάκτωμα ονομάζεται διασκορπισμένη φάση (ή εσωτερική φάση), ενώ η φάση που σχηματίζει ένα συνεχές στρώμα ονομάζεται μέσο διασποράς (ή εξωτερική φάση).

① γαλακτωματοποιητές και γαλακτώματα

Τα κοινά γαλακτώματα συχνά αποτελούνται από μία φάση ως νερό ή υδατικό διάλυμα και το άλλο ως οργανική ουσία, όπως έλαια ή κεριά. Ανάλογα με τη διασπορά τους, τα γαλακτώματα μπορούν να ταξινομηθούν ως νερό σε έλαιο (w/o) όπου το λάδι διασκορπίζεται σε νερό ή λάδι σε νερό (O/W) όπου το νερό διασκορπίζεται σε λάδι. Επιπλέον, μπορεί να υπάρχουν σύνθετα γαλακτώματα όπως w/o/w ή o/w/o. Οι γαλακτωματοποιητές σταθεροποιούν τα γαλακτώματα μειώνοντας τη διεπιφανειακή τάση και σχηματίζοντας μονομοριακές μεμβράνες. Ένας γαλακτωματοποιητής πρέπει να προσροφά ή να συσσωρεύεται στη διεπαφή για να μειώσει τη διεπιφανειακή τάση και να μεταδίδει φορτία στα σταγονίδια, δημιουργώντας ηλεκτροστατική απωθητική ή σχηματίζει μια προστατευτική μεμβράνη υψηλής ιξώδους γύρω από τα σωματίδια. Κατά συνέπεια, οι ουσίες που χρησιμοποιούνται ως γαλακτωματοποιητές πρέπει να διαθέτουν αμφιφιλικές ομάδες, τις οποίες μπορούν να προσφέρουν επιφανειοδραστικές ουσίες.

② Μέθοδοι προετοιμασίας γαλακτώματος και παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα

Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι για την παρασκευή γαλακτώματος: οι μηχανικές μέθοδοι διασκορπίζουν τα υγρά σε μικροσκοπικά σωματίδια σε άλλο υγρό, ενώ η δεύτερη μέθοδος περιλαμβάνει διάλυση υγρών σε μοριακή μορφή σε άλλη και προκαλώντας τους να συσσωρεύονται κατάλληλα. Η σταθερότητα ενός γαλακτώματος αναφέρεται στην ικανότητά του να αντιστέκεται στη συσσωμάτωση των σωματιδίων που οδηγεί σε διαχωρισμό φάσης. Τα γαλακτώματα είναι θερμοδυναμικά ασταθή συστήματα με υψηλότερη ελεύθερη ενέργεια, έτσι η σταθερότητά τους αντικατοπτρίζει το χρόνο που απαιτείται για την επίτευξη ισορροπίας, δηλαδή, τον χρόνο που χρειάζεται για να διαχωριστεί ένα υγρό από το γαλάκτωμα. Όταν οι λιπαρές αλκοόλες, τα λιπαρά οξέα και οι λιπαρές αμίνες υπάρχουν στη διεπιφανειακή μεμβράνη, η ισχύς της μεμβράνης αυξάνεται σημαντικά επειδή τα πολικά οργανικά μόρια σχηματίζουν σύμπλοκα στο προσροφημένο στρώμα, ενισχύοντας τη διεπιφανειακή μεμβράνη.

Οι γαλακτωματοποιητές που αποτελούνται από δύο ή περισσότερες επιφανειοδραστικές ουσίες ονομάζονται μικτές γαλακτωματοποιητές. Οι μικτές γαλακτωματοποιητές προσροφούν στη διεπαφή νερού-πετρελαίου και οι μοριακές αλληλεπιδράσεις μπορούν να σχηματίσουν σύμπλοκα που μειώνουν σημαντικά τη διεπιφανειακή τάση, αυξάνοντας την ποσότητα του προσροφητικού και σχηματίζοντας πυκνότερες, ισχυρότερες διεπιφανειακές μεμβράνες.

Τα ηλεκτρικά φορτισμένα σταγονίδια επηρεάζουν κυρίως τη σταθερότητα των γαλακτωμάτων. Σε σταθερά γαλακτώματα, τα σταγονίδια συνήθως φέρουν ηλεκτρικό φορτίο. Όταν χρησιμοποιούνται ιοντικοί γαλακτωματοποιητές, το υδρόφοβο άκρο των ιοντικών επιφανειοδραστικών ενσωματώνεται στην ελαιογραφία, ενώ το υδρόφιλο άκρο παραμένει στη υδατική φάση, μεταδίδοντας φορτίο στα σταγονίδια. Όπως και οι χρεώσεις μεταξύ σταγονιδίων προκαλούν την απόρριψη και την πρόληψη της συγχώνευσης, η οποία ενισχύει τη σταθερότητα. Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση ιόντων γαλακτωματοποιητή που απορροφάται στα σταγονίδια, τόσο μεγαλύτερη είναι η φόρτιση και τόσο μεγαλύτερη είναι η σταθερότητα του γαλακτώματος.

Το ιξώδες του μέσου διασποράς επηρεάζει επίσης τη σταθερότητα του γαλακτώματος. Γενικά, τα υψηλότερα μέσα ιξώδους βελτιώνουν τη σταθερότητα, επειδή ισχυρότερα εμποδίζουν την Brownian κίνηση των σταγονιδίων, επιβραδύνοντας την πιθανότητα συγκρούσεων. Οι ουσίες υψηλού μοριακού βάρους που διαλύονται στο γαλάκτωμα μπορεί να αυξήσουν το μέσο ιξώδες και τη σταθερότητα. Επιπλέον, οι ουσίες υψηλού μοριακού βάρους μπορούν να σχηματίσουν ισχυρές διεπιφανειακές μεμβράνες, σταθεροποιώντας περαιτέρω το γαλάκτωμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η προσθήκη συμπαγών σκονών μπορεί επίσης να σταθεροποιήσει τα γαλακτώματα. Εάν τα στερεά σωματίδια είναι πλήρως υγράκια από νερό και μπορούν να διαβρεθούν από λάδι, θα διατηρηθούν στη διεπαφή νερού-πετρελαίου. Οι στερεές σκόνες σταθεροποιούν το γαλάκτωμα ενισχύοντας την ταινία καθώς συσσωρεύονται στη διεπαφή, όπως και τα προσροφημένα επιφανειοδραστικά.

Οι επιφανειοδραστικές ουσίες μπορούν να ενισχύσουν σημαντικά τη διαλυτότητα των οργανικών ενώσεων που είναι αδιάλυτες ή ελαφρώς διαλυτές στο νερό αφού σχηματίζονται μικκύλια στο διάλυμα. Αυτή τη στιγμή, η λύση φαίνεται σαφής και αυτή η δυνατότητα ονομάζεται διαλυτοποίηση. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες που μπορούν να προωθήσουν τη διαλυτοποίηση ονομάζονται διαλυτές, ενώ οι οργανικές ενώ διαλυτοποιημένες αναφέρονται ως διαλυτοί.

08 αφρός

Ο αφρός διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στις διαδικασίες πλύσης. Ο αφρός αναφέρεται σε ένα διασκορπιστικό σύστημα αερίου διασκορπισμένου σε υγρό ή στερεό, με αέριο ως διασκορπισμένη φάση και υγρό ή στερεό ως μέσο διασποράς, γνωστό ως υγρό αφρό ή στερεό αφρό, όπως πλαστικά αφρού, γυαλί αφρού και σκυρόδεμα αφρού.

(1) Σχηματισμός αφρού

Ο όρος αφρός αναφέρεται σε μια συλλογή από φυσαλίδες αέρα που χωρίζονται από υγρές μεμβράνες. Λόγω της σημαντικής διαφοράς πυκνότητας μεταξύ του αερίου (διασκορπισμένη φάση) και του υγρού (μέσο διασποράς) και του χαμηλού ιξώδους του υγρού, οι φυσαλίδες αερίου ανεβαίνουν γρήγορα στην επιφάνεια. Ο σχηματισμός αφρού περιλαμβάνει την ενσωμάτωση μεγάλης ποσότητας αερίου στο υγρό. Οι φυσαλίδες στη συνέχεια επιστρέφουν γρήγορα στην επιφάνεια, δημιουργώντας ένα σύνολο φυσαλίδων αέρα που χωρίζονται από ένα ελάχιστο υγρό φιλμ. Ο αφρός έχει δύο διακριτικά μορφολογικά χαρακτηριστικά: Πρώτον, οι φυσαλίδες αερίου συχνά αναλαμβάνουν ένα πολυεδρικό σχήμα επειδή η λεπτή υγρή μεμβράνη στη διασταύρωση των φυσαλίδων τείνει να γίνει λεπτότερο, οδηγώντας τελικά σε ρήξη φυσαλίδων. Δεύτερον, τα καθαρά υγρά δεν μπορούν να σχηματίσουν σταθερό αφρό. Πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον δύο συστατικά για να δημιουργήσετε έναν αφρό. Ένα διάλυμα επιφανειοδραστικής ουσίας είναι ένα τυπικό σύστημα σχηματισμού αφρού του οποίου η ικανότητα αφρού συνδέεται με τις άλλες ιδιότητές του. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες με καλή ικανότητα αφρού ονομάζονται αφρώδες παράγοντες. Παρόλο που οι παράγοντες αφρού παρουσιάζουν καλές δυνατότητες αφρού, ο αφρός που παράγουν μπορεί να μην διαρκέσει πολύ, πράγμα που σημαίνει ότι η σταθερότητά τους δεν είναι εγγυημένη. Για να βελτιωθεί η σταθερότητα του αφρού, μπορεί να προστεθεί ουσίες που ενισχύουν τη σταθερότητα. Αυτά ονομάζονται σταθεροποιητές, με κοινές σταθεροποιητές, συμπεριλαμβανομένης της λαουυλίου διαιθανολαμίνης και των οξειδίων της δωδεκυλ -διμεθυλο αμίνης.

(2) σταθερότητα αφρού

Ο αφρός είναι ένα θερμοδυναμικά ασταθές σύστημα. Η φυσική του εξέλιξη οδηγεί σε ρήξη, μειώνοντας έτσι τη συνολική επιφάνεια του υγρού και μειώνοντας την ελεύθερη ενέργεια. Η διαδικασία defoaming περιλαμβάνει τη σταδιακή αραίωση της υγρής μεμβράνης που χωρίζει το αέριο μέχρι να υπάρξει ρήξη. Ο βαθμός σταθερότητας αφρού επηρεάζεται κυρίως από τον ρυθμό της αποχέτευσης υγρών και τη δύναμη του υγρού μεμβράνης. Οι σημαντικοί παράγοντες περιλαμβάνουν:

① επιφανειακή τάση: Από ενεργητική προοπτική, η χαμηλότερη επιφανειακή τάση ευνοεί τον σχηματισμό αφρού, αλλά δεν εγγυάται τη σταθερότητα αφρού. Η χαμηλή επιφανειακή τάση υποδεικνύει μια διαφορά μικρότερης πίεσης, οδηγώντας σε βραδύτερη αποστράγγιση υγρού και πάχυνση της υγρής μεμβράνης, και οι δύο ευνοούν τη σταθερότητα.

② Επιφανειακό ιξώδες: Ο βασικός παράγοντας στη σταθερότητα του αφρού είναι η αντοχή της υγρής μεμβράνης, που προσδιορίζεται κυρίως από την ευρωστία της μεμβράνης προσρόφησης της επιφάνειας, που μετράται από το ιξώδες της επιφάνειας. Τα πειραματικά αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι διαλύματα με υψηλό επιφανειακό ιξώδες παράγουν μακρύτερη αφρό λόγω ενισχυμένων μοριακών αλληλεπιδράσεων στην προσροφημένη μεμβράνη που αυξάνουν σημαντικά την αντοχή της μεμβράνης.

③ Ιξώδες διαλύματος: Το υψηλότερο ιξώδες στο ίδιο το υγρό επιβραδύνει την αποστράγγιση του υγρού από τη μεμβράνη, παρατείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής της υγρής μεμβράνης πριν από τη ρήξη, ενισχύοντας τη σταθερότητα αφρού.

④ Δράση "Επισκευή" επιφανείας: Οι επιφανειοδραστικές ουσίες που προσροφούνται στη μεμβράνη μπορούν να εξουδετερώσουν την επέκταση ή τη συστολή της επιφάνειας του φιλμ. Αυτό ονομάζεται δράση επισκευής. Όταν τα επιφανειοδραστικά προσροφούν στην υγρή μεμβράνη και επεκτείνουν την επιφάνεια της, αυτό μειώνει τη συγκέντρωση επιφανειοδραστικού στην επιφάνεια και αυξάνει την επιφανειακή τάση. Αντίθετα, η συστολή οδηγεί σε αυξημένη συγκέντρωση επιφανειοδραστικού στην επιφάνεια και στη συνέχεια μειώνει την επιφανειακή τάση.

⑤ Διάχυση αερίου μέσω υγρού φιλμ: Λόγω της τριχοειδούς πίεσης, οι μικρότερες φυσαλίδες τείνουν να έχουν υψηλότερη εσωτερική πίεση σε σύγκριση με μεγαλύτερες φυσαλίδες, οδηγώντας στη διάχυση του αερίου από μικρές φυσαλίδες σε μεγαλύτερες, προκαλώντας συρρίκνωση μικρών φυσαλίδων και μεγαλύτερες, με αποτέλεσμα την κατάρρευση αφρού. Η συνεπής εφαρμογή των επιφανειοδραστικών δημιουργεί ομοιόμορφες, εξαιρετικά κατανεμημένες φυσαλίδες και αναστέλλει την απεικόνιση. Με τα επιφανειοδραστικά σφιχτά συσκευασμένα στο υγρό φιλμ, η διάχυση του αερίου παρεμποδίζεται, ενισχύοντας έτσι τη σταθερότητα του αφρού.

⑥ Επίδραση του επιφανειακού φορτίου: Εάν η ταινία υγρού αφρού φέρει το ίδιο φορτίο, οι δύο επιφάνειες θα αποκρούσουν ο ένας τον άλλον, εμποδίζοντας την αραίωση της μεμβράνης ή τη σπασμένη. Οι ιοντικές επιφανειοδραστικές ουσίες μπορούν να προσφέρουν αυτό το σταθεροποιητικό αποτέλεσμα. Συνοπτικά, η δύναμη του υγρού μεμβράνης είναι ο κρίσιμος παράγοντας που καθορίζει τη σταθερότητα του αφρού. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες που δρουν ως παράγοντες αφρού και σταθεροποιητές πρέπει να κάνουν τα στενά συσκευασμένα μόρια απορροφάται από την επιφάνεια, καθώς αυτό επηρεάζει σημαντικά τη διεπιφανειακή μοριακή αλληλεπίδραση, ενισχύοντας τη δύναμη της ίδιας της μεμβράνης επιφάνειας και έτσι εμποδίζοντας το υγρό να απομακρυνθεί από τη γειτονική μεμβράνη, καθιστώντας την σταθερότητα αφρού πιο επιτηδευμένη.

(3) Καταστροφή αφρού

Η θεμελιώδη αρχή της καταστροφής αφρού περιλαμβάνει την αλλαγή των καταστάσεων που παράγουν αφρό ή την εξάλειψη των σταθεροποιητικών παραγόντων του αφρού, που οδηγούν σε φυσικές και χημικές μεθόδους defoaming. Η φυσική defoaming διατηρεί τη χημική σύνθεση του διαλύματος αφρού, ενώ μεταβάλλει τις συνθήκες όπως οι εξωτερικές διαταραχές, η θερμοκρασία ή οι αλλαγές πίεσης, καθώς και η υπερηχητική θεραπεία, όλες οι αποτελεσματικές μέθοδοι για την εξάλειψη του αφρού. Η χημική απεικόνιση αναφέρεται στην προσθήκη ορισμένων ουσιών που αλληλεπιδρούν με τους αφρού παράγοντες για να μειώσουν τη δύναμη του υγρού μεμβράνης μέσα στον αφρό, μειώνοντας τη σταθερότητα του αφρού και την επίτευξη της απεικόνισης. Τέτοιες ουσίες ονομάζονται αποταμιευτικά, τα περισσότερα από τα οποία είναι επιφανειοδραστικά. Τα απομακρυσμένα διαμερίσματα έχουν συνήθως αξιοσημείωτη ικανότητα να μειώνουν την επιφανειακή τάση και μπορούν εύκολα να προσροφηθούν στις επιφάνειες, με μια ασθενέστερη αλληλεπίδραση μεταξύ των συστατικών μορίων, δημιουργώντας έτσι μια χαλαρά διατεταγμένη μοριακή δομή. Οι τύποι των παραφραγμάτων ποικίλλουν, αλλά είναι γενικά μη ιοντικές επιφανειοδραστικές ουσίες, με διακλαδισμένες αλκοόλες, λιπαρά οξέα, εστέρες λιπαρών οξέων, πολυαμίδια, φωσφορικά και έλαια σιλικόνης που χρησιμοποιούνται συνήθως ως άριστα θωρακικά.

(4) αφρός και καθαρισμός

Η ποσότητα αφρού δεν συσχετίζεται άμεσα με την αποτελεσματικότητα του καθαρισμού. Περισσότερος αφρός δεν σημαίνει καλύτερο καθαρισμό. Για παράδειγμα, τα μη ιονικά επιφανειοδραστικά μπορεί να παράγουν λιγότερο αφρό από το σαπούνι, αλλά μπορεί να έχουν ανώτερες δυνατότητες καθαρισμού. Ωστόσο, σε ορισμένες συνθήκες, ο αφρός μπορεί να βοηθήσει στην απομάκρυνση της βρωμιάς. Για παράδειγμα, ο αφρός από το πλύσιμο των πιάτων βοηθά στη μεταφορά λίπους, ενώ ο καθαρισμός των χαλιών επιτρέπει στον αφρό να αφαιρέσει βρωμιά και συμπαγείς μολυσματικούς παράγοντες. Επιπλέον, ο αφρός μπορεί να σηματοδοτήσει την αποτελεσματικότητα του απορρυπαντικού. Η υπερβολική λιπαρή λίπος συχνά αναστέλλει τον σχηματισμό φυσαλίδων, προκαλώντας είτε έλλειψη αφρού είτε μειούμενη υπάρχουσα αφρό, υποδεικνύοντας χαμηλή αποτελεσματικότητα απορρυπαντικού. Επιπλέον, ο αφρός μπορεί να χρησιμεύσει ως δείκτης για την καθαριότητα του ξεπλύματος, καθώς τα επίπεδα αφρού στο νερό ξεβγάλαν συχνά μειώνονται με χαμηλότερες συγκεντρώσεις απορρυπαντικού.

09 Διαδικασία πλύσης

Σε γενικές γραμμές, το πλύσιμο είναι η διαδικασία απομάκρυνσης των ανεπιθύμητων εξαρτημάτων από το αντικείμενο που καθαρίζεται για την επίτευξη ενός συγκεκριμένου σκοπού. Από κοινού, το πλύσιμο αναφέρεται στην απομάκρυνση της βρωμιάς από την επιφάνεια του φορέα. Κατά τη διάρκεια της πλύσης, ορισμένες χημικές ουσίες (όπως τα απορρυπαντικά) δρουν για να εξασθενήσουν ή να εξαλείψουν την αλληλεπίδραση μεταξύ της βρωμιάς και του φορέα, μετατρέποντας τον δεσμό μεταξύ βρωμιάς και μεταφορέα σε δεσμό μεταξύ βρωμιάς και απορρυπαντικού, επιτρέποντας τον διαχωρισμό τους. Δεδομένου ότι τα αντικείμενα που πρέπει να καθαριστούν και η βρωμιά που χρειάζεται αφαίρεση μπορεί να ποικίλει σε μεγάλο βαθμό, το πλύσιμο είναι μια περίπλοκη διαδικασία, η οποία μπορεί να απλουστευθεί στην ακόλουθη σχέση:

Carrier • DIRT + DEPERGENT = CARRIER + DIRT • απορρυπαντικό. Η διαδικασία πλύσης μπορεί γενικά να χωριστεί σε δύο στάδια:

1. Η βρωμιά διαχωρίζεται από τον φορέα κάτω από τη δράση του απορρυπαντικού.

2. Η χωρισμένη βρωμιά διασκορπίζεται και αναστέλλεται στο μέσο. Η διαδικασία πλύσης είναι αναστρέψιμη, που σημαίνει ότι η διασκορπισμένη ή ανασταλμένη βρωμιά μπορεί ενδεχομένως να επαναπροσδιορίσει το καθαρό αντικείμενο. Έτσι, τα αποτελεσματικά απορρυπαντικά όχι μόνο χρειάζονται την ικανότητα αποσύνδεσης της βρωμιάς από τον φορέα αλλά και για τη διασπορά και την αναστολή της βρωμιάς, εμποδίζοντας την επανεγκατάσταση.

(1) Τύποι βρωμιάς

Ακόμα και ένα στοιχείο μπορεί να συσσωρεύσει διαφορετικούς τύπους, συνθέσεις και ποσότητες βρωμιάς ανάλογα με το πλαίσιο χρήσης του. Η λιπαρή βρωμιά αποτελείται κυρίως από διάφορα ζωικά και φυτικά έλαια και ορυκτέλαια (όπως το αργό πετρέλαιο, το πετρέλαιο, η πίσσα άνθρακα κ.λπ.). Η στερεή βρωμιά περιλαμβάνει σωματίδια όπως αιθάλη, σκόνη, σκουριά και μαύρο άνθρακα. Όσον αφορά τη βρωμιά ενδυμάτων, μπορεί να προέρχεται από ανθρώπινες εκκρίσεις όπως ο ιδρώτας, το σμήγμα και το αίμα. Οι λεκέδες που σχετίζονται με τα τρόφιμα, όπως φρούτα ή λεκέδες πετρελαίου και καρυκεύματα. υπολείμματα από καλλυντικά όπως κραγιόν και βερνίκι νυχιών. Οι ατμοσφαιρικοί ρύποι όπως ο καπνός, η σκόνη και το έδαφος. και επιπλέον λεκέδες όπως το μελάνι, το τσάι και το χρώμα. Αυτή η ποικιλία βρωμιάς μπορεί γενικά να κατηγοριοποιηθεί σε στερεούς, υγρούς και ειδικούς τύπους.

① Στερεά βρωμιά: Τα κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν σωματίδια αιθάλης, λάσπης και σκόνης, τα περισσότερα από τα οποία τείνουν να έχουν χρεώσεις - συχνά αρνητικά φορτισμένες - που τηρούν εύκολα σε ινώδη υλικά. Η στερεή βρωμιά είναι γενικά λιγότερο διαλυτή στο νερό, αλλά μπορεί να διασκορπιστεί και να ανασταλεί σε απορρυπαντικά. Τα σωματίδια μικρότερα από 0,1 μm μπορεί να είναι ιδιαίτερα δύσκολο να απομακρυνθούν.

② υγρή βρωμιά: Περιλαμβάνουν λιπαρές ουσίες που είναι διαλυτές με πετρέλαιο, που περιλαμβάνουν ζωικά έλαια, λιπαρά οξέα, λιπαρές αλκοόλες, ορυκτέλαια και οξείδια τους. Ενώ τα ζωικά και φυτικά έλαια και τα λιπαρά οξέα μπορούν να αντιδράσουν με αλκάλια για να σχηματίσουν σαπούνια, λιπαρές αλκοόλες και ορυκτέλαια δεν υποβάλλονται σε σαπωνοποίηση, αλλά μπορούν να διαλυθούν από αλκοόλες, αιθέρες και οργανικούς υδρογονάνθρακες και μπορούν να γαλακτωματοποιηθούν και να διασκορπιστούν από διαλύματα απορρυπαντικών. Η υγρή λιπαρή βρωμιά συνήθως προσκολλάται σταθερά σε ινώδη υλικά λόγω ισχυρών αλληλεπιδράσεων.

③ Ειδική βρωμιά: Αυτή η κατηγορία αποτελείται από πρωτεΐνες, άμυλα, αίμα και ανθρώπινες εκκρίσεις όπως ο ιδρώτας και τα ούρα, καθώς και οι χυμοί φρούτων και τσαγιού. Αυτά τα υλικά συχνά συνδέονται σταθερά με τις ίνες μέσω χημικών αλληλεπιδράσεων, καθιστώντας τα πιο δύσκολο να ξεπλυθούν. Διάφοροι τύποι βρωμιάς σπάνια υπάρχουν ανεξάρτητα, μάλλον αναμιγνύονται μαζί και προσκολλώνται συλλογικά στις επιφάνειες. Συχνά, υπό εξωτερικές επιρροές, η βρωμιά μπορεί να οξειδώσει, να αποσυντεθεί ή να αποσυντεθεί, παράγοντας νέες μορφές βρωμιάς.

(2) Προσκόλληση βρωμιάς

Η βρωμιά προσκολλάται σε υλικά όπως τα ρούχα και το δέρμα λόγω ορισμένων αλληλεπιδράσεων μεταξύ του αντικειμένου και της βρωμιάς. Η συγκολλητική δύναμη μεταξύ βρωμιάς και αντικειμένου μπορεί να προκύψει είτε από φυσική είτε χημική προσκόλληση.

① Φυσική προσκόλληση: Η προσκόλληση της βρωμιάς όπως η αιθάλη, η σκόνη και η λάσπη περιλαμβάνουν σε μεγάλο βαθμό αδύναμες φυσικές αλληλεπιδράσεις. Γενικά, αυτοί οι τύποι βρωμιάς μπορούν να αφαιρεθούν σχετικά εύκολα λόγω της ασθενέστερης προσκόλλησής τους, η οποία προκύπτει κυρίως από μηχανικές ή ηλεκτροστατικές δυνάμεις.

Α: Η μηχανική προσκόλληση **: Αυτό συνήθως αναφέρεται σε στερεά βρωμιά όπως σκόνη ή άμμο που προσκολλάται μέσω μηχανικών μέσων, τα οποία είναι σχετικά εύκολο να αφαιρεθούν, αν και τα μικρότερα σωματίδια κάτω από 0,1 μm είναι αρκετά δύσκολο να καθαριστούν.

Β: Ηλεκτροστατική προσκόλληση **: Αυτό περιλαμβάνει φορτισμένα σωματίδια βρωμιάς που αλληλεπιδρούν με αντίθετα φορτισμένα υλικά. Συνήθως, τα ινώδη υλικά φέρουν αρνητικά φορτία, επιτρέποντάς τους να προσελκύσουν θετικά φορτισμένους υποστηρικτές όπως ορισμένα άλατα. Ορισμένα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια μπορούν ακόμα να συσσωρεύονται σε αυτές τις ίνες μέσω ιοντικών γεφυρών που σχηματίζονται από θετικά ιόντα στο διάλυμα.

② Χημική προσκόλληση: Αυτό αναφέρεται σε βρωμιά που ακολουθεί ένα αντικείμενο μέσω χημικών δεσμών. Για παράδειγμα, η πολική στερεά βρωμιά ή τα υλικά όπως η σκουριά τείνει να προσκολλάται σταθερά λόγω των χημικών δεσμών που σχηματίζονται με λειτουργικές ομάδες όπως οι ομάδες καρβοξυλίου, υδροξυλίου ή αμίνης που υπάρχουν σε ινώδη υλικά. Αυτά τα ομόλογα δημιουργούν ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις, καθιστώντας πιο δύσκολη την απομάκρυνση αυτής της βρωμιάς. Οι ειδικές θεραπείες ενδέχεται να είναι απαραίτητες για τον αποτελεσματικό καθαρισμό. Ο βαθμός προσκόλλησης βρωμιάς εξαρτάται τόσο από τις ιδιότητες της ίδιας της βρωμιάς όσο και από εκείνες της επιφάνειας που ακολουθεί.

(3) Μηχανισμοί απομάκρυνσης βρωμιάς

Ο στόχος της πλύσης είναι η εξάλειψη της βρωμιάς. Αυτό συνεπάγεται τη χρήση των ποικίλων φυσικών και χημικών ενεργειών των απορρυπαντικών για την αποδυνάμωση ή την εξάλειψη της προσκόλλησης μεταξύ της βρωμιάς και των πλυντηρίων αντικειμένων, με τη βοήθεια μηχανικών δυνάμεων (όπως το χειροκίνητο τρίψιμο, η ανάδευση του πλυντηρίου ή η πρόσκρουση του νερού), που τελικά οδηγεί στον διαχωρισμό της βρωμιάς.

① Μηχανισμός απομάκρυνσης υγρών βρωμιάς

Α: υγρασία: Η περισσότερη υγρή βρωμιά είναι λιπαρό και τείνει να βρέξει διάφορα ινώδη αντικείμενα, σχηματίζοντας μια λιπαρή μεμβράνη πάνω από τις επιφάνειές τους. Το πρώτο βήμα στο πλύσιμο είναι η δράση του απορρυπαντικού που προκαλεί διαβροχή της επιφάνειας.
Β: Μηχανισμός rollup για την απομάκρυνση του λαδιού: Το δεύτερο βήμα της αφαίρεσης υγρών βρωμιάς συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας rollup. Η υγρή βρωμιά που εξαπλώνεται ως μεμβράνη στην επιφάνεια κυλάει προοδευτικά σε σταγονίδια λόγω της προτιμησιακής διαβροχής του υγρού πλυσίματος της ινώδους επιφάνειας, τελικά αντικαθίσταται από το υγρό πλύσης.

② Μηχανισμός απομάκρυνσης στερεών βρωμιάς

Σε αντίθεση με την υγρή βρωμιά, η απομάκρυνση της στερεάς βρωμιάς βασίζεται στην ικανότητα του υγρού πλύσης να υγράζει τόσο τα σωματίδια βρωμιάς όσο και την επιφάνεια του υλικού φορέα. Η προσρόφηση των επιφανειοδραστικών στις επιφάνειες της στερεάς βρωμιάς και του φορέα μειώνει τις δυνάμεις αλληλεπίδρασής τους, μειώνοντας έτσι την ισχύ της προσκόλλησης των σωματιδίων βρωμιάς, καθιστώντας τους ευκολότερους να αφαιρεθούν. Επιπλέον, οι επιφανειοδραστικές ουσίες, ιδιαίτερα οι ιοντικές επιφανειοδραστικές, μπορούν να αυξήσουν το ηλεκτρικό δυναμικό της στερεάς βρωμιάς και του επιφανειακού υλικού, διευκολύνοντας την περαιτέρω απομάκρυνση.

Τα μη ιονικά επιφανειοδραστικά τείνουν να προσροφούν σε γενικά φορτισμένες στερεές επιφάνειες και μπορούν να σχηματίσουν ένα σημαντικό προσροφημένο στρώμα, οδηγώντας σε μειωμένη επανεγκατάσταση της βρωμιάς. Ωστόσο, οι κατιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες μπορούν να μειώσουν το ηλεκτρικό δυναμικό της βρωμιάς και της επιφάνειας του φορέα, γεγονός που οδηγεί σε μειωμένη απόρριψη και εμποδίζει την απομάκρυνση της βρωμιάς.

③ Αφαίρεση ειδικής βρωμιάς

Τα τυπικά απορρυπαντικά μπορεί να αγωνιστούν με επίμονες λεκέδες από πρωτεΐνες, άμυλα, αίμα και σωματικές εκκρίσεις. Τα ένζυμα όπως η πρωτεάση μπορούν να απομακρύνουν αποτελεσματικά τους λεκέδες πρωτεΐνης με τη διάσπαση των πρωτεϊνών σε διαλυτά αμινοξέα ή πεπτίδια. Ομοίως, τα άμυλα μπορούν να αποσυντεθούν σε σάκχαρα από αμυλάση. Οι λιπάσες μπορούν να βοηθήσουν στην αποσύνθεση των ακαθαρσιών των τριαδιυλογλυκερόλης που συχνά είναι δύσκολο να απομακρυνθούν μέσω συμβατικών μέσων. Οι λεκέδες από τους χυμούς φρούτων, το τσάι ή το μελάνι απαιτούν μερικές φορές οξειδωτικά παράγοντες ή αναγωγικά, τα οποία αντιδρούν με τις ομάδες δημιουργίας χρώματος για να τους υποβαθμίσουν σε πιο υδατοδιαλυτά θραύσματα.

(4) Μηχανισμός στεγνού καθαρισμού

Τα προαναφερθέντα σημεία αφορούν κυρίως το πλύσιμο με νερό. Ωστόσο, λόγω της ποικιλομορφίας των υφασμάτων, ορισμένα υλικά ενδέχεται να μην ανταποκρίνονται καλά στην πλύση του νερού, οδηγώντας σε παραμόρφωση, ξεθωριασμό χρώματος κλπ. Πολλές φυσικές ίνες επεκτείνονται όταν υγροποιούν και συρρικνώνονται εύκολα, οδηγώντας σε ανεπιθύμητες δομικές αλλαγές. Έτσι, ο στεγνός καθαρισμός, συνήθως χρησιμοποιώντας οργανικούς διαλύτες, προτιμάται συχνά για αυτά τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα.

Ο στεγνός καθαρισμός είναι πιο ήπιος σε σύγκριση με το υγρό πλύσιμο, καθώς ελαχιστοποιεί τη μηχανική δράση που θα μπορούσε να βλάψει τα ρούχα. Για την αποτελεσματική απομάκρυνση βρωμιάς σε στεγνό καθαρισμό, η βρωμιά κατηγοριοποιείται σε τρεις κύριους τύπους:

① Λάθος για πετρέλαιο: Περιλαμβάνει έλαια και λίπη, τα οποία διαλύονται εύκολα σε διαλύτες στεγνού καθαρισμού.

② Υδατοδιαλυτή βρωμιά: Αυτός ο τύπος μπορεί να διαλύεται στο νερό αλλά όχι σε διαλύτες στεγνού καθαρισμού, που περιλαμβάνει ανόργανα άλατα, άμυλα και πρωτεΐνες, οι οποίες μπορεί να κρυσταλλώσουν μόλις εξατμιστούν το νερό.

③ βρωμιά που δεν είναι ούτε πετρέλαιο ούτε υδατοδιαλυτή: Περιλαμβάνει ουσίες όπως το μαύρο άνθρακα και τα μεταλλικά πυριτικά άλατα που δεν διαλύονται σε κανένα μέσον.

Κάθε τύπος βρωμιάς απαιτεί διαφορετικές στρατηγικές για αποτελεσματική απομάκρυνση κατά τη διάρκεια του στεγνού καθαρισμού. Η διάλυση πετρελαίου βρωμιάς απομακρύνεται μεθοδολογικά χρησιμοποιώντας οργανικούς διαλύτες λόγω της εξαιρετικής διαλυτότητάς τους σε μη πολικούς διαλύτες. Για υδατοδιαλυτές λεκέδες, πρέπει να υπάρχει επαρκές νερό στον παράγοντα στεγνού καθαρισμού, καθώς το νερό είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματική απομάκρυνση βρωμιάς. Δυστυχώς, δεδομένου ότι το νερό έχει ελάχιστη διαλυτότητα σε παράγοντες στεγνού καθαρισμού, προστίθενται συχνά επιφανειοδραστικά για να βοηθήσουν στην ενσωμάτωση του νερού.

Οι επιφανειοδραστικές ουσίες ενισχύουν την ικανότητα του καθαρισμού για το νερό και την βοήθεια στη διασφάλιση της διαλυτοποίησης των υδατοδιαλυτών ακαθαρσιών εντός των μικκυλίων. Επιπλέον, οι επιφανειοδραστικές ουσίες μπορούν να αναστέλλουν τη βρωμιά από τη δημιουργία νέων αποθέσεων μετά το πλύσιμο, ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα του καθαρισμού. Μια ελαφρά προσθήκη νερού είναι απαραίτητη για την αφαίρεση αυτών των ακαθαρσιών, αλλά οι υπερβολικές ποσότητες μπορεί να οδηγήσουν σε παραμόρφωση υφάσματος, απαιτώντας έτσι μια ισορροπημένη περιεκτικότητα σε νερό σε διαλύματα στεγνού καθαρισμού.

(5) Παράγοντες που επηρεάζουν τη δράση πλύσης

Η προσρόφηση των επιφανειοδραστικών σε διεπαφές και η προκύπτουσα μείωση της διεπιφανειακής τάσης είναι ζωτικής σημασίας για την αφαίρεση υγρών ή στερεών βρωμιάς. Ωστόσο, το πλύσιμο είναι εγγενώς πολύπλοκο, επηρεασμένο από πολλούς παράγοντες σε ακόμη και παρόμοιους τύπους απορρυπαντικών. Αυτοί οι παράγοντες περιλαμβάνουν συγκέντρωση απορρυπαντικών, θερμοκρασία, ιδιότητες βρωμιάς, τύπους ινών και δομή υφάσματος.

① Συγκέντρωση επιφανειοδραστικών: Τα μικκύλια που σχηματίζονται από επιφανειοδραστικές ουσίες διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στο πλύσιμο. Η αποτελεσματικότητα του πλυσίματος αυξάνεται δραματικά όταν η συγκέντρωση ξεπεράσει τη συγκέντρωση κρίσιμης μικκυλίου (CMC), επομένως τα απορρυπαντικά πρέπει να χρησιμοποιούνται σε συγκεντρώσεις υψηλότερες από την CMC για αποτελεσματική πλύση. Ωστόσο, οι συγκεντρώσεις απορρυπαντικού πάνω από τις αποδόσεις μείωσης του CMC, καθιστώντας περιττή την υπερβολική συγκέντρωση.

② Επίδραση της θερμοκρασίας: Η θερμοκρασία έχει βαθιά επίδραση στην αποτελεσματικότητα του καθαρισμού. Γενικά, οι υψηλότερες θερμοκρασίες διευκολύνουν την αφαίρεση βρωμιάς. Ωστόσο, η υπερβολική θερμότητα μπορεί να έχει ανεπιθύμητες ενέργειες. Η αύξηση της θερμοκρασίας τείνει να βοηθήσει στη διασπορά της βρωμιάς και μπορεί επίσης να προκαλέσει λιπαρό βρωμιά για να γαλακτωματοποιηθεί πιο εύκολα. Ωστόσο, σε σφιχτά υφάσματα, οι αυξημένες θερμοκρασίες που καθιστούν τις ίνες διογκώσεως μπορούν ακούσια να μειώσουν την αποτελεσματικότητα της απομάκρυνσης.

Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας επηρεάζουν επίσης την επιφανειοδραστική διαλυτότητα, την CMC και τον αριθμό μικκυλίων, επηρεάζοντας έτσι την αποτελεσματικότητα του καθαρισμού. Για πολλά επιφανειοδραστικά μακράς αλυσίδας, οι χαμηλότερες θερμοκρασίες μειώνουν τη διαλυτότητα, μερικές φορές κάτω από το δικό τους CMC. Έτσι, μπορεί να είναι απαραίτητη η κατάλληλη θέρμανση για τη βέλτιστη λειτουργία. Οι επιπτώσεις της θερμοκρασίας στα CMC και τα μικκύλια διαφέρουν για ιοντικές έναντι μη ιοντικών επιφανειοδραστικών: η αύξηση της θερμοκρασίας συνήθως αυξάνει το CMC ιοντικών επιφανειοδραστικών ιοντοδοσίων, απαιτώντας έτσι ρυθμίσεις συγκέντρωσης.

③ Foam: Υπάρχει μια κοινή παρανόηση που συνδέει την ικανότητα αφρού με την αποτελεσματικότητα πλύσης - περισσότερο αφρός δεν ισοδυναμεί με ανώτερη πλύση. Τα εμπειρικά στοιχεία υποδηλώνουν ότι τα απορρυπαντικά χαμηλής φούσκας μπορεί να είναι εξίσου αποτελεσματικά. Ωστόσο, ο αφρός μπορεί να βοηθήσει την αφαίρεση βρωμιάς σε ορισμένες εφαρμογές, όπως σε πλύση πιάτων, όπου ο αφρός βοηθά στην εκτόπιση του λίπους ή στον καθαρισμό των χαλιών, όπου ανυψώνει τη βρωμιά. Επιπλέον, η παρουσία αφρού μπορεί να υποδηλώνει εάν λειτουργούν τα απορρυπαντικά. Η υπερβολική λίπος μπορεί να αναστέλλει τον σχηματισμό αφρού, ενώ ο μειωμένος αφρός σημαίνει μειωμένη συγκέντρωση απορρυπαντικού.

④ Ιδιότητες τύπου ινών και κλωστοϋφαντουργίας: Πέρα από τη χημική δομή, η εμφάνιση και η οργάνωση των ινών επηρεάζουν τη δυσκολία της βρωμιάς και τη δυσκολία απομάκρυνσης. Οι ίνες με ακατέργαστες ή επίπεδες δομές, όπως το μαλλί ή το βαμβάκι, τείνουν να παγιδεύουν τη βρωμιά πιο εύκολα από τις ομαλές ίνες. Τα στενά υφάσματα μπορεί αρχικά να αντισταθούν στη συσσώρευση βρωμιάς, αλλά μπορούν να εμποδίσουν την αποτελεσματική πλύση λόγω της περιορισμένης πρόσβασης σε παγιδευμένη βρωμιά.

⑤ Σκληρότητα του νερού: Οι συγκεντρώσεις των Ca2⁺, Mg² ⁺ και άλλων μεταλλικών ιόντων επηρεάζουν σημαντικά τα αποτελέσματα πλύσης, ιδιαίτερα για ανιονικά επιφανειοδραστικά, τα οποία μπορούν να σχηματίσουν αδιάλυτα άλατα που μειώνουν την αποτελεσματικότητα του καθαρισμού. Σε σκληρό νερό ακόμη και με επαρκή συγκέντρωση επιφανειοδραστικού, η αποτελεσματικότητα του καθαρισμού μειώνεται σε σύγκριση με το απεσταγμένο νερό. Για τη βέλτιστη απόδοση επιφανειοδραστικού, η συγκέντρωση του Ca2 ⁺ πρέπει να ελαχιστοποιείται σε κάτω από 1 × 10⁻⁶ mol/L (Caco₃ κάτω από 0,1 mg/L), που συχνά απαιτεί την συμπερίληψη παραγόντων προέλευσης του νερού μέσα σε συνθέσεις απορρυπαντικών.