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Chap6 表面活性剂的功能与应用——洗涤和去污作用
洗涤过程基洗涤剂的作用
洗涤:从浸在某种介质(一般为水)中的待洗物体表面去除污垢的过程。在此过程中,借助于某些化学物质(洗涤剂)以减弱污物与固体的粘附作用,并施加以机械搅动,使污物与固体表面分离而悬浮于液体介质中,最后将污物洗净冲走。
洗涤过程可表示为:
物体表面·污垢+洗涤剂+介质物体表面·洗涤剂·介质+污垢·洗涤剂·介质
洗涤剂在洗涤过程中的作用:
一是去除物品表面的污垢,另一种作用则是对污物的悬浮分散作用,使之不易在物品表面再沉积。
洗涤过程是一个可逆过程,分散和悬浮于介质中的污垢也有可能从介质中重新沉积于固体表面。
洗涤剂的作用:
一是降低污垢与物体表面的结合力,具有使污垢脱离物体表面的能力,一般通过降低水的表面张力,改善水对洗涤物表面的润湿性,从而去除固体表面的污垢。
表1:一些纤维材料的临界表面张力和水在其表面的接触角
纤维材料
临界表面张力γc/mN/m
接触角
聚四氟乙烯
18
108
聚丙烯
29
90
聚乙烯
31
94
聚苯乙烯
33
91
聚酯
43
81
尼龙-6,6
46
70
聚丙烯腈
44
48
纤维素(酯)
44

一般加入洗涤剂后,水的表面张力降至30mN/m,洗涤剂的水洗液在上述各物品的表面都能具有很好的润湿性,促使污垢脱离织物表面,发挥其洗涤作用。
二是防止污垢再沉积作用:
主要对油污的分散和悬浮作用,也就会使已经从固体表面脱离下来的污垢,很好的分散和悬浮在洗涤介质中,不再沉积在固体表面。
如:阴离子表面活性剂的洗涤剂
吸附在油水界面,使油水界面带负电,而相互阻止已乳化液体污垢的乳滴聚集。
也能使进入水相的固体污垢表面带电。依靠污垢表面同种电荷产生的静电斥力提高固体污垢在水中的分散稳定性,防止其重新沉积固体表面。
非离子表面活性剂的洗涤剂
通过较长的水化聚氧乙烯链产生空间位阻,来阻止油污和固体污垢的聚集,提高在水中的稳定性。
污垢的种类:
1、液体污垢:动、植物油,矿物油
2、固体污垢:尘埃,粘土,铁锈,炭黑
3、特殊污垢:蛋白质,淀粉,人体分泌物
污垢的粘附特性:
一般污垢对表面的粘附主要通过范德华力,一般无氢键,如果形成氢键,污斑难以去除。水介质中,静电力一般要弱得多。
不同性质的表面与不同性质的污垢有不同的粘附强度。
以水为介质洗涤过程为例:
非极性(如炭黑、石油等非极性油污)比极性污垢(如极性脂肪物质、粉末、粘土)不容易洗净。
疏水表面(如聚丙烯、聚酯等塑料)上的非极性污垢比在亲水表面(如棉花、玻璃)上更不易去除。
亲水表面的极性污垢比疏水表面上不易洗净。
污垢的去除
污垢与物品的附着是通过不同的相互作用来实现的,因而污垢去除机理也是不同的。
如:机械作用、化学试剂作用(如漂白剂、还原剂及酶等作用)、表面活性剂作用
应用表面活性剂去除的污垢一般是通过物理吸附(范德华力、偶极相互作用)或是静电作用而附着于基质(物品)上的。
去除污垢一般涉及表面活性剂自介质中吸附于污垢及基质表面的效应。
吸附改变了污垢/介质界面及基质/介质界面的界面张力和电势,可促进污垢的去除。
据不同的去除污垢机理,污垢的去除可分为液体和固体污垢的去