1. Səthi gərginlik
Mayenin səthində vahid uzunluğa düşən daralma qüvvəsi N • m-1 ilə ölçülən səth gərginliyi adlanır.
2. Səth aktivliyi və səthi aktiv maddə
Həlledicilərin səthi gərginliyini azalda bilən xassə səthi aktivlik, səth aktivliyi olan maddələr isə səthi aktiv maddələr adlanır.
Surfaktant dedikdə, sulu məhlullarda misellər və digər aqreqatlar əmələ gətirə bilən, yüksək səth aktivliyinə malik olan, həmçinin nəmləndirici, emulsiyalaşdırıcı, köpükləndirici, yuyucu və digər funksiyaları yerinə yetirən səthi aktiv maddələr deyilir.
3. Səthi aktiv maddənin molekulyar struktur xüsusiyyətləri
Səthi aktiv maddə iki faza arasında fazalararası gərginliyi və ya mayelərin (adətən su) səthi gərginliyini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilən və islatma, köpüklənmə, emulsiyalaşma və yuyulma kimi xüsusiyyətlərə malik olan xüsusi struktur və xassələrə malik üzvi birləşmələrdir.
Struktur olaraq, səthi aktiv maddələr molekullarında iki fərqli funksional qrup ehtiva edən ümumi bir xüsusiyyətə malikdir. Bir ucu, hidrofobik qrup və ya hidrofobik qrup kimi tanınan, yağda həll olan, lakin suda həll olmayan uzun zəncirli qeyri-polyar qrupdur. Bu hidrofobik qruplar ümumiyyətlə uzun zəncirli karbohidrogenlərdir, bəzən də üzvi flüor, orqanosilikon, orqanofosfor, orqanotin zəncirləri və s. Digər ucu suda həll olunan funksional qrup, yəni hidrofilik qrup və ya hidrofilik qrupdur. Bütün səthi aktiv maddənin suda həll olmasını və lazımi həll qabiliyyətinə malik olmasını təmin etmək üçün hidrofilik qrup kifayət qədər hidrofilliyə malik olmalıdır. Səthi aktiv maddələrdə hidrofilik və hidrofobik qrupların olması səbəbindən maye fazanın ən azı bir fazasında həll oluna bilər. Səthi aktiv maddələrin hidrofilik və oleofil xüsusiyyətləri amfifillik adlanır.
4. Səthi aktiv maddələrin növləri
Səthi aktiv maddələr həm hidrofobik, həm də hidrofilik qrupları olan amfifilik molekullardır. Səthi aktiv maddələrin hidrofobik qrupları ümumiyyətlə uzun zəncirli karbohidrogenlərdən, məsələn, düz zəncirli alkil C8-C20, budaqlı zəncirli alkil C8-C20, alkilfenil (8-16 alkil karbon atomu ilə) və s. ibarətdir. Hidrofob qruplardakı fərq əsasən karbonun strukturunda kiçik, nisbi xas fərqləri ilə olur. hidrofilik qrupların daha çox növləri. Buna görə də səthi aktiv maddələrin xüsusiyyətləri hidrofobik qrupların ölçüsü və formasından əlavə, əsasən hidrofilik qruplarla bağlıdır. Hidrofilik qrupların struktur dəyişiklikləri hidrofobik qruplara nisbətən daha böyükdür, ona görə də səthi aktiv maddələrin təsnifatı ümumiyyətlə hidrofilik qrupların quruluşuna əsaslanır. Bu təsnifat əsasən hidrofilik qrupların ion olub-olmamasına, onları anion, katyonik, qeyri-ionik, zvitterionik və digər xüsusi növ səthi aktiv maddələrə bölməklə əsaslanır.
5. Səthi aktiv maddənin sulu məhlulunun xüsusiyyətləri
① İnterfeyslərdə səthi aktiv maddələrin adsorbsiyası
Səthi aktiv maddə molekulları lipofilik və hidrofilik qruplara malikdir və onları amfifilik molekullar edir. Su güclü qütblü mayedir. Səthi aktiv maddələr suda həll olunduqda qütb oxşarlığı və qütb fərqi itələmə prinsipinə əsasən onların hidrofilik qrupları su fazasına çəkilərək suda həll olur, lipofil qrupları isə suyu dəf edərək suyu tərk edir. Nəticədə, səthi aktiv maddə molekulları (və ya ionları) iki faza arasındakı interfeysdə adsorbsiya olunur və iki faza arasındakı interfasial gərginliyi azaldır. İnterfeysdə nə qədər çox səthi aktiv maddə molekulları (və ya ionları) adsorbsiya edilərsə, fazalararası gərginliyin azalması bir o qədər çox olar.
② Adsorbsiya membranının bəzi xüsusiyyətləri
Adsorbsiya membranının səth təzyiqi: Səthi aktiv maddələr adsorbsiya membranı yaratmaq üçün qaz-maye interfeysində adsorbsiya olunur. İnterfeys üzərində sürtünməsiz daşınan üzən lövhə yerləşdirilirsə və üzən lövhə adsorbsiya membranını məhlulun səthi boyunca itələyirsə, membran üzən lövhəyə təzyiq edir ki, bu da səth təzyiqi adlanır.
Səthin özlülüyü: Səth təzyiqi kimi, səthin özlülüyü də həll olunmayan molekulyar filmlərin nümayiş etdirdiyi bir xüsusiyyətdir. Bir platin halqasını nazik metal məftillə asın, onun təyyarəsini lavabonun su səthi ilə təmasda edin, platin halqasını fırladın, platin halqası suyun özlülüyünə mane olur və amplituda tədricən azalır, buna görə səthin özlülüyünü ölçmək olar. Metod belədir: əvvəlcə təmiz su səthində təcrübələr aparın, amplituda zəifləməsini ölçün, sonra səth üz maskası əmələ gəldikdən sonra zəifləməni ölçün və səth üz maskasının özlülüyünü ikisi arasındakı fərqdən hesablayın.
Səthin viskozitesi səth üz maskasının möhkəmliyi ilə sıx bağlıdır. Adsorbsiya filmi səth təzyiqinə və özlülüyünə malik olduğundan, elastik olmalıdır. Adsorbsiya membranının səth təzyiqi və özlülüyü nə qədər yüksək olarsa, onun elastik modulu da bir o qədər böyük olar. Köpüyün sabitləşməsi prosesində səth adsorbsiya filminin elastik modulu böyük əhəmiyyət kəsb edir.
③ Misellərin əmələ gəlməsi
Səthi aktiv maddələrin seyreltilmiş məhlulu ideal məhlulların qanunlarına uyğundur. Məhlulun səthində səthi aktiv maddələrin adsorbsiya miqdarı məhlulun konsentrasiyası ilə artır. Konsentrasiya müəyyən bir dəyərə çatdıqda və ya onu aşdıqda, adsorbsiya miqdarı artıq artmır. Məhluldakı bu həddindən artıq səthi aktiv maddə molekulları nizamsızdır və ya nizamlı şəkildə mövcuddur. Həm təcrübə, həm də nəzəriyyə göstərdi ki, onlar məhlulda aqreqatlar əmələ gətirirlər ki, bunlara misellər deyilir.
Kritik misel konsentrasiyası: Məhlulda səthi aktiv maddələrin misellər əmələ gətirdiyi minimum konsentrasiyaya kritik misel konsentrasiyası deyilir.
④ Ümumi səthi aktiv maddənin CMC dəyəri.
6. Hidrofil və oleofil tarazlıq dəyəri
HLB, səthi aktiv maddənin hidrofilik və lipofilik qruplarının hidrofilik və lipofilik tarazlıq dəyərlərini, yəni səthi aktiv maddənin HLB dəyərini təmsil edən hidrofilik lipofilik tarazlığı ifadə edir. Yüksək HLB dəyəri molekulun güclü hidrofilliyini və zəif lipofilliyini göstərir; Əksinə, güclü lipofilliyə və zəif hidrofilliyə malikdir.
① HLB Dəyəri haqqında Qaydalar
HLB dəyəri nisbi qiymətdir, ona görə də HLB dəyərini tərtib edərkən standart olaraq hidrofilik xassələri olmayan parafinin HLB qiyməti 0, güclü suda həllolma qabiliyyətinə malik natrium dodesilsulfatın HLB dəyəri isə 40-a təyin edilir. Buna görə də səthi aktiv maddələrin HLB dəyəri ümumiyyətlə 1-40 diapazonunda olur. Ümumiyyətlə, HLB dəyəri 10-dan az olan emulqatorlar lipofilik, HLB dəyəri 10-dan çox olan emulqatorlar isə hidrofilikdir. Buna görə də, lipofillikdən hidrofilikliyə dönüş nöqtəsi təxminən 10-dur.
7. Emulsiya və həlledici təsirlər
Biri digərində hissəciklərin (damcıların və ya maye kristalların) dağılması nəticəsində əmələ gələn iki qarışmayan mayelərə emulsiya deyilir. Emulsiya əmələ gətirən zaman iki maye arasındakı interfasial sahə artır, sistemi termodinamik cəhətdən qeyri-sabit edir. Emulsiyanı sabitləşdirmək üçün sistemin interfasial enerjisini azaltmaq üçün üçüncü komponent - emulqator əlavə edilməlidir. Emulqatorlar səthi aktiv maddələrə aiddir və onların əsas funksiyası emulqator kimi çıxış etməkdir. Emulsiyada damcıların mövcud olduğu fazaya dispers faza (yaxud daxili faza, kəsikli faza), bir-birinə bağlı digər faza isə dispers mühit (yaxud xarici faza, davamlı faza) adlanır.
① Emulqatorlar və emulsiyalar
Adi emulsiyalar bir faza su və ya sulu məhluldan, digər faza isə su ilə qarışmayan üzvi birləşmələrdən ibarətdir, məsələn, yağlar, mumlar və s. Su və yağın yaratdığı emulsiya dispersiyasına görə iki növə bölünə bilər: suda dispersiya olunmuş neft neft emulsiyasında su əmələ gətirir, O/W (oil) ilə təmsil olunur; neftdə səpələnmiş su, W/O (su/yağ) ilə təmsil olunan neft emulsiyasında su əmələ gətirir. Bundan əlavə, suda yağda mürəkkəb su və yağda suda yağda O/O/O emulsiyaları da əmələ gələ bilər.
Emulqator fazalararası gərginliyi azaltmaqla və bir qatlı üz maskası yaratmaqla emulsiyanı sabitləşdirir.
Emulsifikasiyada emulqatorlara qoyulan tələblər: a: emulqatorlar fazalararası gərginliyi azaldaraq, iki faza arasındakı interfeysdə adsorbsiya və ya zənginləşmə qabiliyyətinə malik olmalıdır; b: Emulqatorlar hissəciklərə elektrik yükü verərək hissəciklər arasında elektrostatik itələmə yaratmalı və ya hissəciklərin ətrafında sabit, yüksək özlülüklü qoruyucu təbəqə əmələ gətirməlidir. Deməli, emulqator kimi istifadə olunan maddələrin emulsifikasiyaedici təsirə malik olması üçün amfifil qrupları olmalıdır və səthi aktiv maddələr bu tələbi ödəyə bilər.
② Emulsiyaların hazırlanma üsulları və emulsiyanın dayanıqlığına təsir edən amillər
Emulsiyaların hazırlanmasının iki üsulu var: biri mayenin başqa bir mayedə kiçik hissəciklərə bölünməsi üçün mexaniki üsullardan istifadə etməkdir ki, bu da sənayedə emulsiya hazırlamaq üçün adətən istifadə olunur; Başqa bir üsul, molekulyar vəziyyətdə olan bir mayeni başqa bir mayedə həll etmək və sonra emulsiya yaratmaq üçün müvafiq şəkildə birləşməyə imkan verməkdir.
Emulsiyaların sabitliyi onların hissəciklərin yığılmasına müqavimət göstərmək və fazaların ayrılmasına səbəb olmaq qabiliyyətinə aiddir. Emulsiyalar əhəmiyyətli sərbəst enerjiyə malik olan termodinamik cəhətdən qeyri-sabit sistemlərdir. Buna görə də, emulsiyanın sabitliyi əslində sistemin tarazlığa çatması üçün tələb olunan vaxta, yəni sistemdəki mayenin ayrılması üçün tələb olunan vaxta aiddir.
Üz maskasında yağ spirti, yağ turşusu və yağ amin kimi polar üzvi molekullar olduqda, membranın gücü əhəmiyyətli dərəcədə artır. Bunun səbəbi, interfeys adsorbsiya təbəqəsindəki emulqator molekulların spirt, turşu və amin kimi qütb molekulları ilə qarşılıqlı əlaqədə "kompleks" yaratmaq üçün interfeys üz maskasının gücünü artırır.
İki və ya daha çox səthi aktiv maddədən ibarət emulqatorlara qarışıq emulqatorlar deyilir. Qarışıq emulqatorlar su/yağ interfeysində adsorbsiya olunur və molekullararası qarşılıqlı təsirlər komplekslər əmələ gətirə bilər. Güclü molekullararası qarşılıqlı təsir sayəsində fazalararası gərginlik əhəmiyyətli dərəcədə azalır, interfeysdə adsorbsiya olunan emulqatorun miqdarı əhəmiyyətli dərəcədə artır və əmələ gələn fasial üz maskasının sıxlığı və möhkəmliyi artır.
Damcıların yükü emulsiyaların sabitliyinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Sabit emulsiyalar adətən elektrik yüklü damcılara malikdir. İon emulqatorlarından istifadə edərkən, interfeysdə adsorbsiya edilmiş emulqator ionları öz lipofil qruplarını neft fazasına daxil edir, hidrofilik qruplar isə su fazasındadır və bununla da damcıları yüklü edir. Emulsiyanın damcıları eyni yükü daşıdığına görə, onlar bir-birini dəf edir və asanlıqla yığılmır, nəticədə sabitlik artır. Görünür ki, damcılara nə qədər çox emulqator ionları adsorbsiya edilirsə, onların yükü bir o qədər çox olur və damcıların birləşməsinin qarşısını almaq qabiliyyəti bir o qədər çox olur, emulsiya sistemi daha sabit olur.
Emulsiya dispersiya mühitinin özlülüyü emulsiyanın sabitliyinə müəyyən təsir göstərir. Ümumiyyətlə, dispersiya mühitinin özlülüyü nə qədər yüksək olarsa, emulsiyanın dayanıqlığı bir o qədər yüksək olar. Bunun səbəbi, dispersiya mühitinin özlülüyünün yüksək olmasıdır ki, bu da maye damcılarının Brown hərəkətinə güclü mane olur, damcılar arasında toqquşmanı ləngidir və sistemin sabitliyini qoruyur. Adətən emulsiyalarda həll olunan polimer maddələr sistemin özlülüyünü artıra və emulsiyanın dayanıqlığını artıra bilər. Bundan əlavə, polimer həm də bərk interfeysli üz maskası yarada bilər, emulsiya sistemini daha sabit edir.
Bəzi hallarda bərk tozun əlavə edilməsi də emulsiyanı sabitləşdirə bilər. Bərk toz yağın və suyun bərk toz üzərində islatma qabiliyyətindən asılı olaraq suda, yağda və ya interfeysdə deyil. Əgər bərk toz su ilə tamamilə islanmamışsa və yağla islatıla bilərsə, o, su yağının interfeysində qalacaq.
Bərk tozun emulsiyanı sabitləşdirməməsinin səbəbi, interfeysdə toplanan tozun interfeys adsorbsiya emulqator molekullarına bənzər interfeys üz maskasını gücləndirməməsidir. Buna görə də, bərk toz hissəcikləri interfeysdə nə qədər yaxın yerləşdirilsə, emulsiya bir o qədər sabit olacaqdır.
Səthi aktiv maddələr sulu məhlulda misellər əmələ gətirdikdən sonra suda həll olunmayan və ya az həll olunan üzvi birləşmələrin həllolma qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə artırmaq qabiliyyətinə malikdir və məhlul bu zaman şəffaf olur. Misellərin bu təsiri solubilizasiya adlanır. Həlledici təsirlər yarada bilən səthi aktiv maddələr həlledicilər, həll olunan üzvi birləşmələr isə həll olunan birləşmələr adlanır.
8. Köpük
Yuma prosesində köpük mühüm rol oynayır. Köpük qazın maye və ya bərk halda dağıldığı dispersiya sisteminə aiddir. Qaz dispersiya mərhələsidir, maye və ya bərk isə dispersiya mühitidir. Birincisi maye köpük, ikincisi isə bərk köpük adlanır, məsələn, köpük plastik, köpük şüşə, köpük sement və s.
(1) Köpük əmələ gəlməsi
Buradakı köpük maye filmlə ayrılmış baloncukların yığılmasına aiddir. Dispers faza (qaz) və dispers mühit (maye) arasında böyük sıxlıq fərqi və mayenin özlülüyünün aşağı olması səbəbindən köpük həmişə maye səviyyəsinə sürətlə yüksələ bilər.
Köpük əmələ gətirmə prosesi mayenin içinə çox miqdarda qaz gətirməkdən ibarətdir və mayenin içindəki qabarcıqlar tez bir zamanda maye səthinə qayıdır, az miqdarda maye və qazla ayrılmış qabarcıq məcmu əmələ gətirir.
Köpük morfologiyada iki əlamətdar xüsusiyyətə malikdir: biri odur ki, dispers faza kimi qabarcıqlar çox zaman çoxüzlü olur, çünki qabarcıqların kəsişməsində maye təbəqənin incələşməsi tendensiyası var və bu, qabarcıqları çoxüzlü edir. Maye filmi müəyyən dərəcədə incələşdikdə, baloncuklar qırılacaq; İkincisi, təmiz maye sabit köpük yarada bilməz, lakin köpük yarada bilən maye ən azı iki və ya daha çox komponentdən ibarətdir. Səthi aktiv maddənin sulu məhlulu, köpük yaratmaq üçün asan tipik bir sistemdir və onun köpük yaratmaq qabiliyyəti də digər xüsusiyyətlərlə bağlıdır.
Yaxşı köpüklənmə qabiliyyətinə malik səthi aktiv maddələrə köpükləndiricilər deyilir. Köpükləndiricinin yaxşı köpük qabiliyyətinə malik olmasına baxmayaraq, əmələ gələn köpük uzun müddət saxlaya bilməyəcək, yəni sabitliyi yaxşı olmaya bilər. Köpük sabitliyini qorumaq üçün, köpük stabilizatoru adlanan köpükləndirici agentə tez-tez köpükün dayanıqlığını artıra bilən bir maddə əlavə olunur. Ən çox istifadə edilən köpük stabilizatorları lauroil dietanolamin və dodesil dimetil amin oksiddir.
(2) Köpükün sabitliyi
Köpük termodinamik cəhətdən qeyri-sabit sistemdir və son tendensiya ondan ibarətdir ki, sistemdəki mayenin ümumi səth sahəsi azalır və qabarcıq qırıldıqdan sonra sərbəst enerji azalır. Köpüksüzləşdirmə prosesi qazı ayıran maye filmin qopana qədər qalınlığını dəyişdiyi prosesdir. Buna görə də, köpüyün sabitliyi əsasən mayenin axıdılması sürəti və maye filmin gücü ilə müəyyən edilir. Bir sıra digər təsir edən amillər də var.
① Səthi gərginlik
Enerji baxımından aşağı səth gərginliyi köpük əmələ gəlməsi üçün daha əlverişlidir, lakin köpüyün sabitliyinə zəmanət verə bilməz. Aşağı səth gərginliyi, aşağı təzyiq fərqi, yavaş maye axıdılması sürəti və yavaş maye filmin incəlməsi köpükün sabitliyinə kömək edir.
② Səthin özlülüyü
Köpükün dayanıqlığını təyin edən əsas amil maye filmin möhkəmliyidir ki, bu da əsasən səthin özlülüyü ilə ölçülən səth adsorbsiya filminin möhkəmliyi ilə müəyyən edilir. Təcrübələr göstərir ki, daha yüksək səth özlülüyünə malik məhlulun istehsal etdiyi köpük daha uzun ömürlüdür. Çünki səthdə adsorbsiya olunmuş molekullar arasında qarşılıqlı təsir membranın möhkəmliyinin artmasına gətirib çıxarır və bununla da köpükün ömrünü yaxşılaşdırır.
③ Məhlulun özlülüyü
Mayenin özünün viskozitesi artdıqda, maye filmindəki mayenin boşaldılması asan deyil və maye filmin qalınlığının incəlmə sürəti yavaşdır, bu da maye filmin qırılma vaxtını gecikdirir və köpüyün sabitliyini artırır.
④ Səthi gərginliyin “təmir” təsiri
Maye filmin səthində adsorbsiya olunan səthi aktiv maddələr, maye film səthinin genişlənməsinə və ya büzülməsinə qarşı müqavimət göstərmək qabiliyyətinə malikdir, buna biz təmir effekti deyirik. Bunun səbəbi, səthdə adsorbsiya edilmiş səthi aktiv maddələrin maye təbəqəsinin olmasıdır və onun səthinin genişlənməsi səthdə adsorbsiya olunan molekulların konsentrasiyasını azaldacaq və səth gərginliyini artıracaqdır. Səthin daha da genişləndirilməsi daha çox səy tələb edəcəkdir. Əksinə, səth sahəsinin kiçilməsi səthdə adsorbsiya edilmiş molekulların konsentrasiyasını artıracaq, səthi gərginliyi azaldacaq və daha da büzülməyə mane olacaq.
⑤ Qazın maye film vasitəsilə yayılması
Kapilyar təzyiqin olması səbəbindən köpükdə kiçik qabarcıqların təzyiqi böyük baloncuklardan daha yüksəkdir, bu da kiçik baloncuklardakı qazın maye plyonka vasitəsilə aşağı təzyiqli iri qabarcıqlara yayılmasına səbəb olacaq, nəticədə kiçik qabarcıqların kiçilməsi, böyük qabarcıqların böyüdülməsi və nəhayət, köpüyün qırılması fenomeni baş verir. Səthi aktiv maddə əlavə olunarsa, köpüklənən zaman köpük vahid və sıx olacaq və onu defoamer etmək asan deyil. Səthi aktiv maddə maye filmin üzərində sıx şəkildə yerləşdiyi üçün onu havalandırmaq çətindir, bu da köpüyü daha sabit edir.
⑥ Səth yükünün təsiri
Köpük maye filmi eyni simvolla doldurularsa, maye filmin iki səthi bir-birini itələyərək maye filmin incəlməsinə və hətta məhv olmasına mane olur. İon səthi aktiv maddələr bu sabitləşdirici effekti təmin edə bilər.
Nəticə olaraq, maye filmin gücü köpükün sabitliyini təyin etmək üçün əsas amildir. Köpükləndiricilər və köpük stabilizatorları üçün səthi aktiv maddə olaraq, səthdən adsorbsiya olunan molekulların sıxlığı və möhkəmliyi ən vacib amillərdir. Səthdə adsorbsiya olunan molekullar arasında qarşılıqlı təsir güclü olduqda, adsorbsiya olunan molekullar sıx şəkildə qurulur, bu da səthi üz maskasının özünü yüksək möhkəmliyə malik edir, həm də səthi üz maskasına bitişik olan məhlulun yüksək səth özlülüyünə görə axmasını çətinləşdirir, buna görə də maye film üçün mayenin boşaldılması nisbətən çətindir və filmin qalınlığını saxlamaq asandır. Bundan əlavə, sıx düzülmüş səth molekulları da qaz molekullarının keçiriciliyini azalda bilər və beləliklə, köpükün sabitliyini artıra bilər.
(3) Köpüyün məhv edilməsi
Köpüyü məhv etməyin əsas prinsipi köpük istehsalı üçün şərtləri dəyişdirmək və ya köpüyün sabitlik amillərini aradan qaldırmaqdır, buna görə də iki köpükdən təmizləmə üsulu var, fiziki və kimyəvi.
Fiziki köpükdən təmizlənmə, köpük məhlulunun kimyəvi tərkibini dəyişməz saxlamaqla, köpük əmələ gələn şərtləri dəyişdirməkdir. Məsələn, xarici qüvvənin pozulması, temperaturun və ya təzyiqin dəyişməsi və ultrasəs müalicəsi köpüyü aradan qaldırmaq üçün effektiv fiziki üsullardır.
Kimyəvi defoaming üsulu, köpükləndirici ilə qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün bəzi maddələr əlavə etmək, köpükdə maye filmin gücünü azaltmaq və sonra köpükdən təmizlənmə məqsədinə çatmaq üçün köpüyün sabitliyini azaltmaqdır. Belə maddələr köpüyüducu adlanır. Köpükdən azad edənlərin əksəriyyəti səthi aktiv maddələrdir. Odur ki, köpüyüdünmə mexanizminə uyğun olaraq, köpüyüducuların səthi gərilməni azaltmaq qabiliyyəti güclü olmalı, səthdə asanlıqla adsorbsiya olunmalı və səthdən adsorbsiya olunan molekullar arasında zəif qarşılıqlı təsirə malik olmalıdır, nəticədə adsorbsiya olunan molekulların nisbətən boş düzülmə strukturu yaranır.
Müxtəlif növ defoamers var, lakin onlar əsasən qeyri-ion səthi aktiv maddələrdir. Qeyri-ion səthi aktiv maddələr buludlanma nöqtəsinə yaxın və ya yuxarıda köpüklənmə əleyhinə xüsusiyyətlərə malikdir və adətən köpükdən təmizləyici kimi istifadə olunur. Xüsusilə budaqlanan strukturlara malik olan spirtlər, yağ turşuları və efirləri, poliamidlər, fosfatlar, silikon yağları və s., həmçinin əla köpükdən təmizləyici kimi istifadə olunur.
(4) Köpük və yuyulma
Köpük və yuma effekti arasında birbaşa əlaqə yoxdur və köpük miqdarı yuyulma effektinin yaxşı və ya pis olması demək deyil. Məsələn, qeyri-ion səthi aktiv maddələrin köpüklənmə qabiliyyəti sabundan çox aşağıdır, lakin onların təmizləmə gücü sabundan qat-qat yaxşıdır.
Bəzi hallarda, köpük kirdən təmizlənməyə kömək edir. Məsələn, evdə süfrə yuyarkən, yuyucu vasitənin köpüyü yuyulmuş yağ damcılarını götürə bilər; Xalçanı ovarkən köpük toz və toz kimi bərk kirləri çıxarmağa kömək edir. Bundan əlavə, köpük bəzən yuyucu vasitənin təsirli olub-olmadığını göstərən əlamət kimi istifadə edilə bilər, çünki yağlı yağ ləkələri yuyucu vasitənin köpüyünə mane ola bilər. Çox yağ ləkəsi və çox az yuyucu vasitə olduqda, köpük olmayacaq və ya orijinal köpük yox olacaq. Bəzən köpük də durulamanın təmiz olub olmadığının göstəricisi kimi istifadə edilə bilər. Yuyucu məhluldakı köpük miqdarı yuyucu vasitənin miqdarının azalması ilə azalmağa meylli olduğundan, durulama dərəcəsi köpük miqdarı ilə qiymətləndirilə bilər.
9. Yuma prosesi
Geniş mənada yuyulma yuyulan obyektdən lazımsız komponentlərin çıxarılması və müəyyən məqsədə nail olunması prosesidir. Adi mənada yuyulma, daşıyıcının səthindən kirlərin çıxarılması prosesinə aiddir. Yuma zamanı kir və daşıyıcı arasında qarşılıqlı əlaqə bəzi kimyəvi maddələrin (məsələn, yuyucu vasitələr) təsiri ilə zəiflədilir və ya aradan qaldırılır, kir və daşıyıcının birləşməsini kir və yuyucu vasitənin birləşməsinə çevirir, nəticədə kir və daşıyıcının ayrılmasına səbəb olur. Yuyulacaq əşyalar və təmizlənəcək kirlər müxtəlif olduğundan, yuyulma çox mürəkkəb prosesdir və əsas yuyulma prosesi aşağıdakı sadə əlaqə ilə təmsil oluna bilər.
Daşıyıcı • Kir+Yuyucu=Daşıyıcı+Çirk • Yuyucu
Yuma prosesi adətən iki mərhələyə bölünə bilər: biri kir və onun daşıyıcısının yuyucu vasitənin təsiri altında ayrılması; İkincisi, ayrılan kirlərin ortada dağılması və dayandırılmasıdır. Yuma prosesi geri dönən bir prosesdir və mühitdə dağılmış və ya dayandırılmış kir də mühitdən çamaşırların üzərinə çökə bilər. Buna görə də, əla yuyucu vasitə yalnız kirləri daşıyıcıdan ayırmaq qabiliyyətinə malik olmamalı, həm də kiri dağıtmaq və dayandırmaq qabiliyyətinə malik olmalıdır və kirin yenidən yığılmasının qarşısını almalıdır.
(1) Kirlərin növləri
Hətta eyni element üçün çirkin növü, tərkibi və miqdarı istifadə mühitindən asılı olaraq dəyişəcək. Yağlı bədən çirklərinə əsasən heyvan və bitki yağları, eləcə də mineral yağlar (xam neft, mazut, kömür qatranı və s.), bərk kirlərə isə əsasən tüstü, toz, pas, karbon qarası və s. daxildir. Geyim çirkləri baxımından insan orqanizmindən gələn kirlər, məsələn, tər, yağ, qan və s.; Meyvə ləkələri, yeməli yağ ləkələri, ədviyyat ləkələri, nişasta və s. kimi qidadan olan kir; Dodaq boyası və dırnaq boyası kimi kosmetik vasitələrin gətirdiyi kir; Atmosferdən gələn kir, məsələn, tüstü, toz, torpaq və s.; Mürəkkəb, çay, boya və s. kimi digər materialların müxtəlif və müxtəlif növləri olduğunu söyləmək olar.
Müxtəlif növ çirkləri adətən üç kateqoriyaya bölmək olar: bərk kir, maye kir və xüsusi kir.
① Ümumi bərk kirlərə kül, palçıq, torpaq, pas və karbon qarası kimi hissəciklər daxildir. Bu hissəciklərin əksəriyyəti səthi yükə malikdir, əsasən mənfi və lifli obyektlərə asanlıqla adsorbsiya olunur. Ümumiyyətlə, bərk kirləri suda həll etmək çətindir, lakin yuyucu məhlullarla səpələnə və dayandırıla bilər. Kiçik hissəcikləri olan bərk kirləri çıxarmaq çətindir.
② Maye kir əsasən yağda həll olunur, o cümlədən heyvan və bitki yağları, yağ turşuları, yağ spirtləri, mineral yağlar və onların oksidləri. Bunlardan heyvan və bitki mənşəli yağlar və yağ turşuları qələvi ilə sabunlaşa bilər, yağlı spirtlər və mineral yağlar isə qələvi ilə sabunlaşmır, spirtlərdə, efirlərdə və karbohidrogen üzvi həlledicilərdə həll oluna, yuyucu vasitənin sulu məhlulları ilə emulsiyalaşa və dispersləşə bilər. Yağda həll olunan maye kir ümumiyyətlə lifli cisimlərlə güclü qarşılıqlı təsir gücünə malikdir və liflərə möhkəm adsorbsiya edilir.
③ Xüsusi kirlərə zülal, nişasta, qan, tər, sebum, sidik kimi insan ifrazatları, həmçinin meyvə şirəsi, çay şirəsi və s. daxildir. Bu tip kirlərin əksəriyyəti kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə lifli obyektlərə güclü şəkildə sorula bilir. Buna görə də onu yumaq olduqca çətindir.
Müxtəlif növ kirlər nadir hallarda tək baş verir, tez-tez bir-birinə qarışır və cisimlərə adsorbsiya olunur. Çirk bəzən xarici təsirlər altında oksidləşə, parçalana və ya çürüyə bilər, nəticədə yeni kirlər əmələ gəlir.
(2) Kirin yapışma təsiri
Paltarların, əllərin və s.-nin çirklənməsinin səbəbi, əşyalarla kir arasında bir növ qarşılıqlı əlaqənin olmasıdır. Kirin obyektlərə müxtəlif yapışma təsirləri var, lakin bunlar əsasən fiziki yapışma və kimyəvi yapışmadır.
① Siqaret külü, toz, çöküntü, karbon qara və digər maddələrin geyimə fiziki yapışması. Ümumiyyətlə, yapışan kirlə çirklənmiş obyekt arasında qarşılıqlı əlaqə nisbətən zəifdir və kirin çıxarılması da nisbətən asandır. Müxtəlif qüvvələrə görə kirlərin fiziki yapışmasını mexaniki yapışmaya və elektrostatik yapışmaya bölmək olar.
A: Mexanik yapışma, əsasən, toz və çöküntü kimi bərk kirlərin yapışmasına aiddir. Mexanik yapışma, sadə mexaniki üsullarla demək olar ki, çıxarıla bilən kir üçün zəif bir yapışma üsuludur. Bununla belə, kirin hissəcik ölçüsü kiçik olduqda (<0,1um) onu çıxarmaq daha çətindir.
B: Elektrostatik yapışma əsasən yüklü kir hissəciklərinin əks yüklü cisimlərə təsiri ilə özünü göstərir. Lifli obyektlərin əksəriyyəti suda mənfi yük daşıyır və əhəng kimi müsbət yüklü kirlə asanlıqla yapışdırılır. Bəzi kirlər, sulu məhlullardakı karbon qara hissəcikləri kimi mənfi yüklü olsalar da, suda müsbət ionların (məsələn, Ca2+, Mg2+ və s.) əmələ gətirdiyi ion körpüləri vasitəsilə liflərə yapışa bilirlər (ionlar çoxlu əks yüklər arasında birlikdə hərəkət edir, körpü kimi fəaliyyət göstərir).
Statik elektrik sadə mexaniki təsirdən daha güclüdür, bu da kirin təmizlənməsini nisbətən çətinləşdirir.
③ Xüsusi kirlərin çıxarılması
Zülal, nişasta, insan ifrazatları, meyvə şirəsi, çay şirəsi və digər növ çirkləri ümumi səthi aktiv maddələrlə təmizləmək çətindir və xüsusi müalicə üsulları tələb olunur.
Krem, yumurta, qan, süd və dəri ifrazatı kimi zülal ləkələri liflər üzərində laxtalanma və denatürasiyaya meyllidir və daha möhkəm yapışır. Protein çirklənməsi üçün onu çıxarmaq üçün proteaz istifadə edilə bilər. Proteaz kirdəki zülalları suda həll olunan amin turşularına və ya oliqopeptidlərə parçalaya bilər.
Nişasta ləkələri əsasən qidadan yaranır, digərləri isə ət şirələri, pasta və s. Nişasta fermentləri nişasta ləkələrinin hidrolizinə katalitik təsir göstərir, nişastanı şəkərlərə parçalayır.
Lipaza adi üsullarla xaric edilməsi çətin olan bəzi triqliseridlərin parçalanmasını kataliz edə bilər, məsələn, insan orqanizmi tərəfindən ifraz olunan sebum, yemək yağları və s., trigliseridləri həll olunan qliserin və yağ turşularına parçalamaq üçün.
Meyvə şirəsi, çay şirəsi, mürəkkəb, pomada və s.-dən olan bəzi rəngli ləkələri hətta təkrar yuyulduqdan sonra belə hərtərəfli təmizləmək çox vaxt çətin olur. Bu növ ləkə xromofor və ya xromofor qruplarının strukturunu parçalayan və onları daha kiçik suda həll olunan komponentlərə parçalayan, oksidləşdiricilər və ya ağartıcı kimi reduksiyaedici maddələrdən istifadə etməklə oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları ilə çıxarıla bilər.
Quru təmizləmə baxımından təxminən üç növ kir var.
① Yağda həll olunan kirlərə maye və ya yağlı və quru təmizləmə həlledicilərində həll olunan müxtəlif yağlar və piylər daxildir.
② Suda həll olunan kir sulu məhlulda həll olunur, lakin quru təmizləmə vasitələrində həll olunmur. O, sulu məhlul şəklində paltara adsorbsiya olunur və su buxarlandıqdan sonra qeyri-üzvi duzlar, nişasta, zülallar və s. kimi dənəvər bərk maddələr çökür.
③ Yağlı suda həll olunmayan kir həm suda, həm də quru təmizləmə həlledicilərində, məsələn, karbon qarası, müxtəlif metal silikatlar və oksidlərdə həll olunmur.
Müxtəlif növ kirlərin fərqli xüsusiyyətlərinə görə, quru təmizləmə prosesində kirdən təmizlənmənin müxtəlif yolları var. Heyvan və bitki yağları, mineral yağlar və yağlar kimi yağda həll olunan kirlər üzvi həlledicilərdə asanlıqla həll olunur və quru təmizləmə zamanı asanlıqla çıxarıla bilər. Yağ və yağ üçün quru təmizləmə həlledicilərinin əla həll olması, əsasən, molekullar arasında van der Waals qüvvələri ilə bağlıdır.
Qeyri-üzvi duzlar, şəkərlər, zülallar, tər və s. kimi suda həll olunan çirkləri təmizləmək üçün həmçinin quru təmizləmə vasitəsinə müvafiq miqdarda su əlavə etmək lazımdır, əks halda suda həll olunan çirkləri paltardan təmizləmək çətindir. Ancaq suyun quru təmizləmə vasitələrində həll edilməsi çətindir, buna görə suyun miqdarını artırmaq üçün səthi aktiv maddələr əlavə etmək lazımdır. Quru təmizləmə vasitələrinin tərkibində olan su kir və paltarın səthini nəmləndirə bilər, səthi aktiv maddələrin qütb qrupları ilə qarşılıqlı əlaqəni asanlaşdırır, bu da səthdə səthi aktiv maddələrin adsorbsiyası üçün faydalıdır. Bundan əlavə, səthi aktiv maddələr misellər əmələ gətirdikdə, suda həll olunan kir və su misellərdə həll oluna bilər. Səthi aktiv maddələr yalnız quru təmizləmə həlledicilərindəki suyun tərkibini artırmaqla yanaşı, təmizləmə effektini artırmaq üçün kirlərin yenidən çökməsinin qarşısını ala bilər.
Suda həll olunan çirkləri təmizləmək üçün az miqdarda suyun olması lazımdır, lakin həddindən artıq su bəzi paltarların deformasiyasına, qırışmasına və s.
Nə suda, nə də yağda həll olmayan kül, palçıq, torpaq və karbon qarası kimi bərk hissəciklər ümumiyyətlə elektrostatik adsorbsiya və ya yağ ləkələri ilə birləşərək paltara yapışır. Quru təmizləmədə həlledicilərin axını və təsiri elektrostatik qüvvələr tərəfindən adsorbsiya edilmiş kirin düşməsinə səbəb ola bilər, quru təmizləmə vasitələri isə yağ ləkələrini əridə bilər, yağ ləkələri ilə birləşən və paltara yapışan bərk hissəciklərin quru təmizləmə vasitəsindən düşməsinə səbəb olur. Quru təmizləyicinin tərkibindəki az miqdarda su və səthi aktiv maddələr düşən bərk kir hissəciklərini sabit şəkildə dayandıra və dağıda bilər, onların yenidən paltarın üzərinə çökməsinin qarşısını alır.
(5) Yuma effektinə təsir edən amillər
İnterfeysdə səthi aktiv maddələrin istiqamətli adsorbsiyası və səth (interfasial) gərginliyin azalması maye və ya bərk çirklənmənin aradan qaldırılması üçün əsas amillərdir. Amma yuma prosesi nisbətən mürəkkəbdir və hətta eyni tipli yuyucu vasitənin yuma effekti bir çox başqa amillərdən təsirlənir. Bu amillərə yuyucu vasitənin konsentrasiyası, temperatur, çirkin təbiəti, lifin növü və parça strukturu daxildir.
① Səthi aktiv maddələrin konsentrasiyası
Məhluldakı səthi aktiv maddələrin miselləri yuyulma prosesində mühüm rol oynayır. Konsentrasiya kritik misel konsentrasiyasına (cmc) çatdıqda, yuyulma effekti kəskin şəkildə artır. Buna görə yaxşı yuma effektinə nail olmaq üçün həlledicidə yuyucu vasitənin konsentrasiyası CMC dəyərindən yüksək olmalıdır. Bununla belə, səthi aktiv maddələrin konsentrasiyası CMC dəyərini aşdıqda, artan yuyulma effekti daha az əhəmiyyət kəsb edir və səthi aktiv maddə konsentrasiyasının həddindən artıq artmasına ehtiyac yoxdur.
Yağ ləkələrini çıxarmaq üçün solubilizasiyadan istifadə edərkən, konsentrasiya CMC dəyərindən yuxarı olsa belə, səthi aktiv maddə konsentrasiyasının artması ilə həllolma effekti yenə də artır. Bu zaman çoxlu kir olan paltarların manşet və yaxalarında olduğu kimi yerli yuyucu vasitələrdən istifadə etmək məsləhətdir. Yuyarkən, səthi aktiv maddələrin yağ ləkələrinə həlledici təsirini yaxşılaşdırmaq üçün əvvəlcə bir yuyucu qat tətbiq oluna bilər.
② Temperatur təmizləmə effektinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edir. Ümumiyyətlə, temperaturun artırılması kirdən təmizlənmək üçün faydalıdır, lakin bəzən həddindən artıq temperatur da mənfi amillərə səbəb ola bilər.
Temperaturun artması kirlərin yayılması üçün faydalıdır. Temperatur onların ərimə nöqtəsindən yuxarı olduqda bərk yağ ləkələri asanlıqla emulsiyalaşır və liflər də temperaturun artması hesabına genişlənmə dərəcəsini artırır. Bütün bu amillər kirdən təmizlənmək üçün faydalıdır. Bununla belə, sıx parçalar üçün liflər genişləndikdən sonra liflər arasındakı mikro boşluqlar azalır ki, bu da kirin çıxarılması üçün əlverişli deyil.
Temperatur dəyişiklikləri həmçinin səthi aktiv maddələrin həll olunma qabiliyyətinə, CMC dəyərinə və misel ölçüsünə təsir edir və bununla da yuyulma effektinə təsir göstərir. Uzun karbon zəncirli səthi aktiv maddələr aşağı temperaturda daha az həll olur və bəzən CMC dəyərindən daha aşağı həll olur. Bu vəziyyətdə yuyulma temperaturu müvafiq olaraq artırılmalıdır. Temperaturun CMC dəyərinə və misel ölçüsünə təsiri ion və qeyri-ion səthi aktiv maddələr üçün fərqlidir. İon səthi aktiv maddələr üçün temperaturun artması ümumiyyətlə CMC dəyərinin artmasına və misel ölçüsünün azalmasına səbəb olur. Bu o deməkdir ki, yuyucu məhlulda səthi aktiv maddələrin konsentrasiyası artırılmalıdır. Qeyri-ion səthi aktiv maddələr üçün temperaturun artması onların CMC dəyərinin azalmasına və misel ölçüsünün əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur. Görünür ki, temperaturun müvafiq olaraq artırılması qeyri-ion səthi aktiv maddələrin səthi aktivliklərinə kömək edə bilər. Ancaq temperatur bulud nöqtəsini aşmamalıdır.
Bir sözlə, ən uyğun yuma temperaturu yuyucu vasitənin formuluna və yuyulan obyektə bağlıdır. Bəzi yuyucu vasitələr otaq temperaturunda yaxşı təmizləyici təsirlərə malikdir, bəzi yuyucu vasitələr isə soyuq və isti yuma üçün əhəmiyyətli dərəcədə fərqli təmizləyici təsirlərə malikdir.
③ Köpük
İnsanlar tez-tez köpüklənmə qabiliyyətini yuma effekti ilə qarışdıraraq, güclü köpüklənmə qabiliyyətinə malik yuyucu vasitələrin daha yaxşı yuma effektinə malik olduğuna inanırlar. Nəticələr göstərir ki, yuyulma effekti birbaşa köpük miqdarı ilə əlaqəli deyil. Məsələn, yuma üçün aşağı köpüklü yuyucu vasitənin istifadəsi yüksək köpüklü yuyucu vasitədən daha pis yuma effektinə malik deyil.
Köpük yuma ilə birbaşa əlaqəli olmasa da, bəzi hallarda köpük hələ də kiri təmizləmək üçün faydalıdır. Məsələn, yuyucu mayenin köpüyü qabları əllə yuyarkən yağ damcılarını apara bilər. Xalçanı ovarkən köpük toz kimi bərk kir hissəciklərini də götürə bilər. Toz xalça kirinin böyük bir hissəsini təşkil edir, ona görə də xalça təmizləyicisi müəyyən köpüklənmə qabiliyyətinə malik olmalıdır.
Şampun üçün köpüklənmə gücü də vacibdir. Saçları yuyarkən və ya çimərkən mayenin yaratdığı incə köpük insanı rahat hiss edir.
④ Liflərin növləri və toxuculuqların fiziki xüsusiyyətləri
Çirklənmənin çətinliyinə liflərin yapışmasına və çirklənməsinə təsir edən kimyəvi quruluşu ilə yanaşı, liflərin görünüşü və ipliklərin və parçaların təşkilati quruluşu da təsir göstərir.
Yun liflərinin pulcuqları və pambıq liflərinin düz zolaq kimi quruluşu hamar liflərdən daha çox kir yığmağa meyllidir. Məsələn, sellüloza plyonkaya (yapışqan plyonka) yapışmış karbon qarası asanlıqla çıxarılır, pambıq parçaya yapışan karbon qara isə çətin yuyulur. Məsələn, polyester qısa lifli parçalar uzun lifli parçalara nisbətən yağ ləkələrinin yığılmasına daha çox meyllidir və qısa lifli parçalardakı yağ ləkələrini çıxarmaq da uzun lifli parçalardan daha çətindir.
Sıx bükülmüş ipliklər və sıx parçalar, liflər arasındakı kiçik mikro boşluqlara görə, kirin işğalına qarşı dura bilər, həm də təmizləyici məhlulun daxili kirləri təmizləməsinə mane olur. Buna görə də, sıx parçalar başlanğıcda kire qarşı yaxşı müqavimət göstərir, lakin çirkləndikdən sonra təmizləmək də çətindir.
⑤ Suyun sərtliyi
Suda Ca2+ və Mg2+ kimi metal ionlarının konsentrasiyası, xüsusilə anion səthi aktiv maddələr Ca2+ və Mg2+ ionları ilə qarşılaşdıqda, zəif həll olan kalsium və maqnezium duzlarını əmələ gətirdikdə, onların təmizləmə qabiliyyətini azalda bilər, yuyulma effektinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Sərt suda səthi aktiv maddələrin konsentrasiyası yüksək olsa belə, onların təmizləmə effekti hələ də distillədən daha pisdir. Səthi aktiv maddələrin ən yaxşı yuyulma effektinə nail olmaq üçün suda Ca2+ionlarının konsentrasiyası 1 × 10-6mol/L-dən aşağı salınmalıdır (CaCO3 0,1mq/L-ə endirilməlidir). Bu, yuyucu vasitəyə müxtəlif yumşaldıcıların əlavə edilməsini tələb edir.
Göndərmə vaxtı: 16 avqust 2024-cü il