洗涤作用

在机械的搅动下从浸在洗涤剂水溶液的固体表面清除污垢的过程。污垢可分液体油污(如动、植物油和矿物油)和固体质点(如灰、铁锈和炭黑)两类。这两类污垢除去的机理是不同的。

液体油污的去除(滚走机理)

从固体表面清除液体油污,其实质是洗涤剂液体对固体表面的润湿(图1)。根据杨氏方程,体系达到平衡后应有下列关系:

公式 符号  (1)

式中γsoγswγwo分别为固-油污、固-洗涤液和洗涤液-油污的界面张力;θ 是洗涤液在固体表面的接触角。若θ=0°或不存在,则洗涤液可自动在固体表面展开,而油膜则收缩成油珠滚走。若0°<θ<90°,则在水流的作用下油污可从表面上除去(图2),若θ>90°,则油污只能部分除去(图3)。

图1 图2 图3

洗涤液中表面活性剂可在固-水界面上吸附,降低γsw。若γsw降至低于γso,则根据式(1),θ<90°,油污可从表面完全清除。另外,表面活性剂对油污还有乳化和加溶作用,使油污分散在洗涤液中。(见界面现象)

固体污垢的去除

固体污垢一般是以小质点形式通过范德瓦耳斯力粘附在固体表面上。在洗涤液中质点与固体表面的粘附功(Wa)应为:

公式 符号

式中公式 符号公式 符号公式 符号分别为固-水、质点-水和固-质点的界面自由能。Wa越大,质点与固体表面吸引力越大,质点越不容易从固体表面脱落。洗涤剂(主要是表面活性剂)可在固-水和质点-水界面上吸附,降低公式 符号公式 符号,因而降低了质点对固体的粘附功,使质点容易从表面除去。如果洗涤剂(离子表面活性剂)的吸附,可增加固体和质点的表面电势,则固体与质点间双电层的排斥作用增加,质点更易脱离表面。表面活性剂的洗涤作用与其在固-水和质点-水界面的吸附定向有关。吸附时非极性基朝向固体或质点表面,而极性基伸向水相,不但使质点容易从固体表面上脱落,而且还可使其较稳定地分散于洗涤液中(阻止质点在固体表面再沉淀)。固体或一般纤维在水中常带负电,正离子表面活性剂在它们表面上的吸附定向与前面讨论的相反,因而不宜作洗涤剂。

助洗剂

洗涤剂配方中,除表面活性剂外,还有各种助洗剂,如磷酸盐、碳酸钠、硫酸钠、硅酸钠和少量的羧甲基纤维素钠盐。磷酸盐的主要作用是与多价金属离子螯合,防止离子表面活性剂生成不溶物沉淀。碳酸钠和硅酸钠可使溶液成碱性,后者还有防腐蚀作用。羧甲基纤维素钠盐可增加质点的分散稳定性

参考书目
  1. 赵国玺编:《表面活性剂物理化学》,北京大学出版社,北京,1984。