液体污垢的去除 一般的人造纤维如聚丙烯,聚酯,聚丙烯腈等以及未经脱脂处理的天然纤维(原棉、原毛等)属于低能表面,其表面都具有憎水性,即不易被水所润湿。因此油污易于附着于这些物质表面,并形成铺展的...
一般的人造纤维如聚丙烯,聚酯,聚丙烯腈等以及未经脱脂处理的天然纤维(原棉、原毛等)属于低能表面,其表面都具有憎水性,即不易被水所润湿。因此油污易于附着于这些物质表面,并形成铺展的油膜,
油汚的接触角大于90°,能全部去除;
去污过程的第一步是纤维表面被水润湿。尽管这些表面的润湿临界表面张力一般都不低 于30mN • m-1,即不易被水所润湿,但它们易被表面活性剂溶液所润湿。而经过脱脂处理的棉、毛等天然纤维本身就具有良好的水润湿性。
去污过程的第二步是油污自纤维表面上的脱离。这是通过所谓的“卷缩”机理来实现的。由于洗涤剂水溶液优先润湿纤维表面,相应地,油污在表面的接触角将增大,油污自铺展的薄膜状卷缩成油珠,然后被液流冲离表面,
根据黏附功的定义,油污和水在固体表面的黏附功Wso和Wsw分别为:
式中,γs、γw、γ0分别为固体、水溶液和油污的表面张力;γsw和γso分别为固体与水溶液和油污的界面张力。将两式相减并与Young方程结合得:
Asw—Aso = γso —γsw = γwoCOSθw
式中,γwo为油/水界面张力;Asw和Aso分别为水溶液和油在固体表面的黏附张力;θw为水在固体表面的接触角。
当θw→0时,油污就被卷离。因此上式表明,决定油污能否被卷离的重要参数是两种液体的黏附张力,而不是简单的黏附功。当θw为零时,油污与表面的接触角为180°,油污可自发地脱离固体表面;当θw<90°时,油污也能通过液流的冲击脱离固体表面,如图(a)所示;但当θw>90°时(油污的接触角θ0<90°),即使有液流的冲击,也仍有部分油污残留于固体表面,如图(b)所示。除去残余油污将需更浓的表面活性剂溶液和/或更强的机械作用。
固体污垢的去除
与液体污垢不同,固体污垢(颗粒状)仅有很小的部位与表面接触和黏附,也不能扩大成一大片。使固体颗粒在固体表面上黏附的主要作用力是范德华引力,而静电引力则相对较弱,并且它只加速空气中灰尘在固体表面的黏附速度,并不增加黏附强度。与在干燥空气中相比,颗粒在潮湿的空气中黏附强度增加,而在水中黏附强度则大大减弱。通常黏附强度随时间增加而增强。
固体污垢的去除在于汚垢颗粒和固体表面都能被水润湿。从而减弱颗粒的黏附,使其被水流冲走。而能否实现这种润湿取决于表面活性剂在颗粒和固体表面的吸附。
铺展是润湿的很高条件,即如果液体能在固体表面铺展,则其必能润湿此固体。
另一方面,表面活性剂在固/液界面的吸附可增加固体的表面电势。如果固体和污垢颗粒的表面电势符号相同,则静电排斥力有利于污垢的去除和防止再沉积。固体污垢去除的难易还与污垢颗粒的大小有关。大颗粒受到的水流冲击力大,易于除去,而小颗粒受到的冲击力小,难以除去。因此对颗粒的除去,机械作用显得特别重要。
吸附对去污作用的影响—-与去污有关的吸附概况
前已述及,表面活性剂在固体表面及疏水污垢表面的吸附是去污的基础。如果纤维表面和污垢都不吸附表面活性剂,就不能达到去污的目的。另一个重要的因素是吸附的方式。对去污有利的吸附方式是亲水基朝向水的物理吸附,即表面活性剂分子通过其疏水基与纤维内疏水基的相互作用而产生的吸附。反之,如果表面活性剂分子以疏水基朝向水,则将有利于油污的黏附。因此后一种吸附方式是不期望的。