清洗（xǐ）過程涉及的界麵概念

界麵是與清洗技術有密切關係的一個概念，因此加深對界麵這一概念的理解很有（yǒu）必要。在此僅討論與清洗（xǐ）過（guò）程有密切關係的界麵特性。

清洗過程中界麵的轉變（biàn）

在界麵上相互接（jiē）觸的兩（liǎng）種不同物質的分子之間存在著物理和化學的相互（hù）影響，這種相（xiàng）互影響使得界麵（表麵（miàn））分子（zǐ）的物理、化學性質與物質（zhì）內部分子的性質有著顯著（zhe）差異（yì）。清洗過程實際上是對界麵附著的各種（zhǒng）複雜汙垢進行清（qīng）理，最後形（xíng）成（chéng）空氣一清洗對象之間新界麵的過程。下麵（miàn）以濕式清洗過程為例，對此界麵轉變過程加以說明。濕式浸泡清洗過程中界麵的轉變如圖2-9所示。

表格P50頁（yè）

①圖是清洗前汙垢附著在清（qīng）洗對象表麵的狀態。此時存在著：汙垢一清洗對象、汙垢一汙垢、汙垢一空氣，清洗對象一空氣四種界麵。

②圖是清洗中清洗對象浸泡在洗液中的狀（zhuàng）態（tài）。此時空氣被洗液所代替而形成：洗（xǐ）液一清洗對象，汙垢一洗液兩種新界麵。洗（xǐ）液取代空氣的過程是（shì）清洗對象表麵被潤濕的過程。如果空氣去除不完全就會仍存在部分空氣占（zhàn）有的界麵，以致（zhì）使清洗（xǐ）不能順（shùn）利進行（háng）。如果在（zài）洗液中加入一些（xiē）表（biǎo）麵活性劑使（shǐ）洗液的表麵張力降低，對潤濕過程有（yǒu）很好的促（cù）進效果。

③圖是清洗工藝結束時的狀態（tài）。汙垢已從清洗對象表麵解離並轉移到洗液之中（這裏包含著汙垢解離和穩定分散到洗液中的複（fù）雜物（wù）理化學過（guò）程）。在這種情況（kuàng）下，隻存在汙垢一洗液（yè）和清洗對象一（yī）洗液兩種界麵。

④圖（tú）是用水進行衝洗工藝完成時的狀態。此時隻存在水一（yī）清洗對象一種界麵。

⑤圖是（shì）幹燥工藝完成時的狀態。這時水被空氣置換，隻存在清洗對象一空（kōng）氣一種界麵（表麵），清洗（xǐ）工藝最終完成（chéng）。

以上對清洗過程中界麵的（de）轉變情況的圖解（jiě）隻是一種簡化的（de）過程。實際清（qīng）洗過程中會遇到種種阻礙，要實現上述理想（xiǎng）化的界麵轉變過程是很困（kùn）難的（de）。

界麵的作用

前麵介紹汙垢的分類（lèi）時已經介紹了汙垢在界麵（物體表麵）上的存在狀態。已知汙垢（gòu）粘附在物體表麵的情況是複雜的。不同性質的表麵，對（duì）不同類型的汙垢粘附強（qiáng）度是不同（tóng）的。如固體（tǐ）塵埃微粒一般是（shì）靠機械力吸（xī）附在衣物表麵的。這種機械力的大小隨衣料的纖維粗細、紋狀以及纖維特（tè）性不同而變化。當汙（wū）垢粒子粒（lì）徑很小或物體表麵不很（hěn）平整時，吸附力很大，汙垢很難去除。又如物體表麵（miàn）和汙垢微粒往往帶有一定電荷，纖維素表（biǎo）麵（miàn）以及在中堿性介（jiè）質中（zhōng）的（de）蛋白質表麵帶有負電荷，而炭黑、氧化鐵微粒表麵往往帶正電荷，因此帶（dài）電的表麵能吸附帶相反電荷（hé）的汙垢微粒，這是靠（kào）靜電引力而結合。而某些情況下，多價（jià）金（jīn）屬（shǔ）陽離子在帶負電荷的纖維與帶負電荷的汙（wū）垢之（zhī）間形成陽離子橋，使帶電的（de）表麵能吸附帶相同電荷的汙垢（gòu）。

一些極性結構的物質表麵與極性汙垢之間有時可（kě）以靠化學（xué）力結合，如纖維素、玻璃表麵分子的輕基與脂肪酸、蛋白（bái）質汙垢分子中的竣基、氨基之（zhī）間靠（kào）氫鍵力而結合。而（ér）親油（疏水）性塑（sù）料、化纖表麵對油性汙垢有很好的吸（xī）附（fù）力，這種結合力被稱（chēng）為油性結合。液體油性（xìng）汙垢滲透到非極性纖維內部時由於油性（xìng）結（jié）合（hé）力很強，這時的汙垢很難清洗（xǐ）。

在吸附作用中，分子間作用力是最基本和最重要的。因此下麵對汙垢與清（qīng）洗對象間的（de）分子間作用力作進一步介紹。

1.分子間作用力

界麵上相互（hù）接（jiē）觸的清洗對象表麵分子與（yǔ）汙垢分（fèn）子之（zhī）間存在的分子間作用力可具體區分為範德華作用力、油性結合力（疏水鍵）和氫鍵作用力。

（1）範德（dé）華作用力：即通常說的分子間作用力（lì）。無論非極性分子之間，非極性（xìng）分子與極（jí）性分子之間或極性分子之間都存在著分子間作用力。本（běn）質上講分子間作用力也是（shì）靜電引力引起（qǐ）的。由於分子中含（hán）有電子、質子等帶正、負電（diàn）荷的微粒，這些正、負電荷可以（yǐ）想象為（wéi）分（fèn）別集中在一個（gè）中心（xīn）上，如果（guǒ）分子（zǐ）的正、負電荷中心相重合稱為非極性分子，而正、負電荷中心（xīn）不重合稱為極性分子。由於組（zǔ）成分（fèn）子的各種微粒都處在（zài）不斷（duàn）運（yùn）動之中，無論極性分子或（huò）非（fēi）極性分子的（de）正、負電荷中心位置都在不斷變化而不相重合，因此當分子相（xiàng）互（hù）靠近時，它們的正、負電荷中心之間就會產生靜電引力而相互吸引，這種作用力稱為分（fèn）子（zǐ）間吸引力。但這種分子（zǐ）間相互吸引作用（yòng）比化學鍵弱，大約僅為化學鍵作用力的十分之一到百分之幾，而且是在分子靠得（dé）很近（jìn）時產生作（zuò）用。

（2）油性結（jié）合（hé）力（疏水（shuǐ）鍵）：是有時把含有（yǒu）疏水的非極性基團（tuán）的分子間範德華力（lì）單獨稱為油性結合力。當兩種（zhǒng）含（hán）有非極性基團的分子相互（hù）接近時會彼此相互吸引，就像水中的油滴（dī）有相互（hù）凝聚在（zài）一起的趨勢一樣。非極性物體表麵對非極性（xìng）汙垢或油脂就是靠這種油性結合力而表現出很強的吸附作（zuò）用的。

（3）氫鍵：在分（fèn）子間作用力中（zhōng），氫鍵是特（tè）殊的一種。靠氫鍵結合在物體表麵上的微量吸附汙（wū）垢，往往用通常的方法（fǎ）難以去除，特別在精密工業清（qīng）洗領域（yù）會遇到這類問題。氫（qīng）鍵作（zuò）用力通常可（kě）達（dá）到共（gòng）價鍵力1/10的強度。不僅在水分（fèn）子之間，而且氫原子與（yǔ）電負性很大的另一原子（zǐ）形成（chéng）共價鍵時也會形成氫鍵。所以在分子中含有H—F、H—O、H—N鍵時，往往分子間可以靠氫鍵相互（hù）吸引。當汙垢與清洗對象分子間能形（xíng）成氫鍵時，就會使汙（wū）垢頑固吸附在表麵很難除去（qù）。界麵上吸附的水和蛋白質由於在一定條件下能與物體表麵分子間形成氫鍵，就很難去除。因此對汙垢與物質表（biǎo）麵（miàn）分子相互作用力的情況要作具體分析，才能更深刻了解清洗去汙的機理（lǐ）。比如在以水作為媒質的清洗情況下，非（fēi）極性的汙垢比極性汙垢難以去除，而在疏水表麵上的非極性汙垢更（gèng）難去除。而同為極（jí）性（xìng）汙垢在（zài）親水表麵（miàn）上又比在疏水表麵更難去除。這些都與分子（zǐ）的（de）性質及分子間作用力有關。

2.水（shuǐ）在（zài）界麵上的吸附

由於水與金屬、玻璃等（děng）極性表麵分子間有著強（qiáng）烈的相互作用。因此，當這些（xiē）表麵上沒有汙垢時，能很好（hǎo）地（dì）被（bèi）水潤濕（shī）。水在這（zhè）些表麵上形成的接觸角很小，可以用界麵上與水形（xíng）成的接（jiē）觸角來判斷玻璃和金屬等這類物質的表麵清潔程度。