表麵活性劑的（de）清洗作用

在表麵活性（xìng）劑的分子中（zhōng）同（tóng）時存在親水基和疏水基，使其具有在界麵上的吸附作用，以及在溶液中的膠團化作用，這是表麵活性劑（jì）具有（yǒu）清除汙垢作用的根本原（yuán）因。

1.表麵（miàn）活性劑的吸附與清（qīng）洗作用

（1）表麵（miàn）活性劑在氣一液界麵的吸附

在水（shuǐ）中表麵活性（xìng）劑的疏水基受到水的排擠，逐漸向氣一液界麵移（yí）動，親水基朝水裏。因此，在氣一液界（jiè）麵上的（de）表麵活性劑濃度大於溶液內的。表麵活性劑在界麵富集的性質稱為表麵活性劑的吸附性。當氣一（yī）液界麵表麵活性劑的吸附量達到最大值時，液麵上覆蓋一層碳氫鏈構成（chéng）的表麵層，改變了水的表麵性質，表麵張力降低，濕潤性提高，有利於汙垢清洗。

（2）表麵活性劑在（zài）固體表麵的吸附

表麵活性劑（jì）可以在（zài）固體表麵以單個離子或分子吸附。疏水基相同的非離子表麵活性劑（jì），聚氧乙烯鏈越短，親（qīn）水性越小，在固體表麵的吸附越（yuè）大。疏水基鏈越長（zhǎng）的表麵（miàn）活（huó）性劑對固（gù）體的吸附力越大。表麵活（huó）性劑以親水基靠近固（gù）體表麵，極性基朝向水側（cè）。當表麵活性劑的濃度達到臨界膠束濃度以後，吸附量達到最大值，固體汙垢的分散性（xìng）及其穩定性（xìng）增大。表麵活性劑的吸附，對於汙垢的（de）溶膠還具有抗阻聚的作用，既起（qǐ）到保護溶（róng）膠的（de）作用，因而使汙垢的膠體穩定分散，有利於清洗。

由（yóu）於一般的固體表麵帶負電，不容易吸附陰離子表麵活性劑。例如，汙垢中的炭黑和石蠟，以分子間的（de）範德華力與陰離子表麵活性劑的疏水基發生吸附，使其表麵的負電荷增加，汙垢顆粒之間以及汙垢和被清洗表麵（miàn）之間的（de）排斥力增加，因而有利於清洗（xǐ）。非離子表麵（miàn）活性劑以其（qí）非極性部分和汙垢的顆粒接觸，親水基伸向水中，從而在汙垢（gòu）顆（kē）粒的表麵（miàn）形成水化層，增加汙垢的分散穩定性，使汙垢不易再互相接近（jìn）而沉積。對於（yú）油汙（wū）的清洗，非離子（zǐ）表麵活性劑的效果比陰（yīn）離子表麵活（huó）性劑好（hǎo）。

在（zài）帶負電（diàn）荷的固體表麵，陽離子表麵活（huó）性劑隻能發生靜電吸附，使之形成電中性的疏水層。如果有更多的陽離子表麵活性劑，在疏水層的表麵（miàn）再形成第二吸附層，才能使固體表麵變成親水性的。但是，當進入（rù）漂洗（xǐ）工序時，表麵的陽離（lí）子表麵活性劑濃度降低，固體表麵（miàn）的電荷又反（fǎn）轉（zhuǎn）過去。可見陽離子表（biǎo）麵活性劑不宜作為清洗劑。

（3）表麵（miàn）活性劑在油-水界麵的吸附

表麵活性劑在油-水界麵的吸（xī）附使界麵張力降低（dī），促進清洗劑對固體表麵的潤（rùn）濕，從而使油汙卷縮，也有利於油汙的分散懸浮於溶液中，成為穩定的乳（rǔ）液。

2.表麵活性劑的膠束化和清洗作用

當溶液中（zhōng）的表麵活性劑達到臨界（jiè）膠束濃度時，表麵活（huó）性劑形成膠束。膠束的一（yī）個重（chóng）要作用是增溶（róng）。當表麵活性劑的濃度高於臨界膠束濃度以後，不溶於水（shuǐ）的液體物質溶解於表麵活（huó）性劑的膠束中，因而這些物質的表觀溶解度明顯高於在純（chún）水中的溶解度。這種增溶（róng）液不是真溶液，增溶量一般不大，溶液的性質（zhì）也未發生（shēng）變化（huà），不同於混合溶劑的增溶作用（yòng）使溶（róng）液的性質發生的變化。增溶的方式見圖3-13。增溶量的大小依次是（d）>（b）>（a）>（c）。

圖3-13膠束增溶的四種方式

圖P118頁

（a）球狀膠團；（b）層狀膠團；（c）棒狀膠團（tuán）；（d）小型膠團

在清洗中，如果表麵活性劑的濃度達不到臨界膠束濃度，表麵活性劑是以獨立的分（fèn）子（zǐ）或離（lí）子起作用的，隨表麵活性劑濃度的增（zēng）加，清洗（xǐ）性增強；當表麵活性劑達到（dào）臨界膠束濃度時，清洗（xǐ）性（xìng）最強，但是當濃度再（zài）加大，清洗性不會有大的改善。

此外，表麵活性劑的清（qīng）洗作（zuò）用還幾（jǐ）乎利用了表麵（miàn）活性劑的所有其他的主要（yào）性質。由於表麵張力的降低，從而產生濕潤、滲（shèn）透、乳化、剝（bāo）落、分散、發（fā）泡等（děng）作用，它們都有利於汙垢的去除。

但是，並非清洗作用良（liáng）好的表麵活性劑（jì）的其他（tā）作用都是好的。清洗作用不（bú）好，而其濕（shī）潤作用很強的表麵活性劑也很多。因此，隻能說清洗作用（yòng）好的（de）表麵活性劑，是那些相關作用能良好地均（jun1）衡協調的品種。

表麵活性劑的各種作用是由（yóu）其基本性質決定（dìng）的。但是應（yīng）該注意的是，盡管它對表麵張力的降低作用是最基本的，也是產生（shēng）其他有益作用的主要原因，但它並不（bú）是全部（bù）的作用。表麵活性劑的作用還受其種類一（yī）離子（zǐ）類型、分子量、分子結構、表麵活性劑相互搭配所產生的協同作用、助劑的種類和作用等的影響，其規律是錯綜複雜的。因此，單純測定表麵活性劑的表麵張力，難以推斷表麵活性劑（jì）的某種作用的優劣（liè）。

3.表麵活（huó）性劑的清洗（xǐ）過程（chéng）

在清洗過程中（zhōng），利用表麵活性劑的水溶液，從（cóng）固體表麵清除能溶於水的、不溶於水、固體的和液體的汙垢的基本步驟，都是先對被清洗固體表麵的潤濕，從（cóng）基底上去除汙垢（gòu）；再利用清洗（xǐ）劑的分散作用，使汙垢穩定地分散於溶（róng）液中。這兩（liǎng）步（bù）的效果（guǒ），均（jun1）取決於被清洗材料和（hé）汙垢間界（jiè）麵的（de）性質。

（1）固體汙垢的清（qīng）除

表麵活性劑從固體（tǐ）表麵清除汙垢的清洗過程（chéng），主要是以表（biǎo）麵活性劑在各種界（jiè）麵上的非特異吸附為基礎的，並與在某些固體汙垢顆（kē）粒上多價（jià）螯合物的特性吸（xī）附有關。表麵活性劑和多價金（jīn）屬離子借助（zhù）螯合物的這種特性吸附（fù），導致汙垢和被清洗表麵負電荷的增加，汙垢的質點（diǎn）和固體表麵帶相同電荷，相互排斥力（lì）增強，粘附強度下降。除此（cǐ）以外，在汙垢和被清洗表麵之間的吸附層內的鋪展壓增（zēng）大，以促進汙垢和被（bèi）清洗表麵上二（èr）價金屬離子（zǐ），如鈣（gài）離子的溶解，使汙垢鬆散。表麵活性劑的吸附，可（kě）使汙垢產生從被（bèi）清洗表麵卷離，進而引起界麵張力降低（dī）的作用。總之清洗（xǐ）劑組分的吸附，導致汙垢和被清洗表麵的（de）界麵性質發生改變，使（shǐ）汙垢質點容易（yì）脫落（luò）。

陰離子（zǐ）表麵活性劑更適合於清（qīng）洗固體汙垢，因（yīn）為它可使被清（qīng）洗（xǐ）表麵和固體汙垢表麵都帶負電荷，二者（zhě）的界（jiè）麵電（diàn）勢明顯增加（jiā），既有利於洗脫汙垢（gòu），又有利於防止再沉積。

陽（yáng）離子表麵活性劑的存在，反而使二者（zhě）間的表麵（miàn）電勢降低，甚至（zhì）消失，不利於固體汙垢的清洗。

非離子表麵活性劑被吸附（fù），由於可以在被清洗表麵和汙垢表（biǎo）麵之間形成一定的空間障礙，也有利（lì）於防止再沉積。

（2）液體汙垢的清除

用表麵活性劑水溶液清洗液體汙垢（gòu）的過程，首先是表麵活（huó）性劑溶液潤濕（shī）被清洗表麵o即使被清洗表麵已被液體汙垢完（wán）全覆蓋，一般的表麵活（huó）性劑也能較好（hǎo）地潤濕。

第二步是（shì）已潤濕了被清洗表麵（miàn）的表麵活性（xìng）劑溶液，把（bǎ）液體（tǐ）汙垢置換下來（lái），因為表麵活性劑的潤濕，使液體汙垢“卷縮”起來，油汙等（děng）液體汙垢由原來平鋪於被清洗表麵，卷縮成小球狀，並逐漸被衝洗離開表麵。清洗（xǐ）中的機械作用越強烈，清（qīng）除越（yuè）快。

第三步是脫離被清洗表麵（miàn）的液體汙垢進入清洗劑溶液中，在（zài）表麵活性劑和機械力的作用下，分散於溶液中，被乳化成0/W型（xíng）的乳液（yè）。由於被清洗表麵（miàn）也吸附了（le）表麵活性（xìng）劑溶（róng）液，液體汙垢一般（bān）不再返回粘附於表麵。液體汙垢隨廢液的排放而清除。

4.影（yǐng）響表（biǎo）麵活性劑清（qīng）洗效果的主要因素

清洗效率取決於表麵活性劑的化學結構、被清洗材料（liào）及表麵狀態、汙垢的組成和性質、清洗劑的組成（chéng）及各組分之間的相（xiàng）互（hù）作用，以及清洗（xǐ）工藝條（tiáo）件和水質狀況等。

（1）表麵活性劑的結（jié）構（gòu）和性質

一般而言有下述規律：

①疏水基的鏈增長，表麵活性劑的吸附性和對油汙的清除（chú）效果增大。

②烷基中沒有支鏈的表麵活性劑的潤濕性較差，但是清洗（xǐ）性能較（jiào）好；多支鏈的表麵活性劑有較好的（de）潤濕性，而清洗性欠佳。

③烷（wán）基中的碳數相同的表麵活性劑，當疏水基移向碳鏈的中心時，其吸附性和清洗性明顯降低，潤濕性顯著增加。

④鏈長對離子（zǐ）型表麵活（huó）性劑的清洗性、吸附性和潤濕性的影響，遠大於對非離（lí）子型表麵活（huó）性劑的影響。

⑤具有較高表麵活性和較低（dī）表麵張力的清洗劑溶液，對油汙有較強的增溶、乳化（huà）作用，有利於油汙的清除。

（2）被（bèi）清洗表麵（miàn）及其與汙垢的相互作用（yòng）

被（bèi）清洗（xǐ）表麵的（de）粗糙度越大，清洗的難度越大。與被清洗表麵發生（shēng）機械粘附的汙垢顆粒（lì）越小，越難以清（qīng）除，尤其是嵌在狹窄縫隙中且直（zhí）徑小於0.1µm的微小汙垢更難於清洗。當（dāng）汙垢和被清洗表麵帶相反的電荷時，汙垢對被清洗表麵借分子（zǐ）間力的粘附更強烈，更難（nán）於清除。當汙垢與被清洗表麵形成化學鍵合力時，要通過化學反應才能清除。

（3）助劑的組成和性質

中性電解（jiě）質的加入可以減小清洗體係的表麵張力，提高表（biǎo）麵活性，增加吸附量，降低cmc，從而改善清洗性（xìng）能，尤其對離子型表麵（miàn）活性劑的影響更大；能形成配合物的（de）電解質，有利於通過界麵，穿（chuān）透脂肪酸，使液-液界麵張力降低，激活表麵活性劑。硫酸鈉自身對（duì）油汙就有25%的清除率，它的加入顯然有助（zhù）於清洗率的提高。

另外（wài），二價金屬（shǔ）離（lí）子的螯合劑的存在，可減小硬水對表麵活性劑作用的影響。酶製劑的加入則可起到表麵活性劑所起（qǐ）不到的清洗效果（guǒ）。

（4）清洗技術和工藝條（tiáo）件

清洗過程的強化措施，例如機械力、加熱、超聲波等的應（yīng）用都有利於改善表麵活性劑的清洗效果。

水質狀況等都（dōu）是影響表（biǎo）麵（miàn）活性劑清洗效果的因素。