Моющее действие поверхностно-активных веществ

Важнейшим свойством, определяющим применение ПАВ, является моющее действие — способность очищать поверхность твердого тела от загрязнений. Наиболее актуально удаление твердых частиц, жировых пленок и загрязнений биологического происхождения.

Моющее действие ПАВ обусловлено комплексом коллоидно-химических процессов, включающим в себя следующие элементы.

1. Улучшение смачивания вследствие уменьшения поверхностного натяжения жидкости.

Смачивание является начальным этапом не только моющего действия, но и других аспектов применения ПАВ. В присутствии ПАВ снижается поверхностное натяжение на границе «загрязнение — раствор», что способствует смачиванию, преодолению сил адгезии между очищаемой поверхностью и загрязнением и отрыву загрязнения от поверхности.

• 44 Условия смачивания обсуждались в параграфе 6.2.
• 2. Диспергирование и солюбилизацию загрязнений.

Диспергирование загрязнений происходит при пептизации крупных частиц твердой фазы (пыли, грязи) и эмульгировании нерастворимых в воде жидкостей.

и О пептизации см. в параграфе 2.4.

Эмульгирование жидких загрязнений обычно сопровождается их солюбилизацией — растворением в мицеллах ПАВ. Нерастворимые в воде органические вещества, такие как жиры, солюбилизируются в водных растворах коллоидных ПАВ.

Мицеллообразование в растворах коллоидных ПАВ разобрано в подпараграфе 9.3.2.

Неполярные углеводородные молекулы загрязнения закрепляются во внутренней неполярной части мицеллы за счет возникающих между ними гидрофобных взаимодействий; размер мицеллы при этом несколько увеличивается (рис. 9.14, а). При солюбилизации полярных загрязнений их молекулы встраиваются в мицеллу ПАВ (рис. 9.14, б) или закрепляются на ее поверхности (рис. 9.14, в).

Рис. 9.14. Солюбилизация загрязнений:

а — неполярные загрязнения; 6 — полярные загрязнения, встраивающиеся в структуру мицеллы; в — полярные загрязнения с несколькими полярными группами на поверхности мицеллы ПАВ Солюбилизация является важнейшим этапом моющего действия ПАВ, но также имеет и самостоятельное значение при приготовлении эмульсий смазочных жидкостей, лекарственных форм, косметических препаратов и пищевых продуктов, в некоторых технологических процессах.

3. Стабилизацию образовавшейся дисперсной системы.

Адсорбция ПАВ на поверхности твердых загрязнений придает им агрегативную устойчивость и препятствует повторному оседанию загрязнений на отмываемую поверхность.

• 44 Агрегативная устойчивость обсуждалась в гл. 4.
• 4. Пенообразование, которое механически перемещает загрязнения от очищаемой поверхности.

Примерно половина мирового объема производства ПАВ используется в моющих средствах и бытовой химии (детергенты), вторая половина находит применение в промышленности — для улучшения смачивания в бумажной и текстильной промышленности, при флотации руд, для адсорбционного понижения прочности при резке и фрезерной обработке металлов; для регулирования агрегативной устойчивости при бурении глинистых пород, для повышения нефтеотдачи. ПАВ служат эмульгаторами, стабилизаторами дисперсных систем разных типов, входят в состав многих смазочных материалов.

ПАВ, обладающие высокой поверхностной активностью, но не образующие мицелл в объеме раствора (спирты, фенолы), не обладают моющим действием.

Резюме

Моющее действие ПАВ обусловлено комплексом коллоидно-химических процессов, включающим в себя смачивание, диспергирование и солюбилизацию загрязнений, стабилизацию образовавшейся дисперсной системы, мицеллообразование ПАВ в объеме моющей жидкости, пенообразование, фазовые превращения и др.