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          泡沫越多,去污能力越強?事實果真如此嗎
          發布時間:2021-09-28
          出品:科普中國
          制作:魯聞生(中國科學院化學研究所)
          監制:中國科學院計算機網絡信息中心

            在選購洗液時你通常會考慮哪些因素?很多洗衣液的廣告在宣傳其產品時會著重突出洗衣起泡的特點,以此來說明洗衣效果非常好。

            但是,泡泡的多少真的和洗衣服的效果有關嗎?我們清潔用的洗衣液、洗潔精又是什么物質呢?

            

            圖片來源:veer圖庫

          洗滌劑“升級”記

            早在幾千年前,人們就知道利用自然界的天然產物,如皂莢、茶籽餅、無惠籽、馬粟等來洗滌衣服。但是這些天然產物的來源有限,故無法大批量生產。

            17世紀末出現了肥皂,它在水中具有濕潤、乳化、起泡、增溶、懸浮等性能,表現出顯著的去污效力。但那時的肥皂不能在硬水(指含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水)中使用,因為硬水中的鈣、鎂離子可使肥皂失去洗滌能力,還會在織物上形成鈣皂和鎂皂從而使織物泛黃、變灰。

            第二次世界大戰后,石油工業為洗滌劑提供了原料和中間體,促進了合成洗滌劑的高速發展。

            合成洗滌劑是由合成的表面活性劑和輔助組分混合而成的具有洗滌功能的復配制品,溶解方便,使用時省時、省力,去污力強,用量又少,逐漸替代了肥皂。

          合成洗滌劑為什么能去污?

            這與洗滌劑組分所含活性物(主要指表面活性劑)的分子結構有關。

            當一種液體和其他物質接觸時,液體的表面層分子與內部分子的受力情況是不同的。

            例如,在液體和空氣接觸時,液體內部的分子受到周圍分子的吸引力是均勻的;而液體表面層分子,由于分子上部的空氣對這些分子的吸引力較小,結果液體內部分子對表面層分子的吸引力大于空氣的吸引力。

            

            分子在液相內部和表面所受不同引力的示意(作者繪制)

            總體來看,表面層分子受到液相內部的吸引力,它有向液相內部遷移的趨勢,所以液體的表面就具有向內收縮的傾向,而呈現球形(如草葉上的露珠)。

            

            草葉上的露珠(作者拍攝)

            這種沿著液體表面,垂直作用于單位長度上的緊縮力叫作表面張力。液體表面張力的存在,使液體不易發揮潤濕、滲透、乳化、去污等作用,也就無法進行有效的洗滌。

            為此,常在液體中加入一種物質來降低液體的表面張力,這種物質就是表面活性劑。

            表面活性劑的分子具有共同的結構特征——由兩種不同的原子基團組成,一種是親水基團,與水分子的作用力較強;另一種是親油基團,又稱為憎水基團或疏水基團,它與水分子不易接近,卻容易與“油”性(如烷烴)分子接近。

            表面活性劑分子的雙親結構決定了它在溶液中的存在方式。當表面活性劑溶于水后,分子中親水的部分傾向于留在水中,疏水的部分則傾向于逃離水分子的包圍,翹出水面。

            每個表面活性劑分子都有這種傾向,必然造成許多表面活性劑分子分布在表面上,導致水溶液的表面張力發生明顯下降。

            表面活性劑的種類繁多,應用也極其廣泛,常用作洗滌劑、起泡劑、乳化劑、分散劑、增溶劑等。也可用于殺菌、緩蝕、防腐、織物柔軟和抗靜電等方面。

          洗衣液泡沫越多,清潔能力越強?

            泡沫是空氣分散在液體中的一種現象。通過攪拌等作用,空氣進入洗滌劑溶液中,洗滌劑的活性分子或離子能定向地吸附在空氣與溶液的界面上,親水基團被水分子包圍,在界面上生成一層薄膜,即泡沫。

            當氣泡表面吸附的定向排列的洗滌劑分子達到一定濃度時,氣泡壁就形成一層堅固的膜,不易破裂也不易合并。由于氣泡的相對密度小于水,這樣氣泡上升到液面,又把液面上的一層活性物分子吸附上去。

            因此,跑出液面的氣泡壁上,兩層活性物分子的疏水基團都是朝向空氣。

            

            泡沫形成示意圖(作者繪制)

            傳統上,在肥皂作為主要洗滌用品的年代,泡沫是洗滌力的重要量度。泡沫對于污垢,特別是固體污垢粒子有選擇性的吸附作用,從而有利于洗滌。

            例如,有一種泡沫去污法,就是利用固體吸附于氣泡的原理,有效地抹去汽車表面的污粒而不會擦傷汽車表面的油漆。因此,在制定合成洗滌劑配方時,往往考慮調整配方的泡沫大小而加入增泡劑、穩泡劑。

            但是,以起泡力和穩泡力的大小來評價洗滌劑的效力是不客觀的,泡沫過多或泡沫經久不消除,對洗滌各種器具是不利的。

            尤其是洗衣機中使用泡沫較多的洗滌劑是不受歡迎的,此時需加抑泡劑。因此,一些低泡洗滌劑對于降低或減少環境污染是有力的。

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            在合成洗滌劑中,除了表面活性劑之外,還要按照一定的配方組合加一些有機和無機的洗滌輔助成分。它們含量不高,但作用不容小覷。

           ?。?span lang="en-US">1)無機鹽助劑。如三聚磷酸鈉可提高污垢的懸浮能力,防止污垢再沉積到織物上去。

           ?。?span lang="en-US">2)有機助劑。有機螯合劑可去除硬水中的金屬離子。

           ?。?span lang="en-US">3)熒光增白劑。熒光增白劑是利用光學上的作用,增加日光下白度的一種制劑。因此又稱光學增白劑。應該指出的是,熒光增白只是光學上的增亮補色,并不能代替漂白。

           ?。?span lang="en-US">4)酶制劑。酶是一種天然催化劑,它的選擇性極高,不同的酶具有不同的用途。蛋白酶能去除血漬、牛奶、肉汁、汗漬等,將這些蛋白質分解成水溶性的氨基酸或肽。在人的皮脂污垢中難以去除的是三脂肪酸甘油酯,如在衣領污垢中有70%80%是皮脂污垢,脂肪酶恰恰能分解這些污垢。淀粉酶能將巧克力、土豆泥、面條、米飯等污漬水解成糊精或麥芽糖。纖維素酶能去除織物表面的微毛和小絨球,從而達到保護色澤、清除微粒污垢、保持白度、軟化織物的作用。

            

            洗衣液外包裝標注的表面活性劑、酶制劑等主要成分(作者拍攝)

            可見,隨著現代洗滌劑的產生,泡沫正在逐漸失去它原來的意義。但對于一部分消費者,還是希望洗滌劑泡沫豐富,這主要是心理作用,因為泡沫使人們感覺到洗滌劑的存在。

            這一點,類似于人們誤認為粘稠的洗滌劑濃度高,較稀的洗滌劑濃度低。

            其實,洗滌和漂洗都是很復雜的過程,泡沫與洗滌劑去污力之間的關系不是確定的關系。

          參考文獻:

            [1] 唐育民主編,合成洗滌劑及其應用,20065月,中國紡織出版社。

            [2] 陳宗琪,王光信,徐桂英編,膠體與界面化學,20018月,高等教育出版社。

            [3] GB/T 5327-2008,表面活性劑術語。

            [4] 江龍編著,膠體化學概論,20021月,科學出版社。

            [5] 劉云,洗滌劑——原理原料工藝配方,19989月,化學工業出版社。

            [6] 華章熙、徐清編著,洗滌劑酶應用手冊,19997月,中國輕工業出版社。

            [7] GB/T 13174-2008衣料用洗滌劑去污力及循環洗滌性能的測定。

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