1. Gainazaleko tentsioa
Likido baten gainazalean luzera-unitateko uzkurdura-indarrari gainazal-tentsioa deritzo, N • m-1-tan neurtua.
2. Gainazaleko jarduera eta gainazal-aktibo
Disolbatzaileen gainazaleko tentsioa murrizteko gai den propietateari gainazaleko jarduera deritzo, eta gainazaleko jarduera duten substantziei gainazaleko substantzia aktiboak.
Gainazaleko agenteak mizelak eta bestelako agregakinak sor ditzaketen gainazaleko substantzia aktiboak dira, ur-disoluzioetan, gainazaleko jarduera handia dutenak eta bustitzeko, emultsionatzeko, aparra sortzeko, garbitzeko eta beste funtzio batzuk dituztenak.
3. Gainazal-aktiboen egitura molekularraren ezaugarriak
Gainazal-aktiboek egitura eta propietate bereziak dituzten konposatu organikoak dira, bi faseen arteko gainazaleko tentsioa edo likidoen (normalean ura) gainazaleko tentsioa nabarmen alda dezaketenak, eta bustitzeko, aparra sortzeko, emultsionatzeko eta garbitzeko propietateak dituztenak.
Egiturari dagokionez, surfaktanteek ezaugarri komuna dute: bi talde funtzional desberdin dituzte beren molekuletan. Mutur bat olioan disolbagarria baina uretan disolbaezina den kate luzeko talde ez-polar bat da, talde hidrofobo edo talde hidrofobo gisa ezagutzen dena. Talde hidrofobo hauek, oro har, hidrokarburo kate luzekoak dira, batzuetan fluor organikoa, organosilizioa, organofosforoa, organostaño kateak, etab. Beste muturra uretan disolbagarria den talde funtzional bat da, hots, talde hidrofilo edo talde hidrofilo bat. Talde hidrofiloak nahikoa hidrofilitate izan behar du surfaktante osoa uretan disolbagarria izan dadin eta beharrezko disolbagarritasuna izan dezan. Surfaktanteetan talde hidrofilo eta hidrofoboak daudenez, fase likidoaren gutxienez fase batean disolba daitezke. Surfaktanteen propietate hidrofiliko eta oleofilikoei anfifilitate deitzen zaie.
4. Gainazal-aktiboen motak
Gainazal-aktiboek molekula anfifilikoak dira, talde hidrofoboak eta hidrofiloak dituztenak. Gainazal-aktiboen talde hidrofoboak, oro har, kate luzeko hidrokarburoez osatuta daude, hala nola C8-C20 alkilo kate zuzenez, C8-C20 alkilo kate adarkatuz, alkilfeniloz (8-16 alkilo karbono atomo dituena), etab. Talde hidrofoboen arteko aldea batez ere karbono hidrogeno kateen egitura-aldaketetan datza, alde nahiko txikiekin, talde hidrofilo mota gehiago dauden bitartean. Beraz, gainazal-aktiboen propietateak batez ere talde hidrofoboen tamaina eta formaz gain, talde hidrofilikoekin lotuta daude. Talde hidrofilikoen egitura-aldaketak talde hidrofoboenak baino handiagoak dira, beraz, gainazal-aktiboen sailkapena, oro har, talde hidrofilikoen egituran oinarritzen da. Sailkapen hau batez ere talde hidrofiloak ionikoak diren ala ez kontuan hartzen da, anionikoak, kationikoak, ez-ionikoak, zwitterionikoak eta beste gainazal-aktibo mota berezi batzuetan banatuz.
5. Gainazal-aktiboen ur-disoluzioaren ezaugarriak
① Gainazal-aktiboen adsorzioa interfazeetan
Gainazal-aktiboen molekulek talde lipofiloak eta hidrofiloak dituzte, eta horrek molekula anfifiloak bihurtzen ditu. Ura likido oso polarra da. Gainazal-aktiboek uretan disolbatzen direnean, polaritate-antzekotasunaren eta polaritate-diferentziaren aldarapenaren printzipioaren arabera, haien talde hidrofiloak ur-fasera erakartzen dira eta uretan disolbatzen dira, eta haien talde lipofilikoek, berriz, ura uxatu eta ura uzten dute. Ondorioz, gainazal-aktiboen molekulak (edo ioiak) bi faseen arteko interfazean adsorbatzen dira, bi faseen arteko tentsio interfazala murriztuz. Zenbat eta gainazal-aktiboen molekula (edo ioi) gehiago adsorbatu interfazean, orduan eta handiagoa izango da tentsio interfazala gutxitzea.
② Adsorzio-mintzaren propietate batzuk
Adsorzio-mintzaren gainazaleko presioa: Gainazal-aktiboek gas-likido interfazean adsorzio-mintz bat osatzen dute. Marruskadurarik gabeko plaka flotatzaile mugikor bat interfazean jartzen bada eta plaka flotatzaileak adsorzio-mintza disoluzioaren gainazalean zehar bultzatzen badu, mintzak presioa egiten dio plaka flotatzaileari, eta horri gainazaleko presioa deritzo.
Gainazaleko biskositatea: Gainazaleko presioa bezala, gainazaleko biskositatea molekula-film disolbaezinek erakusten duten propietate bat da. Platinozko eraztun bat metalezko hari mehe batekin eseki, bere planoa hustubideko uraren gainazalarekin kontaktuan jarri, platinozko eraztuna biratu, uraren biskositateak platinozko eraztuna oztopatzen du, eta anplitudea pixkanaka ahuldu egiten da, horren arabera gainazaleko biskositatea neurtu ahal izateko. Metodoa hau da: lehenik eta behin, ur puruaren gainazalean esperimentuak egin, anplitudearen ahultzea neurtu, ondoren gainazaleko aurpegi-maskararen eraketaren ondoren ahultzea neurtu eta gainazaleko aurpegi-maskararen biskositatea kalkulatu bien arteko aldearekin.
Gainazaleko biskositatea aurpegiko maskararen gainazaleko sendotasunarekin estuki lotuta dago. Adsorzio-filmak gainazaleko presioa eta biskositatea dituenez, elastikoa izan behar du. Zenbat eta handiagoa izan adsorzio-mintzaren gainazaleko presioa eta biskositatea, orduan eta handiagoa da bere elastikotasun-modulua. Gainazaleko adsorzio-filmaren elastikotasun-modulua oso garrantzitsua da aparra egonkortzeko prozesuan.
③ Mizelen eraketa
Gainazal-aktiboen disoluzio diluituek disoluzio idealen legeak jarraitzen dituzte. Gainazal-aktiboen adsorzio-kantitatea disoluzio baten gainazalean handitzen da disoluzioaren kontzentrazioarekin. Kontzentrazioa balio jakin batera iristen denean edo gainditzen duenean, adsorzio-kantitatea ez da gehiago handitzen. Disoluzioan dauden gainazal-aktibo molekula gehiegizko hauek desordenatuta daude edo modu erregularrean existitzen dira. Praktikak eta teoriak erakutsi dute disoluzioan agregatuak eratzen dituztela, eta horiei mizela deitzen zaie.
Mizela-kontzentrazio kritikoa: Gainazal-aktiboek disoluzio batean mizelak eratzeko gutxieneko kontzentrazioari mizela-kontzentrazio kritikoa deritzo.
④ Gainazal-aktibo arruntaren CMC balioa.
6. Oreka hidrofilo eta oleofiloaren balioa
HLB-k hidrofiliko lipofiliko oreka esan nahi du, eta gainazal-aktibo baten talde hidrofiliko eta lipofilikoen oreka hidrofiliko eta lipofiliko balioak adierazten ditu, hau da, gainazal-aktiboaren HLB balioa. HLB balio altu batek molekularen hidrofilikotasun handia eta lipofilikotasun ahula adierazten du; Aitzitik, lipofilikotasun handia eta hidrofilikotasun ahula ditu.
① HLB Balioari buruzko Araudia
HLB balioa balio erlatiboa da, beraz, HLB balioa estandar gisa formulatzerakoan, propietate hidrofiloak ez dituen parafinaren HLB balioa 0-an ezartzen da, eta uretan disolbagarritasun handia duen sodio dodezil sulfatoaren HLB balioa, berriz, 40-an. Beraz, gainazal-aktiboen HLB balioa, oro har, 1-40 tartean dago. Oro har, 10 baino HLB balio txikiagoak dituzten emultsionatzaileak lipofiloak dira, eta 10 baino handiagoak dituztenak, berriz, hidrofiloak. Beraz, lipofilitatetik hidrofilitaterako inflexio-puntua 10 ingurukoa da.
7. Emultsio eta disolbatze efektuak
Bi likido nahastezin, bata bestean partikulak (tantak edo kristal likidoak) barreiatuz eratutakoak, emultsio deitzen dira. Emultsio bat eratzean, bi likidoen arteko gainazaleko azalera handitzen da, sistema termodinamikoki ezegonkor bihurtuz. Emultsioa egonkortzeko, hirugarren osagai bat - emultsionatzailea - gehitu behar da sistemaren gainazaleko energia murrizteko. Emultsionatzaileak gainazal-aktiboen artean daude, eta haien funtzio nagusia emultsionatzaile gisa jardutea da. Tantak emultsio batean dauden faseari fase barreiatua (edo barneko fasea, fase eten bat) deitzen zaio, eta elkarrekin lotutako beste faseari medio barreiatua (edo kanpoko fasea, fase jarraitua).
① Emultsionatzaileak eta emultsioak
Ohiko emultsioek ur edo ur-disoluzio fase bat dute, eta urarekin nahastezin diren konposatu organikoen beste fase bat, hala nola olioak, argizariak, etab. Urak eta olioak sortutako emultsioa bi motatan bana daiteke, haien dispertsioaren arabera: uretan barreiatutako olioak ur-olio emultsioa osatzen du, O/W (olioa/ura) bidez irudikatuta; olioan barreiatutako urak ur-olio emultsioa osatzen du, W/O (ura/olioa) bidez irudikatuta. Horrez gain, olioan uretan ur W/O/W eta olioan uretan olioan O/W/O emultsio konplexuak ere sor daitezke.
Emultsionatzaileak emultsioa egonkortzen du aurpegi-tentsioa murriztuz eta aurpegi-maskara monogeruza bat eratuz.
Emultsionatzaileen eskakizunak emultsionatzean: a: emultsionatzaileek bi faseen arteko interfazean adsorbatu edo aberastu ahal izan behar dute, gainazaleko tentsioa murriztuz; b: Emultsionatzaileek partikulei karga elektrikoa eman behar diete, partikulen arteko aldentze elektrostatikoa eraginez edo partikulen inguruan babes-film egonkor eta biskoso bat sortuz. Beraz, emultsionatzaile gisa erabiltzen diren substantziek talde anfifilikoak izan behar dituzte emultsionatzaile efektuak izateko, eta gainazal-aktiboek eskakizun hori bete dezakete.
② Emultsioen prestaketa metodoak eta emultsioen egonkortasunean eragina duten faktoreak
Bi metodo daude emultsioak prestatzeko: bata metodo mekanikoak erabiltzea da likidoa beste likido batean partikula txikitan sakabanatzeko, eta hori erabili ohi da industrian emultsioak prestatzeko; beste metodo bat da likido bat egoera molekularrean beste likido batean disolbatzea eta gero behar bezala elkartzen uztea emultsio bat osatzeko.
Emultsioen egonkortasunak partikulen agregazioari aurre egiteko eta faseen bereizketa eragiteko duten gaitasunari egiten dio erreferentzia. Emultsioak energia aske esanguratsua duten sistema termodinamikoki ezegonkorrak dira. Beraz, emultsio baten egonkortasunak, hain zuzen ere, sistemak oreka lortzeko behar duen denborari egiten dio erreferentzia, hau da, sistemako likido batek bereizteko behar duen denborari.
Aurpegiko maskaran alkohol gantzatsua, azido gantzatsua eta amina gantzatsua bezalako molekula organiko polarrak daudenean, mintzaren indarra nabarmen handitzen da. Hori gertatzen da interfazearen adsorzio-geruzan dauden emultsionatzaile molekulek alkohol, azido eta amina bezalako molekula polarrarekin elkarreragiten dutelako "konplexu" bat osatzeko, eta horrek interfazearen aurpegiko maskararen indarra handitzen du.
Bi edo gehiago gainazal-aktiboz osatutako emultsionatzaileei emultsionatzaile mistoak deritze. Emultsionatzaile mistoak ur/olio interfazean itsasten dira, eta molekulen arteko elkarrekintzek konplexuak sor ditzakete. Molekulen arteko elkarrekintza sendoa dela eta, gainazaleko tentsioa nabarmen murrizten da, gainazalean itsasten den emultsionatzailearen kopurua nabarmen handitzen da, eta sortutako gainazaleko aurpegiko maskararen dentsitatea eta indarra handitzen dira.
Tanten kargak eragin handia du emultsioen egonkortasunean. Emultsio egonkorrek normalean karga elektrikoak dituzten tantak izaten dituzte. Emultsionatzaile ionikoak erabiltzean, gainazalean adsorbatutako emultsionatzaile ioiek beren talde lipofiloak fase oliotsuan sartzen dituzte, eta talde hidrofiloak, berriz, fase urtsuan daude, eta horrela tantak kargatuta daude. Emultsioaren tantek karga bera dutenez, elkar uxatzen dute eta ez dira erraz aglomeratzen, eta horrek egonkortasuna handitzen du. Ikus daiteke zenbat eta emultsionatzaile ioi gehiago adsorbatu tantetan, orduan eta handiagoa dela haien karga, eta orduan eta handiagoa dela tanta koaleszentzia saihesteko gaitasuna, emultsio sistema egonkorragoa bihurtuz.
Emultsio-sakabanatzaile-euskarriaren biskositateak eragin handia du emultsioaren egonkortasunean. Oro har, zenbat eta biskositate handiagoa izan sakabanatzaile-euskarriarena, orduan eta handiagoa da emultsioaren egonkortasuna. Hau da, sakabanatzaile-euskarriaren biskositatea handia delako, eta horrek likido-tanten mugimendu browndarra asko oztopatzen du, tanten arteko talka moteltzen du eta sistema egonkor mantentzen du. Emultsioetan disolbagarriak diren polimero-substantziak sistemaren biskositatea handitu eta emultsioaren egonkortasuna hobetu dezakete. Horrez gain, polimeroak aurpegi-maskara solido bat ere sor dezake, emultsio-sistema egonkorragoa bihurtuz.
Kasu batzuetan, hauts solidoa gehitzeak emultsioa egonkortu dezake. Hauts solidoa ez dago uretan, olioan edo interfazean, olioaren eta uraren bustitzeko gaitasunaren arabera hauts solidoan. Hauts solidoa ez badago guztiz urez bustitzen eta olioak busti badezake, ur-olio interfazean geratuko da.
Hauts solidoak emultsioa egonkortzen ez duen arrazoia da interfazean bildutako hautsak ez duela interfazearen aurpegi-maskara indartzen, interfazearen adsorzio-emultsionatzaile molekulen antzekoa dena. Beraz, hauts solidoaren partikulak interfazean zenbat eta hurbilago antolatuta egon, orduan eta egonkorragoa izango da emultsioa.
Gainazal-aktiboek gaitasuna dute uretan disolbaezinak edo apur bat disolbagarriak diren konposatu organikoen disolbagarritasuna nabarmen handitzeko, mizelak ur-disoluzioan eratu ondoren, eta disoluzioa gardena da une horretan. Mizelen efektu horri disolbagarritasuna deritzo. Disolbagarritasun-efektuak sor ditzaketen gainazal-aktiboei disolbatzaile deitzen zaie, eta disolbagarritzen diren konposatu organikoei disolbatutako konposatuak.
8. Aparra
Aparrak paper garrantzitsua jokatzen du garbiketa prozesuan. Aparra gasa likido edo solido batean barreiatzen den dispertsio sistemari egiten dio erreferentzia. Gasa dispertsio fasea da, eta likidoa edo solidoa dispertsio medioa. Lehenengoari apar likidoa deitzen zaio, eta bigarrenari apar solidoa, hala nola apar plastikoa, apar beira, apar zementua, etab.
(1) Aparra sortzea
Aparra hemen likido-film batek bereizitako burbuilen multzoari egiten dio erreferentzia. Fase sakabanatuaren (gasa) eta ingurune sakabanatuaren (likidoa) arteko dentsitate-alde handia dela eta, eta likidoaren biskositate txikia dela eta, aparra beti igo daiteke likido-mailara azkar.
Aparra eratzeko prozesua gas kantitate handia likidora ekartzea da, eta likidoko burbuilak azkar itzultzen dira gainazalera, likido eta gas kantitate txiki batek bereizitako burbuila agregatu bat sortuz.
Aparrak bi ezaugarri nabarmen ditu morfologian: bata, fase sakabanatu gisa burbuilak askotan poliedrikoak direla da, burbuilen elkargunean likido-filma mehetzeko joera dagoelako, burbuilak poliedriko bihurtuz. Likido-filma neurri batean mehetzen denean, burbuilak hautsi egingo dira; Bigarrena, likido puruak ezin du apar egonkorrik sortu, baina aparra sor dezakeen likidoa gutxienez bi osagai edo gehiagokoa da. Gainazal-aktiboen ur-disoluzioa aparra erraz sortzeko sistema tipikoa da, eta aparra sortzeko duen gaitasuna beste propietate batzuekin ere lotuta dago.
Aparra sortzeko gaitasun ona duten gainazal-aktiboei apar-agente deritze. Apar-agenteak apar-ahalmen ona badu ere, baliteke sortutako aparra denbora luzez ezin mantentzea, hau da, baliteke bere egonkortasuna ez izatea ona. Aparraren egonkortasuna mantentzeko, askotan aparraren egonkortasuna handitu dezakeen substantzia bat gehitzen zaio apar-agenteari, apar-egonkortzailea deritzona. Apar-egonkortzaile erabilienak lauroil dietanolamina eta dodezil dimetil amina oxidoa dira.
(2) Aparraren egonkortasuna
Aparra sistema termodinamikoki ezegonkorra da, eta azken joera da sistemako likidoaren azalera osoa gutxitzea eta energia askea gutxitzea burbuilak hautsi ondoren. Apar-kentzeko prozesua gasa bereizten duen likido-filmak lodiera aldatzen duen prozesua da, hautsi arte. Beraz, aparraren egonkortasuna batez ere likidoaren isurketa-abiadurak eta likido-filmaren indarrak zehazten dute. Beste hainbat faktore eragingarri daude.
① Gainazaleko tentsioa
Energiaren ikuspuntutik, gainazaleko tentsio baxua aparra eratzeko aldekoagoa da, baina ezin du aparraren egonkortasuna bermatu. Gainazaleko tentsio baxua, presio-diferentzia baxua, likidoaren isurketa-abiadura motela eta likido-filmaren mehetze motela lagungarriak dira aparraren egonkortasunerako.
② Gainazaleko biskositatea
Aparraren egonkortasuna zehazten duen faktore nagusia likido-filmaren erresistentzia da, eta hori batez ere gainazaleko adsorzio-filmaren sendotasunak zehazten du, gainazaleko biskositatearen bidez neurtua. Esperimentuek erakusten dute gainazaleko biskositate handiagoa duen disoluzioak sortutako aparrak iraupen luzeagoa duela. Hau horrela da gainazalean adsortutako molekulen arteko elkarrekintzak mintzaren erresistentzia handitzen duelako, eta horrela aparraren iraupena hobetzen duelako.
③ Disoluzioaren biskositatea
Likidoaren biskositatea handitzen denean, likido-filmeko likidoa ez da erraz isurtzen, eta likido-filmaren lodiera mehetzeko abiadura motela da, eta horrek likido-filmaren haustura-denbora atzeratzen du eta aparraren egonkortasuna handitzen du.
④ Gainazaleko tentsioaren 'konponketa' efektua
Likido-filmaren gainazalean adsorbatutako gainazal-aktiboek likido-filmaren gainazalaren hedapenari edo uzkurdurari aurre egiteko gaitasuna dute, eta horri konponketa-efektua deitzen diogu. Hau gertatzen da gainazalean adsorbatutako gainazal-aktiboen film likido bat dagoelako, eta haren azalera zabaltzeak gainazalean adsorbatutako molekulen kontzentrazioa murriztuko du eta gainazaleko tentsioa handituko du. Gainazala gehiago zabaltzeak ahalegin handiagoa eskatuko du. Alderantziz, gainazalaren uzkurdurak gainazalean adsorbatutako molekulen kontzentrazioa handituko du, gainazaleko tentsioa murriztuz eta uzkurdura gehiago oztopatuz.
⑤ Gasaren difusioa film likido batean zehar
Kapilaritate-presioa dagoenez, apar-burbuila txikien presioa burbuila handiena baino handiagoa da, eta horrek burbuila txikietako gasa presio baxuko burbuila handietara barreiatzea eragingo du likido-filmaren bidez, eta ondorioz, burbuila txikiak txikiagoak, burbuila handiak handiagoak eta, azkenean, aparra apurtuko da. Gainazal-aktibo bat gehitzen bada, aparra uniformea eta trinkoa izango da aparra sortzean, eta ez da erraza apar-kentzea. Gainazal-aktibo bat likido-filmean estu kokatuta dagoenez, zaila da aireztatzea, eta horrek aparra egonkorragoa egiten du.
⑥ Gainazaleko kargaren eragina
Apar-likidozko filma sinbolo berarekin kargatzen bada, likidozko filmaren bi gainazalek elkar uxatu egingo dute, likidozko filma mehetzea edo suntsitzea eragotziz. Gainazal-aktibo ionikoek egonkortze-efektu hori eman dezakete.
Ondorioz, likido-filmaren erresistentzia da aparraren egonkortasuna zehazteko faktore nagusia. Apar-eragileen eta apar-egonkortzaileen gainazal-aktibo gisa, gainazalean adsorbatutako molekulen estutasuna eta sendotasuna dira faktore garrantzitsuenak. Gainazalean adsorbatutako molekulen arteko elkarrekintza sendoa denean, adsorbatutako molekulak estuki antolatuta daude, eta horrek ez du soilik gainazaleko aurpegi-maskararen beraren erresistentzia handia eragiten, baita gainazaleko aurpegi-maskararen ondoko disoluzioa zaildu egiten du gainazaleko biskositate handia dela eta, beraz, nahiko zaila da likido-filma drainatzea, eta likido-filmaren lodiera erraz mantentzen da. Gainera, gainazaleko molekulen estuki antolatuta daudenez, gas-molekulen iragazkortasuna murriztu dezakete eta, beraz, aparraren egonkortasuna handitu.
(3) Aparra suntsitzea
Aparra suntsitzeko oinarrizko printzipioa aparra sortzeko baldintzak aldatzea edo aparraren egonkortasun faktoreak ezabatzea da, beraz, bi apar-kentzeko metodo daude, fisikoa eta kimikoa.
Aparra kentzeko prozesu fisikoa aparra sortzeko baldintzak aldatzea da, apar-soluzioaren konposizio kimikoa aldatu gabe mantenduz. Adibidez, kanpoko indarren asaldura, tenperatura edo presio aldaketa eta ultrasoinuen tratamendua aparra kentzeko metodo fisiko eraginkorrak dira.
Apar-kentzeko metodo kimikoa apar-sortzailearekin elkarreragiteko substantzia batzuk gehitzean datza, aparreko likido-filmaren indarra murrizteko, eta ondoren aparraren egonkortasuna murrizteko apar-kentzeko helburua lortzeko. Substantzia horiei apar-kentzaileak deitzen zaie. Apar-kentzaile gehienak gainazal-aktiboei buruzkoak dira. Beraz, apar-kentzeko mekanismoaren arabera, apar-kentzaileek gainazaleko tentsioa murrizteko gaitasun handia izan behar dute, gainazalean erraz adsorbatu behar dira eta gainazalean adsorbatutako molekulen arteko elkarrekintza ahulak izan behar dituzte, adsorbatutako molekulen egitura nahiko soltea sortuz.
Apar-kontrako hainbat mota daude, baina gehienak gainazal-aktibo ez-ionikoak dira. Gainazal-aktibo ez-ionikoek apar-kontrako propietateak dituzte hodei-puntuaren ondoan edo gainetik, eta apar-kontrako gisa erabiltzen dira normalean. Alkoholak, batez ere adarkadura-egitura dutenak, gantz-azidoak eta esterrak, poliamidak, fosfatoak, silikona-olioak, etab., ere apar-kontrako bikain gisa erabiltzen dira normalean.
(4) Aparra eta garbiketa
Ez dago erlazio zuzenik aparraren eta garbiketa-efektuaren artean, eta apar kantitateak ez du esan nahi garbiketa-efektua ona edo txarra denik. Adibidez, gainazal-aktibo ez-ionikoen apar-errendimendua xaboia baino askoz okerragoa da, baina haien garbiketa-ahalmena xaboia baino askoz hobea da.
Kasu batzuetan, aparra lagungarria da zikinkeria kentzeko. Adibidez, etxean mahai-tresnak garbitzean, detergentearen aparrak eroritako olio tantak kentzen ditu; alfonbrak garbitzean, aparrak hautsa eta hautsak bezalako zikinkeria solidoak kentzen laguntzen du. Gainera, aparra batzuetan erabil daiteke detergentearen eraginkortasuna adierazteko, olio-orban koipetsuak detergentearen aparra inhibitzen baitute. Olio-orban gehiegi eta detergente gutxiegi dagoenean, ez da aparrik egongo edo jatorrizko aparra desagertuko da. Batzuetan, aparra ere erabil daiteke garbiketa garbia den adierazteko. Garbiketa-soluzioan dagoen apar kopurua gutxitu egiten denez detergentearen edukia gutxitu ahala, garbiketa-maila apar-kantitatearen arabera ebaluatu daiteke.
9. Garbiketa prozesua
Zentzu zabal batean, garbiketa garbitzen ari den objektutik nahi ez diren osagaiak kentzeko eta helburu jakin bat lortzeko prozesua da. Ohiko zentzuan garbiketak euskarri baten gainazaletik zikinkeria kentzeko prozesua adierazten du. Garbiketan zehar, zikinkeriaren eta euskarriaren arteko elkarrekintza ahuldu edo ezabatzen da substantzia kimiko batzuen ekintzaren bidez (detergenteak adibidez), zikinkeriaren eta euskarriaren konbinazioa zikinkeria eta detergente konbinazio bihurtuz, azkenean zikinkeria eta euskarria askatzea eraginez. Garbitu beharreko objektuak eta kendu beharreko zikinkeria anitzak direnez, garbiketa oso prozesu konplexua da, eta garbiketaren oinarrizko prozesua honako erlazio sinple honen bidez adieraz daiteke.
Garraiatzailea • Zikinkeria+Detergentea=Garraiatzailea+Zinkeria • Detergentea
Garbiketa prozesua normalean bi etapatan bana daiteke: bata zikinkeria eta bere euskarria bereiztea da detergentearen eraginpean; bigarrena, askatzen den zikinkeria medioan barreiatu eta esekitzea da. Garbiketa prozesua prozesu itzulgarria da, eta medioan barreiatu edo esekituta dagoen zikinkeria mediotik arroparen gainera berriro prezipitatu daiteke. Beraz, detergente bikain batek ez luke zikinkeria euskarritik askatzeko gaitasuna bakarrik izan behar, baita zikinkeria barreiatu eta esekitzeko gaitasun ona ere, eta zikinkeria berriro metatzea eragotzi behar du.
(1) Zikinkeria motak
Elementu berarentzat ere, zikinkeriaren mota, osaera eta kantitatea aldatu egingo dira erabilera-ingurunearen arabera. Gorputzeko olio-zikinkeriaren artean, batez ere animalia- eta landare-olioak daude, baita olio mineralak ere (petrolio gordina, erregai-olioa, ikatz-alkitrana, etab.), eta zikinkeria solidoak, berriz, kea, hautsa, herdoila, karbono beltza, etab. dira nagusi. Arropa-zikinkeriari dagokionez, giza gorputzeko zikinkeria dago, hala nola izerdia, seboa, odola, etab.; janaritik eratorritako zikinkeria, hala nola fruta-orbanak, jangarri diren olio-orbanak, ongailu-orbanak, almidoia, etab.; kosmetikoek ekarritako zikinkeria, hala nola ezpainetakoak eta azazkal-esmaltea; atmosferako zikinkeria, hala nola kea, hautsa, lurra, etab.; beste material batzuk, hala nola tinta, tea, pintura, etab. Esan daiteke mota desberdinak eta anitzak daudela.
Zikinkeria mota desberdinak hiru kategoriatan bana daitezke normalean: zikinkeria solidoa, zikinkeria likidoa eta zikinkeria berezia.
① Zikinkeria solido arruntak errautsak, lokatzak, lurrak, herdoilak eta karbono beltza bezalako partikulak biltzen ditu. Partikula horietako gehienek gainazaleko karga dute, gehienbat negatiboa, eta erraz xurgatzen dira objektu fibrosoetan. Oro har, zikinkeria solidoa zaila da uretan disolbatzen, baina detergente-soluzioek barreiatu eta eseki dezakete. Partikula txikiak dituen zikinkeria solidoa zaila da kentzen.
② Zikinkeria likidoa gehienbat olioetan disolbagarria da, animalia- eta landare-olioak, gantz-azidoak, gantz-alkoholak, olio mineralak eta haien oxidoak barne. Horien artean, animalia- eta landare-olioak eta gantz-azidoak alkaliekin saponifika daitezke, gantz-alkoholak eta olio mineralak, berriz, ez dira alkaliekin saponifikatzen, baina alkoholetan, eterretan eta hidrokarburo disolbatzaile organikoetan disolba daitezke, eta detergente-disoluzio urtsuen bidez emultsionatu eta barreiatu. Olioetan disolbagarria den zikinkeria likidoak, oro har, elkarrekintza-indar handia du zuntz-objektuekin eta zuntzetan sendo itsasten da.
③ Zikinkeria bereziak proteinak, almidoia, odola, izerdia, seboa, gernua bezalako giza jariaketak, baita fruta-zukua, te-zukua eta abar ere barne hartzen ditu. Zikinkeria mota horietako gehienak zuntz-objektuetan itsasten dira erreakzio kimikoen bidez. Beraz, garbitzea nahiko zaila da.
Zikinkeria mota desberdinak gutxitan existitzen dira bakarrik, askotan nahastuta eta objektuetan xurgatuta. Batzuetan, zikinkeria oxidatu, deskonposatu edo usteldu egin daiteke kanpoko eraginen pean, eta ondorioz zikinkeria berria sortu.
(2) Zikinkeriaren itsaspen-efektua
Arropak, eskuak eta abar zikintzeko arrazoia objektuen eta zikinkeriaren arteko elkarrekintza motaren bat dagoelako da. Zikinkeriaren hainbat itsaspen-efektu daude objektuetan, baina batez ere itsaspen fisikoa eta itsaspen kimikoa dira.
① Zigarro errautsen, hautsaren, sedimentuen, karbono beltzaren eta beste substantzien arropekiko atxikimendu fisikoa. Oro har, itsatsitako zikinkeriaren eta kutsatutako objektuaren arteko elkarrekintza nahiko ahula da, eta zikinkeria kentzea ere nahiko erraza da. Indar desberdinen arabera, zikinkeriaren atxikimendu fisikoa atxikimendu mekanikoan eta atxikimendu elektrostatikoan bana daiteke.
A: Itsaspen mekanikoak batez ere hauts eta sedimentu bezalako zikinkeria solidoen itsaspenari egiten dio erreferentzia. Itsaspen mekanikoa zikinkeriarako itsaspen metodo ahula da, ia metodo mekaniko sinpleen bidez kendu daitekeena. Hala ere, zikinkeriaren partikula tamaina txikia denean (<0,1um), zailagoa da kentzea.
B: Itsaspen elektrostatikoa batez ere karga-partikula kargatuek karga kontrajarria duten objektuengan duten eraginaren bidez agertzen da. Zuntz-objektu gehienek karga negatiboa dute uretan eta erraz itsasten dira karearen moduko karga positiboa duten zikinkeriarekin. Zikinkeria batzuek, karga negatiboa izan arren, hala nola ur-disoluzioetako karbono beltz partikulek, zuntzei itsatsi diezaiekete uretan ioi positiboek (adibidez, Ca2+, Mg2+, etab.) eratutako ioi-zubien bidez (ioiek elkarrekin jarduten dute karga kontrajarri anitzen artean, zubiak bezala jokatuz).
Elektrizitate estatikoa ekintza mekaniko soila baino indartsuagoa da, eta horrek erlatiboki zaila egiten du zikinkeria kentzea.
③ Zikinkeria berezia kentzea
Proteinak, almidoia, gizakien jariakinak, fruta-zukua, te-zukua eta bestelako zikinkeria motak zailak dira gainazal-aktibo orokorrekin kentzen eta tratamendu-metodo bereziak behar dituzte.
Proteina-orbanak, hala nola krema, arrautzak, odola, esnea eta azaleko gorotzak, koagulatzeko eta desnaturalizatzeko joera dute zuntzetan, eta sendoago itsasten dira. Proteinen zikinkeria kentzeko, proteasa erabil daiteke. Proteasak zikinkerian dauden proteinak uretan disolbagarriak diren aminoazido edo oligopeptidoetan deskonposa ditzake.
Almidoi orbanak batez ere janarietatik datoz, beste batzuk, berriz, haragi zukuetatik, oreetatik, etab. Almidoi entzimek efektu katalitikoa dute almidoi orbanen hidrolisian, almidoia azukreetan deskonposatuz.
Lipasak metodo konbentzionalen bidez kentzea zaila den triglizerido batzuen deskonposizioa kataliza dezake, hala nola giza gorputzak jariatzen duen seboa, olio jangarriak eta abar, triglizeridoak glizerol eta gantz-azido disolbagarrietan deskonposatzeko.
Fruta-zuku, te-zuku, tinta, ezpainetako eta abarren koloretako orban batzuk zailak dira ondo garbitzen, hainbat aldiz garbitu ondoren ere. Orban mota hau oxidazio-erredukzio erreakzioen bidez ken daiteke, oxidatzaileak edo erreduzitzaileak erabiliz, hala nola lixiba, eta hauek kromoforoaren edo kromoforo taldeen egitura apurtzen dute eta uretan disolbagarriak diren osagai txikiagoetan degradatzen dituzte.
Garbiketa lehorreko ikuspuntutik, hiru zikinkeria mota daude gutxi gorabehera.
① Olioetan disolbagarria den zikinkeriak hainbat olio eta gantz ditu, likidoak edo koipetsuak direnak eta garbiketa lehorreko disolbatzaileetan disolbagarriak direnak.
② Uretan disolbagarria den zikinkeria ur-disoluzioan disolbagarria da, baina garbiketa lehorreko agenteetan disolbaezina. Arropan itsasten da ur-disoluzio moduan, eta ura lurrundu ondoren, gatz ez-organikoak, almidoia, proteinak eta abar bezalako solido pikorrak hauspeatzen dira.
③ Olioan uretan disolbaezina den zikinkeria ez da uretan ezta garbiketa lehorreko disolbatzaileetan ere disolbagarria, hala nola karbono beltzean, hainbat metal silikatotan eta oxidoetan.
Zikinkeria mota desberdinen propietate desberdinak direla eta, hainbat modu daude zikinkeria garbiketa lehorreko prozesuan kentzeko. Olioetan disolbagarria den zikinkeria, hala nola animalia- eta landare-olioak, olio mineralak eta gantzak, erraz disolbatzen da disolbatzaile organikoetan eta erraz kendu daiteke garbiketa lehorrean. Garbiketa lehorreko disolbatzaileen olio eta koipeetarako disolbagarritasun bikaina funtsean molekulen arteko van der Waals indarrei zor zaie.
Uretan disolbagarria den zikinkeria kentzeko, hala nola gatz ez-organikoak, azukreak, proteinak, izerdia, etab., beharrezkoa da ur kantitate egokia gehitzea garbiketa lehorreko agenteari, bestela zaila baita uretan disolbagarria den zikinkeria arropatik kentzea. Baina ura zaila da garbiketa lehorreko agenteetan disolbatzen, beraz, ur kopurua handitzeko, surfaktanteak gehitu behar dira. Garbiketa lehorreko agenteetan dagoen urak zikinkeria eta arroparen gainazala hidratatu ditzake, surfaktanteen talde polarrekin elkarreragitea erraztuz, eta hori onuragarria da gainazalean surfaktanteen adsorziorako. Gainera, surfaktanteek mizelak eratzen dituztenean, uretan disolbagarria den zikinkeria eta ura mizeletan disolbatu daitezke. Surfaktanteek ez dute soilik garbiketa lehorreko disolbatzaileen ur edukia handitu, baita zikinkeriaren birdeposizioa eragotzi ere garbiketa efektua hobetzeko.
Uretan disolbagarria den zikinkeria kentzeko ur kantitate txiki bat beharrezkoa da, baina gehiegizko urarekin arropa batzuk deformatu, zimurtu eta abar egin daitezke, beraz, detergente lehorraren ur edukia moderatua izan behar da.
Errautsak, lokatzak, lurrak eta karbon beltza bezalako partikula solidoak, ez uretan ez olioetan disolbagarriak ez direnak, oro har, arropei itsasten zaizkie adsorzio elektrostatiko bidez edo olio-orbanekin konbinatuz. Garbiketa lehorrean, disolbatzaileen fluxu eta inpaktuak indar elektrostatikoek adsortutako zikinkeria erortzea eragin dezake, garbiketa lehorreko agenteek, berriz, olio-orbanak disolbatu ditzakete, eta horrek olio-orbanekin konbinatu eta arropei itsasten zaizkien partikula solidoak garbiketa lehorreko agentetik erortzea eragin dezake. Garbiketa lehorreko agentean dagoen ur eta gainazal-aktibo kopuru txikiak erortzen diren zikinkeria-partikula solidoak egonkor eseki eta sakabanatu ditzake, berriro arropetan metatzea eragotziz.
(5) Garbiketa-efektuan eragina duten faktoreak
Gainazal-aktiboen adsorzio norabidetua interfazean eta gainazaleko (interfazialeko) tentsioaren murrizketa dira likido edo solido zikinkeria kentzeko faktore nagusiak. Baina garbiketa-prozesua nahiko konplexua da, eta detergente mota beraren garbiketa-efektua ere beste faktore askok eragiten dute. Faktore horien artean daude detergentearen kontzentrazioa, tenperatura, zikinkeriaren izaera, zuntz mota eta ehunaren egitura.
① Gainazal-aktiboen kontzentrazioa
Surfaktanteen mizelek disoluzioan duten zeregin garrantzitsua dute garbiketa prozesuan. Kontzentrazioa mizelen kontzentrazio kritikora (cmc) iristen denean, garbiketa efektua nabarmen handitzen da. Beraz, disolbatzailean dagoen detergentearen kontzentrazioa CMC balioa baino handiagoa izan behar da garbiketa efektu ona lortzeko. Hala ere, surfaktanteen kontzentrazioak CMC balioa gainditzen duenean, garbiketa efektuaren handitzea ez da hain esanguratsua, eta surfaktanteen kontzentrazioaren gehiegizko igoera ez da beharrezkoa.
Olio-orbanak kentzeko disolbagarritasuna erabiltzean, kontzentrazioa CMC balioaren gainetik egon arren, disolbagarritasun-efektua handitzen da gainazal-aktiboen kontzentrazioa handitzen den heinean. Une honetan, komenigarria da detergenteak tokian bertan erabiltzea, hala nola, zikinkeria asko dagoen arroparen eskumuturretan eta lepoetan. Garbitzerakoan, lehenik detergente-geruza bat aplika daiteke gainazal-aktiboek olio-orbanetan duten disolbagarritasun-efektua hobetzeko.
② Tenperaturak eragin handia du garbiketa-efektuan. Oro har, tenperatura igotzea onuragarria da zikinkeria kentzeko, baina batzuetan gehiegizko tenperaturak faktore kaltegarriak ere sor ditzake.
Tenperatura igotzea onuragarria da zikinkeriaren hedapenerako. Olio-orban solidoak erraz emultsionatzen dira tenperatura urtze-puntuaren gainetik dagoenean, eta zuntzek ere handitzen dute hedapen-maila tenperatura igotzearen ondorioz. Faktore horiek guztiak onuragarriak dira zikinkeria kentzeko. Hala ere, ehun estuetan, zuntzen arteko mikro-tarteak murrizten dira zuntzen hedapenaren ondoren, eta hori ez da lagungarria zikinkeria kentzeko.
Tenperatura aldaketek gainazal-aktiboen disolbagarritasunean, CMC balioan eta mizelen tamainan ere eragina dute, eta horrela garbiketa-efektuan eragina dute. Karbono-kate luzeko gainazal-aktiboek disolbagarritasun txikiagoa dute tenperatura baxuetan, eta batzuetan CMC balioa baino disolbagarritasun txikiagoa ere bai. Kasu honetan, garbiketa-tenperatura behar bezala handitu behar da. Tenperaturak CMC balioan eta mizelen tamainan duen eragina desberdina da gainazal-aktibo ioniko eta ez-ionikoentzat. Gainazal-aktibo ionikoen kasuan, tenperaturaren igoerak, oro har, CMC balioaren igoera eta mizelen tamainaren jaitsiera dakar. Horrek esan nahi du gainazal-aktiboen kontzentrazioa handitu egin behar dela garbiketa-soluzioan. Gainazal-aktibo ez-ionikoen kasuan, tenperaturaren igoerak CMC balioaren jaitsiera eta mizelen tamainaren igoera nabarmena dakar. Ikus daiteke tenperatura behar bezala handitzeak gainazal-aktibo ez-ionikoei gainazaleko jarduera gauzatzen lagun diezaiekeela. Baina tenperaturak ez luke bere hodei-puntua gainditu behar.
Laburbilduz, garbiketa-tenperatura egokiena detergentearen formularekin eta garbitzen ari den objektuarekin lotuta dago. Detergente batzuek garbiketa-efektu onak dituzte giro-tenperaturan, eta beste batzuek, berriz, garbiketa hotzean eta beroan nabarmen desberdinak dituzte.
③ Aparra
Jendeak apar-gaitasuna garbiketa-efektuarekin nahasten du askotan, apar-gaitasun handia duten detergenteek garbiketa-efektu hobeak dituztela uste baitute. Emaitzek erakusten dute garbiketa-efektua ez dagoela zuzenean apar-kopuruarekin lotuta. Adibidez, apar gutxiko detergenteak garbitzeko erabiltzeak ez du garbiketa-efektu okerragoa apar handiko detergenteak baino.
Aparra ez dagoen arren zuzenean garbiketarekin lotuta, aparra lagungarria da egoera batzuetan zikinkeria kentzeko. Adibidez, garbigailu-likidoaren aparrak olio-tantak eraman ditzake platerak eskuz garbitzean. Alfonbra igurztean, aparrak hautsa bezalako zikinkeria-partikula solidoak ere eraman ditzake. Hautsa alfonbra-zikinkeriaren zati handi bat da, beraz, alfonbra-garbigailuak apar-ahalmen jakin bat izan behar du.
Aparra sortzeko ahalmena ere garrantzitsua da xanpuarentzat. Ilea garbitzean edo bainatzean likidoak sortzen duen apar finak erosotasun sentiarazten du jendea.
④ Ehunen zuntz motak eta propietate fisikoak
Zuntzen egitura kimikoak zikinkeriaren atxikimenduan eta kentzean eragina izateaz gain, zuntzen itxurak eta harien eta ehunen antolaketa-egiturak ere eragina dute zikinkeria kentzeko zailtasunean.
Artilezko zuntzen ezkatek eta kotoizko zuntzen zerrenda lauen egiturak zuntz leunek baino joera handiagoa dute zikinkeria metatzeko. Adibidez, zelulosa-filmari (itsasgarri-filmari) itsatsitako karbono-beltza erraz kentzen da, eta kotoizko ehunari itsatsitako karbono-beltza zaila da garbitzen. Adibidez, poliesterrezko zuntz laburreko ehunek zuntz luzeko ehunek baino joera handiagoa dute olio-orbanak metatzeko, eta zuntz laburreko ehunetako olio-orbanak ere zailagoak dira kentzen zuntz luzeko ehunetakoak baino.
Hari bihurrituek eta ehun estuak, zuntzen arteko mikrotarte txikiei esker, zikinkeriaren inbasioari aurre egin diezaiokete, baina baita garbiketa-soluzioak barneko zikinkeria kentzea ere. Beraz, ehun estuak zikinkeriaren aurkako erresistentzia ona dute hasieran, baina kutsatu ondoren zaila da garbitzea ere.
⑤ Uraren gogortasuna
Uretan dauden Ca2+ eta Mg2+ ioi metalikoen kontzentrazioak eragin handia du garbiketa-efektuan, batez ere gainazal-aktibo anionikoek Ca2+ eta Mg2+ ioiekin topo egiten dutenean disolbagarritasun eskasa duten kaltzio eta magnesio gatzak sortzeko, eta horrek haien garbiketa-gaitasuna murriztu dezake. Gainazal-aktiboen kontzentrazioa handia bada ere ur gogorrean, haien garbiketa-efektua askoz okerragoa da destilazioan baino. Gainazal-aktiboen garbiketa-efektu onena lortzeko, uretan dauden Ca2+ ioien kontzentrazioa 1 × 10-6 mol/L-tik behera murriztu behar da (CaCO3 0,1 mg/L-ra murriztu behar da). Horretarako, hainbat leungarri gehitu behar zaizkio detergenteari.
Argitaratze data: 2024ko abuztuaren 16a