टेबलनुसार, तेल-इन-वॉटर इमल्सीफायर म्हणून वापरण्यासाठी योग्य असलेल्या सर्फॅक्टंट्सचे HLB मूल्य 3.5 ते 6 असते, तर पाण्यात-इन-वॉटर इमल्सीफायरचे HLB मूल्य 8 ते 18 दरम्यान असते.

② HLB मूल्यांचे निर्धारण (वगळलेले).

०७ इमल्सिफिकेशन आणि विद्राव्यीकरण

इमल्शन म्हणजे एक अविघटनशील द्रव दुसऱ्यामध्ये सूक्ष्म कणांच्या (थेंब किंवा द्रव स्फटिकांच्या) स्वरूपात विखुरला जातो तेव्हा तयार होणारी प्रणाली. इमल्सीफायर, जो एक प्रकारचा सर्फॅक्टंट आहे, इंटरफेसियल एनर्जी कमी करून या थर्मोडायनामिकली अस्थिर प्रणालीला स्थिर करण्यासाठी आवश्यक आहे. इमल्शनमध्ये थेंब स्वरूपात असलेल्या टप्प्याला विखुरलेला टप्पा (किंवा अंतर्गत टप्पा) म्हणतात, तर सतत थर तयार करणाऱ्या टप्प्याला विखुरलेला माध्यम (किंवा बाह्य टप्पा) म्हणतात.

① इमल्सीफायर्स आणि इमल्शन

सामान्य इमल्शनमध्ये बहुतेकदा एक अवस्था पाणी किंवा जलीय द्रावण म्हणून असते आणि दुसरी सेंद्रिय पदार्थ, जसे की तेल किंवा मेण. त्यांच्या विघटनानुसार, इमल्शनचे वर्गीकरण तेलात पाणी (W/O) म्हणून केले जाऊ शकते जिथे तेल पाण्यात विखुरलेले असते किंवा पाण्यात तेल (O/W) जेथे पाणी तेलात विखुरलेले असते. शिवाय, W/O/W किंवा O/W/O सारखे जटिल इमल्शन अस्तित्वात असू शकतात. इमल्शन इंटरफेशियल टेन्शन कमी करून आणि मोनोमोलेक्युलर झिल्ली तयार करून इमल्शन स्थिर करतात. इमल्शनला इंटरफेशियल टेन्शन कमी करण्यासाठी आणि थेंबांना चार्ज देण्यासाठी इंटरफेसवर शोषून घेणे किंवा जमा करणे आवश्यक आहे, इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षण निर्माण करणे किंवा कणांभोवती उच्च-स्निग्धता संरक्षणात्मक फिल्म तयार करणे आवश्यक आहे. परिणामी, इमल्शन म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या पदार्थांमध्ये अँफिफिलिक गट असणे आवश्यक आहे, जे सर्फॅक्टंट प्रदान करू शकतात.

② इमल्शन तयार करण्याच्या पद्धती आणि स्थिरतेवर परिणाम करणारे घटक

इमल्शन तयार करण्याच्या दोन मुख्य पद्धती आहेत: यांत्रिक पद्धती द्रवपदार्थांना दुसऱ्या द्रवातील लहान कणांमध्ये विरघळवतात, तर दुसऱ्या पद्धतीमध्ये आण्विक स्वरूपात द्रवपदार्थ दुसऱ्या द्रवात विरघळवून त्यांना योग्यरित्या एकत्रित करण्यास भाग पाडतात. इमल्शनची स्थिरता म्हणजे फेज सेपरेशनकडे नेणाऱ्या कणांच्या एकत्रीकरणाला प्रतिकार करण्याची त्याची क्षमता. इमल्शन ही उच्च मुक्त ऊर्जा असलेली थर्मोडायनामिकली अस्थिर प्रणाली आहे, त्यामुळे त्यांची स्थिरता समतोल गाठण्यासाठी लागणारा वेळ, म्हणजेच द्रवपदार्थाला इमल्शनपासून वेगळे होण्यासाठी लागणारा वेळ प्रतिबिंबित करते. जेव्हा फॅटी अल्कोहोल, फॅटी अॅसिड आणि फॅटी अमाइन इंटरफेशियल फिल्ममध्ये असतात, तेव्हा पडद्याची ताकद लक्षणीयरीत्या वाढते कारण ध्रुवीय सेंद्रिय रेणू शोषलेल्या थरात कॉम्प्लेक्स तयार करतात, ज्यामुळे इंटरफेशियल झिल्ली मजबूत होते.

दोन किंवा अधिक सर्फॅक्टंट्सपासून बनलेल्या इमल्सीफायर्सना मिश्रित इमल्सीफायर्स म्हणतात. मिश्रित इमल्सीफायर्स पाणी-तेल इंटरफेसवर शोषून घेतात आणि आण्विक परस्परसंवादामुळे असे कॉम्प्लेक्स तयार होऊ शकतात जे इंटरफेशियल टेन्शन लक्षणीयरीत्या कमी करतात, ज्यामुळे सोषकांचे प्रमाण वाढते आणि अधिक घन, मजबूत इंटरफेशियल झिल्ली तयार होते.

विद्युत चार्ज केलेले थेंब इमल्शनच्या स्थिरतेवर विशेषतः प्रभाव पाडतात. स्थिर इमल्शनमध्ये, थेंब सामान्यतः विद्युत चार्ज वाहतात. जेव्हा आयनिक इमल्सीफायर वापरले जातात, तेव्हा आयनिक सर्फॅक्टंट्सचा हायड्रोफोबिक टोक तेलाच्या टप्प्यात समाविष्ट केला जातो, तर हायड्रोफिलिक टोक पाण्याच्या टप्प्यात राहतो, ज्यामुळे थेंबांना चार्ज मिळतो. जसे थेंबांमधील चार्ज प्रतिकर्षण निर्माण करतात आणि एकत्रीकरण रोखतात, ज्यामुळे स्थिरता वाढते. अशाप्रकारे, थेंबांवर शोषलेल्या इमल्सीफायर आयनांची एकाग्रता जितकी जास्त असेल तितकी त्यांचा चार्ज जास्त असेल आणि इमल्शनची स्थिरता जास्त असेल.

डिस्पर्शन माध्यमाची चिकटपणा देखील इमल्शन स्थिरतेवर परिणाम करते. साधारणपणे, उच्च स्निग्धता माध्यमे स्थिरता सुधारतात कारण ते थेंबांच्या ब्राउनियन गतीला अधिक अडथळा आणतात, ज्यामुळे टक्कर होण्याची शक्यता कमी होते. इमल्शनमध्ये विरघळणारे उच्च-आण्विक-वजनाचे पदार्थ मध्यम स्निग्धता आणि स्थिरता वाढवू शकतात. याव्यतिरिक्त, उच्च-आण्विक-वजनाचे पदार्थ मजबूत इंटरफेशियल पडदा तयार करू शकतात, ज्यामुळे इमल्शन अधिक स्थिर होते. काही प्रकरणांमध्ये, घन पावडर जोडल्याने इमल्शन स्थिर होऊ शकते. जर घन कण पाण्याने पूर्णपणे ओले केले गेले आणि तेलाने ओले केले जाऊ शकतात, तर ते पाणी-तेल इंटरफेसवर टिकून राहतील. घन पावडर इंटरफेसवर क्लस्टर होताना फिल्म वाढवून इमल्शन स्थिर करतात, अगदी शोषलेल्या सर्फॅक्टंट्ससारखे.

द्रावणात मायसेल्स तयार झाल्यानंतर, सर्फॅक्टंट्स पाण्यात अघुलनशील किंवा किंचित विरघळणाऱ्या सेंद्रिय संयुगांची विद्राव्यता लक्षणीयरीत्या वाढवू शकतात. यावेळी, द्रावण स्पष्ट दिसते आणि या क्षमतेला विद्राव्यीकरण म्हणतात. विद्राव्यीकरणाला चालना देणाऱ्या सर्फॅक्टंट्सना विद्राव्यक म्हणतात, तर विद्राव्यीकरण होणाऱ्या सेंद्रिय संयुगांना विद्राव्यक म्हणतात.

०८ फोम

धुण्याच्या प्रक्रियेत फोम महत्त्वाची भूमिका बजावतो. फोम म्हणजे द्रव किंवा घन पदार्थात विखुरलेल्या वायूच्या विखुरलेल्या प्रणालीला म्हणतात, ज्यामध्ये वायू विखुरलेला टप्पा असतो आणि द्रव किंवा घन पदार्थ विखुरलेले माध्यम असते, ज्याला द्रव फोम किंवा घन फोम म्हणतात, जसे की फोम प्लास्टिक, फोम ग्लास आणि फोम कॉंक्रिट.

(१) फेस निर्मिती

फोम हा शब्द द्रव थरांनी विभक्त केलेल्या हवेच्या बुडबुड्यांचा संग्रह दर्शवितो. वायू (विखुरलेला टप्पा) आणि द्रव (विखुरलेले माध्यम) यांच्यातील घनतेतील लक्षणीय फरक आणि द्रवाची कमी चिकटपणा यामुळे, वायूचे बुडबुडे पृष्ठभागावर लवकर वर येतात. फोम तयार होण्यामध्ये द्रवात मोठ्या प्रमाणात वायूचा समावेश होतो; नंतर बुडबुडे वेगाने पृष्ठभागावर परत येतात, ज्यामुळे किमान द्रव थराने विभक्त झालेल्या हवेच्या बुडबुड्यांचा समूह तयार होतो. फोममध्ये दोन विशिष्ट आकारिकीय वैशिष्ट्ये आहेत: प्रथम, वायूचे बुडबुडे बहुतेकदा बहुस्तरीय आकार धारण करतात कारण बुडबुड्यांच्या छेदनबिंदूवरील पातळ द्रव थर पातळ होतो, ज्यामुळे शेवटी बुडबुडे फुटतात. दुसरे म्हणजे, शुद्ध द्रव स्थिर फोम तयार करू शकत नाहीत; फोम तयार करण्यासाठी किमान दोन घटक उपस्थित असले पाहिजेत. सर्फॅक्टंट द्रावण ही एक सामान्य फोम-फॉर्मिंग सिस्टम आहे ज्याची फोमिंग क्षमता त्याच्या इतर गुणधर्मांशी जोडलेली असते. चांगल्या फोमिंग क्षमतेसह सर्फॅक्टंटना फोमिंग एजंट म्हणतात. जरी फोमिंग एजंट चांगल्या फोमिंग क्षमता प्रदर्शित करतात, तरी ते निर्माण करणारे फोम जास्त काळ टिकू शकत नाहीत, म्हणजे त्यांची स्थिरता हमी दिली जात नाही. फोम स्थिरता सुधारण्यासाठी, स्थिरता वाढवणारे पदार्थ जोडले जाऊ शकतात; यांना स्टेबिलायझर्स म्हणतात, ज्यामध्ये सामान्य स्टेबिलायझर्समध्ये लॉरिल डायथेनोलामाइन आणि डोडेसिल डायमिथाइल अमाइनचे ऑक्साइड समाविष्ट आहेत.

(२) फोम स्थिरता

फोम ही एक थर्मोडायनामिकली अस्थिर प्रणाली आहे; तिच्या नैसर्गिक प्रगतीमुळे फाटणे होते, त्यामुळे एकूण द्रव पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ कमी होते आणि मुक्त ऊर्जा कमी होते. फोमिंग प्रक्रियेमध्ये वायू वेगळे करणाऱ्या द्रव फिल्मचे हळूहळू पातळ होणे समाविष्ट असते जोपर्यंत फाटणे होत नाही. फोम स्थिरतेची डिग्री प्रामुख्याने द्रव निचरा होण्याच्या दराने आणि द्रव फिल्मच्या ताकदीने प्रभावित होते. प्रभावशाली घटकांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

① पृष्ठभागाचा ताण: ऊर्जावान दृष्टिकोनातून, कमी पृष्ठभागाचा ताण फोम निर्मितीला अनुकूल असतो परंतु फोम स्थिरतेची हमी देत ​​नाही. कमी पृष्ठभागाचा ताण कमी दाबाचा फरक दर्शवितो, ज्यामुळे द्रव निचरा मंदावतो आणि द्रव फिल्म घट्ट होते, हे दोन्ही स्थिरतेला अनुकूल असतात.

② पृष्ठभागाची चिकटपणा: फोम स्थिरतेतील महत्त्वाचा घटक म्हणजे द्रव फिल्मची ताकद, जी प्रामुख्याने पृष्ठभागाच्या शोषण फिल्मच्या मजबूतीद्वारे निर्धारित केली जाते, जी पृष्ठभागाच्या चिकटपणाद्वारे मोजली जाते. प्रायोगिक निकालांवरून असे दिसून येते की उच्च पृष्ठभागाची चिकटपणा असलेले द्रावण शोषलेल्या फिल्ममध्ये वाढलेल्या आण्विक परस्परसंवादामुळे दीर्घकाळ टिकणारा फोम तयार करतात ज्यामुळे पडद्याची ताकद लक्षणीयरीत्या वाढते.

③ द्रावणाची चिकटपणा: द्रवपदार्थात जास्त चिकटपणा पडद्यातून द्रव बाहेर पडण्याची प्रक्रिया मंदावतो, ज्यामुळे द्रवपदार्थाच्या पडद्याचे फाटण्यापूर्वीचे आयुष्य वाढते, ज्यामुळे फोमची स्थिरता वाढते.

④ पृष्ठभागाचा ताण "दुरुस्ती" कृती: पडद्याला शोषलेले पृष्ठभागाचे घटक फिल्मच्या पृष्ठभागाच्या विस्तार किंवा आकुंचनला विरोध करू शकतात; याला दुरुस्ती क्रिया म्हणतात. जेव्हा सर्फॅक्टंट्स द्रव फिल्ममध्ये शोषले जातात आणि त्याचे पृष्ठभाग क्षेत्र वाढवतात, तेव्हा पृष्ठभागावर सर्फॅक्टंटची एकाग्रता कमी होते आणि पृष्ठभागावरील ताण वाढतो; उलट, आकुंचनामुळे पृष्ठभागावर सर्फॅक्टंटची एकाग्रता वाढते आणि त्यानंतर पृष्ठभागावरील ताण कमी होतो.

⑤ द्रव फिल्मद्वारे वायू प्रसार: केशिका दाबामुळे, लहान बुडबुड्यांमध्ये मोठ्या बुडबुड्यांच्या तुलनेत जास्त अंतर्गत दाब असतो, ज्यामुळे लहान बुडबुड्यांमधून मोठ्या बुडबुड्यांमध्ये वायूचे प्रसार होते, ज्यामुळे लहान बुडबुडे आकुंचन पावतात आणि मोठे बुडबुडे वाढतात, ज्यामुळे शेवटी फोम कोसळतो. सर्फॅक्टंट्सचा सतत वापर केल्याने एकसमान, बारीक वितरित बुडबुडे तयार होतात आणि डीफोमिंग रोखले जाते. द्रव फिल्ममध्ये घट्ट पॅक केलेले सर्फॅक्टंट्स असल्याने, वायू प्रसार रोखला जातो, त्यामुळे फोम स्थिरता वाढते.

⑥ पृष्ठभागाच्या चार्जचा परिणाम: जर फोम लिक्विड फिल्ममध्ये समान चार्ज असेल, तर दोन्ही पृष्ठभाग एकमेकांना मागे टाकतील, ज्यामुळे फिल्म पातळ होण्यापासून किंवा तुटण्यापासून रोखले जाईल. आयोनिक सर्फॅक्टंट्स हा स्थिरीकरण प्रभाव प्रदान करू शकतात. थोडक्यात, द्रव फिल्मची ताकद हा फोम स्थिरता निश्चित करणारा महत्त्वाचा घटक आहे. फोमिंग एजंट आणि स्टेबिलायझर्स म्हणून काम करणारे सर्फॅक्टंट्स पृष्ठभागावर जवळून शोषलेले रेणू बनवले पाहिजेत, कारण हे इंटरफेशियल आण्विक परस्परसंवादावर लक्षणीय परिणाम करते, पृष्ठभागाच्या फिल्मची ताकद वाढवते आणि अशा प्रकारे द्रव शेजारच्या फिल्मपासून दूर जाण्यापासून रोखते, ज्यामुळे फोम स्थिरता अधिक साध्य होते.

(३) फेसाचा नाश

फोम नष्ट करण्याच्या मूलभूत तत्त्वामध्ये फोम निर्माण करणाऱ्या परिस्थितींमध्ये बदल करणे किंवा फोमचे स्थिरीकरण करणारे घटक काढून टाकणे समाविष्ट आहे, ज्यामुळे भौतिक आणि रासायनिक डीफोमिंग पद्धती सुरू होतात. भौतिक डीफोमिंगमुळे फोमयुक्त द्रावणाची रासायनिक रचना राखली जाते तर बाह्य अडथळे, तापमान किंवा दाब बदल, तसेच अल्ट्रासोनिक उपचार यासारख्या परिस्थितींमध्ये बदल होतो, फोम काढून टाकण्यासाठी सर्व प्रभावी पद्धती. रासायनिक डीफोमिंग म्हणजे काही पदार्थ जोडणे जे फोमिंग एजंट्सशी संवाद साधून फोममधील द्रव फिल्मची ताकद कमी करतात, फोम स्थिरता कमी करतात आणि डीफोमिंग साध्य करतात. अशा पदार्थांना डीफोमर म्हणतात, त्यापैकी बहुतेक सर्फॅक्टंट असतात. डीफोमरमध्ये सामान्यतः पृष्ठभागावरील ताण कमी करण्याची लक्षणीय क्षमता असते आणि ते सहजपणे पृष्ठभागावर शोषू शकतात, घटक रेणूंमध्ये कमकुवत परस्परसंवादासह, अशा प्रकारे एक सैलपणे व्यवस्थित आण्विक रचना तयार होते. डीफोमरचे प्रकार विविध असतात, परंतु ते सामान्यतः नॉनआयोनिक सर्फॅक्टंट असतात, ज्यामध्ये ब्रँचेड अल्कोहोल, फॅटी अॅसिड, फॅटी अॅसिड एस्टर, पॉलिमाइड्स, फॉस्फेट्स आणि सिलिकॉन तेल असतात जे सामान्यतः उत्कृष्ट डीफोमर म्हणून वापरले जातात.

(४) फोम आणि साफसफाई

फोमचे प्रमाण स्वच्छतेच्या कार्यक्षमतेशी थेट संबंधित नाही; जास्त फोम म्हणजे चांगली स्वच्छता असा होत नाही. उदाहरणार्थ, नॉनआयोनिक सर्फॅक्टंट्स साबणापेक्षा कमी फोम तयार करू शकतात, परंतु त्यांच्याकडे उच्च स्वच्छता क्षमता असू शकतात. तथापि, काही विशिष्ट परिस्थितीत, फोम घाण काढून टाकण्यास मदत करू शकतो; उदाहरणार्थ, भांडी धुण्यातील फोम ग्रीस वाहून नेण्यास मदत करतो, तर कार्पेट साफ केल्याने फोम घाण आणि घन दूषित पदार्थ काढून टाकण्यास मदत करतो. शिवाय, फोम डिटर्जंटची प्रभावीता दर्शवू शकतो; जास्त फॅटी ग्रीस अनेकदा बुडबुडे तयार होण्यास प्रतिबंध करते, ज्यामुळे फोमची कमतरता येते किंवा विद्यमान फोम कमी होतो, जे कमी डिटर्जंट कार्यक्षमता दर्शवते. याव्यतिरिक्त, फोम धुण्याच्या स्वच्छतेसाठी सूचक म्हणून काम करू शकतो, कारण धुण्याच्या पाण्यातील फोमची पातळी कमी डिटर्जंट सांद्रतेसह कमी होते.

०९ धुण्याची प्रक्रिया

व्यापक अर्थाने, धुणे म्हणजे विशिष्ट उद्देश साध्य करण्यासाठी स्वच्छ केलेल्या वस्तूंमधून अवांछित घटक काढून टाकण्याची प्रक्रिया. सामान्य भाषेत, धुणे म्हणजे वाहकाच्या पृष्ठभागावरील घाण काढून टाकणे. धुण्यादरम्यान, काही रासायनिक पदार्थ (जसे की डिटर्जंट्स) घाण आणि वाहकामधील परस्परसंवाद कमकुवत करण्यासाठी किंवा काढून टाकण्यासाठी कार्य करतात, घाण आणि वाहकामधील बंधाचे रूपांतर घाण आणि डिटर्जंटमधील बंधात करतात, ज्यामुळे ते वेगळे होतात. स्वच्छ करायच्या वस्तू आणि काढून टाकण्याची आवश्यकता असलेली घाण खूप बदलू शकते हे लक्षात घेता, धुणे ही एक गुंतागुंतीची प्रक्रिया आहे, जी खालील संबंधांमध्ये सरलीकृत केली जाऊ शकते:

वाहक • घाण + डिटर्जंट = वाहक + घाण • डिटर्जंट. धुण्याची प्रक्रिया साधारणपणे दोन टप्प्यात विभागली जाऊ शकते:

१. डिटर्जंटच्या कृती अंतर्गत घाण वाहकापासून वेगळी केली जाते;

२. वेगळे केलेले घाण माध्यमात पसरवले जाते आणि निलंबित केले जाते. धुण्याची प्रक्रिया उलट करता येते, म्हणजेच पसरलेली किंवा निलंबित केलेली घाण स्वच्छ केलेल्या वस्तूवर पुन्हा स्थिर होऊ शकते. अशाप्रकारे, प्रभावी डिटर्जंट्सना केवळ वाहकापासून घाण वेगळे करण्याची क्षमताच नाही तर ती विखुरण्याची आणि निलंबित करण्याची क्षमता देखील आवश्यक असते, ज्यामुळे ती पुनर्संचयित होण्यापासून रोखली जाते.

(१) घाणीचे प्रकार

एकाच वस्तूमध्येही त्याच्या वापराच्या संदर्भानुसार वेगवेगळ्या प्रकारची, रचनांची आणि प्रमाणात घाण जमा होऊ शकते. तेलकट घाणीमध्ये प्रामुख्याने विविध प्राणी आणि वनस्पती तेल आणि खनिज तेले (जसे की कच्चे तेल, इंधन तेल, कोळसा डांबर इ.) असतात; घन घाणीमध्ये काजळी, धूळ, गंज आणि कार्बन ब्लॅक सारखे कण असतात. कपड्यांच्या घाणीबद्दल, ते घाम, सेबम आणि रक्त यासारख्या मानवी स्रावांपासून उद्भवू शकते; फळे किंवा तेलाचे डाग आणि मसाले यासारख्या अन्नाशी संबंधित डाग; लिपस्टिक आणि नेल पॉलिश सारख्या सौंदर्यप्रसाधनांचे अवशेष; धूर, धूळ आणि मातीसारखे वातावरणीय प्रदूषक; आणि शाई, चहा आणि रंग यासारखे अतिरिक्त डाग. या प्रकारच्या घाणीचे सामान्यतः घन, द्रव आणि विशेष प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते.

① घन घाण: सामान्य उदाहरणांमध्ये काजळी, चिखल आणि धुळीचे कण समाविष्ट आहेत, ज्यापैकी बहुतेकांमध्ये चार्ज असतात—बहुतेकदा नकारात्मक चार्ज केलेले—जे तंतुमय पदार्थांना सहजपणे चिकटतात. घन घाण सामान्यतः पाण्यात कमी विरघळते परंतु ते डिटर्जंटमध्ये विखुरले जाऊ शकते आणि निलंबित केले जाऊ शकते. 0.1μm पेक्षा लहान कण काढणे विशेषतः आव्हानात्मक असू शकते.

② द्रव घाण: यामध्ये तेलात विरघळणारे तेलकट पदार्थ असतात, ज्यात प्राण्यांचे तेले, फॅटी आम्ले, फॅटी अल्कोहोल, खनिज तेले आणि त्यांचे ऑक्साइड असतात. प्राणी आणि वनस्पती तेले आणि फॅटी आम्ले अल्कलींशी प्रतिक्रिया करून साबण तयार करू शकतात, तर चरबीयुक्त अल्कोहोल आणि खनिज तेले साबणीकरणातून जात नाहीत परंतु अल्कोहोल, इथर आणि सेंद्रिय हायड्रोकार्बनद्वारे विरघळू शकतात आणि डिटर्जंट द्रावणाद्वारे इमल्सिफाइड आणि विखुरले जाऊ शकतात. द्रव तेलकट घाण सहसा मजबूत परस्परसंवादामुळे तंतुमय पदार्थांना घट्ट चिकटलेली असते.

③ विशेष घाण: या श्रेणीमध्ये प्रथिने, स्टार्च, रक्त आणि घाम आणि मूत्र यांसारखे मानवी स्राव, तसेच फळे आणि चहाचे रस यांचा समावेश होतो. हे पदार्थ बहुतेकदा रासायनिक संवादाद्वारे तंतूंना घट्ट बांधतात, ज्यामुळे त्यांना धुणे कठीण होते. विविध प्रकारची घाण क्वचितच स्वतंत्रपणे अस्तित्वात असते, उलट ती एकत्र मिसळतात आणि पृष्ठभागावर एकत्रितपणे चिकटतात. बऱ्याचदा, बाह्य प्रभावाखाली, घाण ऑक्सिडायझेशन, विघटन किंवा क्षय होऊ शकते, ज्यामुळे नवीन प्रकारची घाण तयार होते.

(२) घाणीचे चिकटणे

वस्तू आणि घाणीतील काही विशिष्ट परस्परसंवादांमुळे घाण कपडे आणि त्वचेसारख्या पदार्थांना चिकटून राहते. घाण आणि वस्तूमधील चिकट बल भौतिक किंवा रासायनिक चिकटपणामुळे उद्भवू शकते.

① भौतिक चिकटपणा: काजळी, धूळ आणि चिखल यासारख्या घाणीच्या चिकटपणामध्ये मोठ्या प्रमाणात कमकुवत भौतिक संवादांचा समावेश असतो. साधारणपणे, या प्रकारची घाण त्यांच्या कमकुवत चिकटपणामुळे तुलनेने सहजपणे काढता येते, जी प्रामुख्याने यांत्रिक किंवा इलेक्ट्रोस्टॅटिक बलांमुळे उद्भवते.

अ: यांत्रिक आसंजन**: हे सामान्यतः धूळ किंवा वाळू सारख्या घन घाणीला सूचित करते जे यांत्रिक मार्गांनी चिकटते, जे काढणे तुलनेने सोपे आहे, जरी 0.1μm पेक्षा कमी आकाराचे लहान कण साफ करणे खूप कठीण असते.

ब: इलेक्ट्रोस्टॅटिक आसंजन**: यामध्ये विरुद्ध चार्ज केलेल्या पदार्थांशी संवाद साधणारे चार्ज केलेले घाणीचे कण असतात; सामान्यतः, तंतुमय पदार्थ नकारात्मक चार्ज धारण करतात, ज्यामुळे ते विशिष्ट क्षारांसारख्या सकारात्मक चार्ज केलेल्या पदार्थांना आकर्षित करू शकतात. काही नकारात्मक चार्ज केलेले कण अजूनही द्रावणातील सकारात्मक आयनांनी तयार केलेल्या आयनिक पुलांद्वारे या तंतूंवर जमा होऊ शकतात.

② रासायनिक आसंजन: याचा अर्थ रासायनिक बंधांद्वारे एखाद्या वस्तूला चिकटलेली घाण. उदाहरणार्थ, ध्रुवीय घन घाण किंवा गंज सारखे पदार्थ तंतुमय पदार्थांमध्ये असलेल्या कार्बोक्सिल, हायड्रॉक्सिल किंवा अमाइन गटांसारख्या कार्यात्मक गटांसह तयार झालेल्या रासायनिक बंधांमुळे घट्ट चिकटून राहतात. हे बंध अधिक मजबूत परस्परसंवाद निर्माण करतात, ज्यामुळे अशी घाण काढून टाकणे अधिक कठीण होते; प्रभावीपणे साफ करण्यासाठी विशेष उपचारांची आवश्यकता असू शकते. घाणीच्या आसंजनाची डिग्री घाणीच्या स्वतःच्या गुणधर्मांवर आणि ती चिकटलेल्या पृष्ठभागाच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असते.

(३) घाण काढून टाकण्याच्या यंत्रणा

धुण्याचे उद्दिष्ट घाण काढून टाकणे आहे. यामध्ये डिटर्जंटच्या विविध भौतिक आणि रासायनिक क्रियांचा वापर करून घाण आणि धुतलेल्या वस्तूंमधील चिकटपणा कमकुवत करणे किंवा काढून टाकणे समाविष्ट आहे, ज्यासाठी यांत्रिक शक्तींचा वापर केला जातो (जसे की मॅन्युअल स्क्रबिंग, वॉशिंग मशीन हलवणे किंवा पाण्याचा परिणाम), ज्यामुळे शेवटी घाण वेगळे होते.

① द्रव घाण काढून टाकण्याची यंत्रणा

अ: ओलेपणा: बहुतेक द्रव घाण तेलकट असते आणि विविध तंतुमय वस्तू ओल्या करते, ज्यामुळे त्यांच्या पृष्ठभागावर एक तेलकट थर तयार होतो. धुण्याची पहिली पायरी म्हणजे डिटर्जंटची क्रिया ज्यामुळे पृष्ठभाग ओला होतो.
ब: तेल काढण्यासाठी रोलअप यंत्रणा: द्रव घाण काढून टाकण्याची दुसरी पायरी रोलअप प्रक्रियेद्वारे होते. पृष्ठभागावर एका आवरणाच्या रूपात पसरणारी द्रव घाण हळूहळू थेंबांमध्ये गुंडाळली जाते कारण वॉशिंग लिक्विड तंतुमय पृष्ठभागावर प्राधान्याने ओले होते, शेवटी वॉशिंग लिक्विडने त्याची जागा घेतली जाते.

② घन घाण काढून टाकण्याची यंत्रणा

द्रव घाणीच्या विपरीत, घन घाण काढून टाकणे हे धुण्याच्या द्रवाच्या घाणीचे कण आणि वाहक पदार्थाची पृष्ठभाग दोन्ही ओले करण्याच्या क्षमतेवर अवलंबून असते. घन घाणीच्या पृष्ठभागावर आणि वाहकावर सर्फॅक्टंट्सचे शोषण त्यांच्या परस्परसंवाद शक्ती कमी करते, ज्यामुळे घाणीच्या कणांची आसंजन शक्ती कमी होते, ज्यामुळे त्यांना काढणे सोपे होते. शिवाय, सर्फॅक्टंट्स, विशेषतः आयनिक सर्फॅक्टंट्स, घन घाणीची आणि पृष्ठभागावरील पदार्थाची विद्युत क्षमता वाढवू शकतात, ज्यामुळे पुढील काढणे सुलभ होते.

नॉनिओनिक सर्फॅक्टंट्स सामान्यतः चार्ज केलेल्या घन पृष्ठभागावर शोषून घेतात आणि एक महत्त्वपूर्ण शोषलेला थर तयार करू शकतात, ज्यामुळे घाणीचे पुनर्वसन कमी होते. तथापि, कॅशनिक सर्फॅक्टंट्स घाणीची आणि वाहक पृष्ठभागाची विद्युत क्षमता कमी करू शकतात, ज्यामुळे प्रतिकर्षण कमी होते आणि घाण काढून टाकण्यास अडथळा येतो.

③ विशेष घाण काढून टाकणे

सामान्य डिटर्जंट्स प्रथिने, स्टार्च, रक्त आणि शारीरिक स्रावांपासून निर्माण होणाऱ्या हट्टी डागांशी संघर्ष करू शकतात. प्रोटीजसारखे एन्झाईम प्रथिने विरघळणारे अमीनो आम्ल किंवा पेप्टाइड्समध्ये मोडून प्रथिने डाग प्रभावीपणे काढून टाकू शकतात. त्याचप्रमाणे, अमायलेजद्वारे स्टार्चचे शर्करामध्ये विघटन केले जाऊ शकते. लिपेसेस ट्रायसिलग्लिसेरॉल अशुद्धतेचे विघटन करण्यास मदत करू शकतात जे पारंपारिक मार्गांनी काढणे कठीण असते. फळांचे रस, चहा किंवा शाईवरील डागांना कधीकधी ऑक्सिडायझिंग एजंट्स किंवा रिडक्टंट्सची आवश्यकता असते, जे रंग निर्माण करणाऱ्या गटांशी प्रतिक्रिया देऊन त्यांना अधिक पाण्यात विरघळणाऱ्या तुकड्यांमध्ये विघटित करतात.

(४) ड्राय क्लीनिंगची यंत्रणा

वर उल्लेख केलेले मुद्दे प्रामुख्याने पाण्याने धुण्याशी संबंधित आहेत. तथापि, कापडांच्या विविधतेमुळे, काही साहित्य पाण्याने धुण्यास चांगला प्रतिसाद देऊ शकत नाहीत, ज्यामुळे विकृतीकरण, रंग फिकट होणे इत्यादी समस्या उद्भवतात. ओले झाल्यावर अनेक नैसर्गिक तंतू विस्तारतात आणि सहजपणे आकुंचन पावतात, ज्यामुळे अवांछित संरचनात्मक बदल होतात. अशाप्रकारे, या कापडांसाठी सामान्यतः सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स वापरून ड्राय क्लीनिंगला प्राधान्य दिले जाते.

ओल्या धुण्याच्या तुलनेत ड्राय क्लीनिंग सौम्य असते, कारण ते कपड्यांना नुकसान पोहोचवू शकणारे यांत्रिक परिणाम कमी करते. ड्राय क्लीनिंगमध्ये प्रभावीपणे घाण काढण्यासाठी, घाण तीन मुख्य प्रकारांमध्ये विभागली जाते:

① तेलात विरघळणारी घाण: यामध्ये तेल आणि चरबी समाविष्ट आहेत, जी ड्राय क्लीनिंग सॉल्व्हेंट्समध्ये सहज विरघळतात.

② पाण्यात विरघळणारी घाण: हा प्रकार पाण्यात विरघळू शकतो परंतु ड्राय क्लीनिंग सॉल्व्हेंट्समध्ये नाही, ज्यामध्ये अजैविक क्षार, स्टार्च आणि प्रथिने असतात, जे पाण्याचे बाष्पीभवन झाल्यानंतर स्फटिकरूप होऊ शकतात.

③ तेलात किंवा पाण्यात विरघळणारी घाण: यामध्ये कार्बन ब्लॅक आणि धातूचे सिलिकेट्स सारखे पदार्थ समाविष्ट आहेत जे दोन्ही माध्यमांमध्ये विरघळत नाहीत.

ड्राय क्लीनिंग दरम्यान प्रभावीपणे काढण्यासाठी प्रत्येक प्रकारच्या घाणीला वेगवेगळ्या पद्धतींची आवश्यकता असते. नॉन-पोलर सॉल्व्हेंट्समध्ये उत्कृष्ट विद्राव्यता असल्यामुळे, तेलात विरघळणारी घाण सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स वापरून पद्धतशीरपणे काढली जाते. पाण्यात विरघळणाऱ्या डागांसाठी, ड्राय क्लीनिंग एजंटमध्ये पुरेसे पाणी असणे आवश्यक आहे कारण प्रभावी घाण काढून टाकण्यासाठी पाणी महत्वाचे आहे. दुर्दैवाने, ड्राय क्लीनिंग एजंट्समध्ये पाण्याची विद्राव्यता कमीत कमी असल्याने, पाणी एकत्रित करण्यासाठी सर्फॅक्टंट्स अनेकदा जोडले जातात.

सर्फॅक्टंट्स क्लिनिंग एजंटची पाण्याची क्षमता वाढवतात आणि मायसेल्समधील पाण्यात विरघळणाऱ्या अशुद्धतेचे विरघळणे सुनिश्चित करण्यास मदत करतात. याव्यतिरिक्त, सर्फॅक्टंट्स धुतल्यानंतर नवीन साठे तयार होण्यापासून घाण रोखू शकतात, ज्यामुळे साफसफाईची कार्यक्षमता वाढते. या अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी थोडेसे पाणी घालणे आवश्यक आहे, परंतु जास्त प्रमाणात घेतल्यास फॅब्रिक विकृत होऊ शकते, त्यामुळे ड्राय क्लीनिंग सोल्यूशन्समध्ये संतुलित पाण्याचे प्रमाण आवश्यक असते.

(५) धुण्याच्या क्रियेवर परिणाम करणारे घटक

द्रव किंवा घन घाण काढून टाकण्यासाठी, इंटरफेसवर सर्फॅक्टंट्सचे शोषण आणि परिणामी इंटरफेशियल टेन्शन कमी करणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. तथापि, धुणे हे मूळतः गुंतागुंतीचे आहे, जे समान प्रकारच्या डिटर्जंटमध्येही असंख्य घटकांवर अवलंबून असते. या घटकांमध्ये डिटर्जंटची एकाग्रता, तापमान, घाण गुणधर्म, फायबर प्रकार आणि फॅब्रिकची रचना यांचा समावेश आहे.

① सर्फॅक्टंट्सची एकाग्रता: सर्फॅक्टंट्सद्वारे तयार होणारे मायसेल्स धुण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात. एकदा सांद्रता क्रिटिकल मायसेल एकाग्रता (CMC) ओलांडली की धुण्याची कार्यक्षमता नाटकीयरित्या वाढते, म्हणून प्रभावी धुण्यासाठी CMC पेक्षा जास्त सांद्रतेवर डिटर्जंट्स वापरावेत. तथापि, CMC पेक्षा जास्त डिटर्जंट सांद्रतेमुळे कमी परिणाम मिळतात, ज्यामुळे जास्त सांद्रता अनावश्यक होते.

② तापमानाचा परिणाम: तापमानाचा साफसफाईच्या कार्यक्षमतेवर खोलवर परिणाम होतो. साधारणपणे जास्त तापमानामुळे घाण काढून टाकण्यास मदत होते; तथापि, जास्त उष्णतेचे प्रतिकूल परिणाम होऊ शकतात. तापमान वाढवल्याने घाण पसरण्यास मदत होते आणि तेलकट घाण अधिक सहजपणे इमल्सीफाय होऊ शकते. तरीही, घट्ट विणलेल्या कापडांमध्ये, वाढत्या तापमानामुळे तंतू फुगतात ज्यामुळे अनवधानाने काढण्याची कार्यक्षमता कमी होऊ शकते.

तापमानातील चढउतारांमुळे सर्फॅक्टंटची विद्राव्यता, CMC आणि मायसेल संख्या देखील प्रभावित होतात, ज्यामुळे साफसफाईची कार्यक्षमता प्रभावित होते. अनेक लांब-साखळीतील सर्फॅक्टंट्ससाठी, कमी तापमानामुळे विद्राव्यता कमी होते, कधीकधी त्यांच्या स्वतःच्या CMC पेक्षा कमी; अशा प्रकारे, इष्टतम कार्यासाठी योग्य तापमानवाढ आवश्यक असू शकते. आयनिक विरुद्ध नॉनआयनिक सर्फॅक्टंट्ससाठी CMC आणि मायसेलवरील तापमानाचे परिणाम वेगळे असतात: तापमान वाढल्याने सामान्यतः आयनिक सर्फॅक्टंट्सचे CMC वाढते, त्यामुळे एकाग्रता समायोजन आवश्यक असते.

③ फोम: फोमिंग क्षमता आणि धुण्याच्या प्रभावीतेचा संबंध एक सामान्य गैरसमज आहे - जास्त फोम म्हणजे उत्तम धुण्याचे प्रमाण नाही. अनुभवजन्य पुरावे असे सूचित करतात की कमी फोमिंग डिटर्जंट तितकेच प्रभावी असू शकतात. तथापि, काही विशिष्ट अनुप्रयोगांमध्ये फोम घाण काढून टाकण्यास मदत करू शकतो, जसे की डिशवॉशिंगमध्ये, जिथे फोम ग्रीस विस्थापित करण्यास मदत करतो किंवा कार्पेट साफसफाईमध्ये, जिथे ते घाण उचलते. शिवाय, फोमची उपस्थिती डिटर्जंट कार्य करत आहेत की नाही हे दर्शवू शकते; जास्त ग्रीस फोम तयार होण्यास प्रतिबंध करू शकते, तर फोम कमी होणे डिटर्जंट एकाग्रतेत घट दर्शवते.

④ तंतूंचा प्रकार आणि कापडाचे गुणधर्म: रासायनिक रचनेव्यतिरिक्त, तंतूंचे स्वरूप आणि संघटना घाण चिकटणे आणि काढून टाकण्याच्या अडचणीवर परिणाम करते. लोकर किंवा कापूस सारख्या खडबडीत किंवा सपाट रचना असलेले तंतू गुळगुळीत तंतूंपेक्षा घाण अधिक सहजपणे अडकवतात. जवळून विणलेले कापड सुरुवातीला घाण साचण्यास प्रतिकार करू शकतात परंतु अडकलेल्या घाणीपर्यंत मर्यादित प्रवेशामुळे प्रभावी धुण्यास अडथळा आणू शकतात.

⑤ पाण्याची कडकपणा: Ca²⁺, Mg²⁺ आणि इतर धातू आयनांचे प्रमाण धुण्याच्या परिणामांवर लक्षणीय परिणाम करते, विशेषतः अ‍ॅनिओनिक सर्फॅक्टंट्ससाठी, जे अघुलनशील क्षार तयार करू शकतात ज्यामुळे साफसफाईची कार्यक्षमता कमी होते. पुरेसे सर्फॅक्टंट एकाग्रता असूनही, कठोर पाण्यात, साफसफाईची प्रभावीता डिस्टिल्ड वॉटरच्या तुलनेत कमी असते. इष्टतम सर्फॅक्टंट कामगिरीसाठी, Ca²⁺ चे प्रमाण 1×10⁻⁶ mol/L (CaCO₃ 0.1 mg/L पेक्षा कमी) पर्यंत कमी केले पाहिजे, ज्यामुळे बहुतेकदा डिटर्जंट फॉर्म्युलेशनमध्ये पाणी-मऊ करणारे घटक समाविष्ट करणे आवश्यक असते.