染整用水和表面活性劑

關于染整用水和表面活性劑第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一

§2-1染整用水背景：染廠在染整加工中用水量很大，平均每生產(chǎn)1000m印染布約耗水20t左右。從煮練、漂白到染色、印花、整理以及鍋爐供汽都要耗用大量的水。水質(zhì)的好壞直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、鍋爐使用安全性與效率和染化料、助劑的消耗。第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一一、水質(zhì)及其對紡織品染整加工的影響

(一)水的硬度1.暫時硬度

水中含有鈣、鎂的酸式碳酸鹽，這種水稱為暫時硬水。其硬度稱為暫時硬度

Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑2.永久硬度

以硫酸鹽、硝酸鹽或氯化物形式存在于水中的鈣、鎂離子稱為稱永久硬水，其硬度稱永久硬度。須經(jīng)化學處理才能除去。水的硬度＝暫時硬度＋永久硬度水的硬度表示方法:

1升水中所含的鈣、鎂鹽換算成碳酸鈣的毫克數(shù)第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一(二)水質(zhì)對染整加工方面的影響1.對皂煮的影響

肥皂與水中的鈣、鎂離子會生成不溶性鈣皂、鎂皂沉積在織物上。2.對漂白的影響

漂白時起催化作用，引起纖維的脆損和織物發(fā)黃。3.對染色的影響

易使某些染料和助劑沉淀。造成色澤鮮艷度和牢度下降并導致染色不勻和染化料浪費。4.對鍋爐用水的影響鍋爐用水會產(chǎn)生水垢，降低熱傳導率，浪費能源，甚至發(fā)生爆炸事故。第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一二、染整加工對水質(zhì)的要求1.無色、無臭、透明；2.pH值6.5～7.4；3.鐵、錳鹽的含量不超過0.1mg/L；4.水的硬度視具體要求而定：

煮練、染色、印花、皂洗宜采用軟水。鍋爐用水要用極軟水。一般水洗可用硬水。第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一三、水的軟化㈠軟水劑軟化法：1、石灰、純堿沉淀法：

Na2CO3＋Ca2+(Mg2+)→

CaCO3(MgCO3)↓＋2Na+2、絡合法：

Na4[Na2（PO3）6]+Ca2+→

Na4[Ca（PO3）6]＋2Na+

第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一

㈡離子交換樹脂軟化法：離子交換樹脂中的活性基團上的離子能夠與水溶液里的同性離子發(fā)生交換作用，而去除水中的鈣鎂離子R-SO3H

R-SO3-+H+

2R-SO3-+Ca2+→（R-SO3）2Ca2R-SO3-+Mg2+→（R-SO3）2Mg第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一§2-2表面活性劑一、表面活性劑的基本知識二、表面活性劑的基本作用三、表面活性劑的分類和常用表面活性劑的性能第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一一、表面活性劑的基本知識㈠表面張力、表面活性與表面活性劑

1.表面張力—是垂直通過液體表面上任一單位長度、與液面相切并使液面收縮的力。

圖2-1分子在液體內(nèi)部和表面所受吸引力場不同圖1－2液體的表面張力第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一

2.表面活性—能使溶劑表面張力降低的性質(zhì)。3.表面活性劑—加入很少量時就能顯著降低溶劑的表面張力(或界面張力)，并改變體系的表面或界面狀態(tài)(從而產(chǎn)生潤濕、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、洗滌等一系列作用)的物質(zhì)稱為表面活性劑。圖2-2各類物質(zhì)水溶液的表面張力

第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一㈡表面活性劑的結構特征：疏水部分親水基圖2-3表面活性劑結構特征如肥皂：

CH3-CH2-CH2-----COO-Na+(其中C原子數(shù)在8-20)第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一圖2-4表面活性劑溶液的膠團化過程

1.界面吸附—引起溶液表面張力降低。

2.膠團化—表面活性劑在溶液中會從單體締合成為膠態(tài)聚集物。

臨界膠束濃度—表面活性劑形成膠束時的最低濃度，也是溶液的表面張力降低到最低時的濃度。

在臨界膠束濃度時許多性質(zhì)發(fā)生突變，如表面張力、電導率、滲透壓和洗滌作用。

㈢表面活性劑溶液的性質(zhì)第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一二、表面活性劑的基本作用圖2–6接觸角與界面張力之間的關系㈠潤濕和滲透作用

1.潤濕作用液體沿著固體表面展開，把空氣－固體界面代之以液體－固體界面的過程，叫潤濕作用。

表面活性劑之所以具有潤濕和滲透作用，是由于表面活性劑顯著地降低了水的表面張力的緣故。第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一在氣（V）、液（L）、固（S）三相交界點，氣-液與氣-固界面張力之間的夾角稱為接觸角，通常用表示。接觸角第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一圖2–6接觸角與界面張力之間的關系潤濕方程第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一θ＝０°時，液滴在固體表面鋪展，稱為完全潤濕；θ＝１８０°時，液滴呈球狀，稱為完全不潤濕；０°<θ<９０°時，液滴在固體表面上呈凸透鏡狀，稱為潤濕；θ>９０°時，稱不潤濕。A、固體表面張力

為一常數(shù)，由固體的種類決定。B、當水中加入表面活性劑，水的表面張力顯著下降，固－液界面張力降低。從潤濕方程可以看出，這將使θ減小，故能顯著提高對固體的潤濕性。(潤濕方程

)第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一為什么棉坯布的潤濕性能差？第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一2.滲透作用—對多孔體系固體的潤濕P=2

·

cosθ/r

當θ<90°時，cosθ>0，上升壓力P為正，且隨毛細管半徑下降而增大。

對織物來說，只要能產(chǎn)生良好的潤濕，液體便能通過相互貫通的毛細管自動發(fā)生滲透作用，從而有利于染整加工的進行。

潤濕作用發(fā)生在物體的表面，而滲透作用是在物體內(nèi)部，兩者可使用相同的表面活性劑，因而潤濕劑也可稱為滲透劑。

在紡織品毛細管中的上升壓力與表面張力的關系為：第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一㈡乳化和分散作用1.乳化作用

使一種液體以極細小的液滴均勻分散在另一種互不相容的液體中形成分散液的作用，稱為乳化作用。

水包油型(油/水型)，以Ｏ/Ｗ表示；乳液的類型油包水型(水/油型)，以Ｗ/Ｏ表示。圖2–7肥皂作乳化劑時的乳液情況

第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一2.分散作用

將不溶性固體以微小粒子均勻地分散在液體中所形成穩(wěn)定分散體系的作用稱為分散作用。

如：滌綸用分散染料不溶于水，易形成沉淀；加入分散劑后，充分攪拌超細染料粒子后能“溶解”于水，形成穩(wěn)定的懸浮液。染料粒子沉淀分散劑增溶穩(wěn)定分散液圖2-8分散作用過程第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一圖2-9增溶作用的方式示意增溶于膠束內(nèi)核增溶在“柵欄”處增溶在膠束表面增溶在極性基之間a.非極性有機化合物的加溶；b.長鏈的醇、胺等極性有機兩親分子加溶；c.既不溶于水又不溶于油的小分子極性化合物的加溶；d.非極性有機物還可加溶于聚氧乙烯醚的外殼之中。㈢增溶作用

具有能使不溶或微溶于水的有機化合物的溶解度顯著增大的能力，且溶液呈透明狀的作用。第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一（四）洗滌作用自固體(又稱為基體)表面上去除污垢的過程。它包括機械作用及表面化學的作用（潤濕、乳化、分散、增溶等作用）。第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一1.洗滌機理圖2-10固體污垢的去除機理平衡時滿足下列關系:gso=

gsw

-gwocos

使gwo和gsw降低，而gso未變。為維持新的平衡，-cosθ值必須增大，即接觸角θ從＜90°變?yōu)椋?0°。在某種適宜條件下，接觸角接近180°，即洗滌劑幾乎完全潤濕固體表面時，油污膜變?yōu)橛椭樽孕忻撾x。第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一2.洗滌過程①基體—污垢+洗滌劑基體—洗滌劑+污垢—洗滌劑②再籍機械力將它們分離；通過乳化、分散、增溶，防止污垢再沾污，被清洗去除。圖2-11污垢卷離過程示意第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一圖2-12洗滌劑的防止再沾污過程

洗滌過程是一個可逆過程，洗滌的逆過程稱為污垢再沉積（或織物再沾污）。因此，一種優(yōu)良的洗滌劑應具備兩種作用：

A、降低污垢與織物表面的結合力，具有使污垢脫離織物表面的能力；

B、是具有防止污垢再沉積的能力。第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一(五)其他作用1.柔軟作用

a.針織物編織前紗線過蠟（上柔軟劑、漿料添加物）；

b.染色后進行柔軟整理，減少縫紉時針洞產(chǎn)生；

c.羊毛的仿羊絨整理。2.抗靜電作用用于滌綸等疏水性纖維的整理，親水性提高、舒適、抗靜電性提高。

第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一3、起泡和消泡作用第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一(一)

表面活性劑的分類按表面活性劑在水中電離與否分類：

離子型：陰離子型、陽離子型、兩性型

非離子型；2.按應用分：紡織助劑、印染助劑等等。3.按用途分：潤濕、滲透、乳化、分散、增溶、洗滌等等。三、表面活性劑的分類和常用表面活性劑的性能第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一1.陰離子表面活性劑⑴

羧酸鹽類①脂肪羧酸鹽結構通式為R-COONa②烷基酰胺羧酸鹽C17H33CO(NR1CR2HCO)n-ONa

或C17H33CONR1H(CONR2H)nCOONa③烷基醚羧酸鹽R(OCH2CH2)nOCH2COONa⑵

硫酸酯鹽①脂肪醇硫酸鹽ROSO3-M+

②仲烷基硫酸鹽R1C(R2)HOSO3Na

③

硫酸化油(二)

常用表面活性劑（乳化、擴散、滲透、洗滌）第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一

⑶

磺酸鹽類

①烷基磺酸鈉

R-SO3Na(R=CnH2n+1,n=15～20)②

烷基苯磺酸鈉

③

烷基萘磺酸鹽

如雙異丁基萘磺酸鈉(拉開粉BX)：

（4）

磷酸酯類：

第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一2.陽離子表面活性劑

主要用途勻染劑、抗靜電劑、柔軟劑、防水劑、殺菌劑等。

⑴烷基銨鹽類⑵季銨鹽類3.非離子表面活性劑⑴聚乙二醇型非離子表面活性劑R-(OCH2CH2)n-OH，其中R=C10～C18

⑵

烷基酚聚氧乙烯醚的結構通式為：第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一

３.親疏平衡值(HLB)與性能間的關系

疏水基的分子量愈大，疏水性愈強、水溶性愈差；但親水基分子量大的，則不一定親水性大(除非離子表面活性劑)。

非離子表面活性劑的HLB值：

完全疏水的石蠟，HLB=0；完全親水的聚乙二醇，HLB=20，所以聚乙二醇型表面活性劑的HLB值介于0～20。第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一

親疏平衡值與性能間的關系如下圖：18515110HLB用途15～18增溶劑13～15洗滌劑8～18油/水型的乳化劑7～9潤濕劑

3.5～6水/油型的乳化劑1.5～3消泡劑第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期一