第二章染整用水和表面活性剂优秀课件
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锅炉用水会产生水垢，降低热传导率，浪 费能源，甚至发生爆炸事故。
二、染整加工对水质的要求 1. 无色、无臭、透明； 2. pH值6.5～7.4； 3. 铁、锰盐的含量不超过0.1mg/L； 4. 水的硬度视具体要求而定： 煮练、染色、印花、皂洗宜采用软水。 锅炉用水要用极软水。一般水洗可用 硬水。
当θ<90°时，cosθ>0，上升压力P为正，且 随毛细管半径下降而增大。
对织物来说，只要能产生良好的润湿，液 体便能通过相互贯通的毛细管自动发生渗透作 用，从而有利于染整加工的进行。
润湿作用发生在物体的表面，而渗透作用 是在物体内部，两者可使用相同的表面活性剂， 因而润湿剂也可称为渗透剂。
㈡ 乳化和分散作用 1. 乳化作用
临界胶束浓度— 表面活性剂形成胶束时的最 低浓度，也是溶液的表面张力降低到最低时的浓 度。
在临界胶束浓度时许多性质发生突变，如表 面张力、电导率、渗透压和洗涤作用。
二、表面活性剂的基本作用 ㈠ 润湿和渗透作用
1. 润湿作用 液体沿着固体表面展开，把空气－固体界
面代之以液体－固体界面的过程，叫润湿作 用。
表面活性剂之所以具有润湿和渗透作用， 是由于表面活性剂显著地降低了水的表面张 力的缘故 。
图2–6 接触角与界面张力之间的关系
接触角
在气（V）、液（L）、固（S）三相交界点，气-液与
气-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用 表示。
气 θ液
固
气 液
θ
固
润湿方程
rSrSL rLcos 或 co srS-rSL
(一) 水的硬度
1. 暂时硬度
水中含有钙、镁的酸式碳酸盐，这种水称
为暂时硬水。其硬度称为暂时硬度
Ca(HCO3)2 2. 永久硬度
CaCO3 ↓ + H2O + CO2 ↑
以硫酸盐、硝酸盐或氯化物形式存在于水
中的钙、镁离子称为称永久硬水，其硬度称永
久硬度。须经化学处理才能除去。
水的硬度＝暂时硬度＋永久硬度
图1－2 液体的表面张力
图2-1 分子在液体内部和表面所受吸 引力场不同
2. 表面活性—能使溶剂 表面张力降低的性质。
3. 表面活性剂 —加入很 少量时就能显著降低溶 剂的表面张力(或界面张 力)，并改变体系的表面 或界面状态(从而产生润 湿、乳化、分散、增溶、 起泡、消泡、洗涤等一 系列作用)的物质称为表 面活性剂。
水的硬度表示方法:
1升水中所含的钙、镁盐换算成碳酸钙的毫
克数
(二)水质对染整加工方面的影响 1. 对皂煮的影响
肥皂与水中的钙、镁离子会生成不溶性钙 皂、镁皂沉积在织物上。 2. 对漂白的影响
漂白时起催化作用，引起纤维的脆损和织 物发黄 。 3. 对染色的影响
易使某些染料和助剂沉淀。造成色泽鲜艳 度和牢度下降并导致染色不匀和染化料浪费。 4. 对锅炉用水的影响
R-SO3H
R-SO3-+ H+
2R-SO3- + Ca2+→（R-SO3）2Ca
2R-SO3- + Mg2+→（R-SO3）2Mg
§2-2 表面活性剂
一、 表面活性剂的基本知识 二、 表面活性剂的基本作用 三、 表面活性剂的分类和常用表
面活性剂的性能
一、表面活性剂的基本知识
㈠ 表面张力、表面活性与表面活性剂 1. 表面张力—是垂直通过液体表面上任一单位 长度、与液面相切并使液面收缩的力。
a. 非极性有机化合物的加溶； b. 长链的醇、胺等极性有机两亲分子加溶； c. 既不溶于水又不溶于油的小分子极性化合物的加溶； d. 非极性有机物还可加溶于聚氧乙烯醚的外壳之中。
图2-2 各类物质水溶液的 表面张力
㈡ 表面活性剂的结构特征 ： 疏水部分 亲水基
图2-3 表面活性剂结构特征
如肥皂： CH3-CH2-CH2- - - - - COO- Na+ (其中C原子数在8-20)
㈢ 表面活性剂溶液的性质
图2-4 表面活性剂溶液的胶团化过程
1. 界面吸附—引起溶液表面张力降低。 2. 胶团化—表面活性剂在溶液中会从单体缔 合成为胶态聚集物。
加入分散剂后，充分搅拌超细染料粒子后能“溶 解”于水，形成稳定的悬浮液。
染料粒子沉淀 分散剂增溶
图2-8 分散作用过程
稳定分散液
㈢ 增溶作用 具有能使不溶或微溶于水的有机化合物的
溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状的作 用。
增溶于胶束内核
增溶在“栅栏”处 增溶在胶束表面
增溶在极性基之间
图2-9 增溶作用的方式示意
rL
图2–6 接触角与界面张力之间的关系
rSrSL rLcos 或 co srS-rSL
rL
(润湿方程
)
θ＝０°时，液滴在固体表面铺展，称为完全润湿；
θ＝１８０°时，液滴呈球状，称为完全不润湿；
０°<θ<９０°时，液滴在固体表面上呈凸透镜状，称 为润湿；
θ>９０°时，称不润湿。
A、固体表面张力 S 为一常数，由固体的种类决定。
三、水的软化
㈠ 软水剂软化法： 1、石灰、纯碱沉淀法： Na2CO3＋Ca2+( Mg2+)→ CaCO3(MgCO3)↓＋2Na+ 2、络合法： Na4[Na2（PO3）6] +Ca2+→ Na4[Ca（PO3）6]＋2Na+
㈡ 离子交换树脂软化法：
离子交换树脂中的活性基团上的离子能够与 水溶液里的同性离子发生交换作用，而去除水 中的钙镁离子
使一种液体以极细小的液滴均匀分散在另一种互不 相容的液体中形成分散液的作用，称为乳化作用。
水包油型(油/水型)源自文库以Ｏ/Ｗ表示； 乳液的类型
油包水型(水/油型)，以Ｗ/Ｏ表示。
图2–7 肥皂作乳化剂时的乳液情 况
2. 分散作用 将不溶性固体以微小粒子均匀地分散在液体中
所形成稳定分散体系的作用称为分散作用。 如：涤纶用分散染料不溶于水，易形成沉淀；
第二章染整用水和表面活性剂
§2-1 染整用水
背景：染厂在染整加工中用水量很大，平 均每生产1000m印染布约耗水20t左右。从煮 练、漂白到染色、印花、整理以及锅炉供汽 都要耗用大量的水。水质的好坏直接影响到 产品质量、锅炉使用安全性与效率和染化料、 助剂的消耗。
一、水质及其对纺织品染整加工的影响
B、当水中加入表面活性剂，水的表面张力 S 显著下降，
固－液界面张力 降 低SL 。从润湿方程可以看出，这
将使θ减小，故能显著提高对固体的润湿性。
为什么棉坯布的润湿性能差？
坯布4050mN/m 水 72mN/ m
2. 渗透作用—对多孔体系固体的润湿 在纺织品毛细管中的上升压力与表面张
力的关系为： P=2 L ·cosθ/r
二、染整加工对水质的要求 1. 无色、无臭、透明； 2. pH值6.5～7.4； 3. 铁、锰盐的含量不超过0.1mg/L； 4. 水的硬度视具体要求而定： 煮练、染色、印花、皂洗宜采用软水。 锅炉用水要用极软水。一般水洗可用 硬水。
当θ<90°时，cosθ>0，上升压力P为正，且 随毛细管半径下降而增大。
对织物来说，只要能产生良好的润湿，液 体便能通过相互贯通的毛细管自动发生渗透作 用，从而有利于染整加工的进行。
润湿作用发生在物体的表面，而渗透作用 是在物体内部，两者可使用相同的表面活性剂， 因而润湿剂也可称为渗透剂。
㈡ 乳化和分散作用 1. 乳化作用
临界胶束浓度— 表面活性剂形成胶束时的最 低浓度，也是溶液的表面张力降低到最低时的浓 度。
在临界胶束浓度时许多性质发生突变，如表 面张力、电导率、渗透压和洗涤作用。
二、表面活性剂的基本作用 ㈠ 润湿和渗透作用
1. 润湿作用 液体沿着固体表面展开，把空气－固体界
面代之以液体－固体界面的过程，叫润湿作 用。
表面活性剂之所以具有润湿和渗透作用， 是由于表面活性剂显著地降低了水的表面张 力的缘故 。
图2–6 接触角与界面张力之间的关系
接触角
在气（V）、液（L）、固（S）三相交界点，气-液与
气-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用 表示。
气 θ液
固
气 液
θ
固
润湿方程
rSrSL rLcos 或 co srS-rSL
(一) 水的硬度
1. 暂时硬度
水中含有钙、镁的酸式碳酸盐，这种水称
为暂时硬水。其硬度称为暂时硬度
Ca(HCO3)2 2. 永久硬度
CaCO3 ↓ + H2O + CO2 ↑
以硫酸盐、硝酸盐或氯化物形式存在于水
中的钙、镁离子称为称永久硬水，其硬度称永
久硬度。须经化学处理才能除去。
水的硬度＝暂时硬度＋永久硬度
图1－2 液体的表面张力
图2-1 分子在液体内部和表面所受吸 引力场不同
2. 表面活性—能使溶剂 表面张力降低的性质。
3. 表面活性剂 —加入很 少量时就能显著降低溶 剂的表面张力(或界面张 力)，并改变体系的表面 或界面状态(从而产生润 湿、乳化、分散、增溶、 起泡、消泡、洗涤等一 系列作用)的物质称为表 面活性剂。
水的硬度表示方法:
1升水中所含的钙、镁盐换算成碳酸钙的毫
克数
(二)水质对染整加工方面的影响 1. 对皂煮的影响
肥皂与水中的钙、镁离子会生成不溶性钙 皂、镁皂沉积在织物上。 2. 对漂白的影响
漂白时起催化作用，引起纤维的脆损和织 物发黄 。 3. 对染色的影响
易使某些染料和助剂沉淀。造成色泽鲜艳 度和牢度下降并导致染色不匀和染化料浪费。 4. 对锅炉用水的影响
R-SO3H
R-SO3-+ H+
2R-SO3- + Ca2+→（R-SO3）2Ca
2R-SO3- + Mg2+→（R-SO3）2Mg
§2-2 表面活性剂
一、 表面活性剂的基本知识 二、 表面活性剂的基本作用 三、 表面活性剂的分类和常用表
面活性剂的性能
一、表面活性剂的基本知识
㈠ 表面张力、表面活性与表面活性剂 1. 表面张力—是垂直通过液体表面上任一单位 长度、与液面相切并使液面收缩的力。
a. 非极性有机化合物的加溶； b. 长链的醇、胺等极性有机两亲分子加溶； c. 既不溶于水又不溶于油的小分子极性化合物的加溶； d. 非极性有机物还可加溶于聚氧乙烯醚的外壳之中。
图2-2 各类物质水溶液的 表面张力
㈡ 表面活性剂的结构特征 ： 疏水部分 亲水基
图2-3 表面活性剂结构特征
如肥皂： CH3-CH2-CH2- - - - - COO- Na+ (其中C原子数在8-20)
㈢ 表面活性剂溶液的性质
图2-4 表面活性剂溶液的胶团化过程
1. 界面吸附—引起溶液表面张力降低。 2. 胶团化—表面活性剂在溶液中会从单体缔 合成为胶态聚集物。
加入分散剂后，充分搅拌超细染料粒子后能“溶 解”于水，形成稳定的悬浮液。
染料粒子沉淀 分散剂增溶
图2-8 分散作用过程
稳定分散液
㈢ 增溶作用 具有能使不溶或微溶于水的有机化合物的
溶解度显著增大的能力，且溶液呈透明状的作 用。
增溶于胶束内核
增溶在“栅栏”处 增溶在胶束表面
增溶在极性基之间
图2-9 增溶作用的方式示意
rL
图2–6 接触角与界面张力之间的关系
rSrSL rLcos 或 co srS-rSL
rL
(润湿方程
)
θ＝０°时，液滴在固体表面铺展，称为完全润湿；
θ＝１８０°时，液滴呈球状，称为完全不润湿；
０°<θ<９０°时，液滴在固体表面上呈凸透镜状，称 为润湿；
θ>９０°时，称不润湿。
A、固体表面张力 S 为一常数，由固体的种类决定。
三、水的软化
㈠ 软水剂软化法： 1、石灰、纯碱沉淀法： Na2CO3＋Ca2+( Mg2+)→ CaCO3(MgCO3)↓＋2Na+ 2、络合法： Na4[Na2（PO3）6] +Ca2+→ Na4[Ca（PO3）6]＋2Na+
㈡ 离子交换树脂软化法：
离子交换树脂中的活性基团上的离子能够与 水溶液里的同性离子发生交换作用，而去除水 中的钙镁离子
使一种液体以极细小的液滴均匀分散在另一种互不 相容的液体中形成分散液的作用，称为乳化作用。
水包油型(油/水型)源自文库以Ｏ/Ｗ表示； 乳液的类型
油包水型(水/油型)，以Ｗ/Ｏ表示。
图2–7 肥皂作乳化剂时的乳液情 况
2. 分散作用 将不溶性固体以微小粒子均匀地分散在液体中
所形成稳定分散体系的作用称为分散作用。 如：涤纶用分散染料不溶于水，易形成沉淀；
第二章染整用水和表面活性剂
§2-1 染整用水
背景：染厂在染整加工中用水量很大，平 均每生产1000m印染布约耗水20t左右。从煮 练、漂白到染色、印花、整理以及锅炉供汽 都要耗用大量的水。水质的好坏直接影响到 产品质量、锅炉使用安全性与效率和染化料、 助剂的消耗。
一、水质及其对纺织品染整加工的影响
B、当水中加入表面活性剂，水的表面张力 S 显著下降，
固－液界面张力 降 低SL 。从润湿方程可以看出，这
将使θ减小，故能显著提高对固体的润湿性。
为什么棉坯布的润湿性能差？
坯布4050mN/m 水 72mN/ m
2. 渗透作用—对多孔体系固体的润湿 在纺织品毛细管中的上升压力与表面张
力的关系为： P=2 L ·cosθ/r