9、洗滌過程
從廣義上講，洗滌是從被洗滌對象中除去不需要的成分並達到某種目的的過程。通常意義的洗滌是指從載體表面去除汙垢的過程。在洗滌時，通過一些化學物質（如洗滌劑等）的作用以減弱或消除汙垢與載體之間的相互作用，使汙垢與載體的結合轉變為汙垢與洗滌劑的結合，最終使汙垢與載體脫離，因被洗滌對象和要清除的汙垢是多種多樣的，因此洗滌是一個十分複雜的過程，洗滌作用的基本過程可用如下簡單關係表示
載體汙垢+洗滌劑=載體+汙垢洗滌劑
洗滌過程通常可分為兩個階段：一是在洗滌劑的作用下，汙垢與其載體分離；二是脫離的汙垢被分散﹑懸浮於介質中。洗滌過程是一個可逆過程，分散﹑懸浮於介質中的汙垢也有可能從介質中重新沉澱到被洗物上。因此，一種優良的洗滌劑除了具有使汙垢脫離載體的能力外，還應有較好的分散和懸浮汙垢﹑防止汙垢再沉積的能力。
(1) 汙垢的種類
即使是同一種物品，如果使用環境不同，則汙垢的種類﹑成分和數量也會不同。油體汙垢主要是一些動﹑植物油及礦物油（如原油﹑燃料油﹑煤焦油等），固體汙垢主要是煙塵﹑灰土﹑鐵鏽﹑炭黑等。就衣服的汙垢而言，有來自人體的汙垢，如汗﹑皮脂﹑血等；來自食品的汙垢，如水果漬﹑食用油漬﹑調味品漬﹑澱粉等；有化妝品帶來的汙垢，如唇膏﹑指甲油等；從大氣中來的汙垢，如煙塵﹑灰塵﹑泥土等；其他如墨水﹑茶水﹑塗料等。可以說形形色色，種類繁多。
各種各樣的汙垢通常可分為固體汙垢﹑液體汙垢和特殊汙垢三大類。
①固體汙垢 常見的固體汙垢有灰﹑泥﹑土﹑鐵鏽和炭黑等顆粒。這些顆粒表面大多帶有電荷，多數帶負電，容易吸附在纖維物品上。一般固體汙垢較難溶於水，但可被洗滌劑溶液分散﹑懸浮。質點較小的固體汙垢，除去較為困難。
②液體汙垢 液體汙垢大都是油溶性的，包括動植油﹑脂肪酸﹑脂肪醇﹑礦物油及其氧化物等。其中動植物油﹑脂肪酸類能與鹼發生皂化作用，而脂肪醇 ﹑礦物油則不為鹼所皂化，但能溶於醇﹑醚和烴類有機溶劑，並被洗滌劑水溶液乳化和分散。油溶性液體汙垢一般與纖維物品具有較強的作用力，在纖維上吸附較為牢固。
③特殊汙垢 特殊汙垢有蛋白質﹑澱粉﹑血﹑人體分泌物如汗﹑皮脂﹑尿以及果汁﹑茶汁等。這類汙垢大多能通過化學作用而較強地吸附在纖維物品上。故洗滌起來比較困難。
各種汙垢很少單獨存在，往往是混在一起，共同吸附在物品上。汙垢有時在外界的影響下還會氧化﹑分解或腐敗，從而產生新的汙垢。
(2) 汙垢的黏附作用
衣服﹑手等之所以能沾上汙垢，是因為物體與汙垢之間存在著某種相互作用。汙垢在物體上的黏附作用多種多樣，但不外乎物理性黏附和化學黏附兩種。
①菸灰﹑塵土﹑泥沙﹑炭黑等在衣物上的黏附屬物理黏附。一般來說，通過這種黏附的汙垢，與被沾汙的物體之間的作用相對較弱，汙垢的去除也比較容易。依作用力的不同，汙垢的物理黏附又可分為機械力黏附和靜電力黏附。
A：機械力黏附 這一類黏附主要指的是一些固體汙垢（如塵土﹑泥沙）的黏附作用。機械力黏附是汙垢比較弱的一種黏附方式，幾乎可以用單純的機械方法將汙垢去除掉，但當汙垢的質點比較小時（﹤0.1um），去除起來比較困難。
B：靜電力黏附 靜電力黏附主要表現在帶電的汙垢粒子在異性電荷物體上的作用。大多數纖維性物品在水中帶負電，很容易被某些帶正電荷的汙垢，如石灰類所黏附。有些汙垢儘管帶負電荷，如水溶液中的炭黑粒子，但可以通過水中的正離子（如Ca2+﹑Mg2+等）所形成的離子橋（離子在多個異性電荷之間，與它們共同作用，起類似橋梁的作用）附著在纖維上。
靜電作用比簡單的機械作用要強，因而汙垢去除相對困難些。
②化學黏附
化學黏附是指汙垢通過化學鍵或氫鍵作用到物體上的現象。如極性固體汙垢﹑蛋白質﹑鐵鏽等在纖維物品上的黏附，纖維中含有羧基﹑羥基﹑醯胺等基團，這些基團和油性汙垢的脂肪酸﹑脂肪醇容易形成氫鍵。化學作用力一般比較強，因而汙垢在物體上結合得較為牢固。這類汙垢用通常的方法很難去除，需採用特殊的方法來處理。
汙垢黏附的牢固程度與汙垢本身的性質和被黏附物的性質有關。一般顆粒容易在纖維性物品上黏附。固體汙垢質點越小，則黏附得越牢固。親水性物體如棉花﹑玻璃等表面上的極性汙垢要比非極性汙垢黏附得更牢固。而非極性汙垢的黏附強度比極性汙垢如極性脂肪﹑灰塵﹑黏土等要大，更不容易去除和清洗。
(3) 汙垢的去除機理
洗滌的目的在於去除汙垢。在一定溫度的介質中（主要以水為介質）。利用洗滌劑所產生的各種物理化學作用，減弱或消除汙垢與被洗物品的作用，在一定的機械力作用下（如手搓﹑洗衣機的攪動﹑水的衝擊），使汙垢與被洗物品脫離，達到去汙的目的。
①液體汙垢的去除機理
A：潤溼 液體汙垢大多為油性汙垢。油汙能潤溼大部分的纖維物品，在纖維材料的表面上或多或少擴散成一層油膜。洗滌作用的第一步，是洗滌液潤溼表面。為說明方便，可將纖維的表面看成是平滑的固體表面。
B：油汙的脫離-捲縮機理 洗滌作用的第二步是油汙的去除，液體汙垢的去除是用一種捲縮的方式來實現的。液體汙垢原來是以鋪開的油膜形式存在於表面上，在洗滌液對固體表面（即纖維表面）優先潤溼作用下，逐級捲縮成為油珠，被洗滌液替換下來，在一定外力作用下最終離開表面。
②固體汙垢的去除機理
液體汙垢的去除，主要是通過洗滌液對汙垢載體的優先潤溼，而對於固體汙垢的去除機理則有所不同，在洗滌過程中，主要是洗滌液對汙垢質點及其載體表面的潤溼。由於表面活性劑在固體汙垢及其載體表面的吸附，減小了汙垢與表面之間的相互作用，降低了汙垢質點在表面的黏附強度，因而汙垢質點容易從載體表面上除去。
不僅如此，表面活性劑，尤其是離子型表面活性劑，在固體汙垢及其載體表面上的吸附有可能增加固體汙垢及其載體表面的表面電勢，更有利於汙垢的去除。固體或一般纖維表面在水介質中通常帶負電，因此，在汙垢質點或固體表面上能形成擴散雙電層。由於同性電荷相斥，因此，水中汙垢質點在固體表面上的黏附強度會有所減弱。當加入陰離子表面活性劑時，由於陰離子表面活性劑能同時提高汙垢質點及固體表面的負表面電勢，使它們之間的排斥力更為增強，因而，質點的黏附強度更加降低，汙垢更易於除去。
非離子表面活性劑在一般帶電的固體表面上都能產生吸附，儘管不能明顯改變界面電勢，但吸附的非離子表面活性劑往往在表面上形成一定厚度的吸附層，有助於防止汙垢再沉積。
對於陽離子表面活性劑，由於它們的吸附會使汙垢質點及其載體表面的負表面電勢降低或消除，這使得汙垢與表面之間的排斥降低，因而不利於去除汙垢；再者，陽離子表面活性劑在固體表面吸附以後，往往將固體表面變成疏水性，因而不利於表面的潤溼，也就不利於洗滌。
③特殊汙垢的去除
蛋白質﹑澱粉﹑人體分泌物﹑果汁﹑茶汁等這類汙垢用一般的表面活性劑難以除去，需採用特殊的處理方法。
像奶油﹑雞蛋﹑血液﹑牛奶﹑皮膚排洩物等蛋白質汙垢容易在纖維上凝結變性，黏附較為牢固。對於蛋白質汙垢，可以利用蛋白酶將其除去。其中的蛋白酶能將汙垢中的蛋白質分解成水溶性胺基酸或低聚肽。
澱粉汙垢主要來自於食品，其他的如肉汁﹑糨糊等，澱粉酶對澱粉類汙垢的水解有催化作用，使澱粉分解成糖類。
脂肪酶能催化分解一些用通常方法難以除去的三脂肪酸甘油酯類汙垢，如人體分泌的皮脂﹑食用油脂等，使三脂肪酸甘油酯分解成可溶性的甘油和脂肪酸。
一些來自果汁﹑茶汁﹑墨水﹑唇膏等有顏色的汙漬，即使反覆洗滌也常常難以徹底洗乾淨。此類汙漬可以通過一些像漂白粉之類的氧化劑或還原劑進行氧化還原反應，破壞生色基團或助色基團的結構，使之降解成較小的水溶性成分而除去。
(4) 乾洗的去汙機理
以上所說實際上是針對以水為介質的洗滌作用。實際上，由於衣物的種類和結構不同，某些衣物採用水洗方式不方便或不容易洗乾淨，有的衣物水洗後甚至變形﹑褪色等，例如：大部分天然纖維吸水易於膨脹，而乾燥後又容易縮水，因此經水洗後會變形；經水洗的羊毛製品也常出現縮水現象，一些毛紡製品用水洗後還容易起球﹑顏色走樣；一些絲綢用水洗後手感變差﹑失去光澤等。對於這些衣物常常採用乾洗的方法進行去汙。所謂的乾洗一般是指在有機溶劑特別是在非極性溶劑中的洗滌方式。
相對於水洗，乾洗是一種比較溫和的洗滌方式。因為乾洗並不需要太大的機械作用，對衣物不至於造成損傷﹑起皺和變形，同時乾洗劑不像水那樣，很少產生膨脹和收縮作用。只要技術處理得當，就可以使衣物乾洗後達到不變形﹑不褪色和延長使用壽命等優良效果。
從乾洗角度來說，各種汙垢大致有以下三種。
①油溶性汙垢 油溶性汙垢包括各種油和油脂，是液體或油膩狀，可溶於乾洗溶劑。
②水溶性汙垢 水溶性汙垢可溶於水溶液，但不溶於乾洗劑，是以水溶液狀態吸附在衣物上，水揮發後析出顆粒狀固體，如無機鹽﹑澱粉﹑蛋白質等。
③油水不溶性汙垢 油水不溶性汙垢既不溶於水，也不溶於乾洗溶劑，如炭黑﹑各種金屬的矽酸鹽和氧化物等。
由於各種汙垢的性質不同，因而在乾洗過程中對於汙垢的去除存在不同的作用方式。油溶性汙垢，如動植油﹑礦物油和油脂等，易溶於有機溶劑，在乾洗中較容易除去。乾洗溶劑對油和油脂極好的溶解能力實質上來自分子間的範德華作用力。
對於水溶性汙垢如無機鹽﹑糖類﹑蛋白質﹑汗等的去除，還必須在乾洗劑中加入適量的水，否則水溶性汙垢難以從衣物中去除。但水較難溶於乾洗劑中，因此為增加水的量，還需加入表面活性劑。乾洗劑中存在的水能使汙垢及衣物的表面水化，從而容易與表面活性劑的極性基團發生相互作用，有利於表面活性劑在表面的吸附。此外，在表面活性劑形成膠束時，水溶性汙垢及水能被增溶進膠束中。表面活性劑除能增加乾洗溶劑中水的含量外，還能起到防止汙垢再沉積的作用，以增強去汙效果。
少量水的存在對去除水溶性汙垢是必要的，但過量的水會導致一些衣物變形﹑起皺等，故乾洗劑中水的含量必須適度。
既非水溶性也非油溶性的汙垢如灰﹑泥﹑土和炭黑等固體顆粒一般以靜電力吸附或與油汙結合附著在衣物上。在乾洗中，溶劑的流動﹑衝擊能使以靜電力吸附的汙垢脫落下來，而乾洗劑能溶解油汙，使與油汙相結合併附著在衣物上的固體顆粒脫落於乾洗劑中，乾洗劑中的少量水和表面活性劑，則使那些脫落下來的固體汙垢粒子能穩定地懸浮﹑分散，防止其再沉積到衣物上。
(5) 影響洗滌作用的因素
表面活性劑在界面上的定向吸附以及表面（界面）張力的降低是液體或固體汙垢去除的主要因素。但洗滌過程較為複雜，即使同一類洗滌劑的洗滌效果還受到其他許多因素的影響。這些因素包括洗滌劑的濃度﹑溫度﹑汙垢的性質﹑纖維的種類﹑織物的組織結構等。
①表面活性劑的濃度
溶液中表面活性劑的膠束在洗滌過程中起到重要作用。當濃度達到臨界膠束濃度(cmc)時，洗滌效果急劇增加。因此溶劑中洗滌劑的濃度應高於cmc值，才有良好的洗滌效果。但是當表面活性劑的濃度高於cmc值後，洗滌效果遞增就不明顯了，過多的增加表面活性劑的濃度是沒有必要的。
藉助增溶作用去除油汙時，即使濃度在cmc值以上，增溶作用仍隨表面活性劑濃度的提高而增加。這時就宜在局部集中使用洗滌劑，例如在衣服的袖口和衣領處汙垢較多，洗滌時可先塗沫一層洗滌劑，以提高表面活性劑對油汙的增溶效果。
②溫度對去汙作用有很重要的影響。總的來說，提高溫度有利於汙垢的去除，但有時溫度過高也會引起不利因素。
溫度提高有利於汙垢的擴散，固體油垢在溫度高於其熔點時易被乳化，纖維也因溫度提高而增加膨化程度，這些因素都有利於汙垢的去除。但是對於緊密織物，纖維膨化後纖維之間的微隙減小了，這對汙垢的去除是不利的。
溫度變化還影響到表面活性劑的溶解度﹑cmc值﹑膠束量大小等，從而影響洗滌效果。長碳鏈的表面活性劑溫度低時溶解度較小，有時溶解度甚至低於cmc值，此時就應適當提高洗滌溫度。溫度對cmc值及膠束量大小的影響，對於離子型和非離子型表面活性劑是不同的，對離子型表面活性劑，溫度升高一般能使cmc值上升而膠束量減小，這就意味著在洗滌溶液中要提高表面活性劑的濃度。對於非離子型表面活性劑，溫度升高，導致其cmc值減小，而膠束量顯著增加，可見適當提高溫度，有助於非離子型表面活性劑發揮其表面活性作用。但溫度不宜超過其濁點。
總之，最適宜的洗滌溫度與洗滌劑的配方及被洗滌的對象有關。有些洗滌劑在室溫下就有良好的洗滌效果，而有些洗滌劑冷洗和熱洗的去汙效果相差很多。
③泡沫
人們習慣上往往把發泡能力與洗滌效果混為一談，認為發泡力強的洗滌劑洗滌效果好。研究結果表明，洗滌效果與泡沫的多少並沒有直接關係。例如，用低泡洗滌劑進行洗滌，其洗滌效果並不比高泡洗滌劑差。
泡沫雖與洗滌沒有直接關係，但在某些場合下，泡沫還是有助於去除汙垢的，例如，手洗餐具時洗滌液的泡沫可以將洗下來的油滴攜帶走。擦洗地毯時，泡沫也可以帶走塵土等固體汙垢粒子，地毯汙垢中塵土佔很大比例，因此地毯清洗劑應具有一定的發泡能力。
發泡力對於洗髮香波也是重要的，洗髮或沐浴時液體產生的細密泡沫使人感到潤滑舒適。
④纖維的品種和紡織品的物理特性
除了纖維的化學結構影響汙垢的黏附和去除外，纖維的外觀形態以及紗線和織物的組織結構對汙垢去除的難易均有影響。
羊毛纖維的鱗片和棉纖維彎曲的扁平帶狀結構比光滑的纖維更易積累汙垢。例如，沾在纖維素膜（黏膠薄膜）上的炭黑容易去除，而沾在棉織物上的炭黑就難以洗脫。又如聚酯的短纖維織物比長纖維織物容易積聚油汙，短纖維織物上的油汙也比長纖維織物上的油汙難以去除。
緊捻的紗線和緊密織物，由於纖維之間的微隙較小，能抗拒汙垢的侵入，但同樣也能阻止洗滌液把內部汙垢排除出去，故緊密織物開始時抗汙性好，但一經沾汙洗滌也比較困難。
⑤水的硬度
水中Ca2+﹑Mg2+等金屬離子的濃度對洗滌效果的影響很大，特別是陰離子表面活性劑遇到 Ca2+﹑Mg2+離子形成的鈣﹑鎂鹽溶解性均較差，會降低它的去汙能力。在硬水中即使表面活性劑的濃度較高，其去汙效果仍比在蒸餾中差得多。要使表面活性劑發揮最佳洗滌效果，水中 Ca2+離子濃度要降到1×10-6mol/L(CaCO3要降到0.1mg/L)以下。這就需要在洗滌劑中加入各種軟水劑。