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表面活性劑的性質和應用

2022-02-14 14:46:04

物質的性質是由分子結構所決定的。表面活性劑分子具有不對稱的兩親媒性結構,即表面活性劑的分子結構中都含有長的非性鏈,一般是長碳鏈碳氫化合物;它能溶于油而不溶 于水,也就是所謂的疏水端或憎水端,另一端則是水溶性的,也就是親水端。所以表面活性剤分子具有親水和親油的雙重性質。粉末涂料固化劑


它有吸附在體系中不同界面上的傾向,且吸附在界面上的表面活性劑分子采取有規律的定向排列;


第二,它們在溶液中傾向于聚集在一起,形成束狀結構,叫做膠束。因此,界面吸附、定向排列、生成膠束是表面活性劑的基本性質。當然,兩親媒性也是它的一個重要基本性質。圖1-1就是典型的表面活性劑(肥皂)的分子結構。

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表面活性劑的分子結構


表面活性劑對溶液性質冇顯著效應的濃度"般在 lO -^lO-'mol/L范圍內’和匕述基本性質有直接關條 的效應,如潤濕、滲透、乳化、分散、增溶、發泡、消泡、洗滌等作用已廣泛用于各行各業.另外,在實際應用中,還有 很多與表面活性劑基本性質間接有關的效應如平滑減磨、勻染、固色、消除靜電、殺菌等。


當表面活性劑分子溶于水中時,正、負離子部分都被水溶劑化。而水中的部分氫鍵被表面活性劑分子憎水端所破壞。界面吸附可使表面活性劑分子留在溶液中,但并不破壞許多氫鍵.界面吸附是指表面活性劑分子的親水端插在水中,是真正的溶解,而憎水端整齊地排列在表面上,形成界面定向,少對氫鍵產生干擾,同時也顯著地降低水的表面張力“如圖1-2.


表面活性劑溶質在溶液中形成膠束的濃度限值稱為臨界膠束濃度 (CMC)。當表面活性劑溶質濃度低于CMC時,濃度與溶液特性保持線性關系,達到CMC時即突變為曲線,在CMC前后,變化的規律有很大的不同。形成膠束是表面活性劑的又一特性。膠束的形成并不要求溶質達到飽和■ 而是在的濃度以下,表面活性劑分子就會以膠束的狀態進入溶液,膠束的基本結構如圖1-3。它是一種親水端朝外、憎水端朝里的離子團。


膠束在應用中表現出的重要特性之一是它的增溶作用,一般認為膠束內部有相同的狀態。因此,濃度在CMC以上 的表面活性劑溶液中加入難溶于水的有腰束內部引起的,在濃度表面活性劑溶液中溶解的被增溶物質的飽和濃度稱為增溶量。


表面活性劑的多相平衡體系


表面活性劑應用


洗滌


洗滌功能是表面活性劑主要的功能.工業生產的各種表面活性劑的消耗部門是家用洗衣粉、液狀洗滌劑和工業清洗劑。在應用過程中,洗滌功能的具體體現就在于從各種不同的固體表面上洗去污垢。按照近代表面活性化學的觀點,污垢的定義就應該是處于錯誤位置的物質,去掉污垢意味著要作功。幾干年來人類在日常生活中總是要洗衣服,過去主要是靠體力勞動,現代化洗衣機和節能的要求主要依靠由各種表面活性劑與其他化學品復配起來的合成洗滌劑來完成洗衣。


表面活性剤在洗滌過程中的“溶解效應”


潤濕


固體表面與液體接觸時,原來的氣固界而消失,形成新的液固界面,這種現象禰為潤濕.水能形成氧鍵,因此具有高表面張力.當水滴落到新的織物表面時,由于織物通常經過后處理,就有的憎水性。水的高表面張力使它形成水珠留在織物上”若在水中加入少量表面活性劑. 就能顯著降低水的表面張力。水珠則迅速擴散,達到完全潤濕。


潤濕作用的原理可看作是一種表面活性劑的界面定向作用。表面活性劑的疏水端織物的表面上,形成界面定向,親水端留在水的邊界層中,使水珠伸展成平面。


若把含油的織物浸入表面活性劑溶液中,就立即會發生表面活性劑分子被織物吸附的現象,這些分子擠入油膜內部并把油膜分為小滴,可被漂洗下來。這時織物表面巳被油所潤濕,而是被表面活性劑分子的溶液潤濕。這種作用稱為再潤濕。


乳化


乳化是液-液界面現象,兩種互相不溶的液體如油加入水中,在容器中會自然地形成兩層:油在上層,水在下層。若加入合適的表面活性劑,在強烈攪拌下,油層被分散,表面活性劑的憎 水端吸附到油珠的界面層,形成均勻的細液滴乳化液,這一過程叫乳化。


浮選


浮選的情況比較夏雜。它至少涉及到氣、液、固三相。先采用能大量起泡的表面活性劑(即起泡劑),當向水中通入空氣或由于水的攪動引起空氣進入水中時,表面活性劑的憎水端在 氣-液界面上向氣泡的空氣一方定向.親水端仍在溶液內,形成了氣泡。另一種起捕集作用的表面活性剤,吸附在固體礦粉的表面,這種吸附隨礦物的不同而具有的選擇性?而向外的


(a)油汚開始與表面活性施溶液接觸,


(b)表面活性劑的憎水端溶入油垢中,


(c)表面活性劑影響油垢及織物間的接圖1-6表面活性剤在洗滌過程中的“溶解效應”,在洗滌過程中旻求接觸角e>9。這樣在洗衣機強烈攪動下會形成水渦作用,使織物上的油污被洗下來,


(d)進一步的機械力會把油汚變成懸浮體被洗掉海/水況化液憎水端部分地氣泡內。這樣在浮選過程中氣泡就可把指定的礦粉帶走,達到選礦的目的.圖1-8浮選過程示意圖在實際應用中,表面活性劑的用量少,一般用10的捕集劑就可以處理3r水和It礦粉的漿料。


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