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无机/醇类助剂对阴离子/两性离子表面活性剂性能的影响(一)

来源:时间:2025-05-08 21:54:13

 

表麵活性劑在實際應用時不可避免地會與一些有機或者無機物質混合,无机引起其表麵性能的醇类變化。選擇常見的助剂無機鹽(Na Cl和NH4Cl)和部分醇類物質(甲醇和正丁醇)作為助劑,詳細探究助劑種類及添加量對陰離子表麵活性劑十二烷基苯磺酸鈉(ABS)和兩性表麵活性劑十二烷基二甲基甜菜堿(BS-12)的对阴表麵活性的影響。通過測定添加助劑前後表麵活性劑體係的离两表麵張力值的變化,優選出合適的性离表麵活性劑助劑。結果表明,表面對於ABS體係,活性無機助劑(Na Cl和NH4Cl)和有機醇類(甲醇和正丁醇)的剂性加入對其γcmc幾乎無影響,主要影響體係的影响cmc值,且無機助劑的无机影響比醇類更為顯著。在所有ABS體係中,醇类加入0.3mol/L的助剂Na Cl時混合體係的cmc最低,低至1×10-6mol/L。对阴對於兩性離子表麵活性劑BS-12體係,离两助劑的加入對γcmc和cmc都有影響,γcmc從30.7mN/m可降至27.5mN/m,cmc最低時可達5×10-5mol/L(添加0.5mol/L的NH4Cl時)。適量添加無機或醇類助劑對ABS和BS-12體係是有利的。

表麵活性劑在實際應用時通常是在混合體係中,為了保持或增強其在混合體係中的性能,一般會選擇添加某些非活性物質———助劑。助劑的添加可提高混合體係的表麵張力,或可增加表麵活性劑的溶解性,改善表麵活性劑的抗鹽能力,減少或消除混合體係絮凝物或沉澱物的產生。本文通過添加無機鹽或低級醇,探究助劑分別對典型陰離子表麵活性劑ABS和兩性表麵活性劑BS-12表麵張力的影響,為ABS和BS-12的後續應用提供理論指導。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器及藥品

儀器:JK99M2型全自動張力儀(上海中晨數字技術設備有限公司)

實驗藥品:ABS(萬象化工有限公司,工業級);BS-12(萬象化工有限公司,工業級);氯化鈉(天津市富宇精細化工有限公司,分析純);氯化銨(天津市登峰化工廠,分析純);甲醇(天津市富宇精細化工有限公司,分析純);正丁醇(天津市天力化學試劑有限公司,分析純);去離子水,自製。

1.2 實驗方法

準確稱取一定量的ABS和BS-12,分別溶於100m L去離子水中,攪拌待完全溶解,測定各自單一溶液的表麵張力;將一定量的助劑加入固定濃度的單一表麵活性劑溶液中,攪拌,待體係均一後測定其混合溶液的表麵張力。

采用全自動表麵張力儀測定單一及混合體係的表麵張力,作γ-lgc曲線,求出各自體係的臨界膠束濃度(cmc)及臨界膠束濃度下的表麵張力值(γcmc)。

2 結果與討論

2.1 無機鹽(Na Cl和NH4Cl)對表麵活性劑性能的影響

單一表麵活性劑ABS和BS-12溶液的表麵張力隨濃度的變化規律,以及分別添加不同濃度的Na Cl或NH4Cl後混合溶液的表麵張力隨濃度的變化規律如圖1-4所示。


圖1描述的是無機助劑Na Cl對ABS體係表麵性能的影響。由圖1可知:單一ABS的cmc為1×10-3mol/L,γcmc為28.50m N/m;與單一ABS溶液相比,添加一定濃度的NaCl後,γcmc均沒明顯變化,但cmc較單一ABS有明顯的降低;當Na Cl濃度為0.1mol/L時,cmc為0.55×10-3mol/L,降低約50%,而當繼續加大Na Cl的濃度至0.3mol/L時,cmc可降至2×10-6mol/L,僅為單一ABS的千分之一;隨著助劑濃度的繼續增大(至0.5mol/L時),cmc約為0.65×10-3mol/L,依然比單一ABS的低,但顯然此時較高的Na Cl濃度並沒有繼續顯示出更大的降幅,也就是說,ABS體係中適量加入NaCl對其表麵性能有積極的影響。圖2描述的是無機助劑NaCl對BS-12體係表麵性能的影響。由圖可知:單一BS-12的cmc為1.2×10-3mol/L,γcmc為30.70m N/m;NaCl濃度從0.1mol/L增加至0.5mol/L,γcmc和cmc均發生了一定的變化。γcmc先降低再升高,最低時可達28.0m N/m,但都比單一BS-12溶液的低;同樣地,加入NaCl後,混合體係的cmc也都降了約1個數量級,實驗證明,適量加入NaCl對兩性表麵活性劑BS-12的表麵性能也是有利的。


同理,圖3和圖4顯示了無機助劑NH4Cl對兩種表麵活性劑的影響。圖3中,NH4Cl濃度從0增加至0.1mol/L時,ABS混合體係γcmc變化不明顯,cmc降低約1個數量級;繼續增加NH4Cl至0.5mol/L時,cmc可低達1×10-5mmol/L。NH4Cl的加入可降低BS-12的γcmc,最低可達27m N/m;當NH4Cl濃度從0增加至0.5mol/L時,兩性離子表麵活性劑BS-12溶液的cmc可低至6.5×10-5mol/L,降低了約100倍。

顯然,一定量的無機助劑Na Cl和NH4Cl的加入對兩種表麵活性劑體係都是有利的。

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