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氟碳-碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配體系表面張力變化規(guī)律與影響因素

來(lái)源:精細(xì)石油化工 瀏覽 1439 次 發(fā)布時(shí)間:2023-11-07

氟碳表面活性劑具有高表面活性、化學(xué)和熱穩(wěn)定性以及憎水憎油性等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)、石油化工等行業(yè)。碳?xì)浔砻婊钚詣┑膹?fù)配以及碳?xì)浔砻婊钚詣┖头急砻婊钚詣┑膹?fù)配可以有效提高碳?xì)浔砻婊钚詣┑男阅埽档捅砻婊钚詣┑氖褂贸杀?,已成為日化工業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。


筆者研究了氟碳-碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配體系的表面張力及CMC(臨界膠束濃度)的變化規(guī)律,同時(shí)研究了其他因素對(duì)復(fù)配體系表面張力的影響。


實(shí)驗(yàn)方法


1)使用蒸餾水配制不同濃度的表面活性劑溶液,備用。


2)依據(jù)《GB/T 22237—2008表面活性劑-表面張力的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn),使用K100C表面張力儀,采用板法測(cè)定表面活性劑溶液在室溫(25℃)下的表面張力。


3)在室溫25℃下蒸餾水表面張力72.15 mN/m。


表面活性劑的CMC測(cè)定


按照實(shí)驗(yàn)方法Hz制備表面活性劑溶液,在室溫下,測(cè)定FC、CTAB、CTAC、SDS、SDBS和AEO-3表面活性劑的表面張力,確定CMC,結(jié)果見(jiàn)表1~6。



由表1~6可見(jiàn),不同表面活性劑的臨界膠束濃度為:FC為0.056 0 g/L,AEO-3為0.532 2 g/L,SDBS為0.437 6 g/L,CTAB為0.202 0 g/L,CTAC為0.306 7 g/L,SDS為0.320 2 g/L,CMC由小到大順序?yàn)椋篎C


表面活性劑協(xié)同效應(yīng)對(duì)表面張力的影響


為了更好地提高表面活性劑的性能,降低表面活性劑的應(yīng)用成本,減輕其對(duì)環(huán)境的危害。在室溫下,分別測(cè)試不同濃度的碳?xì)浔砻婊钚詣┡cFC復(fù)配后表面張力的變化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7~11。




由表1可以得出FC質(zhì)量濃度為0.056 0 g/L時(shí)表面張力最低,以此為依據(jù)考察不同表面活性劑與FC協(xié)同作用。從表7~11可以看出:在FC質(zhì)量濃度均為0.056 0 g/L時(shí),隨著碳?xì)浔砻婊钚詣舛鹊脑黾樱瑥?fù)配體系的表面張力逐漸下降然后趨于平衡。當(dāng)CTAB濃度為0.192 1 g/L時(shí),復(fù)配后較復(fù)配前下降3 mN/m;當(dāng)CTAC濃度為0.261 3 g/L時(shí),復(fù)配后較復(fù)配前下降1 mN/m;當(dāng)SDS濃度為0.288 2 g/L時(shí),復(fù)配后較復(fù)配前下降14 mN/m;當(dāng)SDBS濃度為0.395 6 g/L時(shí),復(fù)配后較復(fù)配前下降了4 mN/m;當(dāng)AEO-3濃度為0.487 9 g/L時(shí),復(fù)配后較復(fù)配前下降了近1 mN/m。由此可見(jiàn):氟碳與碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配后,溶液的表面活性相對(duì)增強(qiáng),表面張力明顯降低,依次為SDBS>AEO-3>SDS>CTAC>CTAB。


不同環(huán)境因素對(duì)復(fù)配體系的表面張力影響


依據(jù)實(shí)驗(yàn)Hz實(shí)驗(yàn)結(jié)果,按照SDBS的0.395 6 g/L與0.056 0 g/L的FC復(fù)配,分別測(cè)試pH值、溫度、無(wú)機(jī)鹽和溶劑對(duì)復(fù)配體系表面張力的影響,結(jié)果見(jiàn)表12~15。



從表12~15可以得出:溶液pH值、溫度、無(wú)機(jī)鹽和溶劑對(duì)復(fù)配體系的表面張力均有不同程度影響。由表12可以看出,pH值對(duì)復(fù)配體系的表面張力影響很大,堿性有利于復(fù)配體系的表面張力降低;由表13可以看出,隨著溶液的溫度升高,加劇活性劑分子運(yùn)動(dòng),使集中在溶液表面的活性物質(zhì)越多,溶液表面張力降低越大;表14考察不同鹽對(duì)復(fù)配體系表面張力影響,無(wú)機(jī)鹽能夠壓縮表面活性劑的雙電層,減少膠束擴(kuò)散雙電層的厚度,使表面活性劑極性頭基上所帶的電荷對(duì)周?chē)肿拥臉O性頭基作用范圍減弱,溶液表面活性增強(qiáng),隨著鹽濃度的增加,一價(jià)鹽(K+,Na+)較二價(jià)鹽對(duì)降低溶液表面張力效果顯著,這是由于一價(jià)鹽會(huì)導(dǎo)致更多的反離子即進(jìn)入吸附層而削弱表面活性離子間的電性排斥,使得表面活性劑之間排列更加緊密。表15考察了溶劑對(duì)表面張力影響,加入一定量的醇可以加快表面活性劑分子在水溶液中的擴(kuò)散和在界面的聚集,對(duì)降低溶液的表面張力是有益的。


結(jié)論


a.碳?xì)浔砻婊钚詣┡c氟碳復(fù)配較常規(guī)碳?xì)浔砻婊钚詣?duì)降低溶液的表面張力更加有效。其中FC+SDBS復(fù)配效果最好,復(fù)配后較復(fù)配前下降了8 mN/m。


b.隨著溫度升高,加劇活性劑分子運(yùn)動(dòng),使集中在溶液表面的活性物質(zhì)越多,溶液表面張力下降,溫度升高前較常溫下表面張力下降了4 mN/m。


c.堿的加入有助于進(jìn)一步降低復(fù)配體系的表面張力,調(diào)節(jié)pH值至11時(shí)表面張力下降了1 mN/m;


d.不同價(jià)態(tài)的無(wú)機(jī)鹽對(duì)溶液表面活性的影響規(guī)律是Ca2+>K+>Na+。


e.在復(fù)配體系中加入一定量的異丙醇將表面張力下降4 mN/m。


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