石油磺酸盐表面活性剂临界胶束浓度的测定
油田污水对磺酸盐表面活性剂临界胶束浓度的影响
周华，方新湘，聂春梅，白云
（克拉玛依石化有限责任公司炼油化工研究院，新疆克拉玛依，834000）
摘要：针对油田开采中后期大量污水产生，油气成藏环境变差导致驱油率降低的现状，在实验室以表面张力法测定磺酸盐表面活性剂临界胶束浓度，根据CMC形成机理，考查了磺酸盐表面活性
剂临界胶束形成前后，对应表面张力测定值的变化，通过油田污水对磺酸盐表面活性剂临界胶
束浓度的影响实验及结果讨论，得到一些规律，为磺酸盐表面活性剂在复合驱技术中的更好应
用提供理论依据。
关键词：油田污水；表面活性剂；临界胶束浓度
随着开采中后期原油产量的递减，地面水侵作用导致油田进入高含水期，产生大量污水，为保护环境实现污水的循环利用，采出的油田污水经处理后，会再次回注地下油藏用于驱替原油。另一方面，油气成藏环境变差导致剩余油被圈闭在岩石孔隙中，形成不连续的油块，在油珠的粘滞力和毛细管力作用下，仍约有50%以上的地层原油未采出[1]。
磺酸盐表面活性剂是以石油及其馏份为原料，用磺化剂磺化，再用碱中和而制成的一种阴离子表面活性剂，与其他类型的表面活性剂相比，因其原料来自石油馏分，与原油相似相溶，可剥蚀水流通道中吸附在岩石颗粒表面的残余油，并扩散到油水界面膜内，解除水锁，减少水流通道的流动阻力，降低油水界面张力，将滞留地层的残余油"强洗"出来[2]。
1 临界胶束浓度
临界胶束浓度（CMC）是表面活性剂产品的性能评价指标之一，主要用于表面活性剂筛选和多种表面活性剂复配后协同效应的评价。
当表面活性剂浓度达到饱和时，其分子不能继续在界面吸附富集，在分子的两亲结构作用下，疏水基竭力使其分子逃离水环境，从而在溶液内部自聚成内核，亲水基则朝外与水接触，伸向水中，这两种倾向平衡的结果，使表面活性剂形成简单的胶团，开始形成胶团时表面活性剂的浓度，即为临界胶束浓度，简称CMC。在临界胶束浓度，溶液的表面张力降至最低值，此时再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力值也不会下降[3，4]。
2 实验部分
2.1 试剂与仪器
试剂：磺酸盐表面活性剂，油田污水，纯水（蒸馏水）
仪器：DCAT表面张力仪（北京东方德菲仪器有限公司），赛多利斯BS224S电子天平（上海仪展衡器有限公司），KDM型调温电热套（山东省鄄城永兴仪器厂）。
2.2 仪器准确性测定
样品测试前需对表面张力仪准确性进行标定，以确保实验数据的准确。在293 K下水的表面张力为72.75×10-3 mN·m-1，测定纯水的表面张力与标准值比对，实验数据见表1。
表1 仪器准确度测定
数据源表面张力/（mN·m-1）温度/℃
实测值72.352 25
标准值72.75 25
由表1可见，DCAT表面张力仪测定表面张力精度较高，扣除纯水的精制深度、系统误差和偶然误差等影响，该仪器满足实验要求。
2.3 实验参数确定
采用表面张力法测定表面活性剂临界胶束浓度（CMC）时，为保证实验数据的准确性，需根据表面活性剂的性能确定测定参数，否则实验数据可能产生严重误差，误导表面活性剂的研发。
复合驱用表面活性剂属单一体的阴离子磺酸盐类表面活性剂，表面张力的大小与温度和界面两相物质的性质有关。油田污水采出温度为40～60℃，处理后为常温，分别测定2个样品在25～50℃温度下的CMC值，以考查温度对CMC值的影响，结果见表2。
表2 同不温度下的CMC值
温度/℃
CMC/（mg·L-1）
1 2
25 6.49 21.47
30 6.52 21.50
35 6.55 21.55
40 6.58 21.62
50 6.61 21.68
由表2可见，随着温度的上升，样品CMC值呈微弱的上升趋势。这可能是温度的升高会破坏疏水基周围的水结构，影响胶束的聚集形成，使胶束的稳定性减小，CMC值上升[2]。
实验用磺酸盐表面活性剂6个样品活性物含量22%～38%，测定时配制成100 ug/g水溶液。最终确定测定第一点浓度：0 ug/g，测定终点浓度：25 ug/g，测定次数：30次，数学方法：线性，搅拌速度：1 mm/s，表面张力系统警戒值：8 mg ，浸入深度最大值：3 mm，实验温度：25 ℃。
3 结果与讨论
3.1 CMC值测定
按磺酸盐活性物含量计算样品用量，准确称取样品于洗净干燥的烧杯中，加入纯水恒温搅拌溶解样品后，用容量瓶定容至浓度100 ug/g。测定时，DCAT表面张力仪自动精确滴加成一定浓度梯度的溶液，并按从高到低顺序测定。
依据DCAT表面张力仪中表面张力白金板法程序设定进行测定，测定第一点为不加表面活性剂时表面张力（即纯水的表面张力），以此判断仪器系统试验是否受到污染和实验数据的准确性。
每个样品测定CMC两次，实验数据误差满足实验精度要求既认定数据准确，取平均值为最终测定结果，以表面张力对表面活性剂的对数作图，曲线转折点相对应的浓度即为CMC，6个样品测定结果见图1。(横坐标:浓度/(mg·L-1) 纵坐标：表面张力/(mN·m-1)
图1 纯水配制石油磺酸盐表活剂CMC曲线
由样品纯水体系CMC测定结果可知，CMC在6～22 mg/L之间，测定磺酸盐表性剂6个样品中1#最小CMC为6.47 mg/L，5#最大CMC为21.45 mg/L 。
3.2 水质对CMC值测定的影响
实验用油田污水，来源于克拉玛依油田69泵站，污水中主要含有原油、固体悬浮物、细菌以及大量的无机盐，主要理化指标分析见表3：
表3 油田污水理化指标
含油量
/（mg.L-1）
矿化度
/（mg.L-1）
pH值SRB
/（个·mL-1）
COD/
（mg·L-1）
表面张力
(mN·m-1)
1 200 4 300.64 8.6
2 102350 54.39
用离心除油后的油田污水，配制相同浓度磺酸盐表活剂样品6个，仪器自动按从高到低顺序测定CMC值，与纯水配制样品CMC结果对比见图2。
图2 石油磺酸盐表活剂CMC对比图
测定结果显示，所有油田污水的CMC均小于纯水CMC，二者CMC相差3～10 mg/L，平均相差7.304 8mg/L。分析原因是地下采出的污水属于矿化度很高的“盐水”。当表面活性剂中的无机盐浓度的增加，会影响表面活性剂离子胶束的扩散双电层结构，使双电层平均厚度变薄，更容易吸附于表面，导致溶液的CMC下降，表面活性得到提高[5]。
4 结论
磺酸盐表面活性剂的CMC测定结果显示，采用油田污水配制磺酸盐表面活性剂，其CMC 值会下降，表面活性得到提高。
复合驱技术现场应用条件苛刻，单一表面活性剂效果欠佳，需要多剂协同复配，采用表面张力法测定磺酸盐表面活性剂CMC，可快速确定复配时表面活性剂的浓度，提高评选超低界面张力的表面活性剂的实验效率，为磺酸盐表面活性剂在复合驱技术中的更好应用提供理论依。
参考文献：
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247-249.
[3] 赵喆，王齐放. 表面活性剂临界胶束浓度测定方法的研究进展[J]．实用药物与临床，2010（2）：141-143.
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[5] 任永忠，陈素宁.油田外排污水处理技术及研究进展[J].安全与环境工程2011,3（1）：45-50.
收稿日期：2017-03-24
作者简介：周华，女，工程师，2002年毕业于华东石油学院石油加工专业，现从事炼油化工和石油微生物研究工作。
Effect of Oilfield Sewage on Critical Micelle Concentration
of Sulfonate Surfactant
Zhou hua Fang xinxiang Nie chunmei Bai yun
（Petroleum refining and Chemical Research Institute of Karamay Petrochemical Co.
Ltd. Karamay Xinjiang 834000）
Abstract：In this paper, the critical micelle concentration of surfactant was measured by surface tension method. And the influence of oilfield sewage on the
critical micelle concentration of sulfonate surfactant was studied. Besides,
experiments were carried out to obtain some regularity, which provides a
theoretical basis for the better application of sulfonate surfactant in
compound flooding technology.
Key word: Oilfield sewage；Surfactant；Critical micelle concentration
表面活性剂临界胶束浓度的测定
实验二表面活性剂临界胶束浓度的测定 一、实验目的 掌握电导法和表面张力法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度CMC的原理和方法。 二、实验原理（扫描） 具有明显“两亲”性质的分子，即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)，由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。 表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三 两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。当溶液浓度加大到一定 程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形 成“胶束”。表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为 临界胶束浓度（critical micelle concentration），简称CMC。 临界胶束浓度是表面活性剂的重要物理性质。当表面活性剂溶 液达到临界胶束浓度后，不仅表面张力不再下降，还有很多和 表面活性剂单个分子相关的性质也发生了明显的改变。如右图 所示，溶液的电导率，渗透压，蒸气压，光学性质，去污能力 及增溶能力等随浓度的变化关系曲线都有一个明显的转折点。 通过测定表面活性剂这些物理性质的变化，可以测定CMC。本实验是采用两种方法，即电导法和表面张力法测定阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。 电导法原则上讲仅对离子型表面活性剂使用。对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的变化规律也和强电解质一样；但当溶液浓度达到CMC时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导率急剧下降，这样从电导率（κ）对浓度（C）曲线或摩尔电导率（Λm）-C曲线上的转折点可方便地求出CMC。同理，由表面张力与浓度（σ-c）曲线图所示，开始时σ随浓度增加而迅速下降，之后变化缓慢甚至有所上升，由曲线上的转折点可方便地求出CMC。这就是电导法和表面张力法测定CMC的依据。 三、仪器与试剂
表面活性剂的临界胶束浓度的测定及其影响因素
设计实验 室温：26.3℃表 大气压：101.27KPa 面 活的 指导老师：性临 剂界 胶 束及 浓其 度影 定响 因 素 2010年5月22日
表面活性剂的临界胶束浓度的测定及其影响因素 摘要：表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。临界胶束浓度可体现表面活性剂的性能，本文通过测表面张力探求其临界胶束浓度。 关键字：表面活性剂物理化学应用临界胶束浓度表面张力 引言： 随着科技飞速发展和现代文盟的不断进步，人们对表面活性剂的使用要求也越来越高，即温和，易生物降解和多功能性，强调使用安全，生态保护和提高效率。可通过测其临界胶束浓度CMC来反映表面活性剂的性能。 临界胶束浓度CMC是表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）在25℃时呈白色或浅黄色凝胶状膏体，无异味，活性物含量(%) 68-72，游离油(%) ≤3.5，硫酸钠(%) ≤1.5，PH值(25℃，2%样品水溶液) 7.0-9.5，色泽(klett，5%活性物水溶液) ≤30，临界胶束浓度约0.003 mol / L，易溶于水，具有优良的去污、乳化、发泡性能和抗硬水性能，温和的洗涤性质不会损伤皮肤；广泛应用于香波、浴液、餐具洗涤剂、复合皂等洗涤化妆用品；用于纺织工业润湿剂、清洁剂等。 本实验通过测其表面张力来找其临界胶束浓度；表面张力测定适合于离子表面活性剂和非离子表面活性剂临界胶束浓度的测定，无机离子的存在也不影响测定结果，在表面活性剂浓度较低时，随着浓度的增加，溶液的表面张力急剧下降，当达到临界胶束浓度时，表面张力的下降则很缓慢或停止，以表面张力对表面活性剂浓度的对数作图，曲线转折点相对应的浓度即为CMC。 在表面活性剂溶液中添加盐（含反电离子），使其临界胶束浓度下降；醇对表面活性剂临界胶束浓度的影响较复杂，但一般地随醇加入量增大而减小，其减小程度与醇的结构有关，对于脂肪醇来说，其减小表面活性剂临界胶束浓度的能力随碳氢键增加而增加，因为醇分子能穿入胶束形成混合胶束，减小表面活性剂离子间排斥力，同时由于醇分子的加入使体系的熵值增大，所以胶束易于形成和
表面活性剂常见种类分类
1.阳离子表面活性剂：伯仲叔胺盐，季铵盐(杀菌剂)最常用 咪唑啉(缓蚀剂) 有的用于乳化剂,绝大多数为含氮原子的阳离子，少数为含硫或磷原子的阳离子。 一般基质的表面带有负离子，当带正电的阳离子表面活性剂与基质接触时就会与其表面的污物结合，而不去溶解污物所以一般不做洗涤剂。 2.阴离子表面活性剂分为羧酸盐(皮肤清洁剂)、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐,。去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。 ①肥皂，水溶液的pH在～ ②烷基苯磺酸钠(LAS直 ABS支),是阴离子表面活性剂中最重要的一种品种，烷基苯磺酸盐不是纯化合物合成洗涤剂的主要活性成分。 ABS支，十二烷基苯磺酸钠是最常见的产品。 烷基磺酸盐（AS和SAS),琥珀酸酯磺酸盐(渗透剂OT）, JFC,脂肪酸甲酯磺酸盐(MES) ③硫酸酯盐。它与磺酸盐结构的区别在于硫酸酯盐中的硫原子不与烃基中的碳原子直接相连。 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐（AES) ,是非离子—阴离子型两性混合表面活性剂，一般也将它归在阴离子型硫酸酯盐表面活性剂中。 3. 非离子表面活性剂在水中不发生电离，是以羟基（一OH）或醚键（R—O—R′）为亲水基的两亲结构分子，由于羟基和醚键的亲水性弱，因此分子中必须含有多个这样的基团—才表现出一定的亲水性，这与只有一个亲水基就能发挥亲水性的阴离子和阳离子表面活性剂是大不相同的。在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性，在溶液中稳定性高，不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。 (1)聚氧乙烯型 ①烷基酚聚氧乙烯醚(APEO) 包括OP系列和TX系列产品。 OP—10属于壬基酚聚氧乙烯醚中的一种。TX—10 属于辛基酚聚氧乙烯醚中的一种。 ②高碳脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO) 平平加O (2)多元醇型 ①失水山梨醇酯，单酯的商品代号叫Span(司盘) ,若把司盘类多元醇表面活性剂再用环氧乙烷作用就得到相应的吐温(Tween） ②烷基醇酰胺型尼纳尔（Ninol）， 6501、6502椰子油脂肪酸二乙醇酰胺,6501结构式C 11H 23 CON(CH 2 CH 2 OH) 2 4.主要是甜菜碱型、氨基酸型和咪唑啉型。
季铵盐型双子表面活性剂与十八醇的混合单分子膜_周栋梁
Vo.l 28 高等学校化学学报No .52007年5月 CHEM I CAL J OURNAL OF CH I NESE UN I VERSI T I E S 932~935季铵盐型双子表面活性剂与十八醇的混合单分子膜 周栋梁1,杨红伟1,朱谱新1,孙玉海2,冯玉军2,吴大诚1 (1.四川大学纺织研究所,成都610065;2.中国科学院成都有机化学研究所,成都610041)摘要 研究了双子表面活性剂12-2-16和12-2-12分别与十八醇(C 18H 37OH )在空气-水界面上混合单分子膜的P -A 等温线.在相分离表面压以下,比较了不同表面压下和不同混合比单分子膜的混合表面过剩自由能$G ex o M ,分析了双子表面活性剂与脂肪醇在空气-水界面上混合膜中的相容性.结果表明,12-2-16与C 18H 37OH 在所有混合摩尔比下随着表面压增高,自由能增大.12-2-12与C 18H 37OH 混合膜体系的相容性取决于两者的 混合比,$G exo M 随所加入C 18H 37OH 摩尔分数的增加逐渐增大,从异种分子间净的吸引作用转变到相互排斥 作用体系,转变点为C 18H 37OH 加入量的摩尔分数0165.当混合为热力学自发过程时,增大表面压将有利于混合;而对相互排斥体系,增加表面压将使体系内异种分子之间的相互排斥作用更大. 关键词 季铵盐型双子表面活性剂;十八醇;混合单分子膜;混合表面过剩自由能 中图分类号 O 647 文献标识码 A 文章编号 0251-0790(2007)05-0932-04 收稿日期:2006-07-05. 基金项目:国家自然科学基金(批准号:50673062)资助. 联系人简介:朱谱新(1956年出生),男,博士,教授,主要从事高分子材料结构与性能、表面与界面等方面的研究. E-m ai:l z hupxscu @163.co m 双子表面活性剂的结构特殊,表面活性更高,能有效地降低表面张力,易形成胶束、易溶解、润湿 性良好[1],因而成为研究的热点[2~11].季铵盐型双子表面活性剂是一种目前研究较多的阳离子型双子表面活性剂,对它的合成以及物理化学性能已有深入的研究[8~11].为了使双子表面活性剂能大规模的应用,人们探索了其与普通阴离子、阳离子、非离子和两性离子表面活性剂进行复配使用,并研究了 其混合体系溶液的表面性质[9~11].以Lang mu ir 膜天平为手段研究双子表面活性剂在空气-水界面的单 分子膜,可以了解其在溶液中的胶束行为.通常,两亲性分子铺展的单分子膜在压缩过程中处于亚稳态,当表面压较低时在缓慢压缩的时间尺度下,可以将压缩单分子膜看成是稳定的,因为铺展分子从 膜中向亚相溶解需要克服脱附能垒,达到平衡的过程很漫长[12].以往对于具有一定水溶性的两亲性分 子表面单分子膜的研究较少,而对此方面的研究可以得到表面单分子膜稳定性的很多信息.本文采用Lang m uir 膜天平分别测定了双子表面活性剂12-2-16和12-2-12与C 18H 37OH 混合膜在空气-水界面上混合膜的P -A 等温线,并计算混合表面过剩自由能,从而说明与极性有机分子C 18H 37OH 复配时,双子表面活性剂12-2-16和12-2-12形成的复合单分子膜的界面行为以及混合膜分子之间的相互作用.1 实验部分 1.1 试剂与仪器 双子表面活性剂12-2-16和12-2-12为自制[13],在丙酮和乙醇的混合溶剂中重结晶3次.在25e 时,12-2-16和12-2-12水溶液的临界胶束浓度分别为0116和0180mm o l/L [13].正十八醇(C 18H 37OH,分析纯,上海光铧科技有限公司);三氯甲烷(分析纯,成都长联化工试剂有限公司);无水乙醇(分析纯,沈阳化学试剂厂);实验用水为二次去离子水;LB 膜分析仪(KSV 2000-Ⅲ型,芬兰). 1.2 实验过程 分别配制12-2-16,12-2-12和C 18H 37OH 的三氯甲烷溶液,浓度约为1g /L ,再按一定摩尔比配成混合溶液.先用无水乙醇将Lang mu ir 槽(材质为聚四氟乙烯,内径尺寸700mm @120mm @10mm )清洗干净,再用二次去离子水冲洗,然后注满二次去离子水,用障条刮水面3次,以去除水面上的杂质.
电导法测临界胶束浓度
异性离子对季铵盐临界胶 束浓度的影响 1.引言 长链季铵盐是一类重要的阳离子表面活性剂，在纺织印染行业被广泛用作匀染剂和抗静电剂，同时也是一种优良的杀菌剂和破乳剂。临界胶束浓度（CMC）是表面活性剂的重要理化指标，对季铵盐而言，CMC会受到温度、溶剂以及异性离子等因素的影响。 本次实验将通过电导率法电导率法探测25℃下，异性离子Cl-、SO42-和PO43-对表面活性剂十二烷基二甲基苄基溴化铵（新洁尔灭）水溶液CMC的影响。得出异性离子电荷数对CMC影响的一般规律。
2.实验准备 2.1实验仪器和试剂 (1)仪器和设备：电导率仪、250ml容量瓶、50ml移液管、玻璃棒、100ml烧杯、电子天平、洗瓶 (2)药品及试剂：新洁尔灭（AR）、去离子水、氯化钠（AR）、硫酸钠（AR）、磷酸钠（AR） 2.2实验原理 十二烷基二甲基苄基溴化铵别称苯扎溴铵或新洁尔灭，是一种具有去污能力的阳离子型表面活性剂。其广泛应用于杀菌，消毒，乳化，去垢等方面，也是工业水循环中重要的清洁剂之一。 表面活性剂溶于水中，当其浓度较低时呈单分子分散或被吸附在溶液的表面上而降低表面张力。当表面活性剂的浓度增加至溶液表面已经饱和而不能再吸附时，表面活性剂的分子即开始转入溶液内部，由于表面活性剂分子的疏水部分与水的亲和力较小，而亲水部分之间的吸引力较大，当达到一定浓度时，许多表面活性剂分子（一般50~150个）的疏水部分便相互吸引，缔合在一起形成胶束，这个浓度我们称之为临界胶束浓度简称CMC。 CMC会受到温度，溶剂，异性离子等影响。本次实验方案通过电导率法探究异性离子Cl-、SO42-和PO43-对新洁尔灭CMC的影响。本实验利用电导仪分别测定新洁尔灭水溶液的电导率，以及加入不同种类的阴离子的新洁尔灭水溶液的电导率。并做出电导率与表面活性剂浓度的关系图。从图中转折点
磺酸盐类表面活性剂
磺酸盐类表面活性剂简述 表面活性剂,凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质，统称为表面活性剂。它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基（如—OH、—COOH、—NH2、—SO3H等），有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”.表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。由于其特具的结构特点，因此给这类物质带来许多特性, 如乳化、分散、润湿、渗透、去污、起泡、消泡、防水、抗静电、柔软、杀菌等。 表面活性剂的分类方法很多，根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，阴离子表面活性剂, 特别是磺酸盐类阴离子表面活性剂, 在所有表面活性剂中较为重要。本文以常用的磺化剂为线索, 叙述了磺酸盐类表面活性剂制备方法、产品的主要性质和在各行各业中的主要用途。 一．磺酸盐类活性剂的合成及其主要用途 1 石油磺酸盐和烷基苯基磺酸盐 这两种传统的磺酸盐表面活性剂的合成及性质有大量的文献进行了报道。石油磺酸盐是由富芳烃原油或馏分磺化得到的产物, 烷基苯基磺酸盐包括烷基磺酸盐、烷基苯基磺酸盐、重烷基苯基磺酸盐等。在磺酸盐型阴离子表面活性剂中, 以石油磺酸盐型最为普遍。石油磺酸盐作为化学采油用剂具有表面活性高、原料易得、生产工艺简单、成本较低、配伍性好等特点, 受到普遍关注, 进入了先导性实验。烷基碳数为C14 ~ C16的重烷基苯磺酸盐可与我国大多数油田的原油形成超低界面张力体系, 因而成为重要的驱油用表面活性剂。 2 链烃磺酸盐 2. 1 A-烯烃磺酸盐(AOS) 它的主要成分是: 烯烃磺酸盐和羟基磺酸盐。早在20世纪60年代末, A-烯烃磺酸盐就已经通过烯烃的SO3 磺化反应而工业化了, 产物组成为: RCH CH CH 2 SO3Na , 约60%; RCHOHCH 2CH2 SO3N a, 约30%; 二磺酸盐, 约10%。AOS与钙镁离子生成的盐仍然是一种较好的表面活性剂, AOS具有抗盐性好、油/水界面张力低、良好的起泡力和泡沫稳定性等特点, 其生物降解性比烷基苯磺酸盐好, 与烷基硫酸盐( AS)接近, 因而对人体和环境温和, 尤其适用于配制重垢低磷或无磷洗衣粉。此外, 又由于AOS 热稳定性好、乳化能力强, 在工业清洗、石油开采及输送等领域具有相当可观的应用前景。 2. 2 链烃磺酸盐 以石蜡为原料磺化得到的磺酸盐通常是单磺酸、二磺酸或多磺酸的混合物。Buschmann 等用1, 2-二醇或烷基内酯，实验室合成了十二烷双磺酸盐。且实验表明，以石蜡烃为原料磺化产物中单磺酸盐的活性最高。 3 脂肪酸( 酯)磺酸盐 3. 1 磺基琥珀酸酯 磺基琥珀酸酯盐按酯基个数可分为两大类: 单酯盐和双酯盐。磺基琥珀酸酯表面活性剂的合成所用原料主要为顺丁烯二酸酐、脂肪酸及亚硫酸盐等。合成工艺比较成熟:( 1)顺酐与羟基(或胺基)化合物酯化( 缩合); ( 2)酯(或胺) 与亚硫酸盐或亚硫酸氢盐加成( 磺化) 。单酯类表面活性剂对皮肤比较温和, 因而其衍生类的磺基琥珀酸( 酰胺)活性剂在日用化学品中的应用非常广泛。双酯盐产品因具有较低的表面张力( 其水溶液表面张力可达27~ 35 mN /m ), 并以其优良的渗透和润湿分散性作为渗透剂、分散剂、抗静电剂而广泛应用于农业、皮革、纺织、化妆品、金属去垢、合成树脂、洗涤等方面。 3. 2 脂肪酸羟基乙烷磺酸盐 近年来研究的椰油基羟基乙烷磺酸盐是一种温和的阴离子表面活性剂, 结构像两性表面活性剂,Frosch等研究表明, 该表面活性剂具有优良的起泡、乳化、洗涤和分散性能, 不伤皮肤、眼睛。由于其pH 稍显酸性, 它比肥
新型双子表面活性剂的制备及性能研究_顾义师
新型双子表面活性剂的制备及性能研究 顾义师黄丹 * （江南大学生态纺织科学与技术教育部重点实验室 无锡 214122） 南通苏州大学纺织研究院开放课题（NS1211）资助2013-01-15收稿，2013-03-11接受 摘要制备了一系列羧基支化改性双子表面活性剂，其利用马来酸酐将2个疏水性基团和2个亲水性 基团通过弱酯键连接基团连接在一起，以反丁烯二酸为羧化试剂在过氧化自由基的引发下进行羧化接枝反应接入了阴离子亲水基团。用红外光谱和核磁共振表征了合成物的分子结构。测定了合成产物的表面张力、胶团形貌、疏水性能、泡沫性能、润湿性能、乳化性能和分散性能。结果显示所合成的双子表面活性具有优异的表面性能。 关键词 双子表面活性剂 表面性能 表面张力 分散性能 Preparation and Properties of Novel Gemini Surfactant Gu Yishi ，Huang Dan * （Education Ministry Key Laboratory of Science ＆Technology for Eco-textiles ，Jiangnan University ，Wuxi 214122） Abstract A series of carboxyl branch modified Gemini surfactants were prepared．These cleavable surfactants possess two identical hydrophobic alkyl group moieties ，two hydrophilic polyethylene glycol group moieties and a succinic acid spacer as weak ester linkage．Nonionic hydrophilic moieties had been added by reacting fumaric acid in the presence of a peroxy-type free radical initiator to form a carboxylic acid groups．The structures of these compounds were confirmed through IR and NMR．The physical and chemical properties of synthetic products ，including surface tension ，micelles morphology ，hydrophilicity ，foam property ，wetting property ，emulsifying property and dispersion property were determined．The results showed that the as-prepared Gemini surfactants have excellent surface properties． Keywords Gemini surfactant ，Surface properties ，Surface tension ，Dispersion properties 双子表面活性剂（Gemini surfactant ）在结构上是由2个亲水基团和2个疏水基团在连接基团的作用下形成的。其有着比传统表面活性剂不止2倍的性能提升且表面张力更低、临界胶束浓度（CMC ）更低的特点。由于其结构的“非常规”性，使得其在生物医学、纺织染整、三次采油上有着独特的应用 ［1 5］ 。 聚醚马来酸双酯是一种双子表面活性剂［6，7］ ，其利用顺丁烯二酸为连接基团将2个聚醚单体在其 亲水基部位或靠近其亲水基部位通过化学键连在一起，形成1个具有2个亲水基团和2个亲油基团的结构， 由于桥基的作用，使得聚醚单体连接得相当紧密，从而使其碳链之间的作用力增强，而且亲水基（—CH 2CH 2O —）部分的斥力由于桥基的存在而大大减弱，这就使得其活性远大于一般的表面活性剂。在过氧化自由基的作用下，以反丁烯二酸为羧化试剂在聚氧乙烯链上进行羧化接枝，使分子链上带有大量的水溶性羧酸基团。这样的亲水基团和疏水基团的交错排列使得其性能相比传统表面活性剂更为优异。之前有研究者以月桂醇聚醚来合成这类表面活性剂，包括对称［8］ 和不对称 ［9］ 双酯，但由于结构中 含有芳香基团，生物降解性能不好。本研究以硬脂醇聚醚为原料合成羧化硬脂醇聚醚马来酸双酯 Gemini 表面活性剂，性能更优异，更易生物降解。 · 735·http ：//www．hxtb．org 化学通报2013年第76卷第6期DOI:10.14159/https://www.360docs.net/doc/8c4376724.html,ki.0441-3776.2013.06.016
临界胶束
物理化学实验报告 院系化学化工学院 班级化学071 学号07111102 姓名陈海佳
实验名称电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 日期2010.4.8 同组者姓名陈海佳包耀耀 室温15.79℃气压101.3 KPa 成绩 一、目的和要求 1.了解表面活性的特性及胶束形成原理; 2.掌握电导率仪的使用方法; 3.用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度. 二、基本原理 具有明显”两亲”性质的分子，即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)，由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。 表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成”胶束”。以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的。表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度CMC。CMC可看作是表面活性对溶液的表面活性的一种量度。因为CMC 越小，则表示此种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度越低。也就是说只要很少的表面活性剂就可起到润湿、乳化、加溶、起泡等作用。在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质(如表面张力，电导。渗透压，浊度，光学性质等)同浓度的关系曲线出现明显的转折，如图1所示。因此，通过测定溶液的某些物理性质的变化，可以测定CMC。
表面活性剂分类
A、非离子表面活性剂 一、醚类非离子助剂 1、烷基酚聚氧乙烯醚类 1)壬基酚聚氧乙烯醚 2)辛基酚聚氧乙烯醚 乳化剂OP系列、磷辛10号（仲辛基酚聚氧乙烯醚） 3)双、三丁基酚聚氧乙烯醚(C4H9)-O-(EO)nH 4)烷基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚乳化剂11号（旅顺化工厂） 5)苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚乳化剂12号（旅顺化工厂） 2、苄基酚聚氧乙烯醚 1)二、三苄基酚聚氧乙烯醚乳化剂BP、梧乳BP, 浊点65-70℃ 2)二苄基联苯酚聚氧乙烯醚农乳300号 3)苄基二甲基酚聚氧乙烯醚农乳400号 4)二苄基异丙苯基酚（又称二苄基复酚）聚氧乙烯醚乳化剂BC 浊点69-71℃ 5)二苄基联苯酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚宁乳31号浊点76-84℃ 3、苯乙基酚聚氧乙烯醚 1)苯乙基酚聚氧乙烯醚 农乳600号与500号复配环氧乙烷数20-27 浊点83-92 对有机磷乳化性最好，有两种类型： a、三苯乙基酚聚氧乙烯醚，常用有三种规格 、双苯乙基酚聚氧乙烯醚 2)苯乙基异丙苯基酚聚氧乙烯醚农乳600-2号
二苯乙基复酚聚氧乙烯醚 乳化剂BS，与500号复配对有机磷农药乳化性很好 4)二苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚 5)苯乙基萘酚聚氧乙烯醚 4、脂肪醇聚氧乙烯醚及其类似产品 1)月桂醇聚氧乙烯醚，目前以椰子油醇（主要成分为C12醇）为主要原料生产，渗透剂JFC浊点40-50℃渗透剂EA 2)异辛基聚氧乙烯醚IgepalCA 3)十八烷醇基聚氧乙烯醚平平加系列农乳200号 4)异十三醇聚氧乙烯醚赫斯特GenapolX系列日本触媒化学Softanol系列 5)脂肪醇聚氧乙烯醚 5、苯乙基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚及其类似产品 1)苯乙基酚聚氧乙烯醚 EPE型农乳1601 宁乳33号用于复配1656L/1656H，PEP型农乳1602 宁乳34号用于复配宁乳0211/0212 2)苯乙基苯丙基酚聚氧乙烯醚农乳1601-Ⅱ浊点79-80℃、1602-Ⅱ浊点℃ 3)苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚6、脂肪胺聚氧乙烯醚 1)脂肪胺（又称烷基胺）聚氧乙烯醚
双子表面活性剂表面活性的研究
双子表面活性剂表面活性的研究 马素俊，孙玉海，冯茜，马天态，杨景辉 (中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，东营257000) ［摘 要］利用胜利油田临盘采油厂的注入水配制了不同含量的双子表面活性剂，考察了双 子表面活性剂的表面活性，并将其与对应的传统表面活性剂进行了对比。结果表明，双子表面活性剂具有较强的耐温抗盐性能，且在较低含量下降低表面张力的能力明显优于对应的传统表面活性剂，可用于高矿化度和温度为70 90?的油藏。 ［关键词］阳离子双子表面活性剂 杂双子表面活性剂 表面活性 收稿日期:2011－08－01。 作者简介:马素俊，硕士，主要从事油层保护技术研究工作。 双子表面活性剂是近年来研究较多的新一代表面活性剂，因其特殊结构而使其具有一些特殊的性质，如低临界胶束浓度、高表/界面活性、良好的水溶性和润湿性等。20世纪90年代初，双子表面活性剂在世界范围内引起极大关注，成为胶体与界面化学领域的研究热点。目前，国外一些研究学者 〔1－2〕 已合成出一系列阴离子、阳离子、 非离子及两性型双子表面活性剂。2001年我国开始进行双子表面活性剂的研究，唐善法等〔3－6〕 合成了不同类型的双子表面活性剂，并对其性能及应用做了大量研究。在石油开采应用中，双子表面活性剂在提高驱油效率方面已有报道〔4〕 ，在 油田开发方面具有广阔的应用前景 〔7〕 。 我们利用胜利油田临盘采油厂的注入水配制了不同含量的双子表面活性剂，考察双子表面活性剂联结基长度对表面张力的影响及阳离子、杂双子表面活性剂的耐温抗盐性能，为双子表面活性剂在实际油藏中应用提供了理论和实践指导。1实验部分 1．1 主要仪器与试剂 SVT 20型旋转滴张力仪，Data physics 公司;天平;恒温水浴TC －202D ，美国Brookfield 。 双子表面活性剂12－2－12、 14－3－14、14－4－14、14－6－14、8(－)－2－16(+)，纯度80%，自制;十二烷基三甲基溴化铵(DTAB )、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB )，分析纯。 临盘采油厂1316站注入水为NaHCO 3水型，离子组成见表1。 表1 临盘采油厂1316站注入水离子组成 mg /L 1．2 实验方法 盐水配制:按照m (NaCl )?m (CaCl 2)?m (MgCl 2·6H 2O )=7?0．6?0．4质量比配制3种不同含量的盐水。 表面活性剂溶液的配制:用临盘采油厂1316站注入水及不同含量的盐水配制不同含量的表面活性剂溶液。 表面张力测定方法:采用SVT 20旋转滴张力仪测定表面活性剂溶液表面张力。 2结果与讨论 2．1 双子表面活性剂与对应的传统表面活性剂 的性能比较 用1316站注入水配制了不同含量的两种双子表面活性剂溶液及其对应的传统表面活性剂溶液，在70?下，采用旋转滴法测定其表面张力，结果见表2。当表面活性剂溶液含量(质量分数，下 同)＞100?10－6 时， 双子表面活性剂在降低表面张力的能力上没有明显优势;当12－2－12含量 为0．1?10－6 时，表面张力为25．54mN /m ;而DTAB 含量为10?10－6时，表面张力为26．36mN /m 。这表明双子表面活性剂在较低含量下可达传统表面活性剂DTAB 高含量下的表面效果， 5 2011年12月马素俊等．双子表面活性剂表面活性的研究
临界胶束浓度的测定方法()
临界胶束浓度的测定方法： 1、表面张力 用表面张力与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。 表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度增加而急剧下降，到达一定浓度（即cmc）后则变化缓慢或不再变化。因此常用表面张力-浓度对数图确定cmc。 具体做法：测定一系列不同浓度表面活性剂溶液的表面张力，作出 γ-lgc曲线，将曲线转折点两侧的直线部分外延，相交点的浓度即为此体系中表面活性剂的cmc。 这种方法可以同时求出表面活性剂的cmc和表面吸附等温线。 优点：简单方便；对各类表面活性剂普遍适用；灵敏度不受表面活性剂类型、活性高低、浓度高低、是否有无机盐等因素的影响.一般认为表面张力法是测定表面活性剂cmc的标准方法。 2、电导率（测定cmc的经典方法） 用电导率与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。 优点：简便； 局限性：只限于测定离子型表面活性剂。 确定cmc时可用电导率对浓度或摩尔电导率对浓度的平方根作图，转折点的浓度即为cmc。 3.染料法 某些染料在水中和胶团中的颜色有明显差别的性质，采用滴定的方法测定cmc。 具体方法：先在较高浓度(>cmc)的表面活性剂溶液中加入少量染料，此染料加溶于胶团中，呈现某种颜色。再用滴定的方法，用水将此溶液稀释，直至颜色发生显著变化，此时溶液的浓度即为cmc。 优点：只要找到合适的染料，此法非常简便。 但有时颜色变化不够明显，使cmc不易准确测定，此时可以采用光谱仪代替目测，以提高准确性。 4.浊度法 非极性有机物如烃类在表面活性剂稀溶液（ 双子表面活性剂的合成进展 摘要：双子表面活性剂是一类新型的双亲水基、双疏水基两亲表面活性剂，按照其结构特点，双子表面活性剂可分为阳离子、阴离子、非离子以及两性离子表面活性剂。本文介绍了双子表面活性剂的研究进展和合成现状。 关键词：双子表面活性剂，研究进展，合成现状 双子表面活性剂是一族性能优异的表面活性剂,其分子是由两个普通单链单头基表面活性剂分子在头基处通过联接基团以化学键连接而成。双子表面活性剂特殊的结构决定它比传统表面活性剂具有更优良的性能。它具有两个亲水基和疏水基，通过联接基团将两部分连接，联接基团有化学键作用，降低了两极性间的静电排斥力及其水化层间的作用力，使得双子表面活性剂具有低CMC特性。与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，双子表面活性剂具有如下特征性质：(1)易吸附在气/液表面，有效地降低水的表面张力；(2)易聚集生成胶团，有更低的临界胶束浓度；(3)具有很低的Kraff点；(4)与普通表面活性剂间的复配能产生更大的协同效应；(5)具有良好的钙皂分散性能；(6)优良的润湿性能。目前，双子表面活性剂已经受到世界各国科学家的青睐，并掀起了一股新的研究热潮。本文综述了当前各类双子表面活性剂的研究进展和合成现状。 1阳离子型双子表面活性剂的合成 阳离子型双子表面活性剂由于其特殊结构而呈现出独特的性能, 如抗静电性、杀菌性、柔软性、防腐性等,是其它类型的表面活性剂所无法替代的。国内外对阳离子型双子表面活性剂的合成研究一直比较活跃。大部分阳离子型双子表面活性剂的结构中含有2个亲水基和2个疏水链,且极性基团和疏水链都是相同的,但也看到一些含有特殊官能团表面活性剂的文献 报道。 1.1多烷基多季铵盐表面活性剂的合成 脂肪酸甲酯磺酸盐（MES）的性能及应用 1. 产品简介 α-磺基脂肪酸甲酯钠盐（Sodium Fatty Acid Methyl Ester sulfonate简称MES）是一种由天然油脂为原料，经酯交换、加氢、磺化、中和等工艺制成的性能优良的表面活性剂。MES具有良好的去污性、钙皂分散性，乳化性、增稠性、水稳定性、对硬水不敏感性、适中的起泡性、低刺激性、低毒性和生物降解性，可应用于许多工业领域如，个人护理品行业，纺织印染工业，皮革工业，矿石浮选业、塑料工业、农业化学品等。 MES除具有一般表面活性剂的优异表面性能，还具有其自身显着特点：刺激性极低对皮肤温和、抗硬水能力强、生物降解性优良、毒性低、与其他表面活性剂配伍性良好、泡沫中等易冲洗，洗后肤感清爽不滑腻等，是一种理想的个人洗涤用品原料。 2. 产品性能 从上表可以看到：本公司MES除色泽较国外产品稍深外，其重要特征指标二钠盐与国外同类产品相当，其余指标也基本相当。 性能比较 2.2.1 表面张力 按国标GB 11278-89方法，用圆环（拉起液膜法）来测定表面张力。因要求试验温度至少高于各物质的克拉夫特温度5℃，故确定试验温度为60℃，溶液浓度为%，在去离子水进行测定。结果见表1。 由表1看出， MES表面张力较AES的小，与LAS、AOS的接近，皂的表面张力为最小。 2.2.2 泡沫力及稳定性 MES在不同硬水中的起泡性和稳泡性按GB/T 方法测定，试样浓度为 %，温度40±1℃。 测定结果见下表2和图1。 由表2和图1可看出， MES的泡沫高度随水硬度的增高有一定程度的下降， MES与LAS、AOS、AES比较，在软水中各产品起泡性相当，而在硬水中起泡性较LAS好，比AOS和AES 差。MES的稳泡性均较好。总体而言，MES起泡性适中。 2.2.3 钙皂分散力 MES首先是作为一种钙皂分散剂而被认识的。研究表明：具有不对称结构、且亲水基位于分子末端或接近末端的酯具有较好的钙皂分散性，而MES正符合此推断。表3为各MES 按国标GB 7463-87方法测得的钙皂分散力。 钙皂分散力为1g分散剂（表面活性剂）可以完全分散的肥皂的量，以克表示。所以其数值越大，钙皂分散能力越大。表3可知，自制MES的钙皂分散力比国外样一MES好，MES 的钙皂分散能力为LAS的10倍。 双子表面活性剂综述 张家婧 （山东大学化学与化工学院山东省济南市250100） 摘要双子表面活性剂使其在表面活性剂相关领域脱颖而出。双疏水基双亲水基表面活性剂独特的分子结构使其具有与传统的单疏水基单亲水基表面活性剂不同的特性，如CMC很低，降低水溶液表面张力的效率很高。无论是表面活性，还是溶液中的性质，如界面行为、粘度特性等都体现出独特之处。另外，双子表面活性剂的应用也日趋广泛。 关键字双子表面活性剂结构性质应用 Review of Gemini surfactant Jiajing Zhang (College of Chemistry and Chemical Engineering,Shandong University,Jinan,250100) Abstract The particularity of the Gemini surfactants’structure makes it stand out in the related fields of surfactants.Gemini surfactants have two hydrophobic groups and two hydrophilic groups per https://www.360docs.net/doc/8c4376724.html,paring to conventional surfactants which have single hydrophobic group and single hydrophilic group per molecule,the distinct molecular structure of Gemini surfactants make them possess some special properties,such as quite lower surface tension and higher efficiency for reducing surface tension.The surface activity,solubility and viscosity characteristics change a lot,which make Gemini surfactants increasingly wide application in practice.On the other hands,the application of surfactants in many fields is also becoming more widely. Keywords Gemini surfactants,Structure,Character,Application 1引言 表面活性剂按照分子结构的特征可分为三类：传统型、Bola型和Gemini型。 相对于传统的表面活性剂，双子表面活性剂可以说是一个全新的概念，这种有两个亲水端基和两个疏水端基的表面活性剂，相当于通过一个连接基将两个表面活性剂分子连接在一起的结构。越来越多的科研工作者们积极开展相关方面的研究，因为其有着独特的溶液和界面性质，使得效果往往优于传统表面活性剂。 1971年，Bunton[1]等首次合成了一类阳离子型Gemini表面活性剂并对它们的表面活性和临界胶束浓度进行了研究。1988年，日本Osaka大学的Okahara[2]等研究并合成了以柔性基团连接离子头基的若干双烷烃链表面活性剂，但真正系统性地开展这类新型表面活性剂研究工作则是从1991年Menger[3]合成了以刚性基团连接离子头基的双烷烃链表面活性剂开始。他将这类型顺序排列的两亲分子命名为：Gemini表面活性剂，并对Gemini表面活性剂的吸附形式和胶束形式作了探讨。从1991年开始，美国纽约州立大学Brookly学院的Rosen小组采纳了其命名，系统合成和研究了刚性基团连接的双子表面活性剂，撰写了一篇综述文章[4]。同时， 电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度 一、实验目的 1、掌握使用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度（CMC值）的原理与方法。2．掌握电导率仪的使用方法。 二、实验原理 表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由能明显降低。在表面活性剂溶液中，当溶液浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子不但在表面聚集而形成单分子层，而且早溶液本体内部也三三两两的以憎水基相互靠拢，聚在一起形成胶束。形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration CMC）。表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶团的出现而发生突变，而只有溶液浓度稍高于CMC时，才能充分发挥表面活性剂的作用，所以CMC是表面活性剂的一种重要量度。表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径：一是把亲水基团流在水中，亲油基伸向油相或空气；二是让表面活性剂吸附在界面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸引，使表面活性剂能稳定地溶于水中。随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成棒形胶束，以至层状胶束，后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。原则上，表面活性剂随浓度变化的物理化学性质都可以用于测定CMC，常用的方法有表面张力法、电导法、染料法等。 本实验采用电导法测定表面活性剂的电导率来确定CMC值。它是利用离子型表面活性剂水溶液的电导率随浓度的变化关系，作κ- c曲线或Λm-c1/2曲线，由曲线的转折点求出CMC值。对电解质溶液，其导电能力由电导G衡量：G = κ（A/L），其中κ是电导率（s·m-1），A/L是电导池常数（m-1）。在恒温下，稀的强电解质溶液的电导率κ与其摩尔电导率Λm的关系为：Λm=κ/c，其中Λm的单位为S·m2·mol-1，c的单位为mol·m-3。若温度恒定，在极稀的浓度范围内，强电解质溶液的摩尔 电导率Λm与其溶液浓度的c1/2 成线性关系(1 m m ∞ Λ=Λ-。对于胶体电解质，在稀溶液时的电导率，摩尔电导率的变化 规律与强电解质一样，但是随着溶液中胶团的生成，电导率和摩尔电导率发生明显变化，这就是确定CMC的依据。 三、实验仪器及试剂 数字式超级恒温浴槽；电导仪；移液管；电导电极；0.020mol·L-1十二烷基磺酸钠溶液。 四、实验步骤 （1）打开超级恒温槽电源，将温度调到30o C。打开电导率仪，预热。 （2）将电导电极用蒸馏水洗净，并擦干备用。 （3）用吸量管将10mL去离子水移入电导池，恒温5分钟，依次将1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、1mL、2mL、3mL、5mL浓度为20mM十二烷基磺酸钠溶移入电导池，分别在溶液混合均匀并恒温后测量电导率，记录数据。 （4）实验完毕，清洗电导池及电极，整理仪器、台面。 （5）作κ- c图和Λm-c1/2图由直线转折点得到CMC值。 五、数据记录与处理室温大气压恒温槽温度电极常数 C mM conductivity uS/cm C0.5mmol0.5/L0.5molar conductivity S*m2/mol 1.81818 138 1.3484 0.00759 3.33333 237 1.82574 0.00711 4.61538 309 2.14834 0.0067 5.71429 361 2.39046 0.00632 6.66667 402 2.58199 0.00603 7.5 434 2.73861 0.00579 8.23529 462 2.86972 0.00561 8.88889 485 2.98142 0.00546 9.47368 505 3.07793 0.00533 10 521 3.16228 0.00521 10.90909 549 3.30289 0.00503 12 581 3.4641 0.00484 13.33333 620 3.65148 0.00465 - 1 -双子表面活性剂
脂肪酸甲酯磺酸盐MES
论文双子表面活性剂
实验报告-电导法测定表面活性剂临界胶束浓度