学文网表面活性剂论文篇1
生物表面活性剂的热稳定性、化学稳定性良好。例如，地衣芽孢杆菌产生的脂肽在75℃时可以耐热140h。有些活性剂耐强酸、强碱，例如，0.0-D-海藻糖-6-棒杆霉菌酸脂，在0.1mol/L盐酸中浸泡70h，仅有10%的糖脂被降解。总之，生物表面活性剂自身具有生理、药理、免***功能，原料来源广泛，生产工艺简单，常温下能够发生反应。最为重要的是，生物表面活性剂用量少，没有毒性，可以完全降解，对周围环境不会造成污染和破坏。正是由于具有上述多方面的性能和特征，因而越来越受到人们重视，在环境工程的应用愈加广泛。
2生物表面活性剂在环境工程中的应用
2.1有机物降解
为消除土壤中的有机污染物，在土壤处理过程中加入生物表面活性剂，能够让污染物分散、增溶、***化，提高土壤生物的可利用性，促进土壤中的生物尽快降解。尤其是在受到石油污染的土壤处理过程中，适当加入生物表面活性剂有着十分显著的效果。有研究表明，采用铜绿假单胞菌合成的生物表面活性剂海藻糖脂，在原油污染处理过程中，能提高原油污染降解速度。另外，在土壤微生物体系中加入生物表面活性剂，能缩短油类降解时间，提高降解效果。
2.2油污预处理
在石油加工行业，油污是较为普遍的环境污染问题。并且一旦发生石油污染事件，污染物中往往含有烃类物质，具有一定毒性，造成较为严重的环境污染问题。正式处理这些油污之前，为提高处理效果，通常需要采取相应的措施进行油污预处理，也就是将含油的污泥进行脱油处理。日常工作中，经常用微生物代谢后产生的活性剂进行油污处理。这类活性剂的增溶性能良好，在实际使用过程中，能降低烃类物质的强吸附性能，使得烃类物质从油污中分离，降低油泥中的油类物质含油量，达到有效处理油污的目的。
2.3生物修复
在自然界中，微生物的作用是十分巨大的。它可以促进有机物降解，确保生物环境修复顺利进行。实际工作中为达到生物修复的目的，可以直接采用发酵液的方式进行修复。通过这种措施的有效应用，不仅可以降低产品纯化成本，还能降低分离提取表面活性剂的成本，处理效果佳，成本低，对整个生物修复工作产生重要影响，也有着较为广阔的应用前景，今后在实际工作中必将得到更为广泛的应用。
2.4去除重金属
被油污染的土壤中的重金属，如果不对其进行有效处理，往往会加重环境污染问题，影响作物生长。有研究表明，用表面活性生物化学物质、鼠李糖脂、槐糖脂的洗涤液冲洗土壤，可去除土壤中100%的锌，还可以除去土壤中的有机态铜。有研究利用皂角苷去除粘土、沙土、有机质土壤、垃圾焚烧灰中的重金属，并且效果良好，在实际工作中也逐渐受到重视。另外还可以利用生物表面活性剂去除废水中的金属离子，例如，用吸附-浮选法除去工业废水的Cr6+和Zn2+，用活性剂的茶皂素浮选去除废水中的镉离子。不仅操作工艺简单，而且能取得良好的金属离子去除效果。
2.5减少农药污染
在农业领域应用生物表面活性剂，能够让杀虫剂得以均匀分散，并用作有机磷杀虫剂的配方，有利于降低污染，取得良好效果。铜绿假单孢菌产的表面活性剂能溶解有毒的有机化学物质，使其溶解性得以增大。并在污染物处理过程中，能使六氯联苯回收率提高31%，满足实际处理工作需要。研究还表明，枯草芽孢杆菌产的表面活性剂加到α-和β-endosulfan溶液中，能够将生物降解速率提高30%~40%。并促进其他结构降解，取得更好的处理效果，减少农药使用所带来的环境污染问题。
3结论
表面活性剂论文篇2
论文摘要:系统介绍了复合柴油的作用机理、研究配制及应用发展。
1
概述
复合柴油是将水和柴油通过复合剂和复合设备复合形成的油包水(w/o)型***液。早在100多年前，就已有人掺水使用柴油，但是因为那时的柴油掺水技术水平较低，收益不够明显以及石油危机尚未突出等原因，而使柴油掺水技术处于缓慢发展的状态。50年代末，由于环境保护需要以及石油危机等原因，柴油掺水应用技术才获得重视。到了70年代，柴油掺水技术进入到实用性的发展阶段。美国、前苏联、日本等工业发达国家竞相把柴油掺水技术列为国家重点开发研究项目，对掺水复合柴油的复合手段、复合工艺、复合装置、表面活性剂、复合机理及其燃烧动力学和对内燃机的磨损腐蚀以及规格化、商品化等多方面都进行了大量的实验和深入研究。大量的研究表明:油水混合燃料能极大地改善排放污染，节省燃油。同时，柴油掺水复合燃料对内燃机不但没有腐蚀和增加磨损的问题，反而能起到清洗剂的作用，可以降低内燃机维修费用。目前，世界各国研究燃油掺水技术的专业机构空前增加，专利文献和学术论文如雨后春笋般地涌现。在日本、美国、德国等，柴油复合剂早已作为商品销售，现已开发出第三代或第四代产品。日本专营复合油的萨米特公司推出的h一106 , h一107复合剂产品，销往东南亚各国。纵观柴油掺水技术的过去和现在，它已显示出了强大的生命力。
2复合柴油的节能、降污原理及复合机理
2.1复合柴油节能、降污原理
2.1.1“微爆”效应(二次雾化)
目前，国内外大多数专家认为复合柴油的节能是由于***液内部的微小水珠的“微爆”效应引起的或称二次雾化。微爆是在高温环境下，由两种或多种有不同挥发性的液体的汽化引起的。由于液体的扩散速度是有限的，稳定性差的液体就会覆盖在表面，从而导致液滴迅速升温。一旦温度达到某个组分的过热极限，微爆就会伴随连续产生并变大的泡核而发生。微爆的作用是提高油滴的表面活化能。复合柴油为油包水(w/0 )型***液，外相为柴油，内相为水。由于油的沸点比水高，所以受热时水总是先达到沸点而沸腾或蒸发。当油滴内部的压力超过油的表面张力和环境压力之和时，水汽将冲破油膜的阻力而使油滴爆炸，形成更细小的油滴。爆炸后的油滴更细小，因此燃烧更完全，从而达到节能效果。
2.1.2化学效应
有文献对复合油的燃烧化学进行了研究，提出了水煤气反应的重要性，燃料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成co和h2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧效率，降低了排烟中的烟尘含量。复合柴油在柴油机燃烧室高温高压条件下发生化学反应，由于复合油中水的存在，促使产生了许多oh"基团，使得消除积炭的反应()速度加快，从而达到降污的目的。有文献提出了其他一些用于解释复合油节能降污的观点，例如掺混效应、汽提效应、改善燃料与空气的混合比例减少过剩空气系数以大幅度降低氮氧化物()的产生等。
2.2柴油复合机理
复合柴油是由普通柴油、水、表面活性剂、助表面活性剂组成。柴油和水是两相互不相溶的体系，作为油包水的***液，水是分散相，为使水的微小液滴在两相交流中足够稳定，须使用表面活性剂。柴油复合剂能使***液稳定的因素有二:其一，降低了油一水界面张力，即降低了吉布斯函数，有利于***液的稳定存在;其二，柴油复合剂的分子在界面处作定向吸附，生成具有一定机械强度的薄膜，阻止分散相液滴的合并聚集。由于***液中液滴分子作不停顿的布朗运动，频繁地相互碰撞，如果界面膜的强度较小，在碰撞中界面膜容易破裂成液滴合并。因此，柴油复合剂需要二种或二种以上的表面活性剂复配而成，这种复配的柴油复合剂所形成的界面膜有较高的膜弹性，所形成的***液也比较稳定。目前柴油复合剂的配方根据其结构大致分为五种类型:①阴离子型有烷基磺酸盐类、烷基苯磺酸盐类、烷基蔡磺酸盐类、脂肪酸皂类、烷基醋墟泊酸磺酸盐类等;②阳离子型有简单胺盐类、季胺盐类等;③非离子型有脂类，如脂肪酸聚氧乙烯醋、脂肪酸山梨醇醋;醚类，如脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基苯酚聚氧乙烯醚，脂肪醇山梨醇脂聚氧乙烯醚;酞胺类，如烷基醇酞胺等;$两型离子型有梭酸类、硫酸类、磺酸类等;④高分子型有天然水溶性胶类、淀粉衍生物类、纤维素类、合成水溶性高分子类等。
3复合柴油的配制及性能
3.1复合剂配方成分的筛选依据
(1)亲油基团与油相具有相似结构的复合剂复合效果好。根据相似相溶原理，要求复合剂的憎水基团的结构和油的结构越相似越好。结构与柴油越相似，界面上的吸附作用也就越强，这样就能既可使油水界面张力降低得多，又能使界面膜的强度大，因而稳定性就好。根据多种活性剂的性能试验筛选最终选择了与柴油的主要成分有相似分子结构的有机酸和复合剂且。
(2)混合复合剂的效果往往比单一复合剂效果好。为了形成稳定的复合液，要求复合剂不仅能大量降低水的表面张力，而且能在油水界面形成坚固的保护膜。有些物质的表面活性大，能大量降低水的表面张力;有些物质表面活性虽然较差，但能在水微粒周围形成坚固的保护膜。选择具有相似分子结构的这两类表面活性剂，把它们组合起来，就可以取长补短，达到更好的复合效果。因此，使用一种以上的表面活性剂加助剂制备的微***液，比用单一表面活性剂加助剂制备的微***液更稳定。因此采用了使用混合表面活性剂加助剂进行复合配方设计。
(3)辅助表面活性剂是微***液形成的一个不可缺少的组分。一般***状液的形成主要是由于复合剂在油/水界面的吸附，形成坚韧的保护膜，同时降低界面张力，使油(或水)较易分散。但无论如何仍有界面，从而有界面张力的存在，故此种体系是不稳定的。若再加人一定量的极性有机物，可将界面张力降至不可测量的程度;此后即形成稳定的微***液。辅助表面活性剂是微***液形成一个不可缺少的组分，它除了能降低界面张力外，还能增强界面膜的流动性，使界面膜的弯曲更加容易，有利于微***液的形成。
3.2复合剂配方的筛选
虽然有以上这些理论依据，但关于复合剂中各种组分的具体确定，目前还没有成熟完整的理论模式来测算指导，必须靠经验积累和试验实践来确定每种组分的实际复合效果。因此，进行深人细致的实验选择尤为必要。
3.2.1实验试剂
①主复合剂工:由有机酸(酸值为123.3kohmg/g)和碱溶液反应制成。
②复合剂n:非离子表面活性剂，上海大众药业有限公司，粘度:1 000一1 400mm2/s;
③助表面活性剂:醇类，济南化工二厂，纯度98 %。
3.2.2实验步骤
通过大量的配制试验，考察了各种组分的复合效果，从而最终找到了合适的复合剂配方。所找到的复合剂配方中阴离子型表面活性剂的比例占绝大多数，而非离子型表面活性剂仅占8%左右，这就使所配制的复合柴油成本大大降低。
①配制复合剂的小样。向锥形瓶中加人5lg有机酸，再加人8.5g碱溶液，振荡15 min，待反应完毕后，加人6g复合剂ii ,3g助剂，盖上塞子，然后采用手摇振荡的方法使锥形瓶内各种物质完全混合均匀。在室温下静置，待泡沫消失，即得到复合剂。
②配制该复合剂的扩大样。向锥形瓶中依次加人510g有机酸，85g碱溶液及60g复合剂ii , 30g助剂，然后按上述方法配制，得到复合剂的扩大样。将锥形瓶内的复合剂静置一段时间，待液面上的泡沫完全消失后，且再用手振荡锥形瓶也无泡沫产生为止飞这大概需要3h左右。此时用手触摸锥形瓶壁已冷却至室温，待用。
3.2.3实验现象
①在加人碱溶液的过程中，发现溶液液面上会产生泡沫。
②在振荡锥形瓶的过程中，感觉到瓶壁是热的。
③在振荡过程中，液面上有白色泡沫产生，并随复合剂量增加，泡沫层变厚。
3.2.4实验结果
由上述实验步骤得到含有机酸74 %(质量分数)，含碱溶液12%(质量分数)，含复合剂11为9%(质量分数)，含助剂5%(质量分数)的复合剂。该剂为完全透明的棕色油状液体，无特殊不良气味，稳定性好，自配制起至今(半年多)无任何变化。
3.3复合柴油的配制
本此使用上面的复合剂配方来配制微复合柴油，在相同的实验室条件下，分别进行了复合柴油配制的小样试验和扩大试验。
3.3.1试验
配制方式用天平分别称取一定量的水、剂、油(0#柴油)按一定顺序加人到烧杯中，搅拌一段时间后，静置，观察到体系为透明的均相液体后，继续加人一滴剂，重复上述操作，直至体系出现浑浊为止。然后取体系出现浑浊的前一滴加剂量作为该微***油的最终加剂量，重新按上述步骤配制***油。从刚刚配制的***油样中取出一部分，倒人250m1带磨口塞的锥形瓶中，保存起来，观察其稳定性如何。
2配制结果
3结果分析
①从表2可以看出:在水占6%一20 %、复合剂占10%一21%时，均可形成***油。特别是其中的油样1、油样2、油样3及油样4和油样6不但形成***油的速度快，而且形成的***油透明度高、稳定性好。
②试验证明:在小样试验中所配制的复合剂，进行扩大试验后，仍能实现对柴油的复合，这表明该剂的复合能力没有改变。而且在小样试验中可以配成复合柴油的水、油、剂之配比，在扩大试验中同样可以配成***油。
3.3.4复合哭油指标(以4号样为例)
4我国复合柴油的发展现状及研究方向
我国柴油复合技术研究起步较晚，最近几年发展迅速，已开发出许多较好的复合剂配方并研究了复合复合剂的亲水一亲油值(h lb值)等性质，和国外技术相比，没有合成反应，均采用多种表面活性剂复配而成，只是在复合剂的配方组成上略有差别。这些柴油复合剂配方组成的共同特点是:
1)以非离子表面活性剂为主体的高效复合剂达80%左右。此非离子表面活性剂的亲水基团为聚氧乙烯()。即一般所说的eo链。其醚氧可与金属催化剂络合，提高催化剂活性。
2)低沸点易燃有机物，如丙酮、甲苯、硝酸乙酷、正己烷等。其目的在于降低点火温度，便于内燃机起动。
表面活性剂论文篇3
关键词：丙烷，选择氧化，丙烯醛
1 丙烷选择氧化制丙烯醛的研究意义
1.1丙烷选择氧化制丙烯醛研究的经济意义。
丙烯醛是重要的石油化工、轻工、医药原料，具有广泛的用途[1,2]。论文参考网。目前，工业上主要采用丙烯为原料通过选择氧化制取丙烯醛。丙烯价格较高，是丙烷的2~3倍，加上丙烯的多种用途，其供应日趋紧张，所以丙烷和丙烯的价格差距还将进一步扩大。因此，以廉价的丙烷代替丙烯为原料通过选择氧化生产丙烯醛可降低丙烯醛的生产成本，具有巨大的潜在经济效益[3,4]。
1.2 丙烷选择氧化制丙烯醛研究的理论意义
丙烷的临氧催化转化包含着重要的催化原理。论文参考网。丙烷选择氧化制丙烯醛需要转移六个电子，其临氧活化涉及到催化剂组成、活性相、催化剂表面性质和催化剂表面氧物种的选择和调变等诸多问题[5]。迄今为止，报道的丙烷选择氧化制丙烯醛催化剂产率通常较低，其主要原因在于丙烷较惰性，丙烯醛却很活泼，两者最弱化学键键能差值约为54.3 kJ/mol，在反应条件下容易导致较活泼的反应中间体和目的产物乃至烷烃本身的深度氧化。因此，从本质上探明丙烷选择氧化制丙烯醛反应的催化反应机理和反应的选择性控制步骤等，对于性能优良的催化剂的设计和研制无疑具有重要的指导意义。
2 丙烷选择氧化制丙烯醛反应研究进展
2.1 丙烷选择氧化制丙烯醛催化剂
丙烷选择氧化合成丙烯醛需要转移六个电子，反应中需要催化剂有合适的活性位、氧化还原性和酸碱性，因此，丙烷选择氧化催化剂一般是多组分的复合氧化物催化剂，一般为V和/或Mo基催化剂。
2.1.1 多组分复合氧化物催化剂
丙烷选择氧化制丙烯醛多组分复合金属氧化物催化剂通常是Mo基和V基氧化物催化剂。这类催化剂的体相组成较复杂，它们在反应中的热稳定性较高。现在此类催化剂研究较多的是AgBiMoVO催化剂。
2.1.2 含P催化剂
磷酸盐类催化剂是广泛用于低碳烷烃（如丙烷、丁烷）及烯烃（如丙烯）的（氨）氧化反应的催化剂。该类催化剂对丙烷氧化有较好的活性和良好的选择性，主要产物为丙烯、丙烯醛和COx等。当通入水蒸汽为稀释剂时，产物分布较广，除了生成丙烯外还生成甲醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酮和丙酸等。
磷酸盐催化剂一般具有较高的丙烷氧化脱氢性能，如果在具有良好反应性能的丙烯选择氧化制丙烯醛和丙烯酸的催化剂中加入一定量的磷酸盐催化剂，如B-P-O催化剂等，作为丙烷选择氧化催化剂，那么有望在丙烷选择氧化反应中获得较高的丙烯酸和丙烯醛选择性。
2.1.3 担载型催化剂
担载型催化剂主要体现载体对催化剂反应性能的影响，如分散反应的活性中心，调变催化剂的酸碱性和氧化还原性等。要在担载型催化剂上获得较高的丙烯醛和丙烯酸选择性以及收率就要协调好催化剂中“脱氢”和“插氧”中心的作用。通过调变载体的性质和改善催化剂的制备方法，可以使催化剂表面的“脱氢”中心和“插氧”中心之间的作用更加协调，并建立合适的表面酸-碱性平衡和使催化剂具有合适的氧化还原性，这样可以提高反应中丙烯醛和丙烯酸的选择性和收率。
2.1.4 两段式催化剂
由于丙烷氧化脱氢制丙烯和丙烯选择氧化制丙烯醛两个反应对目的产物均有较高的选择性，研究者们将丙烷氧化脱氢反应（均相氧化脱氢或表面反应氧化脱氢）利用于丙烷选择氧化反应过程中，希望可以在反应中获得较高的丙烯醛收率。
两段式催化剂存在两种反应过程—丙烷氧化脱氢和丙烯选择氧化制丙烯醛过程相互匹配的问题。协调好第一段反应和第二段反应的反应条件，优化反应器的结构，可以提高整个过程中丙烯醛的选择性。
2.2 丙烷选择氧化制丙烯醛的反应机理
丙烷选择氧化制丙烯醛需要转移六个电子，反应产物较为复杂，致使该反应机理的研究难度较大。在不同的催化剂及不同的反应条件下，该反应机理存在差别。文献中对该反应所提出的反应机理主要有以下三种反应途径：（1）丙烷以丙烯为中间体进一步反应生成丙烯醛；（2）丙烷在催化剂表面活化生成异丙氧基，异丙氧基经丙烯进一步生成丙烯醛；（3）丙烷在催化剂表面活化生成正丙氧基，后者经丙烯或丙醛进一步反应转化为丙烯醛[6]。论文参考网。目前，文献报道的研究反应机理的主要方法是通过考察丙烷氧化反应产物的分布和反应可能的中间体或其探针分子在催化剂上的转化行为。
伊晓东等[7]考察了丙烷选择氧化制丙烯醛反应的可能中间体或其探针分子在MoPO/SiO2催化剂上的反应行为，并进一步采用原位IR光谱技术考察了这些分子在MoPO/SiO2催化剂的吸附和转化，认为异丙氧基是该催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛的主要中间体之一，异丙氧基主要转化为丙烯和丙酮，丙烯进一步转化为丙烯醛。
3 展望
综上所述，丙烷选择氧化制丙烯醛反应是一个颇有发展前景且具挑战性的课题。国内外研究者三十多年来的研究工作取得了一定进展，但许多问题有待进一步探讨和深入研究。从本质上探明丙烷选择氧化制丙烯醛反应的催化反应机理和反应的选择性控制步骤等，对于性能优良的催化剂的设计和研制无疑具有重要的指导意义。用于该反应的催化剂多数为固相催化剂，因此，采用原位红外光谱技术，考察反应原料、中间体及其探针分子在催化剂上的转化行为，应该是揭示其反应机理的较佳手段，并由此为性能优良的催化剂的设计和研制提供理论依据。
参考文献：
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[7] 伊晓东. MoPO/SiO2催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛反应机理的研究[D]. 厦门大学博士论文, 2004.
表面活性剂论文篇4
关键词 泡沫体系 起泡能力 耐温抗盐
多年来我国油藏的开发一直以注水开发为主，大部分油田都进入中、高含水期，甚至是特高含水期。然而，水驱后仍有大于40%～50%的剩余油滞留在地下，产量在逐年递减，注水开发经济效益变差。泡沫驱有其独特的渗流和驱油性能，既能显著地提高波及效率，又可提高微观驱油效率，及其在矿场实施成本较低，工艺相对简单，提高采收率效果较明显，正得到迅猛的发展，并有望成为进一步改善高含水阶段开发效果及聚合物驱后提高原油采收率的有效接替技术。
一、试验部分
（一）试验材料
实验中拟采用作评价的表面活性剂有：①AOS，②SDS，③ZY-150，④CR05211，⑤油田发泡剂，⑥含氟表面活性剂TF-3721，⑦含氟表面活性剂LG-360。评价出发泡性能最好的作为主剂。
（二）抗盐起泡剂的起泡性能和泡沫稳定性的试验
测试方法：Waring Blender法分别测定在矿化度（mg/l）：5000，10000，15000，20000，25000，30000，35000，40000，45000，50000下各表面活性剂的发泡体积和半衰期。
二、试验结果与讨论
起泡剂的筛选：
在较低矿化度时，进行初步的起泡剂的筛选。起泡剂的发泡能力通过测量产生泡沫的体积，即发泡体积来评价，体积越大，说明发泡能力越强。泡沫的稳定性则是通过测定半衰期。半衰期越长，说明泡沫中析出液体的速率越慢，即泡沫的稳定性就越好。用Waring Blender法，在矿化度5000mg/l时，通过对不同浓度（0.200%和0.400%）表面活性剂发泡体积和泡沫半衰期的测试进行起泡剂的初步筛选。实验结果见表1。
三、结论
由表1和2的实验数据结果可以看出，在矿化度5000mg/l时，AOS，SDS，CR05211和油田起泡剂的发泡效果比较好，其他的起泡剂发泡效果不是很理想。同时可以看出表面活性剂质量分数为0.4%时的发泡效果比较好。在其他条件相同的情况下，表面张力越低，形成泡沫所需的能量越低，起泡能力越好。所以，表面活性剂浓度增加，形成泡沫所需的能量就降低，起泡能力越好，发泡体积随表面活性剂浓度的增加而增加。所以AOS，SDS，CR05211和油田起泡剂选择0.4%的质量分数，可作为抗盐泡沫体系的起泡剂使用。
参考文献：
表面活性剂论文篇5
高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质，其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射，三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率，所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此，通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂，添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法，而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。
（一）添加导电填料
这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中，目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。
（二）与结构型导电高分子材料共混
导电高分子材料中的高分子（或聚合物）是由许多小的重复出现的结构单元组成，当在材料两端加上一定的电压，材料中就有电流通过，即具有导体的性质，凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同，它属于分子导电物质。根本上讲，此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料，但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差，无法直接单独应用，一般作导电填料与其它高分子基体进行共混，制成抗静电复合型材料，这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性，效果更好更持久。
（三）添加抗静电剂法
1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质，其结构通式为RYx，其中R为亲油基团，x为亲水基团，Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的亲油基团，羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团，此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类：阳离子型抗静电剂；阴离子型抗静电剂；非离子型抗静电剂；两性型抗静电剂。
导电机理无论是外涂型还是内加型，高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种：（1）抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性，吸收空气中的水分子，形成“海一岛”型水性的导电膜。（2）离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加导电性。（3）介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻，增加导电性和加快静电电荷的漏泄；二是减少摩擦电荷的产生。
2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物，它们与基体树脂有较好的相容性，因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下，经较低的剪切力拉伸作用后，在基体高分子表面呈微细的筋状，即层状分散结构，而中心部分呈球状分布，这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻，并且具有永久性抗静电性能。
二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况
我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种，以非离子表面活性剂为主，目前常用的品种有，大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸钠）、DPE（烷基二苯醚磺酸钾）；上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂SN（十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐），另外该厂生产的抗静电剂PM（硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物）、抗静电剂P（磷酸酯与乙醇胺的缩合物）；北京化工研究院开发的ASA一10（三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物）、ASA一150（阳离子与非离子表面活性剂复合物），近年来又开发出ASH系列、ASP系列和AB系列产品，其中ASA系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂；ASB系列产品则为有机硼表面活性剂（主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯）与其他非离子表面活性剂复合而成；ASH和ASP系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成，杭州化工研究所开发的HZ一1（羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物）、CH（烷基醇酰胺）；天津合成材料工业研究所开发的IC一消静电剂（咪唑一氯化钙络合物）；上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂，已经形成系列产品，在使用效果和性能上处于国内领先地位，部分品种可以替代进口，如SH一102（季铵盐型两性表面活性剂）、SH一103、104、105等（均为季铵盐型阳离子表面活性剂），SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂；济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。（聚氧乙烯烷基胺复合物）等；
河南大学开发的KF系列等，如KF一100（非离子多羟基长碳链型抗静电剂）、KF-101（醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂），另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等；抗静电剂TM系列产品也是目前国内常用的，主要用于合成纤维领域。
从抗静电剂发展来看，高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品，尤其是在精密的电子电气领域，目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。
三、结语
我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好，针对目前国内研究、生产、应用与需求现状，对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。
（一）加大新品种开发力度
近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂；用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯；用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求，开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种，并不断强化应用技术研究，以满足国内需求。
（二）加快复合抗静电剂和母粒的研究与生产
今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配，向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料，如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾，国内要加快抗静电母粒的开发与研究，促进我国抗静电剂工业发展。
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表面活性剂论文篇6
【关键词】球形颗粒 纳米 表面活性剂
【中***分类号】TQ423 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0131-01
1 引言
常规纳米陶瓷粉末由于流动性差、振实密度小等原因,很难直接压制成高密度坯体,为提高烧结制品的密度,需要长时间的高温烧结,这样会导致晶粒长大,从而使材料失去纳米结构组织。大颗粒球形纳米陶瓷粉末,球形大颗粒尺寸为5-90μm,大颗粒内部为结合紧密的纳米颗粒,具有良好的流动性,振实密度高,能直接压制成高密度坯体,无需长时间的高温烧结,使材料保持纳米结构组织,从而提高韧性,大大降低烧结制品的脆性。
2 实验部分
2.1 实验原料及仪器
原料:粒径为70nm的Al2O3,TiO2纳米粉末、超纯净水、表面活性剂、氧化锆;
仪器:离心式喷雾干燥机、箱式电阻炉、等离子体致密化设备。
2.2 工艺流程
将平均粒径为70nm的Al2O3,TiO2纳米粉末按重量比配料后投入球磨机内,按照与纳米粉末的1:2的重量比注入超纯净水,按照总重量为纳米粉体的6wt%注入表面活性剂,按照与粉体1:1.5的重量比投入直径Φ8mm氧化锆球磨介质,球磨8小时;将球磨获得的水性纳米胶体进行喷雾干燥,喷雾干燥进风温度为300℃,出风温度为150℃,流量为30kg/h,获得40μm的大颗粒球形纳米陶瓷粉末;将喷雾高燥的大颗粒球形纳米陶瓷粉末进行热处理,热处理设备为箱式电阻炉,热处理温度为800℃;将热处理后的大颗粒球形纳米陶瓷粉末进行等离子致密化,等离子发生装置功率为50kw,侧面送粉,送粉速度为30g/min,等离子发生气体为氩气加少量的氢气。
3 结果与讨论
3.1 表面活性剂
一般颗粒由静电作用力和范德华力作用聚合而成,相互作用力较小,形成硬团聚。克服硬团聚的关键在于尽可能地除去水分子和表面自由非桥接羟基,使颗粒产生排斥力而非吸引力,以避免团聚的产生。表面活性剂能够在粒子表面形成双电层,降低粒子表面自由能,抑制粒子团聚,形成单分散的球形颗粒。如果表面活性剂浓度过低,粒子表面只有部分被覆盖,外来粒子的表面活性剂就可以吸附在其空白位置上形成搭桥效应,引起颗粒团聚,粒度增加。浓度过时,形状不规整,有球形的,也有形成片状的,这是因为:表面活性剂浓度过高时,一方面会引起溶液粘度增大,胶粒移动困难,已成核的胶粒易于聚结,形成大颗粒;另一方面过量的表面活性剂之间产生桥联作用,使晶粒互相聚集长大。本实验所用的表面活性剂浓度为纳米粉体的6wt%。
3.2 热处理
喷雾干燥后所得产品中混有表面活性剂及残余水分,可能造成颗粒团聚,影响产品的性能。本热处理工艺除去了表面活性剂和残余水分,消除大颗粒球形纳米陶瓷粉末的纳米颗粒界面弛豫现象,并使大颗粒球形纳米陶瓷粉末内部的纳米颗粒连结,而大颗粒之间并没有连结。
3.3 等离子体致密化
常规纳米粉末的流动性极差,无法输入等离子体中或高速火焰中,即使能勉强送进去一些,这些质量极小的小颗粒难以进入粘性等离子中,另外,由于常规纳米粉末具有比表面积大和单个颗粒质量小的特点,在热喷涂时物理、化学性能会发生改变,结果是涂层质量很差。等离子体致密化进一步提高了大颗粒球形纳米陶瓷粉末的流动性和振实密度,并使大颗粒球形纳米陶瓷粉末多相更加均匀化、合金化。
表面活性剂论文篇7
关键词：表面活性剂，加溶作用，润湿反转作用，***化作用，起泡作用
1、表面活性剂在加溶作用中的应用
表1链长对醇在0．1mol·L-1脂肪酸钾溶液中溶解度的影响
表面活性剂论文篇8
关键词：土壤修复；表面活性剂；增溶作用；吸附；胶束
中***分类号：X131.3文献标识码：A文章编号：16749944（2013）05016305
1引言
土壤是各种污染物的源和汇。农业生产中的化肥、农药大量施用，城市垃圾的随意堆放，油井开采的措施不当等人为因素都造成土壤有机污染的加剧。土壤是一类特殊的环境体系，由固-液-气-生物等多相介质构成。土壤成分的复杂性决定了其污染状态的复杂性，有机物、重金属等以不同的结合态或游离态存在于土壤中[1]，因此，土壤污染的修复难度很大，选择合适的修复方法对于防止污染物的迁移扩散及恢复土壤的生态功能有着重要意义。
2土壤有机污染及修复方法概述
选择合适的修复方法首先要了解有机污染物在土壤中的存在状态，通常认为污染物吸附于土壤有机质上，但来源不同的土壤或不同种类的污染物其吸附行为存在差异，还没有统一的理论。目前土壤有机污染的修复方法包括热修复、生物修复和化学修复，实践中需综合考虑被污染土壤的特点和所要达到的目的从而选择合适的修复方法。
2.1土壤有机污染的特点
有机污染物在土壤上的吸附行为决定着其在土壤环境中的迁移转化、归趋、生物生态效应及修复、缓解途径和机制。目前较为认可的吸附理论是分配理论，认为弱极性非离子有机物从水相吸附到土壤有机相是有机物在土壤中的分配过程，土壤吸附作用的强弱取决于有机质含量[2]。但分配理论无法解释土壤分配系数与土壤复杂的有机成分之间的关系及吸附等温线的非线性
Key words：the cities of Guangzhou，Foshan and Zhaoqing；API；SO2；NO2；PM10等问题，相应的，关于土壤分配系数变化、低浓度非线性吸附、复合污染吸附行为及效应的研究成为焦点。
2.1.1土壤分配系数随土壤成分而变化
同一种有机物在不同土壤上的分配系数相差数倍。土壤有机质（SOM）的组成影响土壤分配系数，研究者以不同方法证明，SOM极性越高，其吸附有机污染物的能力越低。综合研究表明，有机污染物在土壤上的分配系数变化受以下因素影响[3]：土壤的来源和有机质的腐殖化程度，特别是有机质的组成与结构（如极性、方向性、脂肪性）；水中存在溶解性有机质（Dissolved Organic Matter，DOM）。
这些影响因素表明，在选择土壤有机污染的修复方法时，要注意对土壤状况的调查，对方法的小规模试验，对于不同的土壤来源，其修复方法和操作过程应有所差异。
2.1.2污染物的低浓度影响吸附等温线
由于土壤中有机污染物的浓度通常较低，有机物的吸附行为更为复杂[4，5]。SOM可能存在不同的形态，如玻璃态对有机物的吸附速率大于橡胶态；焦炭类物质的存在与SOM形成竞争吸附，并且焦炭类物质的浓度较低时，非表面吸附现象较明显；另一方面，当SOM被水饱和后将增加极性有机物的表面吸附位。上述因素都会导致吸附等温线出现非线性的特征，由此引出的特殊吸附作用理论也成为研究的焦点。
2.1.3土壤有机污染属于复合型污染体系
土壤环境是由固-液-气-生物等多相介质构成的复杂体系，污染物来源众多，组成复杂，而污染造成的生态效应具有长期性综合性的特点[6，7]。因此，研究土壤有机污染的修复也应建立在多介质多过程的复合体系理论基础之上[8]。本文介绍的表面活性剂修复技术就是基于这一理论的修复方法之一。
土壤有机污染的特点是，污染物在土壤中的迁移变化属于多介质多过程的复合污染体系，污染物的低浓度吸附超出了线性理论的研究范畴，不同来源的土壤对污染过程和修复过程作用差别很大，因此，研究土壤有机污染现状需要针对实际土壤环境的特点做详细的分析和试验才能进一步寻找合适的修复方法。
2.2土壤有机污染的常见修复方法
土壤有机污染往往超出了土壤环境的自净能力，为了恢复土壤的生态和农业效用，已有多种用于土壤有机污染的修复方法。下面介绍其中应用较为广泛的几种，同时与表面活性剂修复方法加以比较。
2.2.1热修复方法
土壤有机污染的热修复方法原理是，利用有机物的热挥发性，采用加热的方法将污染物从土壤中解吸出来。热修复方法工艺简单，技术成熟，但该方法能耗过大，导致操作费用很高，而且从适用范围来讲，加热方法也只适用于易挥发的有机污染物[9]。
2.2.2生物修复方法
土壤有机污染的生物修复方法是利用土壤定的微生物将有机污染物降解，以恢复土壤的生态能力[10]。土壤中通常存在高效降解污染物的微生物，如能将其驯化成优势微生物，通过优化操作条件，可以加速微生物的降解作用，修复被污染土壤[11]。
生物修复方法效果较好，但所需修复时间较长。在各种污染介质的修复中，生物方法都因成本较低、副作用小而受到较多关注。但是在土壤污染的修复中，因为土壤成分和生物结构的复杂性，生物修复方法的修复效率还有待提高。
2.2.3化学修复方法
土壤有机污染的化学修复方法相对生物修复方法更为简单，在土壤中注入表面活性剂和有机溶剂，提高有机污染物的溶解性和流动性，使其从土壤中洗脱出来，即利用表面活性剂和有机溶剂实现强化的洗脱效果[12]。
由于污染物常常被土壤有机质强烈吸附，降低了其生物可利用性，因此，从解吸的角度修复土壤有机污染是可行的。化学方法正是利用了洗脱剂在有机物相互吸附过程中的影响，使有机污染物脱离土壤有机相。
以上3种方法是常见的土壤有机污染的修复方法，分别从不同角度解决土壤有机污染的问题，从修复效率和恢复土壤的生态功能来讲，化学修复是相对温和而有效的方法。其中，表面活性剂修复技术是一种应用广泛的化学洗脱方法，下面将就土壤有机污染的表面活性剂修复技术做详细的介绍。
3表面活性剂修复技术概述
土壤中的有机污染物往往以吸附态存在，而大多数修复技术针对溶解态污染物最有效，因此吸附影响了其修复效率。表面活性剂能够增加污染物的溶解性和迁移性，因此利用表面活性剂的化学洗脱技术收到重视。
3.1表面活性剂的特点及其增溶作用
表面活性剂分子的特点是具有两性基团，亲水基团和疏水基团（亲脂基团）。表面活性剂能够显著降低接触界面的表面张力，增加有机污染物特别是疏水有机污染物在水相的溶解性[13]。
当表面活性剂浓度很低时，表面活性剂的存在形式为：单体的疏水基团靠拢而亲水基团分散在溶液相；当表面活性剂达到一定浓度时，单体迅速聚集，形成球状、棒状或层状的“胶束”，该浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration，CMC）[14]。胶束是由以疏水性基团为核心，亲水性基团包裹疏水核心构成的集合体，胶束外表面的亲水性使其可以在土壤水相中自由运动，摄取溶解态有机污染物而发挥增溶作用。表面活性剂单体也可以增加有机污染物的溶解性，但其效果相对于胶束态并不明显。胶束态是表面活性剂的高效作用状态，胶束态的表面活性剂可以显著增加有机污染物的溶解性。
根据“相似相溶”的原理，疏水性有机污染物有进入胶束内部的趋势，因此当表面活性剂浓度超过CMC时，污染物分配趋于进入胶束核心，大量胶束的形成增加了污染物的溶解性。
3.2用于土壤有机污染修复的表面活性剂类型
表面活性剂按亲水性离子分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。目前常用于土壤有机污染修复的表面活性剂列于表1[14]。
2013年5月绿色科技第5期表1表面活性剂类型举例
类型名称目标污染物非离子型表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚十二烷、癸烷、苯、甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、多环芳烃辛烷基聚氧乙烯醚多环芳烃壬烷基聚氧乙烯醚多环芳烃辛基苯基聚氧乙烯醚三氯乙烯、四氯乙烯、三氯苯、DDT、多氯联苯壬基苯基聚氧乙烯醚三氯乙烯、四氯乙烯、二氯苯、四氯苯、多环芳烃聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯烷烃聚氧乙烯油酸酯十二烷、甲苯、三甲苯、菲十二烷基硫酸钠广泛用于去除各种有机污染物阴离子表面十二烷基苯磺酸钠活性剂十二烷基双苯磺酸钠其他皂角甘萘、六氯苯石油磷酸盐DDT、三氯乙烯、多环芳烃环糊精多环芳烃乙烯吡咯烷酮/苯乙烯多环芳烃
带有阳离子的表面活性剂不常使用，因为土壤颗粒带负电，会吸附表面活性剂的阳离子，使其难以发挥增溶作用。一般，非离子表面活性剂比阴离子表面活性剂洗脱效率更高，可能原因有两方面，一是阴离子表面活性剂的CMC较高，同等浓度下不容易形成胶束，二是因离子表面活性剂组分在含水层的沉积，沉积在介质表层的表面活性剂会增加土壤的有机碳含量，增加了土壤的疏水性，不利于有机污染物从土壤上解吸下来[14]。
3.3表面活性剂修复土壤的影响因素
表面活性剂用于土壤有机污染的修复效果受到各种因素影响，这些因素可能会影响表面活性剂的CMC，或影响土壤有机质的成分，或影响表面活性剂增溶有机物的过程，下面分别说明。
3.3.1表面活性剂的性质
表面活性剂的性质包括其类型、在土壤中的饱和浓度及水油平衡值（HLB）[15]。
表面活性剂分子的疏水基团一般是由烃基构成的，而亲水基团则由各种极性基团组成，种类繁多，因此，表面活性剂在性质上的差异，除与烷基的大小和形状有关外，主要与亲水基团的类型有关。前面已提到表面活性剂用于土壤有机污染修复常见的类型是非离子型和阴离子型，两种类型的作用效果不同，非离子型的表面活性剂CMC低，易形成胶束，修复效果好[16-18]。但部分污染物反而在因离子表面活性剂作用时效果好，在实际修复时，要做详细的分析和试验才能确定。
表面活性剂在土壤中存在饱和浓度，研究表明：表面活性剂接近饱和浓度时，才会有明显的洗脱作用，当表面活性剂用量远远低于土壤饱和量时，表面活性剂被土壤所吸附，反而不利于洗脱作用的发挥。
表面活性剂作为一种两性物质也有分配于水相和油脂相的动态平衡，水油平衡值（HLB）是描述表面活性剂在水相和油脂相达到动态平衡时其分配比例的参数。表面活性剂的HLB越低，修复作用越好。原因是表面活性剂在一定范围内越易溶于油脂相，与有机污染物的亲和力越强，越易将其从土壤中洗脱下来[19]。
3.3.2被污染土壤的成分
有机污染物在土壤上的吸附受到SOM含量的影响，实际环境中，表面活性剂也会被SOM吸附[20]，影响其增溶或洗脱作用。若土壤有机质含量偏低，粘粒含量将成为影响洗脱效果的重要因素[3]。粘粒含量高的土壤洗脱过程较慢，且表面活性剂的有实际浓度低。原因是粘粒含量高时，土壤对有机污染物和表面活性剂的吸附同时加强，导致洗脱作用的滞后。如果仅考虑表面活性剂的洗脱修复作用，这也造成了表面活性剂的浪费，但有研究发现，表面活性剂吸附于土壤可以从土壤内部降低相界面表面张力，从而增加有机污染物的渗出。
3.3.3共溶剂的辅助作用
共溶剂指的是甲醇等小分子有机溶剂，在水相中加入适当浓度的有机溶剂可以大大提高有机物在水相的溶解度。共溶剂与表面活性剂共同使用时，由于共溶剂分子大小比表面活性剂胶束分子小得多，能有效地帮助疏水性有机污染物由土壤有机相向水相迁移。另外，共溶剂本身也能溶解于胶束核心，形成一个溶剂-表面活性剂大胶束，增大了核心的有效容积，提高了有机污染物的分配能力[14]。
4表面活性剂修复机理
表面活性剂对土壤的修复主要通过增加有机污染物的溶解性，使污染物从土壤上解吸下来，并随洗脱液迁移离开土壤。表面活性剂的修复机理可以从其增溶过程来理解[3，14，20]。表面活性剂对有机污染物的增溶过程分为直接增溶和间接增溶两种机制，下面分别详细说明，并引入公式对表面活性剂的增溶能力进行评价。
4.1表面活性剂的增溶机理
大部分有机污染物通过各种化学作用力吸附在土壤有机质（SOM）上，其中主要是疏水作用力，另有部分有机污染物溶解于土壤颗粒周围的水相中，溶于水相的污染物和吸附与SOM的污染物形成动态平衡。表面活性剂对有机污染物也靠疏水作用力而吸附，且表面活性剂对有机污染物的吸附能力强于土壤有机质，作用的结果即是有机污染物从SOM上解吸下来，进入水相。表面活性剂夺取有机污染物的过程尚不确定，根据表面活性剂是否直接接触污染物，分为直接增溶和间接增溶两种过程[21]。
4.1.1直接增溶过程
表面活性剂对有机物的直接增溶过程认为表面活性剂单体先接触污染物的分子，再形成胶束。
表面活性剂随洗脱液进入土壤颗粒周围的水相，接触溶解态的污染物并通过疏水作用吸附污染物，随着表面活性剂浓度的增加，直至超过CMC，吸附了污染物的单体将以污染物为核心形成胶束。胶束在洗脱液中扩散，携带污染物迁移离开被污染土壤。由于污染物的溶解态和吸附态存在动态平衡，吸附于SOM的污染物会进入水相，进而重复表面活性剂夺取污染物的过程。最终，大部分污染物都将被表面活性剂夺取，并洗脱出去。
4.1.2间接增溶过程
表面活性剂对有机物的间接增溶过程认为表面活性剂先形成胶束，再通过水相介质获取污染物，使其进入胶束核心。
表面活性剂也是先进入土壤颗粒周围的水相，由于浓度高于CMC，迅速形成胶束态，分散于水相。由于胶束表面是亲水的，与疏水的污染物相互排斥而无法接近。间接增溶机理认为有机物在水相的溶解态是以被水相包围的状态存在的，因此表面活性剂胶束可以通过接触水相而间接摄取污染物。接下来的扩散迁移过程与直接增溶相同，也造成动态平衡的移动，而增加污染物的溶解性。
4.2表面活性剂的增溶能力评价
为了选择合适的表面活性剂进行土壤修复，需要先确定其对污染物的增溶能力，可以通过理论对比或试验分析来确定。下面引入评价表面活性剂增溶能力的两个公式。
公式（1）[3]：
S*w/Sw=1+XmnKmn+XmcKmc（1）
其中各参数的含义如下：S*w-有机物的表观溶解度；Sw-有机物在纯水中的溶解度；Xmn-单体形式的表面活性剂浓度；Xmc-胶束形式的表面活性剂浓度；Kmn-有机物在表面活性剂单体和水之间的分配系数；Kmc-有机物在表面活性剂胶束和水之间的分配系数。
该公式考虑到表面活性剂单体和胶束两方面的增溶能力，是相对于没有任何增溶剂时污染物的溶解能力来表述的。当表面活性剂浓度低于CMC时，考虑Kmn大小，即表面活性剂单体相对对有机物的增溶能力，同理，高于CMC时，则主要考虑Kmc大小。Kmn和Kmc均与有机污染物的疏水性正相关，与表面活性剂的水油平衡值（HLB）负相关。
公式（2）[22]：
MSR=S-SCMCCS-CMC（2）
其中各参数的含义如下：MSR-摩尔增溶比；CMC-临界胶束浓度；CS-表面活性剂浓度大于CMC时的任一浓度；S-表面活性剂浓度为CS时有机物的表观溶解度；SCMC-表面活性剂浓度为 时有机物的表观溶解度。
该公式只考虑表面活性剂胶束的增溶作用，以达到临界胶束浓度（CMC）前的溶解性参数作为对照。可以利用该公式通过试验来估计表面活性剂对某种污染物的增溶效果，如***1。
***1以试验方法估计表面活性剂增溶效果的示意***
评价表面活性剂增溶能力的公式还有多种，例如与表面活性剂的辛醇水分配系数相关的评价公式，以及考虑到表面活性剂在土壤上的吸附而对增溶产生的负作用的公式等[20]。不管哪种公式，在应用时都要考虑到土壤环境的复杂性以及表面活性剂与污染物的多种作用力综合增溶的效果。
5表面活性剂修复技术的展望与思考
5.1表面活性剂修复技术的展望和应用
土壤有机污染日益严重，寻找快速高效的修复土壤有机污染的方法十分重要。表面活性剂由于其特殊的结构、性质及性能，在土壤有机污染修复中的应用获得越来越多的关注。
表面活性剂属于化学洗脱法的一种，利用水头压力推动洗脱液通过被污染土壤，将污染物从土壤中洗脱出去，然后再用泵将洗脱液抽提出来，并对含有污染物的洗脱液进行处理。洗脱液中含有表面活性剂和共溶剂，也可以针对被污染土壤的特点加入络合剂[14]。表面活性剂在土壤有机污染修复中的作用主要是通过自身在多介质中的吸附和溶解行为，形成不同的吸附态和溶解态，从各方面对有机污染物产生增溶作用，来改变有机污染物在土壤上的吸附行为和生物可利用性，进而达到修复土壤有机污染的目的。
化学与生物相结合修复是当前土壤有机污染最具潜力的修复方式，基于表面活性剂和其他化学试剂的活化作用，洗脱土壤污染物，增大污染物在水中的溶解度，改善其生物可利用性，促进微生物对污染物的降解或植物对污染物的吸收，提高被污染土壤的修复效率[8]。
表面活性剂修复技术已广泛用于土壤有机污染的修复，但其推广应用仍存在一些问题。主要是表面活性剂的回收和存留于土壤中的毒性问题。
表面活性剂的回收是从修复成本和环境保护两个角度来考虑的。表面活性剂用于土壤有机污染修复中，使用的浓度一般较高，同时表面活性剂在洗脱中损失很大，这一部分损失多是在土壤中的吸附截留。表面活性剂的回收需将有机污染物与表面活性剂彻底分离，利用空气吹脱法、萃取法和沉淀法等方法可以将污染物从洗脱液中分离出去，再通过膜分离、泡沫分离等方法将表面活性剂浓缩提取。回收费用与损失造成的浪费相比，仅占一小部分，因此回收表面活性剂在经济上是可行的。同时，可以将环境影响减到更小。
表面活性剂的毒性问题是一直以来关注的焦点，虽然目前的研究表明表面活性剂对生物没有毒性作用，也无生物积累效应[23]，但表面活性剂种类繁多、性质各异，长期存在于土壤中仍然存在环境隐患。在工程应用时，除了注入洗脱液进行修复外，还需在修复完成后，冲洗残留的表面活性剂，将其从土壤上解吸下来。另外，表面活性剂的降解主要靠生物降解，因此，在修复完成后应创造有利条件加快表面活性剂的生物降解。
近年来，“生物表面活性剂”开始受到关注。生物表面活性剂是由微生物、植物或动物产生的天然表面活性剂[15]。由于其临界胶束浓度（CMC）低，修复效果好，易被生物降解，可以减少二次污染，因而应用前景良好。
5.2关于表面活性剂修复技术的思考
表面活性剂因其特殊的化学结构和对良好的活化性能，已广泛应用于人类生活和生产的各个领域，在环境保护领域，表面活性剂既是环境治理的去除对象，又是环境修复的有效工具。表面活性剂进入地表水环境中，将改变水的感官性状，产生泡沫，如果造成水源污染，将难以彻底清理。同时，表面活性剂在废水当中大量存在还会造成有机物的***化、分散，增加废水处理的难度。可见，表面活性剂大量使用会给环境带来不利影响，应适当控制表面活性剂的使用。
表面活性剂的修复机理尚不完全清楚，对实践的指导作用还要靠详细的试验和分析来确定修复方案。目前的研究多集中于利用表面活性剂修复被特定有机物污染的土壤，而对于多污染成分和非均质土壤的复杂情况还不能全面了解其作用机理和修复过程，研究力度有待加强，且对修复机理的深入研究不应被忽视。
随着人类生活范围的扩张和工业生产规模的扩大，有机污染迅速扩张到土壤环境中，土壤作为一种多相多成分的复杂介质，往往是污染物的最终去向，同时土壤还承担着生态修复的重要任务。土壤环境的保护应该受到更多的重视，不仅包括被污染土壤的修复和污染物的彻底隔离，还应对污染的产生和扩散加以控制，这样也将避免因修复导致的负作用使土壤失去生态功能。
综上所述，表面活性剂对土壤有机污染的修复主要靠其对污染物的增溶作用，将污染物从土壤有机质中解吸下来，进一步通过洗脱去除污染物，或由生物降解和富集作用缓解土壤受污染的程度。表面活性剂在土壤有机污染修复中具有很大的应用潜力，并已积累了一定的研究成果，但仍存在许多问题有待于进一步的研究和实践来阐明其修复机理。另一方面，从污染控制的角度，应着力减少有机污染物向环境中的排放，保持土壤的生态功能。
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表面活性剂论文篇9
关键词：碱；表面活性剂；协同作用；油水界面
中***分类号：TE626.24 文献标识码：A
随着常规原油的消耗，目前对重油的开采和利用显得越来越重要.我国的重油资源分布很广，重油的开采量约为1 260万吨/a，重油的开采是我国石油开采中的难题.化学驱是目前比较成熟的一种提高采收率的技术（EOR）.随着针对提高重油采收率研究的进行，目前认为化学驱提高重油的采收率的机理主要为形成O/W或者W/O***状液[1-3]，以及形成油带[4-5]等，进而提高驱替液的驱替效率.而在化学驱的研究中，油和碱的相互作用对提高采收率是非常重要的.有研究发现当油与水有足够长的预接触时间以后，动态界面张力的最小值将消失.且加入碱后，界面膜扩张模量升高34倍[6].由于电解质离子也会对油水的界面性质产生影响进而影响驱油效果[7-8]，所以国内外的学者就碱和表面活性剂间协同作用的机理进行了研究.有研究认为：NaOH中的Na+可以与原位形成的界面活性物质生成难以分解的皂类，进而造成油水界面张力的升高[9].碱对于降低重油/碱溶液的界面张力具有十分重要的作用[10-11].存在一最佳的碱浓度使油水界面张力降至最低[12]，碱通过和重油中的极性物质作用，原位生成表面活性物质来降低油水界面张力，向重油/碱体系中加入表面活性剂后，碱和表面活性剂间存在的协同作用可以显著降低界面张力至超低水平[13-14].目前关于碱和表面活性剂在重油/水界面上协同作用机理的研究不多.Liu[15]等研究了碱和重油的动态界面张力后认为碱和外加表面活性剂间的协同作用机理为碱与油样中的酸性物质作用生产原位表面活性剂，进而原位表面活性剂与外加的表面活性剂发生协同作用，显著降低界面张力.
目前的研究已经证实了碱和表面活性剂之间的确存在协同作用，而且碱和油样中的界面活性物质反应生成的原位表面活性剂可以更有效地降低油水界面张力[12]，但是关于碱和表面活性剂的协同作用的机理仍不清楚.本文针对科特重油与不同碱溶液的动态界面张力进行了研究，通过观察界面张力的动态变化过程中界面活性物质在油水界面的扩散，来研究表面活性剂和碱的协同作用.
1实验部分
1.1油样和试剂
实验所用油样为科特重油（加拿大，萨斯喀彻温），粘度1 500 mPa・s（22.5 ℃），密度950.4 kg/m3，酸值1.4 mg KOH/g.进行实验前，油样在35 ℃下离心2 h以除去水和夹带的固体.
本实验中所用的碱为NaOH（分析纯），经过大量的实验筛选后，选用能较好降低科特重油与水界面张力的阴离子表面活性剂CS460.为了排除水中离子对界面张力的干扰，实验中用到的所有的溶液均采用去离子水配置.不同浓度碱溶液的pH值见表1，文中所用浓度为质量浓度.从表中数据可以看出，本文采用碱液的pH值都大于11.
1.2动态界面张力（IFT）的测量
用旋转滴界面张力仪（TX500，美国）测量不同油水体系的界面张力.当仪器的旋转速度达到设定值后，每12 s记录一次界面张力值，将瞬时界面张力值对时间作***得到动态界面张力曲线，并利用相机对油滴进行拍照.
1.3TOC（有机碳含量总值）的测量
利用TOCVE（岛津公司）来测量水相的总有机碳含量（TOC）.将油样与不同的水溶液按照1∶5的体积比混合后，静置使油水两相分离，然后测量水相的TOC.通过比较混合前后水相TOC的变化，分析从油相扩散至水相的组分量的变化.
2结果与讨论
2.1表面活性剂、碱对油水界面张力值影响
分别对不同浓度的表面活性剂溶液（50 800 μg/g）与油样的界面张力进行了测量，其结果如***1所示.结果表明，当只有表面活性剂存在时，含50 μg/g CS460的油水体系的界面张力值较高（3.9 mN/m），将其浓度升至100 μg/g，界面张力降至1.3 mN/m.继续升高其浓度，界面张力变化不大.因此在本文中，采用表面活性剂的浓度为100 μg/g时来考察表面活性剂和碱的协同作用.
由于油碱体系的界面张力值动态变化趋势非常明显，且在不同的水相组成时，界面张力在出现最小之后上升的程度不一.有研究表明，体系的动态界面张力最小值对驱油效果的影响十分显著[4，16]，因此本文中的界面张力值采用的是动态界面张力的最小值（DIFTmin）.不同NaOH浓度下，油/水（含剂和不含剂）体系的界面张力值如***2所示.通过对比***2中数据发现，当碱浓度在0.01%～0.08%间变化时，碱浓度（或pH值）对O/A与O/AS体系界面张力的影响是不同的.对于O/A体系，DIFTmin随着碱浓度（或pH值）的升高，先降低后增加，并在碱浓度为0.03%达到最小值.而对于O/AS体系，DIFTmin随着碱浓度（或pH值）的升高逐渐降低.对比O/A和O/AS体系，发现当碱浓度较低时，加入表面活性剂后DIFTmin升高，而在较高碱浓度时（本文中高于0.05%），O/AS体系的界面张力显著低于O/A体系.上述数据表明，碱和表面活性剂之间的确存在协同作用，并且碱的量在其协同作用起重要作用.
对于O/A体系随着碱浓度的变化DIFTmin出现最小值的现象，有研究[9]认为是由于Na+与生成原位表面活性剂结合成了难以分解的皂类物质，导致油水界面上的界面活性物质浓度降低.而对于O/AS体系，加入表面活性剂后，由于碱和表面活性剂的竞争吸附，需要较高的OH-来有效降低油水界面张力，导致界面上OH-浓度降低，没有足够的OH-来进行反应，因此碱浓度升高，O/AS体系的界面张力降低.然而根据该理论，并不能解释为何同样Na+浓度增加，但是O/AS体系的DIFTmin在较高碱浓度下的界面张力较低的现象.
为了进一步确认是否由于Na+浓度的增加造成了油水界面张力的升高，分别向含NaOH 0.02%的溶液中加入了不同量的NaCl，使其离子浓度分别与一定浓度的NaOH相同，其组成见表2.含有相同离子浓度的NaOH 溶液及NaOHNaCl混合溶液与重油的界面张力如***3所示（横坐标为与NaOHNaCl具有相同离子浓度的NaOH溶液的浓度）.
从***3中可以看出，对于NaOH溶液和NaOHNaCl混合溶液，当离子浓度相同时，两种溶液中的Na+浓度也相同，但是界面张力随整体离子浓度变化的趋势是不一样的.当溶液中只有NaOH时，相同的离子浓度下，其界面张力较高，当碱浓度超过了获得最小界面张力的碱浓度时，NaOH造成的界面张力的增加更为明显.上述现象表明，在高碱浓度下，界面张力在达到最小值后的升高不只是由于溶液中增加的Na+与生成的界面活性物质生成皂类[9]造成的，过量的OH-会造成油水界面张力的增加.
2.2对油水动态界面张力的影响
为了进一步的研究碱和表面活性剂在油水界面上的相互作用，对O/A和O/AS体系的动态界面张力进行了研究.不同碱浓度下，O/A和O/AS体系的动态界面张力见***4和***5.
从***4中可以看出，当NaOH浓度为0.018%时，油/碱的瞬时界面张力（DIFT）迅速降至最低值0.04 mN/m；随着时间的延长，DIFT逐渐升高至0.1 mN/m；碱浓度升至0.02 %和0.03%，其DIFT比碱浓度0.018%时明显降低，且达到最低界面张力值的时间延长，界面张力在达到最低值后的升高趋势也不明显；继续升高碱浓度至0.05%～0.10%时，界面张力降至最低值，并维持在此水平基本不变；当碱浓度在0.1%～0.8%的范围内时，O/A体系界面张力的动态变化趋势大幅减弱.而对于O/AS体系（见***5），则当碱浓度较高时（0.1%～0.8%），体系界面张力仍然呈现显著的动态变化趋势.
界面张力的动态变化是由于界面活性物质在油水界面上的扩散引起的.因此根据上述现象可以推断，对于O/A体系，高的碱浓度抑制了原位生成的界面活性物质在油水界面的扩散，导致界面张力的动态变化趋势不明显，而加入表面活性剂后，减弱了高碱浓度下对界面活性物质扩散的抑制作用，因此高碱浓度下，O/AS体系界面张力的动态变化趋势比O/A体系要明显得多.
2.3油相中物质在界面的扩散
此外，在测量界面张力的过程中发现当水溶液中只含有NaOH时，随旋转时间的延长，油滴被拉长，但是油滴周围仅有较少的组分逐渐从油相扩散到水相；而加入100 μg/g的表面活性剂后，在油滴被拉长的过程中，看到深色组分从油相扩散到水相，且当油相中的组分扩散离开油水界面后，出现油滴收缩的现象.为了进一步研究外加的表面活性剂与碱的协同作用，对油样与NaOH和NaOH表面活性剂溶液分别作用后水相的有机碳总含量（TOC）进行了分析（***6）.通过比较A和AS的TOC曲线发现，存在一最佳碱浓度使得水相TOC的增加值达到最大.加入表面活性剂后，最佳碱浓度的值由0.04 %升至0.10 %.超过最佳碱浓度后，TOC的增加值随着碱浓度的增加而降低.但是AS体系TOC增量的降低幅度比A体系的要小.与前面针对动态界面张力的分析结果一致，即在高碱浓度下，过量的OH-抑制了原位表面活性剂的扩散，而加入表面活性剂促进了油中界面活性物质向水相的扩散.
综合考虑上述实验现象可以推论出，碱与表面活性剂在油水界面上的协同作用机理为：NaOH在油水界面上与原油中潜在的界面活性物质作用，生成原位表面活性物质，进而降低油水界面张力.但是随着碱浓度的增加，Na+和OH-离子的量都增加，一方面Na+可以与生成的表面活性物质作用生成皂类进而造成界面张力的升高，这一现象与之前的研究结果类似[9，15]；除此作用以外，另一方面过多的OH-的存在，造成了原位生成的表面活性物质难以离开油水表面，进而阻碍了OH-与原油中更多潜在的界面活性物质反应生成原位表面活性剂以降低油水界面张力.因此在高碱浓度下，O/A体系的界面张力升高.
当碱和表面活性剂在油水界面上协同作用时，外加的表面活性剂会取代原位表面活性剂在油水界面上发生吸附，促进原位界面活性物质离开油水界面，使得原油中潜在的界面活性物质得以与原油反应，生成更多的原位界面活性物质从而降低油水界面张力.而且随着反应的进行，生成的原位界面活性物质的相对分子质量越来越大，其在油水界面的吸附对碱与油样中的潜在界面活性物质的反应造成的阻力越来越大，此时，外加表面活性将其取代后对降低界面张力的作用尤其明显.因此在高碱浓度时，碱和表面活性剂的协同作用尤为明显.
3结论
本文通过对比不同条件下O/A和O/AS体系的动态界面张力及其扩散，并通过对比相同离子浓度下NaOH与NaOHNaCl溶液与油的界面张力发现，高碱浓度下OH-离子对油水界面张力的升高起着重要作用.综合分析，认为油水界面上碱和表面活性剂的协同作用机理为碱与油相中的物质作用生成原位界面活性物质，而随着碱浓度的升高，过多的OH-会抑制界面活性物质的扩散，而表面活性剂可以取代原位界面活性物质吸附在界面上，促进原油中更多的界面活性物质得以与碱反应生成原位界面活性物质，从而显著降低油水界面张力.
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表面活性剂论文篇10
关键词：Au-Pd双金属催化剂，分子筛，共沉积
0.引言
随着人类社会的发展,人们对生活环境的质量要求也越来越高,但是化石燃料的燃烧作为最重要的获取能源的方式,一直在对空气造成严重的污染,其中的SO2可以导致酸雨,使得土地酸化,严重的可以直接引起疾病,威胁人类的健康。我国近几年发展很快,能源的需求量不断增大,环境污染问题已经引起了广泛关注。
加氢脱硫(HDS)过程是将含硫化合物进行催化加氢处理使之转化成相应的烃和HZS，从而降低原料中的硫含量，实现清洁能源。目前用于HDS反应的催化剂主要是Co(或Ni)-Mo系催化剂，因存在活性相烧结、中毒、金属离子沉积等因素而使催化剂失活。目前对碳化物、氮化物及贵金属HDS催化剂的研究较多。寻求新的活性高、抗中毒能力强的HDS催化剂是目前Au催化剂研究方向之一。
1.Au-Pd双金属催化剂的制备
Au催化剂的制备方法主要有:浸渍法、共沉淀法、沉积沉淀法、胶凝胶法、脉冲激光沉积法、高分子聚合物保护法、化学蒸发沉法、光化学沉积法、离子交换法、共沉淀法、金属有机配合物固载、溶剂化金属原子浸渍法及合金氧化法。用浸渍法制备的Au催化剂性往往很低，这也正是导致人们长期以来认为Au不能用作催化剂的原因之。
化学沉积法可将几种金属组分同时或分批地沉积到载体上，容易控制金属颗粒小，但重复性不理想，目前只应用于制备Au/TIOZ催化剂。论文参考网。离子交换法一般以子筛或沸石为载体，制备的Au催化剂较有效。共沉淀法适合制成薄膜用于气传感器。金属有机配合物固载法适合于制备以氢氧化物为载体的Au催化剂，适合制备高负载量的Au催化剂。溶剂化金属原子浸渍法，合金氧化法，化学发沉积法因制备条件要求较高，通用性小强。脉冲激光沉积法仅在制备单一尺寸Au微粒的模型催化剂时使用。
Au催化剂的制备方法不同所得Au微粒大小不同，导致Au与载体的相互作用不同，直接影响催化效果。
1.1浸渍法(ImpregnationIMP法)
作为制备贵金属催化剂最传统最简单的方法，它是将多孔性载体氧化物浸渍于含有活性组分(如HAuCz4·3HZO、AuC13或KAu(CN):等)的溶液中，干燥后再经后处理得到催化剂样品，该法制备出的金催化剂分散度较低。
1.2共沉淀法(CopreeipitationeP法)
将HAuCI;的水溶液和相应载体的金属硝酸盐水溶液(如硝酸铁)加入到碱性沉淀剂的溶液中，同时得到两种氢氧化物的共沉淀物，再经过滤、洗涤、干燥及一定温度的焙烧处理即得到金催化剂。沉淀过程既可采用正加法也可以采用反加法，目前采用共沉淀法己可以制备出金担载量达l0(w)t%的高活性催化剂和气体传感器材料。
1.3沉积·沉淀法(DepositionpreeipitationDp法)
将金属氧化物载体加入到HAuC14水溶液中，加碱中和并选择适当的反应条件使之沉积在载体表面上，一般控制pH=6-10，随后进行过滤、洗涤、干燥等后处理。论文参考网。不同载体用此法制备的最佳条件不同，制备过程中的处理方法也不同。该法的优点在于活性组分不会被包埋在载体内部，而是全部分布在载体表面，催化剂中Au颗粒尺寸分布较窄，提高了活性组分的利用率。
1.4聚合物保护法
在高分子保护下，用还原剂还原HAuC14溶液制得Au溶胶，然后负载于氧化物或活性炭载体，经干燥、焙烧后得Au催化剂。高分子保护剂可以为PvA(聚乙烯醇)、PVP(聚乙烯毗咯烷酮)、THPC(四轻甲基氯化磷)、PDDA、硫醇类物质、树型聚合物等。还原剂有NaBH;、HZCZO4、SnC12等。载体不同所选择的高分子保护剂也不同，5102、A1203为载体时PVA对其不起保护作用，用PVP则可以;活性炭为载体时用PVA，PVP作保护剂好于THPC;以氧化物为载体时pH值不同则保护剂不同，如用THPC保护剂和TIOZ、zroZ为载体时pH制在2.5，而e、A12o3为载体无需控制pH12，]。在Au催化剂制备过程中，高分子保护剂和还原剂与Au的前驱体用量存在着一定的关系。论文参考网。
1.5化学蒸发沉积法(ehemica一vapordepositsonevn法)
在真空条件下，将挥发性的金属有机化合物(如dimehtylgo1d即ikeotne)通过蒸汽导入并使之吸附于比表面积较高的金属氧化物载体上，然后于473K下在空气中焙烧使有机金属化合物分解为小颗粒的Au。这种方法可以广泛地应用于各种不同的金属氧化物载体上，制得的催化剂活性一般都比较高，它甚至可以将金以纳米级颗粒沉积在一些不适用沉积一沉淀法的酸性金属氧化物载体上。
1.6光化学沉积法(photoehemiealdepositionPeD法
该法将n型半导体(如TIO:、ZnO、ZrOZ及SnOZ等)悬浮于HAuC14的醇溶液中，在室温下用紫外光照射足够时间，然后过滤，洗涤，真空干燥即得所需催化剂。该法容易控制金属颗粒大小而将几种金属组分同时或分批地沉积到载体上。
1.7离子交换法(IonexchangeIE法
将HAucl4水溶液与NaY分子筛于80℃下共热，使之与分子筛作用以取代载体表面或内部的H十(或N+a)，再经焙烧等活化处理即可，该法对于制备以Y型分子筛为载体的金催化剂最为有效。
2.总结
催化剂的制备过程决定了它的组成、结构和纹理组织，催化剂的制备方法不同所得Au微粒大小不同，导致Au与载体的相互作用同，直接影响催化效果。一些传统的制备方法，有的不能用于制备该催化剂，有的制得的性能不理想，如用浸渍法制备的Au催化剂性往往很低，化学沉积法可将几种金属组分同时或分批地沉积到载体上，容易控制金属颗粒小，但重复性不理想，目前只应用于制备Au/TIOZ催化剂。而借助于溶液理论、胶体化学、固态化学以及金属有机化学的知识可以比以前更合理地来合成各种新型催化剂。
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