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1、关于表面活性剂第二关于表面活性剂第二1第1页，讲稿共89张，创作于星期三n n冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生冰淇淋是我们最喜爱的食物；有了洗涤剂我们的生活才能如此美好。若没有活才能如此美好。若没有表面活性剂表面活性剂，这两样东西，这两样东西都不会有。这真是太可悲了。都不会有。这真是太可悲了。但是，如果真的没有了但是，如果真的没有了表面活性剂表面活性剂，也不会有人，也不会有人为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。为没有冰淇淋和洗涤剂而哭泣。英国著名界面化学家英国著名界面化学家Ckint因为没有因为没有表面活性剂表面活性剂，人也没有了。，人也没有了。第一节第一节 表面活性剂的基本概念表面活性剂
2、的基本概念第2页，讲稿共89张，创作于星期三3表面活性剂基本概念表面活性剂基本概念F 界面与表面界面与表面界面与表面界面与表面界面界面界面界面就是指物质相与相的分界面。就是指物质相与相的分界面。就是指物质相与相的分界面。就是指物质相与相的分界面。是指两相接触的约几是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区。若其中个分子厚度的过渡区。若其中一相为气体一相为气体，这种界面通，这种界面通，这种界面通，这种界面通常称为常称为常称为常称为表面表面表面表面。即液相或固相与气相的界面称为表面。即液相或固相与气相的界面称为表面。即液相或固相与气相的界面称为表面。即液相或固相与气相的界面称为表面。常见的界面有：气常见
3、的界面有：气常见的界面有：气常见的界面有：气-液界面，气液界面，气液界面，气液界面，气-固界面，液固界面，液固界面，液固界面，液-液界面，液液界面，液液界面，液液界面，液-固界固界面，固面，固-固界面。固界面。固界面。固界面。第3页，讲稿共89张，创作于星期三4通俗地讲，表面张力就是使液体表面尽量缩小的力，单位是通俗地讲，表面张力就是使液体表面尽量缩小的力，单位是mN.m-1，即达因，即达因/厘米（厘米（dyn/cm）。）。最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。如图所示。最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。如图所示。液体内部分子所受的力可以液体内部分子所受的力可以液体内部分子所受的力可以液体
4、内部分子所受的力可以彼此抵消，但表面分子受到彼此抵消，但表面分子受到彼此抵消，但表面分子受到彼此抵消，但表面分子受到液相分子的拉力大，受到气液相分子的拉力大，受到气液相分子的拉力大，受到气液相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相相分子的拉力小（因为气相相分子的拉力小（因为气相相分子的拉力小（因为气相密度低），所以密度低），所以密度低），所以密度低），所以表面分子表面分子表面分子表面分子受到被拉入液相的作用力受到被拉入液相的作用力受到被拉入液相的作用力受到被拉入液相的作用力F 表面张力表面张力表面张力表面张力 g g第4页，讲稿共89张，创作于星期三51 1、表面张力随其溶质浓度的增加略
5、有上表面张力随其溶质浓度的增加略有上表面张力随其溶质浓度的增加略有上表面张力随其溶质浓度的增加略有上升，且往往近于直线升，且往往近于直线升，且往往近于直线升，且往往近于直线(曲线曲线曲线曲线A)A)2 2、表面张力随溶质浓度增加而逐渐下降，、表面张力随溶质浓度增加而逐渐下降，、表面张力随溶质浓度增加而逐渐下降，、表面张力随溶质浓度增加而逐渐下降，在浓度很稀时，下降较快，随浓度增加在浓度很稀时，下降较快，随浓度增加在浓度很稀时，下降较快，随浓度增加在浓度很稀时，下降较快，随浓度增加下降变慢下降变慢下降变慢下降变慢(曲线曲线曲线曲线B)B)。3 3、在溶液浓度稀时，溶液的表面张力随溶在溶液浓度稀时
6、，溶液的表面张力随溶在溶液浓度稀时，溶液的表面张力随溶在溶液浓度稀时，溶液的表面张力随溶质浓度的增加急剧下降，当溶液的浓度增质浓度的增加急剧下降，当溶液的浓度增质浓度的增加急剧下降，当溶液的浓度增质浓度的增加急剧下降，当溶液的浓度增加到一定值后，溶液的表面张力就不再下加到一定值后，溶液的表面张力就不再下加到一定值后，溶液的表面张力就不再下加到一定值后，溶液的表面张力就不再下降了降了降了降了(曲线曲线曲线曲线C)C)。水溶液的表面张力与溶质浓水溶液的表面张力与溶质浓度的几种典型关系度的几种典型关系实验发现：水溶液的表面张力随溶质浓度的变化可分为三实验发现：水溶液的表面张力随溶质浓度的变化可分为三
7、种类型。种类型。第5页，讲稿共89张，创作于星期三6n n加入少量就能使水的表面张力大幅度地降低，从而明显改变加入少量就能使水的表面张力大幅度地降低，从而明显改变加入少量就能使水的表面张力大幅度地降低，从而明显改变加入少量就能使水的表面张力大幅度地降低，从而明显改变体系的界面性质和状态的化合物体系的界面性质和状态的化合物体系的界面性质和状态的化合物体系的界面性质和状态的化合物表面活性剂。表面活性剂。表面活性剂。表面活性剂。如肥皂中如肥皂中如肥皂中如肥皂中的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯
8、磺酸钠等。n最早的表面活性剂最早的表面活性剂最早的表面活性剂最早的表面活性剂肥皂肥皂n n例如例如例如例如2020CC时时时时，纯水的表面张力，纯水的表面张力，纯水的表面张力，纯水的表面张力为为为为72.75mN/m，加入，加入，加入，加入 0.1%0.1%的脂肪酸钠，的脂肪酸钠，即降为即降为2525mN/m。n一般说来，一般说来，在常温下在常温下0.1%0.1%的的溶液能使水溶液能使水溶液能使水溶液能使水的表面张力下降的表面张力下降到约到约30mN/m30mN/m的话，则可认为该物质具有良好的表面活的话，则可认为该物质具有良好的表面活性。性。F 表面活性剂的定义表面活性剂的定义表面活性剂的定
9、义表面活性剂的定义第6页，讲稿共89张，创作于星期三7 表面活性剂分子在溶液中和界面上可以自行结合形成分子有序表面活性剂分子在溶液中和界面上可以自行结合形成分子有序组合体，从而在各种重要过程，如润湿、铺展、起泡、乳化、加组合体，从而在各种重要过程，如润湿、铺展、起泡、乳化、加溶、分散、洗涤中发挥溶、分散、洗涤中发挥直接作用直接作用，还可起平滑、抗静电、匀染与，还可起平滑、抗静电、匀染与固色、润滑、防锈、疏水、杀菌和凝集等固色、润滑、防锈、疏水、杀菌和凝集等间接作用间接作用。由于用量小而又能起到显著效果，表面活性剂又被称为由于用量小而又能起到显著效果，表面活性剂又被称为“工业工业味精味精”。F
10、表面活性剂的作用表面活性剂的作用第7页，讲稿共89张，创作于星期三8一、一、表面活性剂的结构与特点表面活性剂的结构与特点l l结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：具有具有具有具有“两亲两亲两亲两亲”结构。由结构。由结构。由结构。由亲油基亲油基亲油基亲油基即疏水亲油的非极即疏水亲油的非极即疏水亲油的非极即疏水亲油的非极性基团（一般为长烃链），性基团（一般为长烃链），性基团（一般为长烃链），性基团（一般为长烃链），亲水基亲水基亲水基亲水基即亲水疏油的极性基（如即亲水疏油的极性基（如即亲水疏油的极性基（如即亲水疏油的极性基（如羟基、磺酸基、羧基、氨基等）组成。羟基、磺酸基、羧基、氨基等）组成。羟
11、基、磺酸基、羧基、氨基等）组成。羟基、磺酸基、羧基、氨基等）组成。l l双亲结构使表面活性剂在溶液是形成界面吸附、界面定向、生双亲结构使表面活性剂在溶液是形成界面吸附、界面定向、生双亲结构使表面活性剂在溶液是形成界面吸附、界面定向、生双亲结构使表面活性剂在溶液是形成界面吸附、界面定向、生成胶束，具有溶解性和多功能性。成胶束，具有溶解性和多功能性。成胶束，具有溶解性和多功能性。成胶束，具有溶解性和多功能性。非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂聚氧乙烯脂肪醇醚聚氧乙烯脂肪醇醚聚氧乙烯脂肪醇醚聚氧乙烯脂肪醇醚阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂阴
12、离子型表面活性剂脂肪醇硫酸钠脂肪醇硫酸钠脂肪醇硫酸钠脂肪醇硫酸钠第8页，讲稿共89张，创作于星期三9n n 最常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电最常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电最常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电最常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。分为荷类型来分类。分为荷类型来分类。分为荷类型来分类。分为非离子型非离子型非离子型非离子型、阴离子型阴离子型阴离子型阴离子型、阳离子型阳离子型阳离子型阳离子型和和和和两性离子两性离子两性离子两性离子型型型型表面活性剂；表面活性剂；表面活性剂；表面活性剂；二、表面
13、活性剂的分类二、表面活性剂的分类二、表面活性剂的分类二、表面活性剂的分类按按按按亲亲亲亲水水水水基基基基团团团团是是是是否否否否带带带带电电电电分分分分离子型离子型离子型离子型非离子型非离子型非离子型非离子型阴离子型阴离子型阴离子型阴离子型阳离子型阳离子型阳离子型阳离子型两性离子型两性离子型两性离子型两性离子型 按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性水溶性和和和和油油溶性溶性表面活性剂；表面活性剂；表面活性剂；表面活性剂；按分子量分类，分为按分子量分类，分为按分子量分类，分为按分子量
14、分类，分为高分子高分子表面活性剂（表面活性剂（表面活性剂（表面活性剂（MM大于大于大于大于10104）；）；）；）；中分子量中分子量表面活性剂（表面活性剂（表面活性剂（表面活性剂（MM：1010310104 ）；）；）；）；低分子量低分子量表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂（MM：10102l0l03）。）。）。）。第9页，讲稿共89张，创作于星期三10n n亲水基一端为阴离子亲水基一端为阴离子，其水溶液一般为碱性或中性。它们，其水溶液一般为碱性或中性。它们，其水溶液一般为碱性或中性。它们，其水溶液一般为碱性或中性。它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重（约在整个表面活性剂生产中占有
15、相当大的比重（约在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重（约在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重（约40%40%）。）。）。）。1、阴离子表面活性剂、阴离子表面活性剂脂肪醇硫酸钠脂肪醇硫酸钠 阴离子表面活性剂RCOONa羧酸盐R-OSO3Na硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐第10页，讲稿共89张，创作于星期三11 亲水基一端是阳离子亲水基一端是阳离子亲水基一端是阳离子亲水基一端是阳离子，故常称之，故常称之，故常称之，故常称之为为为为“阳性皂阳性皂阳性皂阳性皂”。其水溶液大多呈。其水溶液大多呈。其水溶液大多呈。其水溶液大多呈酸性。酸性。酸性。酸性。2、阳离子表面活性剂、阳离
16、子表面活性剂阳离子表面活性剂R-NH2HCl伯胺盐 CH3|R-NH-HCl仲胺盐|H CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3 CH3|R-N+-CH3Cl-季胺盐|CH3第11页，讲稿共89张，创作于星期三12n n其结构特征为：在亲水基一端既有阳离子也有阴其结构特征为：在亲水基一端既有阳离子也有阴离子。离子。3、两性表面活性剂、两性表面活性剂两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3|R-N+-CH2COO-甜菜碱型|CH3第12页，讲稿共89张，创作于星期三134、非离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性
17、剂R2N-(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚 在水溶液中在水溶液中不电离不电离，其亲，其亲水基主要是由具有一定数量的水基主要是由具有一定数量的含氧基团（多为氧乙烯基含氧基团（多为氧乙烯基CH2CH2O-）组成。）组成。第13页，讲稿共89张，创作于星期三第二节第二节 表面活性剂在溶液中的性质表面活性剂在溶液中的性质近于饱和时的状态近于饱和时的状态一一一一.在界面的吸附在界面的吸附在界面的吸附在界面的吸附浓度很稀时的状态浓度很稀时的状态 浓度足够时，表面活性剂在溶液表
18、面定向形成吸附膜。浓度足够时，表面活性剂在溶液表面定向形成吸附膜。排列成单分子层。非极性憎水基的部分越大，憎水性越强，排列成单分子层。非极性憎水基的部分越大，憎水性越强，表面活性剂分子就越聚集于表面，其表面活性就越强。表面活性剂分子就越聚集于表面，其表面活性就越强。第14页，讲稿共89张，创作于星期三15二二二二.形成胶束形成胶束当表面活性剂溶质在溶剂中的浓度达到一定时，会产生当表面活性剂溶质在溶剂中的浓度达到一定时，会产生当表面活性剂溶质在溶剂中的浓度达到一定时，会产生当表面活性剂溶质在溶剂中的浓度达到一定时，会产生聚集而生成聚集而生成聚集而生成聚集而生成胶束胶束胶束胶束，这种浓度的极限值称
19、为临界胶束浓度，这种浓度的极限值称为临界胶束浓度，这种浓度的极限值称为临界胶束浓度，这种浓度的极限值称为临界胶束浓度(critica1 mic1e concentration(critica1 mic1e concentration，简称，简称，简称，简称cmc)cmc)。胶束：胶束：当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，其疏水部分相互当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，其疏水部分相互吸引，缔合在一起，亲水部分向着水，几十个或更多分子缔合在一吸引，缔合在一起，亲水部分向着水，几十个或更多分子缔合在一起形成缔合的粒子，称为胶束。起形成缔合的粒子，称为胶束。胶束胶束胶束胶束第15页，讲稿共89张
20、，创作于星期三16形成的胶束可呈现球状、棒状或层状等多种形状。形成的胶束可呈现球状、棒状或层状等多种形状。球状球状棒状棒状层状层状第16页，讲稿共89张，创作于星期三17三三三三.润湿润湿润湿润湿 固体表面与液体接触时，原来的固固体表面与液体接触时，原来的固固体表面与液体接触时，原来的固固体表面与液体接触时，原来的固-气界面消失，固体表面上的气体气界面消失，固体表面上的气体气界面消失，固体表面上的气体气界面消失，固体表面上的气体被液体取代，形成新的固被液体取代，形成新的固被液体取代，形成新的固被液体取代，形成新的固-液界面。这种现象称为润湿。液界面。这种现象称为润湿。液界面。这种现象称为润湿。
21、液界面。这种现象称为润湿。n n接触角：平衡时，在气，液，固三相交界处，气接触角：平衡时，在气，液，固三相交界处，气接触角：平衡时，在气，液，固三相交界处，气接触角：平衡时，在气，液，固三相交界处，气-液界面和固液界面和固液界面和固液界面和固-液界液界液界液界面之间面之间面之间面之间 的夹角称为接触角。的夹角称为接触角。的夹角称为接触角。的夹角称为接触角。(图中角图中角图中角图中角 )90，润湿。=0，完全润湿（铺展）；90，不润湿。=180，完全不能润湿。第17页，讲稿共89张，创作于星期三18 接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算：1 1、若若s-gs-g90，固体不为液体所润湿。
22、如荷叶，石蜡，固体不为液体所润湿。如荷叶，石蜡上的水珠。上的水珠。2 2、若若s-gs-gl-sl-s，则则90，且，且l-gl-g越小，越小，也越小，固体易为液也越小，固体易为液体所润湿。如肥皂水。体所润湿。如肥皂水。应用举例：如喷洒农药到带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂；涂料中使用表面活性剂为润湿剂。如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性剂，使接触角大于90。第18页，讲稿共89张，创作于星期三19分散是指固体粒子分散在液体中，按粒子的大小不同，可分散是指固体粒子分散在液体中，按粒子的大小不同，可分为胶体分散和粗分散。分散体系处于不稳定状态，容易聚分为胶体分散和粗分散。分散体
23、系处于不稳定状态，容易聚集形成沉淀。集形成沉淀。四四.分散作用分散作用作为分散剂的表面活性剂能促使固体微粒均匀稳定地分散在液作为分散剂的表面活性剂能促使固体微粒均匀稳定地分散在液体中。体中。应用：如使颜料分散在涂料或印刷油墨之中。应用：如使颜料分散在涂料或印刷油墨之中。原理：分散剂可降低界面能，同时使固体外层形成一层原理：分散剂可降低界面能，同时使固体外层形成一层吸附膜而较难凝聚。吸附膜而较难凝聚。固固液分散体系中的固体微粒有自动聚结缩小界面积从液分散体系中的固体微粒有自动聚结缩小界面积从而降低界面能的倾向。而降低界面能的倾向。第19页，讲稿共89张，创作于星期三20五五.乳化作用乳化作用 一
24、种或几种液体以大于10-7m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液。乳液形成过程中，两相间界面面积增大，体系界面能随之增大。故体系总是寻求减少界面面积，从而降低界面能，最终发生破乳、分层。加入乳化剂，在降低界面能的同时，还在界面定向吸附而形成一层保护膜，防止碰撞的液滴彼此合并。同时由于形成表面双电层，因电的相斥作用而防止了凝聚。应用：如“乳液聚合”是高分子工业中的一种重要生产方法；化妆品工业中制取膏霜，食品的乳化等。第20页，讲稿共89张，创作于星期三21F水和油形成的乳状液，根据分散情形可分为两种：水和油形成的乳状液，根据分散情形可分为两种：水和油形成的乳状液，根据
25、分散情形可分为两种：水和油形成的乳状液，根据分散情形可分为两种：1.1.水包油乳状液水包油乳状液，用用O/W表示。内相为油，外相为水，这种乳状表示。内相为油，外相为水，这种乳状液能用水稀释，如牛奶等。液能用水稀释，如牛奶等。2.2.油包水乳状液油包水乳状液，用，用W/O表示。内相为水，外相为油，如油井中喷表示。内相为水，外相为油，如油井中喷出的原油。出的原油。此外，还有水包油包水型此外，还有水包油包水型此外，还有水包油包水型此外，还有水包油包水型(W/O/WW/O/W)及油包水包油型及油包水包油型及油包水包油型及油包水包油型（O/W/OO/W/O)型型型型等复杂型乳状液。等复杂型乳状液。等复杂
26、型乳状液。等复杂型乳状液。检验方法：检验方法：如右图所示，为对如右图所示，为对O/W乳乳状液检验的现象。状液检验的现象。第21页，讲稿共89张，创作于星期三22六六.起泡和消泡作用起泡和消泡作用起泡和消泡作用起泡和消泡作用l泡沫：泡沫：泡沫：泡沫：由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫，即气由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫，即气由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫，即气由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫，即气体分散于液（固）体中的分散体系。可分为液（固）体泡沫。与前体分散于液（固）体中的分散体系。可分为液（固）体泡沫。与前体分散于液（固）体中的分散体
27、系。可分为液（固）体泡沫。与前体分散于液（固）体中的分散体系。可分为液（固）体泡沫。与前相似，也属热力学不稳定体系。相似，也属热力学不稳定体系。相似，也属热力学不稳定体系。相似，也属热力学不稳定体系。加入表面活性剂，一则可降低，有利于泡沫形成。二则表面活性剂可定向形成双分子薄膜加大厚度而增加了泡沫的稳定性。第22页，讲稿共89张，创作于星期三23 消泡消泡:作为消泡剂消泡剂的表面活性剂，在液面上能挤走起泡分子，所形成的液膜强度很差，降低了液膜的稳定性。消泡剂消泡剂应极易吸附于液面，且排列疏松。故其分子多为枝形结构。如异辛醇、豆油、蓖麻油和硅油等。起泡剂的应用：起泡剂的应用：用于矿物浮选、泡沫灭
28、火和洗涤去污等。用于矿物浮选、泡沫灭火和洗涤去污等。消泡剂的应用：消泡剂的应用：在制糖、制中药过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。此外，用作涂料、胶粘剂的助剂等。第23页，讲稿共89张，创作于星期三24七七七七.增溶作用增溶作用 表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水表面活性剂在水溶液中形成胶束后具有能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著增大的能力，且此时溶液呈透明状，胶的有机物的溶解度显著增大的能力，且此时溶液呈透明状，胶的有机物的溶解度显
29、著增大的能力，且此时溶液呈透明状，胶的有机物的溶解度显著增大的能力，且此时溶液呈透明状，胶束的这种作用称为束的这种作用称为束的这种作用称为束的这种作用称为增溶作用。增溶作用。增溶作用。增溶作用。n n一般认为胶束内部与液态烃相似，表面活性剂在水溶液中达一般认为胶束内部与液态烃相似，表面活性剂在水溶液中达一般认为胶束内部与液态烃相似，表面活性剂在水溶液中达一般认为胶束内部与液态烃相似，表面活性剂在水溶液中达到到到到CMCCMC后，一些水不溶性或微溶性的有机物可后，一些水不溶性或微溶性的有机物可后，一些水不溶性或微溶性的有机物可后，一些水不溶性或微溶性的有机物可进入胶束内部进入胶束内部进入胶束内部
30、进入胶束内部而而而而使溶解度显著增加，形成透明胶体溶液。使溶解度显著增加，形成透明胶体溶液。使溶解度显著增加，形成透明胶体溶液。使溶解度显著增加，形成透明胶体溶液。例如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加。w一些挥发油、脂溶性维生素、甾体激素等许多难溶性药物一些挥发油、脂溶性维生素、甾体激素等许多难溶性药物常借此增溶，形成澄明溶液及提高浓度。常借此增溶，形成澄明溶液及提高浓度。增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。第24页，讲稿共89张，创作于星期三25八八八八.浮选浮选浮选浮选 “浮选（浮选（浮选（浮
31、选（flotationflotation）”一词，是漂浮选矿的简称。浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方一词，是漂浮选矿的简称。浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方一词，是漂浮选矿的简称。浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方一词，是漂浮选矿的简称。浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方法。法。法。法。浮选时要加入两种表面活性剂：浮选时要加入两种表面活性剂：浮选时要加入两种表面活性剂：浮选时要加入两种表面活性剂：1.1.能产生大量气泡的的表面活性剂能产生大量气泡的
32、的表面活性剂能产生大量气泡的的表面活性剂能产生大量气泡的的表面活性剂起泡剂起泡剂起泡剂起泡剂。2.2.起捕集作用的起捕集作用的起捕集作用的起捕集作用的阳离子阳离子阳离子阳离子表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂捕集剂捕集剂捕集剂捕集剂。浮浮渣渣或或泡泡沫沫层层样品液样品液气泡气泡烧结板烧结板空气空气 搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。捕集剂作用：捕集剂作用：捕集剂作用：捕集剂作用：大多数天然矿物表面是亲水的，易为水所润湿。须加入大多数天然矿物表面是亲水的，易为水所润湿。须加入大多数天然矿物表面是亲水的，易为水所润湿。须加入大多数天然矿物表面
33、是亲水的，易为水所润湿。须加入捕集剂捕集剂捕集剂捕集剂使其疏水，才能使矿物微粒附着于气泡而向上飘浮。使其疏水，才能使矿物微粒附着于气泡而向上飘浮。使其疏水，才能使矿物微粒附着于气泡而向上飘浮。使其疏水，才能使矿物微粒附着于气泡而向上飘浮。第25页，讲稿共89张，创作于星期三26第三节第三节 表面活性剂物性常数表面活性剂物性常数一一.临界胶束浓度及其测定临界胶束浓度及其测定临界胶束浓度及其测定临界胶束浓度及其测定 测定临界胶束浓度测定临界胶束浓度测定临界胶束浓度测定临界胶束浓度最基本的方法是测定表面活性剂溶不同浓度下最基本的方法是测定表面活性剂溶不同浓度下最基本的方法是测定表面活性剂溶不同浓度下
34、最基本的方法是测定表面活性剂溶不同浓度下的表面张力，并作的表面张力，并作的表面张力，并作的表面张力，并作 -lgc-lgc图来确定。图来确定。图来确定。图来确定。另外另外另外另外,CMCCMC时，溶液表面张力基本达到最低值，以此为界，时，溶液表面张力基本达到最低值，以此为界，时，溶液表面张力基本达到最低值，以此为界，时，溶液表面张力基本达到最低值，以此为界，溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、光散射等多种溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、光散射等多种溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、光散射等多种溶液的多种物理性质如摩尔电导、粘度、渗透压、光散射等多种物理性质发生急剧
35、变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的物理性质发生急剧变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的物理性质发生急剧变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的物理性质发生急剧变化。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。表面活性剂在溶液中形成胶束的最低浓度的浓度称为表面活性剂在溶液中形成胶束的最低浓度的浓度称为临界胶束临界胶束浓度（浓度（CMC）CMC越小，越小，该表面活性剂的活性越大。该表面活性剂的活性越大。第26页，讲稿共89张，创作于星期三2
36、7 同系物的碳原子数增加，同系物的碳原子数增加，CMC减小；减小；碳数相同的表面活性剂，支链型比直链型的碳数相同的表面活性剂，支链型比直链型的CMC高；高；碳氢链的不饱和度增加，碳氢链的不饱和度增加，CMC增高；增高；碳氢链中有极性基时，碳氢链中有极性基时，CMC增高；增高；碳氢链中有苯环时，碳氢链中有苯环时，CMC降低；降低；离子型表面活性剂的离子型表面活性剂的CMC较非离子型的大得多。碳氢链相同时，较非离子型的大得多。碳氢链相同时，前者可以是后者的前者可以是后者的100倍。倍。第27页，讲稿共89张，创作于星期三28二二二二.亲水亲油平衡值（亲水亲油平衡值（HLB）用一个相对的值即用一个相
37、对的值即用一个相对的值即用一个相对的值即HLBHLB值来表示表面活性物质的亲水性，值来表示表面活性物质的亲水性，值来表示表面活性物质的亲水性，值来表示表面活性物质的亲水性，HLBHLB越大，越大，越大，越大，则亲水性越强。则亲水性越强。则亲水性越强。则亲水性越强。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20|石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂|消泡剂|聚乙二醇 O/W乳化剂 根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例如：HLB值在36之间，可作油包水型的乳化剂；810之间作润湿剂；1218之间作为水包油型乳化剂。HLB(亲水的基团数亲水的基团数)(亲油的基团数
38、亲油的基团数)=7+离子型离子型离子型离子型HLBHLB的计算式：的计算式：的计算式：的计算式：第28页，讲稿共89张，创作于星期三29三三.克拉夫脱点克拉夫脱点克拉夫脱点克拉夫脱点(Krafft Point)离子型表面活性剂在水中的溶解度在低温时只随温度的升高缓慢离子型表面活性剂在水中的溶解度在低温时只随温度的升高缓慢地增加。温度升至某一值后，溶解度即迅速增大，此点即所谓的地增加。温度升至某一值后，溶解度即迅速增大，此点即所谓的Krafft点点（TK）。这一点的浓度其实就是该温度下的）。这一点的浓度其实就是该温度下的CMC。一般而论，。一般而论，TK越高，越高，CMC越小；越小；TK高（高（
39、低低）的表面活性剂亲油（）的表面活性剂亲油（亲水亲水）性）性好。好。四四四四.浊点浊点浊点浊点(C1oud Point)(C1oud Point)浓度一定的非离子表面活性剂加热至一定温度时，溶液产浓度一定的非离子表面活性剂加热至一定温度时，溶液产生浑浊，冷却后又变为透明。该温度称为生浑浊，冷却后又变为透明。该温度称为非离子型表面活性剂的非离子型表面活性剂的非离子型表面活性剂的非离子型表面活性剂的“浊点浊点浊点浊点”(C1oudPoint)(C1oudPoint)。产生浊点的原因：含氧基团（如氧乙烯基）与水分子形成产生浊点的原因：含氧基团（如氧乙烯基）与水分子形成的氢键因受热而减弱，溶解度随温度
40、升高而降低，从而产生的氢键因受热而减弱，溶解度随温度升高而降低，从而产生浊点。浊点。第29页，讲稿共89张，创作于星期三30第四节第四节 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂 阴离子表面活性剂按其亲水基团的结构可以分为：阴离子表面活性剂按其亲水基团的结构可以分为：羧酸羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐。盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐。阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂RCOONaRCOONa羧酸盐羧酸盐羧酸盐羧酸盐R-OSOR-OSO3 3NaNa硫酸酯盐硫酸酯盐R-OPOR-OPO3 3NaNa2 2磷酸酯盐磷酸酯盐R-SOR-SO3 3NaNa磺酸盐磺酸盐第30页，讲稿共89张，创作于星期三31
41、制造皂类洗涤剂。皂体坚硬，在块状皂中具有赋形剂和活制造皂类洗涤剂。皂体坚硬，在块状皂中具有赋形剂和活制造皂类洗涤剂。皂体坚硬，在块状皂中具有赋形剂和活制造皂类洗涤剂。皂体坚硬，在块状皂中具有赋形剂和活性剂的作用。性剂的作用。性剂的作用。性剂的作用。硬脂酸钠的应用硬脂酸钠的应用硬脂酸钠的应用硬脂酸钠的应用化妆品中作乳化剂（化妆品中作乳化剂（化妆品中作乳化剂（化妆品中作乳化剂（O/WO/W）。如雪花膏、剃须膏、洗发膏等的）。如雪花膏、剃须膏、洗发膏等的）。如雪花膏、剃须膏、洗发膏等的）。如雪花膏、剃须膏、洗发膏等的制备中。制备中。制备中。制备中。一一一一.羧酸盐型阴离子表面活性剂羧酸盐型阴离子表面
42、活性剂羧酸盐型阴离子表面活性剂羧酸盐型阴离子表面活性剂硬脂酸钠硬脂酸钠硬脂酸钠硬脂酸钠别名硬蜡酸钠，化学简式为别名硬蜡酸钠，化学简式为别名硬蜡酸钠，化学简式为别名硬蜡酸钠，化学简式为:C:C1717HH3535COONaCOONa。脂肪酸的碱（碱土、高价）金属盐、铵盐和有机胺盐统称为脂脂肪酸的碱（碱土、高价）金属盐、铵盐和有机胺盐统称为脂肪酸盐，化学通式为肪酸盐，化学通式为:RCOOM1/n。第31页，讲稿共89张，创作于星期三32硬脂酸钠的制备方法主要有以下两种：硬脂酸钠的制备方法主要有以下两种：1.油脂水解皂化法油脂水解皂化法油脂水解皂化法油脂水解皂化法以牛、羊等动物油为原料，通过氢氧化钠
43、水解皂化制备。以牛、羊等动物油为原料，通过氢氧化钠水解皂化制备。2.硬脂酸直接中和法硬脂酸直接中和法硬脂酸直接中和法硬脂酸直接中和法第32页，讲稿共89张，创作于星期三33二二二二.磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂磺酸盐型阴离子表面活性剂l 十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠LASLAS性状：性状：黄色油状液体，经纯化后可形成六角形或斜方型薄片状结晶。黄色油状液体，经纯化后可形成六角形或斜方型薄片状结晶。结构：结构：其分子由亲油性烷基基团、离子性的亲水磺酸基团及作其分子由亲油性烷基基团、离子性的亲水磺酸基团及作为连接手段的亲
44、油性苯环基团三部分构成。为连接手段的亲油性苯环基团三部分构成。理想的理想的理想的理想的LASLAS结构结构结构结构:C C1010C C1414的的的的直链直链直链直链烷基，苯环在烷基的第三或第四烷基，苯环在烷基的第三或第四烷基，苯环在烷基的第三或第四烷基，苯环在烷基的第三或第四个碳原子上连接，亲水基为苯环对位单磺酸基团。个碳原子上连接，亲水基为苯环对位单磺酸基团。个碳原子上连接，亲水基为苯环对位单磺酸基团。个碳原子上连接，亲水基为苯环对位单磺酸基团。第33页，讲稿共89张，创作于星期三34n nTPSTPS：由丙烯进行齐聚反应得到含较多支链的十二烯：由丙烯进行齐聚反应得到含较多支链的十二烯烃
45、。成本低廉，具有良好的发泡和洗涤性能，但因烃。成本低廉，具有良好的发泡和洗涤性能，但因支链多而难生物降解，于支链多而难生物降解，于19641964年被年被年被年被LAS所取代。所取代。第34页，讲稿共89张，创作于星期三35主要用途：主要用途：主要用途：主要用途：(1)(1)配制各种类型的液体、粉状、粒状、浆状洗涤剂、擦净剂配制各种类型的液体、粉状、粒状、浆状洗涤剂、擦净剂配制各种类型的液体、粉状、粒状、浆状洗涤剂、擦净剂配制各种类型的液体、粉状、粒状、浆状洗涤剂、擦净剂和清洁剂；和清洁剂；和清洁剂；和清洁剂；(2)(2)可用作油井空气钻井起泡剂，软质陶瓷、水泥、石膏用泡沫可用作油井空气钻井起
46、泡剂，软质陶瓷、水泥、石膏用泡沫可用作油井空气钻井起泡剂，软质陶瓷、水泥、石膏用泡沫可用作油井空气钻井起泡剂，软质陶瓷、水泥、石膏用泡沫剂、纺织用抗静电涂布剂、染色助剂、石灰分散剂、明胶凝聚剂、剂、纺织用抗静电涂布剂、染色助剂、石灰分散剂、明胶凝聚剂、剂、纺织用抗静电涂布剂、染色助剂、石灰分散剂、明胶凝聚剂、剂、纺织用抗静电涂布剂、染色助剂、石灰分散剂、明胶凝聚剂、铝增亮剂、电镀工业脱脂剂、造纸工业脱墨剂等；铝增亮剂、电镀工业脱脂剂、造纸工业脱墨剂等；铝增亮剂、电镀工业脱脂剂、造纸工业脱墨剂等；铝增亮剂、电镀工业脱脂剂、造纸工业脱墨剂等；(3)(3)在农业方面，用作防化肥结块剂、杀菌剂和协同杀
47、虫剂。在农业方面，用作防化肥结块剂、杀菌剂和协同杀虫剂。在农业方面，用作防化肥结块剂、杀菌剂和协同杀虫剂。在农业方面，用作防化肥结块剂、杀菌剂和协同杀虫剂。合成方法：合成方法：合成方法：合成方法：由十二烯烃和苯发生傅由十二烯烃和苯发生傅由十二烯烃和苯发生傅由十二烯烃和苯发生傅克烷基化反应，再进行磺化得到苯磺酸，克烷基化反应，再进行磺化得到苯磺酸，克烷基化反应，再进行磺化得到苯磺酸，克烷基化反应，再进行磺化得到苯磺酸，然后用碱中和。然后用碱中和。然后用碱中和。然后用碱中和。磺化方法有三种：三氧化硫磺化法；发烟硫酸磺化法；氯磺酸磺磺化方法有三种：三氧化硫磺化法；发烟硫酸磺化法；氯磺酸磺磺化方法有三
48、种：三氧化硫磺化法；发烟硫酸磺化法；氯磺酸磺磺化方法有三种：三氧化硫磺化法；发烟硫酸磺化法；氯磺酸磺化法。化法。化法。化法。第35页，讲稿共89张，创作于星期三36三三三三.硫酸酯盐型阴离子表面活性剂硫酸酯盐型阴离子表面活性剂硫酸酯盐型阴离子表面活性剂硫酸酯盐型阴离子表面活性剂l通式：通式：通式：通式：ROSOROSO3 3-MM+。制法：制法：制法：制法：ROH+SO3 3ROSO3 3HROSO3 3Na1、脂肪醇硫酸酯盐（、脂肪醇硫酸酯盐（、脂肪醇硫酸酯盐（、脂肪醇硫酸酯盐（FASFAS）l性能性能性能性能 FASFAS较易水解；在硬水中去污力强于较易水解；在硬水中去污力强于较易水解；在
49、硬水中去污力强于较易水解；在硬水中去污力强于LASLAS，起泡力低起泡力低起泡力低起泡力低。可用于。可用于。可用于。可用于配制低泡洗涤剂。配制低泡洗涤剂。配制低泡洗涤剂。配制低泡洗涤剂。l 应用应用应用应用 配制香波、合成香皂、洗浴用品、牙膏、剃须膏等盥洗用品。也配制香波、合成香皂、洗浴用品、牙膏、剃须膏等盥洗用品。也配制香波、合成香皂、洗浴用品、牙膏、剃须膏等盥洗用品。也配制香波、合成香皂、洗浴用品、牙膏、剃须膏等盥洗用品。也是洗涤剂、清洗剂的重要组分。是洗涤剂、清洗剂的重要组分。是洗涤剂、清洗剂的重要组分。是洗涤剂、清洗剂的重要组分。第36页，讲稿共89张，创作于星期三37 以以以以月桂醇
50、聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐为例，其化学式为：为例，其化学式为：为例，其化学式为：为例，其化学式为：C C1212HH2525O(CHO(CH2 2CHCH2 2O)O)3 3OSOOSO3 3NaNa2.脂肪醇聚乙烯醚硫酸酯盐（脂肪醇聚乙烯醚硫酸酯盐（AES）l性能：性能：性能：性能：淡黄色至无色黏稠液体。溶解性、起泡性能、抗硬水淡黄色至无色黏稠液体。溶解性、起泡性能、抗硬水性能、润湿性能均优于性能、润湿性能均优于FAS。在碱性介质中稳定，但在酸性介质中容易水解，因此要添加磷酸在碱性介质中稳定，但在酸性介质中容易水解，因此要添加磷酸盐或柠檬酸盐缓冲剂，以防止水解。盐或柠檬酸