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表面活性剂与动态张力研究

作者: 发布于:2014-9-5 18:12:13 点击量:

外表活性剂经过在界面的吸附来改动界面性能。为了十分好的了解和运用外表活性剂及其混合
物,对它们的动态吸附功用研讨将比平衡状态下的吸附功用更能与外表活性剂的实习运用联络起来[1 ] 。对外表活性剂动态吸附功用的研讨现已
与一些实习运用范畴树立了联络,例如泡沫的产生,外表活性剂的乳化和去乳化进程[2 ,3 ] 。最常见的用于测定外表活性剂动态吸附功用的办法是
动态外表张力的测定。在必定时刻范围内,从几毫秒到几小时,盯梢测定外表活性剂溶液的动态外表张力改动。作者对外表活性剂烷基苯磺酸胺
盐和椰子油二乙醇酰胺混合体系的动态吸附进程进行了体系的研讨,并运用树立的数学模型进行剖析和模仿。
1  试验有些1. 1  药品及仪器外表活性剂:烷基苯磺酸胺盐(ALS) ,杭州炼油厂产品;椰子油二乙醇酰胺(DEC) ,淄博万通
精密化工厂产品;去离子水:克己。仪器:外表张力仪SensaDyne PC 9000 ,是利用最大气泡压力的原理来选择动态外表张力随时间的改动,经过压力感应和毛细管来操控气流量的安稳。经过对气流速率的改动,外表张力仪自动查看气泡压力,并将此信号转变为外表张力值。最大气泡压力丈量法可以准确测定在不相同气泡时限内的动态外表张力数据。在丈量前经过对水和乙醇的动态外表张力测定对仪器进行丈量前校正。
1. 2  试验办法
将不相同质量比的ALS、DEC 动态外表张力进行剖析,并运用已树立的数学模型进行剖析和模
拟,找到最适合衡量外表活性剂ALS 和DEC 混合体系的数学模型,以了解混合外表活性剂ALS和DEC 体系的功用。
2  作用与议论
2. 1  ALS 和DEC 不相同质量比动态外表张力随气泡间隔时刻改动的测定作用
3 ;系列4 : m (ALS) ∶m (DEC) = 1 ∶1 ; 系列5 ∶DEC。
动态外表张力在不相同气泡间隔时刻的数据曲线可以分割为4 个时区[4 ] ,见图2 。时区Ⅰ:诱导
区域υ0 —υti ; 时区Ⅱ:疾速下降区域υt i —υtm ; 时区Ⅲ:过渡平衡区域υt m —υm ; 时区Ⅳ:平衡区域υm —υ∞。时区Ⅰ—Ⅲ是研讨高速动态进程中最重要的时区,为猜测和衡量外表活性剂体系在实际运用中的体现供给重要信息。在图2 中t i 定
义为诱导区域完毕的时刻值; tm 界说为过渡平衡区域初步时刻值; t1/ 2 界说为外表张力值抵达过渡平衡状态下外表张力值的一半的时刻值。
2. 2  模仿模型1 的议论Rosen 研讨小组[4 ]建议用方程式(1) 来模仿
剖析全部时区Ⅰ到Ⅲ范围内的动态外表张力数据材料,并核算以下系数t , t, t1/ 2及动态外表张力下降速率n ,用来衡量动态界面吸附进程。
υt- υm = (υ0 - υm) / [1 + ( t/ t3) n ] (1)
υm —过渡平衡状态下外表张力; t3—常数,与t 为同一单位常量; n —无单位常量将方程式(1) 转化为对数方程式,它能以线性
方程解析:
log[ (υ0 -υt ) / (υt - υm) ] = nlog t - nlog t
3
(2)
在t1/ 2时动态外表张力的下降速率界说为
R1/ 2 =υ0 - υm/ 2 t1/ 2此种办法能简练的核算动态吸附的常量, 例
如n , t3,及R1/ 2 。依据Rosen 小组供给的数学模型和方程式
(2) ,将图1 中的动态外表张力数据材料转化为对数方程式并作图3 。动态吸附指数经核算列入表1 ,一同数据模仿的υ2 值也列入表1 以示模仿准确度。当υ2值靠近1. 00 时则数字模型为最好模拟模型。可以看到ALS 和DEC 的混合组分并没有有用地加速动态外表张力的下降。因为ALS闪现了最快动态外表张力下降速率。Rosen 的数学模型对本试验数据供给较了好的模仿,因而υ2值都比照靠近1. 00 。ALS 和DEC 在不相同质量比下的动态外表张力见图3 。其间系列2 :ALS ; 系列3 :DEC; 系列
4 : m (ALS) ∶m (DEC) = 1∶1 ;系列5 : m (ALS) ∶m
(DEC) = 1∶3 ; 系列6 : m (ALS) ∶m (DEC) = 3∶1 。
ALS 和DEC 不相同质量比下外表张力对数值
ALS 和DEC 的不相同组合动态外表吸附指数
m (ALS) ∶m (DEC) n t3
c R1/ 2 υ2
1∶1 1. 13 1. 92 0. 3 0. 60 0. 92
1∶3 1. 28 3. 05 0. 8 0. 52 0. 97
3∶1 1. 25 2. 37 0. 6 0. 58 0. 98
1∶0 1. 90 1. 49 0. 3 1. 23 0. 93
0∶1 1. 15 2. 37 0. 5 0. 37 0. 97
2. 3  模仿模型2 的议论
Filippor &Filippova 研讨小组[5 ] 在剖析动态外表张力时,将动态吸附进程分化为3 段时区,第Ⅰ段是在短时刻内的单体和胶束的吸附动力进程
(0 ≤t ≤tcr1 ) ; 第Ⅱ段是中介时刻段( tcr1 ≤t ≤tcr2) ,在此期间单体和胶束在外表活性剂溶液中构成聚胶束进程和胶束分化进程束的动态松散进程。第Ⅲ段是在长时刻段内( t ≥
tcr2) 单体和胶束的松散进程。将动态方程F (υt )= - log〔(υ0 - υt ) / (υt - υe ) 〕相对log ( t ) 做线性
图,所得线性斜率n 是一个用来估测动态吸附过程机理的重要指数,在短时区Ⅰ(0 ≤t ≤tcr1) 为动力操控吸附进程, 由必定动态吸附速率操控单体和胶束的吸附及脱附动力进程, 由在界面的外表活性剂和胶束的吸附动力进程操控, 因而吸附速率应为1 。而在长时区Ⅲ( t ≥tcr2 ) , 吸附进程由单体和胶束的松散行为来操控, 因而吸附曲线斜率n ∞为0. 5 。关于中介时区( tcr1 ≤t ≤tcr2 ) , 动态吸附进程是有单体和胶束在界面的动力吸附和
脱附进程及单体和胶束在外表活性剂溶液中的扩散行为一同来操控的。因为动态操控机理的复
杂, n1/ 2是一个变量, 而时区Ⅱ作为动力2松散同时操控的动态吸附进程, 关于选择外表活性剂系
统的功用起着不可疏忽的作用。将所测得ALS 和DEC 混合体系的动态外表张力数据分红4 个时区,并进行逐一剖析。剖析作用闪现于表2 中。n0 是以F (υt ) 纵坐标, log( t) 为横坐标,短时刻内(0 ≤t ≤tcr1 ) 的动态吸速率; n1/ 2是在中介时区内( tcr1 ≤t ≤tcr2 ) 的动态吸附速率。t1/ 2则反映出外表张力υt 抵达平衡状态下外表张力(υe ) 的1/ 2 值所需求的时刻。在时区Ⅰ中所得ALS 和DEC 的混合体系的n0 值
的散布是从1. 1 到3. 2 ,而不是理论上的1 。这要归结到短时区内因为仪器功用的捆绑试验数据难以搜集,而数据的缺少构成数学模型模仿的核算
方面的艰难,因而试验作用与理论数据有必定的过失。在时区Ⅱ中, 时区的界限为tcr1为1 s 和tcr2为12 s 。对R1/ 2 在表2 所闪现的数据中m
(ALS) ∶m (DEC) = 3∶1 时R1/ 2为最高(0. 29) 因此该配比组合为最好配比, 在该配比下外表活性剂混合体系将能最快抵达最低外表张力平衡值,
能更有用下降界面张力,前进产品起泡沫才华,并前进泡沫的安稳性。模型模仿的υ2 值均坐落0. 97和1. 00 之间,也反映出这个数学模型十分有
效的模仿了时区Ⅱ中的动态界面吸附进程。关于时区Ⅲ,相同因为有限的试验数据没能对这一时区的动态外表张力进行模仿处表2  ALS 和DEC 的动态吸附指数
m (剂1) ∶m (剂2) n n1/ 2 t 1/ 2 R1/ 2 υ2
1∶1 1. 11 1. 21 2. 02 0. 13 0. 98
3∶1 3. 23 1. 20 2. 00 0. 29 0. 97
1∶3 3. 10 1. 04 2. 35 0. 17 0. 98
1∶0 2. 54 0. 66 1. 53 0. 23 0. 98
0∶1 2. 12 1. 07 1. 97 0. 19 0. 97
3  结  论
(1) 全部动态吸附进程在不相同的时区内由不同的吸附及松散机理操控,其吸附动态指数反映出外表活性剂的单体及胶束在界面及溶液中的动
力进程,可以有用的衡量及猜测外表活性剂在实际运用中的功用体现。
(2) Filippov &Filippova 的研讨小组提出的
数学模型能更清楚的衡量外表活性剂混合体系在抵达吸附及脱附平衡前的全部动态进程。
(3) 外表活性剂的单体与胶束之间从吸附到脱附及吸附抵达平衡进程之前的功用剖析为外表活性剂体系动态吸附进程的要害时刻段,能为表活性剂体系在实习运用中的优化组合供给极端

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