染整助剂及其应用学习教案.pptx

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1、染整助剂及其应用染整助剂及其应用(yngyng)第一页，共225页。第一章第一章 总论总论(zn ln)(zn ln)日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污垢，日常生活中常用的肥皂、洗衣粉均可清洗污垢，食盐可以作为固色剂。这些物质都属于助剂，其中大食盐可以作为固色剂。这些物质都属于助剂，其中大部分是表面活性剂，本书我们主要讨论印染工业中常部分是表面活性剂，本书我们主要讨论印染工业中常用的表面活性剂及其应用。用的表面活性剂及其应用。一、一、助剂及其在纺织染整工业中的应用助剂及其在纺织染整工业中的应用11、定义：纺织工业从纺丝、纺纱、织布、印染到成、定义：纺织工业从纺丝、纺纱、织布、印染到成品的各

2、道加工工序中，都要用到各种辅助化学品，它品的各道加工工序中，都要用到各种辅助化学品，它赋予纺织品各种优异的应用性能，这种辅助化学品通赋予纺织品各种优异的应用性能，这种辅助化学品通称为纺织染整助剂。称为纺织染整助剂。22、作用：提高纺织品的质量，改善加工效果，提高、作用：提高纺织品的质量，改善加工效果，提高生产效率，简化生产效率，简化(jinhu)(jinhu)生产过程，降低生产成本。生产过程，降低生产成本。第1页/共224页第二页，共225页。二、纺织染整助剂分类二、纺织染整助剂分类11、根据生产工艺分：、根据生产工艺分：（11）纺织助剂）纺织助剂（22）印染助剂）印染助剂22、印染助剂、印染

3、助剂（1 1）无机物）无机物 食盐、食盐、盐酸、保险粉（盐酸、保险粉（Na2S2O4Na2S2O4）等。等。（2 2）有机物）有机物草酸、酒精、甘油（丙三醇）等。草酸、酒精、甘油（丙三醇）等。33、印染助剂在染整工业中的应用、印染助剂在染整工业中的应用 润湿、渗透、乳化、分散、洗涤、柔软、固色、防水、防霉、润湿、渗透、乳化、分散、洗涤、柔软、固色、防水、防霉、抗静电等作用抗静电等作用(zuyng)(zuyng)。44、发展概论、发展概论 我国印染助剂的潜力是巨大的我国印染助剂的潜力是巨大的（1 1）新型助剂的研究开发和使用）新型助剂的研究开发和使用（2 2）复配型助剂的开发和使用）复配型助剂的

4、开发和使用第2页/共224页第三页，共225页。复习：印染助剂在染整工业中的主要用途。复习：印染助剂在染整工业中的主要用途。导入：印染助剂中用量最多的表面活性剂的基本知导入：印染助剂中用量最多的表面活性剂的基本知 识。识。一、表面现象一、表面现象 自然界中物质与物质相接触的界面称为相界面。自然界中物质与物质相接触的界面称为相界面。若为气液的相界面称为表面，发生在表面的现象若为气液的相界面称为表面，发生在表面的现象称为表面现象。在表面现象中最突出的是表面张力。称为表面现象。在表面现象中最突出的是表面张力。二、表面活性剂二、表面活性剂 对于纯净的液体对于纯净的液体(yt)(yt)而言，表面张力大小

5、与物质本而言，表面张力大小与物质本身湿度、压强有关。当溶剂中（一般为水）加入很身湿度、压强有关。当溶剂中（一般为水）加入很少量某种物质时，就能增加表面活性，大大降低溶少量某种物质时，就能增加表面活性，大大降低溶剂的表面张力或液液界面张力，改变体系的界面剂的表面张力或液液界面张力，改变体系的界面状态，从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡状态，从而产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡，以及增溶、净洗等一系列作用，这种物质或消泡，以及增溶、净洗等一系列作用，这种物质就称为表面活性剂。（如图就称为表面活性剂。（如图1-11-1所示）所示）1.2表面(biomin)活性剂的分类图1-1第3页/共2

6、24页第四页，共225页。二、二、表面活性剂的结构特点和表示方法表面活性剂的结构特点和表示方法11、基本、基本(jbn)(jbn)结构结构表面活性剂是一种两亲分子，既亲水又亲油；一端表面活性剂是一种两亲分子，既亲水又亲油；一端是亲水是亲水基（极性的）；另一端是亲油基（非极性的），形成基（极性的）；另一端是亲油基（非极性的），形成不对称结不对称结构。构。22、结构表示方法、结构表示方法如图如图1 12 2所示所示 一部分溶于水，另一部分易从水中逃离，具有双重一部分溶于水，另一部分易从水中逃离，具有双重性。性。第4页/共224页第五页，共225页。三、三、表面活性剂的分类表面活性剂的分类1 1、四

7、大类分类法（、四大类分类法（ISOISO分类）分类）分分为为(fn(fnwi)wi)离离子子型型表表面面活活性性剂剂、非非离离子子型型表表面面活活性性剂剂、结结构构混合混合型、特殊类型四类；型、特殊类型四类；22、按用途分类、按用途分类净洗剂、精练剂、润湿剂、渗透剂、分散剂、乳化剂、净洗剂、精练剂、润湿剂、渗透剂、分散剂、乳化剂、起起泡剂、消泡剂、匀染剂、缓染剂、固色剂、剥色剂、泡剂、消泡剂、匀染剂、缓染剂、固色剂、剥色剂、柔软剂、柔软剂、防水剂、阻燃剂、抗静电剂等。防水剂、阻燃剂、抗静电剂等。33、按照结构分类、按照结构分类 分分为为(fn(fnwi)wi)：阴阴离离子子表表面面活活性性剂剂

8、、阳阳离离子子表表面面活活性性剂剂、两两性性型型表表面活性剂面活性剂、非离子型表面活性剂、特殊类型等类型。、非离子型表面活性剂、特殊类型等类型。第5页/共224页第六页，共225页。四、四、按表面活性剂结构分类按表面活性剂结构分类1 1、阴离子表面活性剂、阴离子表面活性剂特点：价廉，与碱合用能增强去污力，织物洗后手感较好。特点：价廉，与碱合用能增强去污力，织物洗后手感较好。（1 1）羧酸盐类）羧酸盐类RCOOMRCOOM如：肥皂、雷米邦如：肥皂、雷米邦A A等。等。（2 2）磺酸盐类）磺酸盐类RSO3MRSO3M如：如：601601洗涤剂、洗涤剂、ABSABS、拉开粉拉开粉BXBX、胰加漂、胰

9、加漂T T等。等。（3 3）硫酸酯盐类）硫酸酯盐类ROSO3MROSO3M（4 4）磷酸酯盐类）磷酸酯盐类ROPO3MROPO3M2 2、阳离子表面活性剂（应用较少）、阳离子表面活性剂（应用较少）如：季铵盐类。如：季铵盐类。3 3、两性、两性(lingxng)(lingxng)型表面活性剂型表面活性剂 4 4、非离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂 如：聚乙二醇类如：聚乙二醇类、平平加等。、平平加等。5 5、特殊类型、特殊类型第6页/共224页第七页，共225页。作业：作业：作业：作业：11、表面活性剂的定义、结构特点是什么？、表面活性剂的定义、结构特点是什么？、表面活性剂的定义、结构特点是什

10、么？、表面活性剂的定义、结构特点是什么？2 2、画画画画出出出出水水水水中中中中加加加加入入入入表表表表面面面面活活活活性性性性剂剂剂剂后后后后，表表表表面面面面张张张张力力力力与与与与溶溶溶溶液液液液浓浓浓浓度度度度的的的的关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线(qxin)(qxin)？33、画出水中加入表面活性剂后排列，并标出两个部分？、画出水中加入表面活性剂后排列，并标出两个部分？、画出水中加入表面活性剂后排列，并标出两个部分？、画出水中加入表面活性剂后排列，并标出两个部分？4 4、按按按按ISOISO分分分分类类类类法法法法分分分分类类类类表表表表面面面面活活活活性性性性剂剂剂剂，并并并并写

11、写写写出出出出阴阴阴阴离离离离子子子子表表表表面面面面活活活活性性性性剂剂剂剂的的的的通式？通式？通式？通式？第7页/共224页第八页，共225页。1.31.3表面活性剂的一般表面活性剂的一般(ybn)(ybn)性质性质复习：表面活性剂的定义、结构特点、表示方法、复习：表面活性剂的定义、结构特点、表示方法、ISOISO分类法。分类法。导入：表面活性剂的一般性质包括导入：表面活性剂的一般性质包括(boku)(boku)：溶解度和化学稳定性。：溶解度和化学稳定性。一、一、溶解度溶解度表面活性剂在水中溶解度的一般规律是：在一定温度下，溶表面活性剂在水中溶解度的一般规律是：在一定温度下，溶解度随亲油基

12、相对增大而降低。解度随亲油基相对增大而降低。1 1、离子型表面活性剂、离子型表面活性剂一般情况下，温度升高，离子型表面活性剂溶解度增大，一般情况下，温度升高，离子型表面活性剂溶解度增大，但至一定温度后，溶解度增加很快（但至一定温度后，溶解度增加很快（KrafftKrafft点）。（如下图所示）点）。（如下图所示）第8页/共224页第九页，共225页。2 2、非离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂一般情况下，非离子型表面活性剂在低温时易溶，温度升一般情况下，非离子型表面活性剂在低温时易溶，温度升至一定程度后，溶解度下降，表面活性剂溶液混浊，表面活性至一定程度后，溶解度下降，表面活性剂溶液混浊，表

13、面活性剂析出、分层。克拉夫特点和浊点分别是离子型表面活性剂和剂析出、分层。克拉夫特点和浊点分别是离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的特征反映。非离子型表面活性剂的特征反映。二、二、化学稳定性化学稳定性 1 1、酸、碱稳定性、酸、碱稳定性（1 1）一般阴离子表面活性剂在强酸中不稳定：羧酸盐易析出）一般阴离子表面活性剂在强酸中不稳定：羧酸盐易析出游离酸；硫酸酯盐易水解游离酸；硫酸酯盐易水解(shuji)(shuji)；磺酸盐稳定。而在碱液中均稳定。；磺酸盐稳定。而在碱液中均稳定。（2 2）阳离子表面活性剂中酸液中稳定而在碱液中不稳定，但）阳离子表面活性剂中酸液中稳定而在碱液中不稳定，但季铵盐耐酸

14、、耐碱性均好。季铵盐耐酸、耐碱性均好。（3 3）非离子型表面活性剂在酸、碱液中均较稳定，但环氧乙）非离子型表面活性剂在酸、碱液中均较稳定，但环氧乙烷烷 加成物例外。加成物例外。第9页/共224页第十页，共225页。（4 4）两性型表面活性剂一般受）两性型表面活性剂一般受PHPH值变化而改变性质。在等电点值变化而改变性质。在等电点时，形成内盐而沉淀析出。时，形成内盐而沉淀析出。2 2、无机盐稳定性、无机盐稳定性多价金属离子多价金属离子(lz)(lz)对羧酸类表面活性剂影响很大，容易产生盐析。对羧酸类表面活性剂影响很大，容易产生盐析。3 3、氧化稳定性、氧化稳定性离子离子(lz)(lz)型表面活性

15、剂中磺酸盐类和非离子型表面活性剂中磺酸盐类和非离子(lz)(lz)型中聚氧乙烯醚型抗型中聚氧乙烯醚型抗氧性好，结构稳定。氧性好，结构稳定。4 4、生物活性生物活性包括：毒性、杀菌力，且两者相对应。包括：毒性、杀菌力，且两者相对应。如：阳离子如：阳离子(lz)(lz)表面活性剂中季铵盐类毒性大，但杀菌力好。表面活性剂中季铵盐类毒性大，但杀菌力好。5 5、生物降解性生物降解性定义：表面活性剂在自然界的微生物作用下，有机碳化合物定义：表面活性剂在自然界的微生物作用下，有机碳化合物被逐渐分解，转化成被逐渐分解，转化成CO2CO2和和H2OH2O等对环境无公害的物质。等对环境无公害的物质。第10页/共2

16、24页第十一页，共225页。复习：离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的关复习：离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的关系系表表面面活活性性剂剂的的化化学学稳稳定定性性(酸酸、碱碱稳稳定定性性，无无机机(wj)(wj)稳稳定定性性等等)一、全球性环境问题一、全球性环境问题人口、资源、环境已是当今世界环境科学所关注的三大问人口、资源、环境已是当今世界环境科学所关注的三大问题。题。二、印染工业对生态平衡的影响（尤其对水的影响）二、印染工业对生态平衡的影响（尤其对水的影响）1 1、水体富营养化。、水体富营养化。2 2、生物降解。、生物降解。三、对人体健康的影响三、对人体健康的影响LD

17、50LD50、LC50LC50、ECO50ECO50等参数。等参数。毒性大小顺序为：阳离子表面活性剂阴离子表面活毒性大小顺序为：阳离子表面活性剂阴离子表面活性剂非离子表面活性剂。性剂非离子表面活性剂。第四节 印染助剂对环保(hunbo)的影响 第11页/共224页第十二页，共225页。作业：作业：作业：作业：1 1、离离离离子子子子型型型型、非非非非离离离离子子子子型型型型表表表表面面面面活活活活性性性性剂剂剂剂的的的的溶溶溶溶解解解解度度度度随随随随温温温温度度度度变变变变化化化化(binhu)(binhu)的规律分别是什么？的规律分别是什么？的规律分别是什么？的规律分别是什么？22、什么是

18、克拉夫特点和浊点？、什么是克拉夫特点和浊点？、什么是克拉夫特点和浊点？、什么是克拉夫特点和浊点？33、什么是生物降解性？、什么是生物降解性？、什么是生物降解性？、什么是生物降解性？44、表面活性剂有哪些一般性质？、表面活性剂有哪些一般性质？、表面活性剂有哪些一般性质？、表面活性剂有哪些一般性质？第12页/共224页第十三页，共225页。第二章第二章 表面表面(biomin)(biomin)张力和表面张力和表面(biomin)(biomin)吸附吸附导入：提问为什么肥皂泡要用力吹才能变大？自来水龙头滴下导入：提问为什么肥皂泡要用力吹才能变大？自来水龙头滴下的水滴变成球形？的水滴变成球形？一、表面

19、张力一、表面张力1 1、定义、定义界面：物质与物质相接触的面称界面。界面：物质与物质相接触的面称界面。表面：物质与气相组成的界面为表面。表面：物质与气相组成的界面为表面。表面张力：增加表面张力：增加(zngji)(zngji)单位面积时，液体表面自由能的增值，即单位面积时，液体表面自由能的增值，即表面过剩自由能。通常以表面过剩自由能。通常以mN/mmN/m为单位。表面张力或表面过剩自为单位。表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之一。由能是液体重要的基本性质之一。22、分析、分析解释：以液解释：以液气两相界面（表面）为例内层：受力对称，气两相界面（表面）为例内层：受力对称，合外力为零，所

20、以内部分子可以作无规则运动而不消耗功。外合外力为零，所以内部分子可以作无规则运动而不消耗功。外层：受力不对称，向下的力大于向上的力，所以产生了表面分层：受力不对称，向下的力大于向上的力，所以产生了表面分子受到指向液体内部并且垂直于表面的引力。子受到指向液体内部并且垂直于表面的引力。33、表面张力产生的原因、表面张力产生的原因由于物质不同，分子间的作用力不同，在同一物质内部，分由于物质不同，分子间的作用力不同，在同一物质内部，分子受力是平衡的，在界面处是不平衡的。表面张力或表面过剩子受力是平衡的，在界面处是不平衡的。表面张力或表面过剩自由能是液体重要的基本性质之一自由能是液体重要的基本性质之一第

21、一节 表面张力(biominzhngl)第13页/共224页第十四页，共225页。二、表面张力实验及分析二、表面张力实验及分析1 1、实验装置（如图所示）、实验装置（如图所示）2 2、实验现象分析、实验现象分析（1 1）若不加外力，肥皂）若不加外力，肥皂(fizo)(fizo)膜因表面张力作用而缩小。膜因表面张力作用而缩小。（2 2）施加外力，肥皂）施加外力，肥皂(fizo)(fizo)膜受力平衡。膜受力平衡。（3 3）表面张力定义。）表面张力定义。（4 4）从另一角度分析表面张力。）从另一角度分析表面张力。三、三、表面张力的影响因素表面张力的影响因素表面张力与物质的本性、所处温度、压力等因素

22、有关。表面张力与物质的本性、所处温度、压力等因素有关。1 1、表面张力与物质的本性有关、表面张力与物质的本性有关。2 2、温度对表面张力的影响。、温度对表面张力的影响。3 3、压力及其它因素对表面张力的影响。、压力及其它因素对表面张力的影响。第14页/共224页第十五页，共225页。四、弯曲液体表面下的附加压力四、弯曲液体表面下的附加压力LaplaceLaplace公式公式11、小面积液面的弯曲、小面积液面的弯曲22、弯曲的原因、弯曲的原因弯曲液面受到由于表面张力作用而引起的附加压力。弯曲液面受到由于表面张力作用而引起的附加压力。33、产生附加压力的原因（如图所示）、产生附加压力的原因（如图所

23、示）44、LaplaceLaplace公式公式=Pl-Pg=Pl-Pg 与弯曲液面曲率半径与弯曲液面曲率半径 的关系：的关系：(1)(1)水平分力相互平衡。水平分力相互平衡。(2)(2)垂直分力指向液体内部垂直分力指向液体内部(nib)(nib)，其单位周长的垂直分力为，其单位周长的垂直分力为coscos 为表面张力与垂直分力的夹角。为表面张力与垂直分力的夹角。球缺底面圆周长为球缺底面圆周长为2R2R垂直分力在圆周上的合力：垂直分力在圆周上的合力：F=2RcosF=2Rcos弯曲也面对于单位水平面上的附加压力（压强）：弯曲也面对于单位水平面上的附加压力（压强）：=F/A=F/A即：即：第15页

24、/共224页第十六页，共225页。此方程说明此方程说明:（1 1）弯曲液面的附加压力与液体表面张力成正比。）弯曲液面的附加压力与液体表面张力成正比。（2 2）弯曲液面的附加压力与曲率半径成反比。）弯曲液面的附加压力与曲率半径成反比。（3 3）若液面是平的，则）若液面是平的，则R R，。此式适用于计算小液滴的附加压力。此式适用于计算小液滴的附加压力。而对于空气中的气泡（肥皂泡）：气泡具有两个气而对于空气中的气泡（肥皂泡）：气泡具有两个气液液界面，所以：界面，所以：=4/=4/这表明这表明(biomng)(biomng)一个肥皂泡，它的泡内压力比外压力大，因此吹出肥一个肥皂泡，它的泡内压力比外压力

25、大，因此吹出肥皂泡后，不堵住口，泡很快缩小，直至缩成液滴。皂泡后，不堵住口，泡很快缩小，直至缩成液滴。第16页/共224页第十七页，共225页。五、毛细现象五、毛细现象毛细现象是弯曲液面的附加压力毛细现象是弯曲液面的附加压力 的作用结果。的作用结果。、在毛细管壁润湿时，毛细管内液面呈现凹半球面。、在毛细管壁润湿时，毛细管内液面呈现凹半球面。凸：凸：=l-g=l-g凹：凹：0glg若要保持稳定，应在内外同一水平面上的压力处处相等。若要保持稳定，应在内外同一水平面上的压力处处相等。毛细管内液柱必须毛细管内液柱必须(bx)(bx)下降下降h h的高度。的高度。结结论论：表表面面张张力力的的存存在在是

26、是弯弯曲曲液液面面产产生生附附加加压压力力的的根根本本原原因因，而而毛细现象则是弯曲液面具有附加压力的必然结果。毛细现象则是弯曲液面具有附加压力的必然结果。第17页/共224页第十八页，共225页。作业：作业：1 1、用两个式子表示表面张力，并分别对表面张力定义。、用两个式子表示表面张力，并分别对表面张力定义。2 2、写出、写出LaplaceLaplace公式并写出公式并写出 与与、。3 3、已知、已知100100时水的表面张力为时水的表面张力为58.85mnm58.85mnm，假设，假设(jish)(jish)在在100100的小滴曲率半径为的小滴曲率半径为0.1m0.1m，在空气中存在一个

27、半径为，在空气中存在一个半径为0.1m0.1m的气泡，的气泡，分别求两者的附加压力？分别求两者的附加压力？第18页/共224页第十九页，共225页。第二节第二节 表面活性剂在界面表面活性剂在界面(jimin)(jimin)上的吸附上的吸附 复习：拉普拉斯公式，毛细现象复习：拉普拉斯公式，毛细现象举举例例：1 1、棕棕黄黄色色的的煤煤油油和和白白土土混混合合(hnh)(hnh)后后放放置置一一段段时时间间，发发现现上上层煤层煤油变澄清，下层沉淀的白土变油变澄清，下层沉淀的白土变 黄。黄。(固固-液界面液界面)22、Cl2Cl2经过活性炭被吸收。（气经过活性炭被吸收。（气-固界面）固界面）以上两例

28、均发生了吸附现象。以上两例均发生了吸附现象。一、吸附一、吸附1 1、定义：物质从一相内部迁至界面，并富集于界面的过程。、定义：物质从一相内部迁至界面，并富集于界面的过程。吸附可发生在：固吸附可发生在：固-液、气液、气-固、液固、液-液、气液、气-液界面上。液界面上。吸附剂：活性剂吸附剂：活性剂吸附质：吸附质：Cl2Cl2（被吸附的物质）（被吸附的物质）2 2、分类：物理吸附：范德华力、分类：物理吸附：范德华力化学吸附：化学键化学吸附：化学键3 3、吸附量的测定：、吸附量的测定：第19页/共224页第二十页，共225页。（1 1）气体的吸附：通过测量固体或液体吸附前后的重量（增）气体的吸附：通过

29、测量固体或液体吸附前后的重量（增加），或测定吸附前后气体的压力差。加），或测定吸附前后气体的压力差。（2 2）固）固液界面：吸附前后液体的浓度变化（减小）。液界面：吸附前后液体的浓度变化（减小）。（3 3）液）液液界面：不易直接测定。液界面：不易直接测定。4 4、表面活性剂的吸附。、表面活性剂的吸附。由于表面活性剂分子结构中含有亲水基和疏水基，因而在溶由于表面活性剂分子结构中含有亲水基和疏水基，因而在溶液液中中，它它易易于于从从内内部部迁迁移移而而富富集集于于溶溶液液表表面面（或或界界面面）易易发发生生(fshng)(fshng)界界面吸附。面吸附。当当发发生生(fshng)(fshng)表表

30、面面活活性性剂剂吸吸附附后后，必必然然改改变变体体系系的的界界面面状状态，而影态，而影响界面性质，从而产生一系列重要作用如湿润、乳化、起泡、净响界面性质，从而产生一系列重要作用如湿润、乳化、起泡、净洗等。洗等。第20页/共224页第二十一页，共225页。二、二、GibbsGibbs吸附（吉布斯吸附）吸附（吉布斯吸附）定义：溶质表面吸附量定义：溶质表面吸附量：单位面积的表面层所含溶质的摩尔数比同量：单位面积的表面层所含溶质的摩尔数比同量溶剂在本体溶液中所含溶质摩尔数的超出值（差值）或称溶质的表面过剩：溶剂在本体溶液中所含溶质摩尔数的超出值（差值）或称溶质的表面过剩：溶质在表面浓度和溶液内部浓度之

31、差。溶质在表面浓度和溶液内部浓度之差。1 1、单种表面活性剂吸附：、单种表面活性剂吸附：（1 1）表面张力随浓度增加而降低）表面张力随浓度增加而降低正吸附。正吸附。（2 2）无机物等物质自动减小在表面的浓度使得表面浓度低于本体浓度）无机物等物质自动减小在表面的浓度使得表面浓度低于本体浓度负吸附。负吸附。2 2、同类型表面活性剂混合物吸附。、同类型表面活性剂混合物吸附。离子与离子型，非离子与非离子型。离子与离子型，非离子与非离子型。3 3、不同类型表面活性剂混合物吸附。、不同类型表面活性剂混合物吸附。非离子与离子型表面活性剂混合。非离子与离子型表面活性剂混合。三、表面活性剂在溶液表面的吸附状态三

32、、表面活性剂在溶液表面的吸附状态以常见的十二以常见的十二(shr)(shr)烷基硫酸钠为例：烷基硫酸钠为例：C12H25SO4NaC12H25SO4Na（01mol/lNaCl01mol/lNaCl溶液溶液)1 1、若分子、若分子“平躺时平躺时”，分子所占面积约为，分子所占面积约为1nm21nm2。2 2、当当浓浓度度大大于于3210-6molL-13210-6molL-1时时,分分子子就就不不可可随随意意“平平躺躺”，浓浓度度在在80010-6molL-180010-6molL-1附附近近,表面吸附分子成较紧密的直立排列。表面吸附分子成较紧密的直立排列。3 3、由表看出浓度大于、由表看出浓度

33、大于60010-6mol/L60010-6mol/L后，分子所占面积变化很小，此时分子排列紧密。后，分子所占面积变化很小，此时分子排列紧密。第21页/共224页第二十二页，共225页。在图在图2-52-5（C C）状态中，由水的极性，表面几乎被表面活性）状态中，由水的极性，表面几乎被表面活性剂分子的亲水基覆盖，亲油基朝外，在水的表面形成一个由剂分子的亲水基覆盖，亲油基朝外，在水的表面形成一个由碳氢键构成的表面层，大大改变水的表面性质。此时溶液具碳氢键构成的表面层，大大改变水的表面性质。此时溶液具有最低表面张力有最低表面张力(biominzhngl)(biominzhngl)。推出：一种好的表面

34、活性剂应在浓度极稀时就达到吸附饱推出：一种好的表面活性剂应在浓度极稀时就达到吸附饱和状态。和状态。第22页/共224页第二十三页，共225页。四、表面张力最低值现象。四、表面张力最低值现象。1 1、定义：表面张力最低值现象是指其表面张力低于表面活性、定义：表面张力最低值现象是指其表面张力低于表面活性剂水溶液所能达到的表面张力的情况。剂水溶液所能达到的表面张力的情况。2 2、原原因因：生生产产(shngchn)(shngchn)上上用用的的表表面面活活性性剂剂均均不不是是纯纯净净物物，而含有杂质而含有杂质时就常常出现表面张力的最低值现象。时就常常出现表面张力的最低值现象。3 3、意义：表面张力最

35、低值现象作为表面活性剂纯度的量度。、意义：表面张力最低值现象作为表面活性剂纯度的量度。4 4、形式：、形式：（1 1）在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面活性剂，可）在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面活性剂，可大大降低表面张力，出现明显表面张力最低值现象。如图大大降低表面张力，出现明显表面张力最低值现象。如图2-62-6（2 2）在阳离子表面活性剂中加少量阴离子表面活性剂，也会）在阳离子表面活性剂中加少量阴离子表面活性剂，也会出现最低值现象。如图出现最低值现象。如图2-72-7（3 3）在阴离子表面活性剂中加入少量非离子表面活性剂，也）在阴离子表面活性剂中加入少量非离子表面活性剂，也会出

36、现最低值现象。如图会出现最低值现象。如图2-82-8所示，实际应用时，往往将不同所示，实际应用时，往往将不同的表面活性剂混合复配，以获得更好的效果。如果对混合体的表面活性剂混合复配，以获得更好的效果。如果对混合体系提纯，则表面张力最低值现象消失，所以表面张力最低值系提纯，则表面张力最低值现象消失，所以表面张力最低值现象出现与否，看成是表面活性剂纯度的一种度量。现象出现与否，看成是表面活性剂纯度的一种度量。第23页/共224页第二十四页，共225页。第24页/共224页第二十五页，共225页。五、表面活性剂在固五、表面活性剂在固液界面的吸附。液界面的吸附。1 1、定义：、定义：表面活性剂在固表面

37、活性剂在固液界面上的吸附，就是表面活性剂分子液界面上的吸附，就是表面活性剂分子(fnz)(fnz)或或离子自溶液中移迁至固离子自溶液中移迁至固液界面并富集于界面的过程，与液液界面并富集于界面的过程，与液液界面吸附相似，但固体不能流动，所以不能通过表面张力计液界面吸附相似，但固体不能流动，所以不能通过表面张力计算吸附量；可通过计算单位固体中的吸附前后浓度的改变来计算吸附量；可通过计算单位固体中的吸附前后浓度的改变来计算吸附量。算吸附量。2 2、测定表面活性剂浓度的方法：、测定表面活性剂浓度的方法：对抗作用滴定法：用于离子型，对浓度较高时不适用。对抗作用滴定法：用于离子型，对浓度较高时不适用。3

38、3、吸附机理、吸附机理溶液在固体表面的吸附比液溶液在固体表面的吸附比液液吸附复杂。当溶液浓度较低液吸附复杂。当溶液浓度较低时，单分子时，单分子(fnz)(fnz)吸附：离子交换吸附，离子对吸附，氢键吸附等。吸附：离子交换吸附，离子对吸附，氢键吸附等。例例:离子交换吸附如图离子交换吸附如图2-92-9第25页/共224页第二十六页，共225页。4 4、表面活性剂溶液的吸附等温线。、表面活性剂溶液的吸附等温线。（1 1）定义：）定义：吸附等温线是指在一定温度下，吸附量与溶液浓度吸附等温线是指在一定温度下，吸附量与溶液浓度之之间间的的平平衡衡关关系系曲曲线线。从从吸吸附附等等温温线线可可了了解解(l

39、ioji)(lioji)固固体体表表面面的的吸附量吸附量与溶液浓度变化关系。与溶液浓度变化关系。（2 2）LangmuirLangmuir（郎格缪尔）吸附等温线。（郎格缪尔）吸附等温线。由图知：虽有差异，但共同点：在浓度较稀时吸附量上升较由图知：虽有差异，但共同点：在浓度较稀时吸附量上升较快，至一定值后，吸附量变化不大，最后趋于饱和值。快，至一定值后，吸附量变化不大，最后趋于饱和值。LangmuirLangmuir吸附的前提条件：吸附的前提条件：A A、单分子层吸附；、单分子层吸附；B B、吸附剂表面是均匀的；、吸附剂表面是均匀的；C C、溶液的溶剂和溶质在表面上有相同分子面积；、溶液的溶剂和

40、溶质在表面上有相同分子面积；D D、溶液内和表面性质皆为理想态，即无分子间的作用。、溶液内和表面性质皆为理想态，即无分子间的作用。第26页/共224页第二十七页，共225页。第27页/共224页第二十八页，共225页。5 5、影响吸附因素。、影响吸附因素。（1 1）表面活性剂碳链：）表面活性剂碳链：规律：各类表面活性剂其同系物在固体表面上吸附符合碳链规律：各类表面活性剂其同系物在固体表面上吸附符合碳链越长，越易被吸附的规律。越长，越易被吸附的规律。（2 2）温度：）温度：a a、离子型表面活性剂：、离子型表面活性剂：T T升高，溶解度增大，亲水性增大，升高，溶解度增大，亲水性增大，吸附于固体上

41、的趋势减小，从而吸附量增大。吸附于固体上的趋势减小，从而吸附量增大。b b、非离子型：、非离子型：T T升高，分子运动加剧，分子距离升高，分子运动加剧，分子距离(jl)(jl)增大，作用增大，作用力（亲水性）减小，溶解度下降，逃离水而吸附于固体上的力（亲水性）减小，溶解度下降，逃离水而吸附于固体上的量增大。量增大。（3 3）PHPH值：值：AA、对于非离子表面活性剂影响不大。、对于非离子表面活性剂影响不大。BB、某些固体如羊毛上吸附与、某些固体如羊毛上吸附与PHPH有关：有关：PHPH值较高时，阳离子表面活性剂吸附增强。值较高时，阳离子表面活性剂吸附增强。第28页/共224页第二十九页，共22

42、5页。pHpH值较低时，阴离子表面活性剂吸附增强。值较低时，阴离子表面活性剂吸附增强。（4 4）不同类型表面活性剂）不同类型表面活性剂A A、对对于于(duy)(duy)水水中中的的离离子子型型表表面面活活性性剂剂，阳阳离离子子表表面面活活性性剂剂易易吸吸附。因为：吸附剂（棉、毛等）在水中表面大多带负电荷。附。因为：吸附剂（棉、毛等）在水中表面大多带负电荷。B B、非离子型表面活性剂，当亲油基相同时，亲水基越长，亲、非离子型表面活性剂，当亲油基相同时，亲水基越长，亲水性越好，溶解度越大，吸附量越低。水性越好，溶解度越大，吸附量越低。（5 5）吸附剂的表面性质）吸附剂的表面性质（6 6）电解质）

43、电解质6 6、表面活性剂吸附对固体表面性质的影响、表面活性剂吸附对固体表面性质的影响（1 1）改变了固体质点在溶液中的分散性质。）改变了固体质点在溶液中的分散性质。（2 2）增加了溶胶分散体的稳定性。）增加了溶胶分散体的稳定性。（3 3）改变了固体表面的表面张力、润湿性、渗透性。）改变了固体表面的表面张力、润湿性、渗透性。（4 4）改变固体表面的带电量及电荷性质。）改变固体表面的带电量及电荷性质。第29页/共224页第三十页，共225页。作业：作业：1、什什么么是是溶溶质质的的表表面面吸吸附附量量、吸附等温线？吸附等温线？2、从从吸吸附附等等温温线线上上可可以以看看出出的的共同规律是什共同规律

44、是什么？么？3、温温度度对对吸吸附附产产生生怎怎样样的的影影响？响？4、什什 么么 是是 表表 面面 张张 力力(biominzhngl)最最低低值值现现象，其意义是什象，其意义是什么？么？第30页/共224页第三十一页，共225页。第三章第三章 表面表面(biomin)(biomin)活性剂在溶液的表面活性剂在溶液的表面(biomin)(biomin)活性活性 复习：复习：表面张力的定义、计算附加压力的公式。表面张力的定义、计算附加压力的公式。表面活性剂在界面上的吸附：吸附等温线表面活性剂在界面上的吸附：吸附等温线(提问提问)、影响吸、影响吸附的因素。附的因素。表面活性的一般性质表面活性的一

45、般性质:溶解度、化学稳定性。溶解度、化学稳定性。第一节第一节 表面活性剂的一些性质表面活性剂的一些性质 我们在讨论表面活性剂在溶液界面上吸附时发现：我们在讨论表面活性剂在溶液界面上吸附时发现：溶溶液液表表面面张张力力随随浓浓度度(nngd)(nngd)变变化化的的关关系系中中有有一一突突变变点点,如如下图下图3-13-1虚线还出现了表面张力最低现象虚线还出现了表面张力最低现象(提问原因提问原因)。表面张力和。表面张力和溶溶液液浓浓度度(nngd)(nngd)的的相相互互关关系系中中,当当浓浓度度(nngd)(nngd)较较低低时时,表表面张力随表面活面张力随表面活性性剂剂浓浓度度(nngd)(

46、nngd)增增加加而而降降低低很很快快,但但浓浓度度(nngd)(nngd)升升至至一一定值后定值后,随浓度随浓度(nngd)(nngd)增增加加,表面张力变化不大。表面张力变化不大。此种表面性质的突变与表面活性剂在溶液中的状态变此种表面性质的突变与表面活性剂在溶液中的状态变化到底有何关系呢化到底有何关系呢?现在我们对表面性质有了一定的了现在我们对表面性质有了一定的了解解,还要研究表面活性在溶液中的状态还要研究表面活性在溶液中的状态,才能了解和认识表才能了解和认识表面活性剂溶液的性质和作用。面活性剂溶液的性质和作用。第31页/共224页第三十二页，共225页。下面以十二下面以十二(shr)(s

47、hr)烷基磺酸钠为例，说明典型的表烷基磺酸钠为例，说明典型的表面活性剂的物理化学性质随浓度变化的关系。面活性剂的物理化学性质随浓度变化的关系。从图从图3-23-2中明显看出，所有的物理化学性质中明显看出，所有的物理化学性质变化均有一转变化均有一转折点，且此转折点的浓度变化范围较小，折点，且此转折点的浓度变化范围较小，cmc-cmc-临界胶束浓度：开始形成胶束时的浓度。（成临界胶束浓度：开始形成胶束时的浓度。（成团结构称胶束）。团结构称胶束）。表明：表面现象表明：表面现象(表面吸附表面吸附)和内部性质有着和内部性质有着统一的内在联系。统一的内在联系。下面重点研究表面活性剂水溶液的一些性质。下面重

48、点研究表面活性剂水溶液的一些性质。第32页/共224页第三十三页，共225页。1 1、电导率。、电导率。（1 1）电导：描述导体导电能力）电导：描述导体导电能力(nngl)(nngl)大小的物理量。用大小的物理量。用G G表示，定表示，定义为电阻义为电阻R R的倒数，即的倒数，即,单位单位-1-1或或SS。（2 2）电导率：由物理学可知：导体电阻）电导率：由物理学可知：导体电阻电导率是电阻率的倒数，即电导率是电阻率的倒数，即式中：式中：电阻率，电阻率，导体长，导体长，导体截面积。导体截面积。对于电解质溶液而言，其电导率为相距对于电解质溶液而言，其电导率为相距1m1m长度，面积为长度，面积为1m

49、21m2的两个平行板电极间充满电解质溶液时的电导。的两个平行板电极间充满电解质溶液时的电导。第33页/共224页第三十四页，共225页。离子型表面活性剂在水中可电离出正、负离子形式，与无离子型表面活性剂在水中可电离出正、负离子形式，与无机盐溶液一致：机盐溶液一致：（1 1）在浓度极稀时，两者相似，电导率与浓度呈线性关系；）在浓度极稀时，两者相似，电导率与浓度呈线性关系；（2 2）但随着）但随着(suzhe)(suzhe)浓度的上升，无机盐仍是电导率与浓度呈线性浓度的上升，无机盐仍是电导率与浓度呈线性关系；而离子型表面活性剂则与无机盐有明显差异，电导率随关系；而离子型表面活性剂则与无机盐有明显差

50、异，电导率随浓度改变有一转折点，而且随碳链（亲油基）的缩短，发生转浓度改变有一转折点，而且随碳链（亲油基）的缩短，发生转折点的浓度越高，且越来越接近于无机盐。（亲水基折点的浓度越高，且越来越接近于无机盐。（亲水基，亲水，亲水性性，溶解度，溶解度）（3)3)当量电导率（摩尔电导率）与浓度的平方根关系。当量电导率（摩尔电导率）与浓度的平方根关系。如上图如上图3-23-2为离子型表面活性剂，随浓度的增加，摩尔电导为离子型表面活性剂，随浓度的增加，摩尔电导率也有一点转折点，率也有一点转折点，且随碳链（亲油基）增长，发生改变的转折点浓度更低，更明且随碳链（亲油基）增长，发生改变的转折点浓度更低，更明显。