无机盐对非离子表面活性剂从水相到油相传质的影响研究

研究与开发 品 思 。 一 第1期 1999年2月 无机盐对非离子表面活性剂从水相到油相 传质的影响研究 ／ ， 中国 攀鬟 熬 木霎 。。。 ， ，r 、z／ 摘要 采用同位紊示踪原子法研究了非离子表面活性剂在无机盐存在下从水相到油相传质的规律，发现无机盐 能强烈地影响非离子表面活荆Ap型和sp型的传质行为，而且因无机盐性质的不同，表面活性剂结构的差异．传质行 为亦会有很大的不同。另外，利用此技术研究解决了连续定量测定微量表面活性荆的问题，为系统研究表面传质问题 开辟 新 子法非离子表面活性剂两相传厦无机盐，)I南占 、 j(木日、i 桐 关键词示踪原子法非离子表面活性剂两相传质无机盐暑} 土、 J ，卜0 、 Ⅱ≠ 至今人们对表面活性剂从一相向另一相传质行 为的研究尚未见报道 人们在研究表面活性剂在从一 相向另一相传质时，遇到了如何连续定量地测定的困 难 我们利用示踪原子法成功地解决了这一问题，并 且为进一步研究表面活性剂传质过程中，界面动态性 质提供了一个有益的方法 我们知道表面活性剂从一 相向另一相的传质会极大地影响界面稳定性 、界面 张力 ， 及厚油乳状液的稳定性 。R，T，Good 等 甚至指出一个界面的张力依赖于表面活性剂在 界面传质的速率。在我们的论文中，我们合成了两个 系列的标记非离子表面活性剂(Ap型和sp型)，研究 了无机盐对表面活性剂传质的影响 1 实验 1．1 药品及制备 Ap型非离子表面活性剂的合成见文献 。Sp型 的台成与 Ap型相似，sp的起始剂为“c标记的十六 醇，合成 sp型的 Sp161、Sp165、Sp1613和 Spl61 7． Spl 61表示：Sp(1 1 29) EO PO=1 l 6 1(重量 比)。其它试剂均为分析纯。 1．2 Ap型和sp型的HLB值和环氧乙烷相对含量 AP型表面活性剂 Ap211 Ap221 Ap251 Ap261 HLB值： 5 00 8 00 12，50 14．30 EO相对百分含量： 25．0 40．0 62、50 72．5 SP型表面活性剂 Sp161 Sp165 Sp13 Sp1617 HLB值： 13，3O 1O．00 6．50 5 00 EO相对百分含量： 77 8 50．00 30．00 25．0 第一作者倚升 r 吾满江 ．艾力，男，1964年 l0月生，毕业于中国科学院新疆化学 研究所．硬士，助研．联系电话r(0991)3835679 l1中国科学院兰州化学物理研充所<730000) - 20 · 1．3 传质实验 1．3．1 测实原理 见文献 。甲苯闪烁液中的两种闪烁剂均不溶于 水 当表面活性剂从水相向油相传质中，闪烁仪只记 录进入油相的表面活性剂的量，而不记录水相的表面 活性剂的量。实验温度为 25℃ 1．3．2 传质实验 用移液管分别取二次蒸馏水，或由二次蒸馏水配 制的 0．05N、0．50N、1．00N、2．0ON的无机盐溶液 (NaC1、KCI、caC12、MgCl±、Na2sO,和 Na2COa)4mL 于闪烁瓶中，其次移入 lmL 1．00 的Ap型或Sp型 标记的表面活性剂溶液，使其放置一天平衡。最后移 取 5mL甲苯闪烁液“ ，沿闪烁瓶的瓶壁缓慢地加入 其中，迅速进行测定 从加入油相至仪器开始计数共 费时30min，作图时不计入此时间。测定 Ap型时每 5min取一个测定平均值，测定 sp型时每1Omin取一 个测定平均值(仪器自动完成数据处理并打出数据)， 并将测定的平均值对时间作图。所用仪器为Beck— mann公司的 LS一9800液体闪烁仪。 2 实验结果与讨论 (1)图 1和图 2表明在同一系列中，在没无机盐 存在时，HLB值较小的表面活性剂从水相到油相的 传质量随时间的增加比HLB值较大的表面活性剂的 传质量随时间的增加更快一些。Ap211的传质量变 化比Ap221快，Ap251比Ap281快，Sp165比Sp161 快等。这是因为HLB值较小的表面活性剂亲油性较 强，更易从水相穿过界面进入油相。 一 1 、 、 、 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 研究与开发 13 用 化 学 工 业 lg99年第1期 (3)由图8、9、10、11发现，CaC1 和 MgCt 对表 面活性剂传质的影响表现出特殊的规律。对Ap251 和Ap281(Ap281图略)，CaC1z和MgCt 使其传质量 (变化)与没无机盐时相比较，在较低盐浓度范围里减 少，但在较高盐浓度时增加。对Ap211和Ap221无此 现象，即与其它四种盐的作用结果相似。我们在前期 的工 作 r中 已发现 cac1 和 MgC1 对 Ap211和 Ap221的作用与对 Ap251和Ap281有明显的不同。 同时，cac12和MgCI2对Spl 61和Spl65(对Sp161的 作用图略)的传质量与没无机盐时相比较，当盐浓度 较低时，其传质量增加，但盐浓度较高时，其传质量又 减少。 ■ 1(0．0oN)．2(0 04N)．3(0 4ON)．4(O．80N)．5(1．6ON) 图 8 MgCIz对 Sp165从水相到油相的 传质的影响，温度：25℃ 一 1O = 8 删 嚣 6 喇 岂 nn 1(O．0oN)，2(0 04N)。3(9．40N)，4(0．80N)，5(1．60N) 囝9 CaCl 对Sp165从水相到油相的 mill 1(0．90N)，8(0．04N)，3(0．4ON)，4(0 80N】，5(1．60N) 图 10 CaCl 对Ap251从水相 峨 相的 传赢的影响，沮度：25e · 22· ’ 1 宝 1 世 $ o ～ 1(o．0ON)．2(0．04N)，3(0．40N)．4(0．80N)．8(1．60N) 图 II MgCI：对 Ap281从水相到油相的 传质的影响．温度；25℃ 电解质与氧乙烯链之间作用的研究十分引入注 目，它们之间的相互作用相当于“冠醚”配合物0：。 Saito 曾比较不同阳离子与氧乙烯链之间的作用， 得到价数愈高，结合力愈强，影响愈大的结论。若都是 氯化物的盐类，则Ca >Mg >Na 一K Ap型和 sp型均含有氧乙烯链，ca”和 Mg 等阳离子能与它 们形成相当于“冠醚”的配合物，尤其能与环氧乙烷 (EO)相 对含 量 较高 的 Spl 61、Sp165、Ap251及 Ap281形成更为稳定的配合物，使其在水中的溶解度 增加，但同时由于 cr离子具有盐析作用 。，因此这两 种相反的作用使这四种表面活性剂行为与其它表面 活性剂传质行为不同。而 cac1 和 Mgcl 对 Ap251、 Ap281和Sp161、Sp1 65的作用有差异，是因为这两 类表面活性剂结构不同。Ap型为星形结构，sp型为 线形结构。 3 结论： (1)同位素示踪原子法可以很好地解决表面活性 剂从一相到另一相的连续定量测定的问题，为研究动 态界面性质提供了方法； (2)同时我们发现无机盐能显著地影响非离子表 面活性剂从水相到油相的传质行为； (3)Ca 和 Mg 能与我们合成的此类非离子表 面活性剂形成配合物，固此 CaCI 和 MgC1 对其传质 的影响表现出特殊的规律 参考文献 1 S~ ling．C．V．t and Serlven．L．E．Dynanlc Interfacla[Te~slon be ntw0liquids．AICHEJ 1959，5，514～ 546 2 Janu＆Dimeter—Vodnar-Marius-SalaJan and Daniel，A．Lowy．Kinetic Smdy of the Diffusion and Adsorption of fatty Acids AT the and wat叶 in~er[ae~．J Colloid and interlace Sci 1996(183)I 420～ 430 3 Hut盯，R．J in Foundadoln of colloid~ience ed．by Ihter，R．J．， Clarend~ P一 ．．Oxford．1989．542～553 4 A．B0nil|IonI F Sicoll and D nger~n Dyn~rnic Sm f -e 1ensif,n 0f 维普资讯 http://www.cqvip.com 19嚣 月 吾满江·艾力等：无机盐对非离于表面活性剂从求相割油相传黄的髟响研究 Ionic surfactam solutions．J．CoUo and interface ． 1994(168)I 497～ 504 5 R．J．Good and M．V．O Strovsky．Mass Transfer and Drnaraic L旧- uid—Liquid Interfa~ Tens[on J．ColIo and interface Sci．1985 (106)，l22～ 145 8 吾满江 ·艾力．陈文海 ．无机盐对非离于表面活性剂在油／承两相 中分配的髟啊．中国石油工程学会 ．化学技术中心基础研究学术 会议(论文摘要橐)，第一届化学技术中心基础研究学术会议．北 京 ．1998．北京：中国石油工程学会r1996．49～51 7 医学科学院．。同位素技术厦其在生物医学中的应用 ．北京t科学 出版杜 ，1977．293～301 研究与开发 8 Schott，H一~Royce，A．E {Han PS．K．Effect 0f Inorganic Addhives on Solut ns ofNon[onic Sudactants．J．Co l1old．andinte 8~e Sc【．P1983 (98)，196～ 2O1 9 Pederson．C．L Interaction b~ween Inorgan~and nonionlc surfac- tBnt J Am．Ch Soe ，1967(89){7017~7025 10 Saho S．P Tan~gnehl T．，Matsuyama H．Prec[p[tatlon of Non Lonie Sudaetants by Polymerle Acids．ColIoM and polymer Sc1．，1976 (254)t 882～8g7 收稿日期{1997—11—03 修回日期：1998—06—0l Efleets of Salts on M ass of Transfer of Nonionic Surfactants from W ater Phase into 0il Phase Wumanjiang·Eily ChenWenhai XueQunji (Xinjiang Institute of Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Wulurauqi，830011) Abstract：Ma of transfer are measured in succession using liquid scintilhtion counting technique．Transfer of Ap and Sp series of labelled nonionlc suz~actants from water phase into oil phase have been studied in the p esen。e of salts． Compared to mass of transfer in the absence of salt+mass of transfer of Ap and Sp~eries of surfactants is increasing with the increasing of salt concentration in the presence of NaC1、KC1、Na2SO‘and Na2COj．In the presence of CaC11 and Mg— CI2+mass of transfer"of Ap251 and Ap281 is decreased with the increasing of salt concentration in the lowet salt concen— tration region．while tlrlass of transfer ol Ap251 and Ap281 is increasing as salt concentration is increasing in the higher salt concentration．In the presence of CaCIt and MsCl!，inass ol trans：[e~"of Sp161 and Sp185 is increasing wi th the in- creasing of salt concentration in the lower salt concentration region．while Tnass of transfer of Sp161 and Sp165 is de- creased as salt coneentratlon is increasing in the higher salt concentration．In this paper，the effects of salts on trans：[~" have been discussed． Keywords：liquid scintillation counting technique，nonionic surfactant，mass of transfer，inorganic salt 广告一 调 理 剂 M550 类别：阳离子型高分子聚台物，国外同类商品名tMerquat 550，Merquat S 技术指标 外 观 ；无色帖稠禳体#固含量 }≥1O |旋转粘度#≥2．SPa·s(25℃)tpH值：6～8。 产品特性 t 本品属聚季铵盐阳离子型高分子聚合物，具有般佳的润滑性、柔软性，成膜性，对头发、皮肤的调理、保湿具有明显的 效果，在二舍一番波中是一种首选的调理 I．且它与阳离子瓜耳胶、JR一400及BS一12(即甜蕞碱)复配使用效果更佳．完 全可以与泛醇(原BS)媲美．与水及阴离子、非离子表面活性剂有良好的配伍性能，用于洗涤剂中可形成多盐络合物，从 ：：而可增加粘度且本品还具备价格低廉，使用方便，效果明显等特点，因此本品是一种理想的调理剂。 铃 用途介绍： ；； 釜 1．用于洗发香波、发型胶中，可以极大地改善头发的可修饰性和调理性，洗后头发亮泽、柔顺易梳，使头发具有良好强 ≈的湿梳理、干梳理和抗缠结性。 ：： 嚣 2．用于护肤产品中，是非常有效的光滑和润湿剂，用于水醇晒黑洗涤剂中，可在皮肤上产生不发粘、不油腻的光滑 嚣 §残膜。 § 叠 3．用于剃须膏中，可产生丰富奶油状的，持续时间长的泡沫，减少剃拉，使皮肤柔软、光滑。 叠 嚣 4．用于泡沫荆中，可迅速产生丰富、浓厚、持续时间长的泡沫，使皮肤光滑而无任何油膜。 嚣 嚣 8．本品用于肥皂、香皂等制皂工业中可以降低皂类物质在水中的膨胀性，提高耐龟裂性和起泡性，从而使产品质量冀 明显提高 ． jj 参考用量：推荐使用浓度为2 ～6 #包装；20kg、50kg塑桶包装 嚣 ；； 贵 州 省 化 工 研 究 院 § 班 地 址；贵州省贵阳市晒田坝5号550002)-联系电话：0851 5938119传呼 (0851)126—185345 嚣 联系人：马福波 ≈ ：：：：：：：：：；：：：；；：：：：；：：：：；{：：：{：；；：：：；：：：；：：：：：：：；：：：：：：：：：：：；{：：：：{：：：；：：；：：；；；：；；；{：；：；{：；；{：：；二． ·23· 维普资讯 http://www.cqvip.com