精細(xì)化工生產(chǎn)技術(shù)-緒論

1、第一節(jié) 特點(diǎn)及分類,第二章 表面活性劑Chapter2 Surfactant,2,工業(yè)味精—表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域,洗滌劑、紡織、皮革、造紙、塑料、選礦、食品、化工、金屬加工、采油、建筑、化妝品、農(nóng)藥等工業(yè),,3,表面科學(xué)基本概念-界面,界面(interface)：一相與另一相的分界面稱為界面，體系內(nèi)部稱為體相或本體（Bulk）?！　?液、氣-固、液-液、液-固和固-固五種界面,4,表面科學(xué)基本概念-表面,表面(surfac

2、e)：當(dāng)組成界面的兩相中有一相為氣相時(shí)，稱為表面。表面為界面的一種特例。,5,＠荷葉表面的小水珠為何總是呈球形？,常識(shí)：同體積的不同幾何體，球體的表面積最小,液體表面有傾向于收縮的基本特性—收縮力為表面張力,6,表面科學(xué)基本概念,表面張力：液面各部分間相互吸引的力稱為表面張力（surface tension）◆表面張力使液體表面傾向收縮為最小表面積。,2005科學(xué)幻想攝影獎(jiǎng)第1名“表面張力”(Surface tension)；作者：羅

3、伯特·安德森(Robert Anderson),水的表面張力甚至能夠托起一枚金屬曲別針,7,表面張力實(shí)驗(yàn)—肥皂膜,金屬線框中間系一線圈或棉線，一起浸入肥皂液中，取出后上面形成一液膜。刺破線圈中央或一側(cè)的液膜，被刺破區(qū)域張力消失，剩余液膜的表面張力立即將線圈繃成圓形或弧形。,8,三維泡泡,正四面體形成的泡泡膜共有六面，總面積為正四面體表面積的0.604。,正立方體形成的泡泡膜總面積為正立方體表面積的0.707。,泡泡膜互聯(lián)形成

4、最小表面積,9,常見液體的表面張力,垂直于表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。用γ表示，單位是N·m-1。,,10,表面活性,水的表面張力較大，很多情況下為生產(chǎn)、生活帶來不便，需降低表面張力。,溶質(zhì)使溶劑表面張力降低的性質(zhì)稱為表面活性,11,表面活性劑 surfactant,①非表面活性物質(zhì) 溶液表面張力隨溶液濃度增加而線性增大②表面活性物質(zhì) 溶液表面張力隨溶液濃度增加而逐漸降低 ③表

5、面活性劑 定義：溶解少量時(shí)就能顯著降低溶液表面張力并改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì),,12,一、表面活性劑的特點(diǎn),1、分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——雙親結(jié)構(gòu)（兩親結(jié)構(gòu)）,親油基,,,符號(hào)表示,親水基,非極性基團(tuán),極性基團(tuán),（長碳鏈烷基，碳?xì)洹⑻挤湥?(憎水基、疏水基),（憎油基、疏油基）,,,（含O、S、N、P等原子的極性基團(tuán)）,13,模型表示匯總,,Hydrophobic tailCH3-CH2-CH2- …CF3

6、-CF2-CF2- …,Hydrophilic headSO3-Na+NH3+Cl--(OCH2CH2)n-,,Surfactant molecule,2、表面活性劑溶液特點(diǎn),（1）溶解性表面活性劑應(yīng)具有油溶性或水溶性,（2）表面吸附表面活性劑在表面或界面層聚集的現(xiàn)象,14,14,親油基具有脫離和水接觸的趨勢(shì),15,2、表面活性劑溶液特點(diǎn),（3）定向排列 吸附在界面上的表面活性劑分子，能定向排列成單分子膜，覆蓋于

7、界面中。,16,2、表面活性劑溶液特點(diǎn),（4）形成膠束,,,,親油基具有脫離和水接觸的趨勢(shì),低濃度時(shí)，分子狀態(tài)溶解；,濃度提高，表面吸附；,濃度達(dá)到CMC后，相互聚集形成膠束,17,膠束形狀,,Micelles: Surfactants form micelles when the non-polar tails cluster together, resulting in a structure with a hydrophobic

8、 core and a hydrophilic exterior.,18,臨界膠束濃度CMC,表面活性劑分子聚集生成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度（Critical Micelle Concentration，簡稱CMC）,CMC可以作為表面活性劑表面活性的一種量度CMC越小，表面活性越好,19,3、表面活性劑應(yīng)用特點(diǎn),多功能性,——起泡或消泡、分散、乳化、潤濕、洗滌——抗靜電、增溶、殺菌、勻染、平滑、潤滑、防銹、疏水等,◆表面活性

9、劑最基本的作用是通過表面吸附顯著降低表面張力。◆通過吸附后在界面上的定向排列，改變了界面的親水親油性能，由此帶來了一系列的應(yīng)用性能。,20,表面活性劑的多功能性,◆利用表面活性劑所具有的潤濕、洗凈、浸滲、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、凝聚、平滑、柔軟、減摩、殺菌、抗靜電、防銹和勻染等表面性能，做成多種多樣的洗凈劑、滲透劑、擴(kuò)散劑、起泡劑、消泡劑、乳化劑、破乳劑、分散劑、殺菌劑、濕潤劑、柔軟劑、抗靜電劑、抑制劑、防銹劑、防結(jié)塊劑、防霧劑

10、、脫皮劑、增溶劑、精煉劑等等，并將它們用于國民經(jīng)濟(jì)各部門中，例如紡織、石油、輕工、印染、造紙、皮革、食品、化纖、化工、冶金、煤炭、建筑、采礦、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等。這些產(chǎn)品的品種多，但各產(chǎn)品適用面窄，消耗量少，產(chǎn)量少。國外表面活性劑的品種就有 5000 多種。,小 結(jié) Summary,表面活性劑的應(yīng)用特點(diǎn)：多功能性,概念：表面與界面,◆水的表面張力大小，如何降低,◆溶解性、表面吸附、定向排列、形成膠束,表面張力：產(chǎn)生與效果,表面活性劑分子