离子型表面活性剂分子在十六烷/水乳液内界面的吸附动力学研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangxingyu2009
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研究表面活性剂分子与水-油界面的相互作用,对理解含油污水处理过程中涉及的水-油体系稳定机制至关重要。本论文主要使用具有界面选择特性的二次谐波(SHG)技术,结合Zeta电位表征,研究表面活性剂分子在乳液界面的吸附动力学过程。  第一部分为理论模拟部分。通过理论计算得出基于Gouy-Chapman模型和OBrien-White方法能够解释电迁移率和电位与离子强度的依赖关系出现极大值的现象,借助OBrien-White方法计算了电位随着离子强度变化的关系,并通过反推电迁移率的值得到了电位的值,解释了离子强度对界面电势的影响。在特定限制条件下(例如粒子半径较小且电迁移率的值较小是情况),通过OBrien-White公式计算的电位的结果会影响离子强度的曲线,但是在另外一些限制条件下(粒子半径较大且电迁移率的值偏大),电迁移率和电位随着离子强度变化的曲线很相近。将电迁移率与和电位与离子强度依赖关系之间出现极大值的理论计算值与实验数值比较分析,阐述了离子效应对界面电位变化的具体影响。  第二部分主要研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在乳液界面吸附过程。首先实验检测了十六烷乳液的电迁移率在不同离子强度下随着体系pH值和SDS浓度变化的规律。实验中观察到电位是否出现极大值依赖于体系参数。同时结合十六烷-水界面的SHG实验和Zeta电位实验推测了阴离子表面活性剂SDS在界面的分子结构和吸附过程。研究结果为分子层次上进一步丰富和完善界面双电层理论提供了实验和理论支持。  第三部分为阳离子表面活性剂分子在乳液界面吸附过程的研究。这部分工作通过借助SHG技术和Zeta电位手段探测了探针分子D289在含有阳离子表面活性剂的乳液上的吸附行为。考察的阳离子表面活性剂包括Bola、LTAB、Gemini、和DDAB分子。SHG实验结果表明,Bola型分子在乳液表面吸附时与其他几种阳离子分子之间的信号有明显差异,并且通过D289分子在乳液界面的吸附密度可以来解释此差异性。研究结果表明竞争吸附和链链相互作用对表面活性剂分子在乳液表面的吸附过程有重要作用。同时,这一研究也表明了表面活性剂分子的构型对吸附动力学行为有重要影响。  第四部分为两性表面活性剂分子在乳液界面的吸附过程的研究。实验选取了两种两性表面活性剂分子,一种是头基外侧带正电的表面活性剂分子NPC16,另一种是头基外侧带负电的表面活性剂SNC16,实验结果表明,两种两性表面活性剂分子在水油乳液表面的吸附行为有一定的差异,但是差异并不显著。总体上来说,NPC16分子比SNC16分子更容易吸附在乳液表面。  综上所述,本论文将SHG方法和Zeta电位测量方法相结合,研究了阴离子、阳离子、两性表面活性剂分子在乳液界面的吸附动力学过程,为明确表面活性剂分子在界面的吸附行为提供了理论和实验指导,同时为从分子层次理解其他界面吸附过程的机理提供了一种简便、灵敏的方法。
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