表面活性劑在固液界面的吸附

1、表面活性劑在固液界面上的吸附表面活性劑定義：指加入少量能使其溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì)。 其分子結(jié)構(gòu)具有兩親性：一端為親水基團(tuán)，另一端為疏水基團(tuán)。分類：離子型表面活性劑（包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑）、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復(fù)配表面活性劑、其他表面活性劑等。吸附劑：具有吸附能力的固體物質(zhì)。（固體）吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)。（表面活性劑） 物理吸附：吸附劑與吸附質(zhì)之間以范德華力相互作用而發(fā)生吸附?；瘜W(xué)吸附：吸附劑與吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成化學(xué)鍵的吸附。概述吸附量mVccmx0吸附等溫線L型： 在溶液濃度很小時(shí)吸附上升速度較 快，隨濃度增加，上升速度逐步下降，最后

2、趨于平和。 許多表面活性劑在非極性的低能固體表面上的吸附等溫線呈L型。LS型：（雙平臺(tái)型） 吸附在低濃度時(shí)快速上升并達(dá)到第一平臺(tái)，一定范圍內(nèi)吸附濃度變化不大；溶液濃度繼續(xù)上升至某一值時(shí)吸附陡然上升，然后趨于極限吸附量，形成二吸附平臺(tái)。S型： LS型的特例。在低濃度時(shí)吸附量很小，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定濃度，吸附量陡然上升，然后趨向一個(gè)極限值。表面活性劑在固液界面的吸附方式（1）離子交換吸附固體表面的反離子被同電荷符號的表面活性劑離子取代而引起的吸附。（2）離子配對吸附固體表面未被反離子占據(jù)的部位與表面活性劑離子因電性作用而引起的吸附。（3）形成氫鍵引起的吸附固體表面和表面活性劑的某些基團(tuán)間形成氫鍵而引起的吸

3、附。（4）疏水作用引起的吸附疏水作用引起的吸附表面活性劑的疏水基間相互作用以及逃離水的趨勢，使得表面活性劑達(dá)到一定濃度后會(huì)以相互締合狀態(tài)吸附。（5）電子極化引起的吸附表面活性劑分子中富電子芳環(huán)與固體表面強(qiáng)正電子位之間的作用而引起的吸附。（6）色散力引起的吸附固體與表面活性劑之間因范德華力引起的吸附。這類機(jī)制的吸附量隨表面活性劑分子量增加而增加。（7）化學(xué)鍵力引起的吸附如果被吸附物中含具有孤對電子的原子，例如N、O、P、S等，它們可與某些金屬原子形成共價(jià)鍵，即發(fā)生化學(xué)吸附。表面活性劑在固液界面的吸附機(jī)理-二階段模型第一階段：表面活性劑離子或分子通過靜電引力或范德華力與固體表面吸附位直接作用而被吸

4、附。吸附平衡：固體空吸附位+單體吸附單體第二階段：表面活性劑在溶液中達(dá)到一定濃度以上，以表面膠束或半膠束的形式吸附于固體表面。吸附平衡： (n-1)單體+吸附單體表面膠束n為表面膠束聚集數(shù)也即LS型。用此機(jī)理解釋各類表面活性劑固液吸附等溫線：第一階段，由于固體表面吸附位數(shù)量的限制，單體吸附隨表面活性劑溶液濃度增加很快趨于飽和。第二階段，溶液濃度再增加，表面活性劑在固體表面上濃集是因?yàn)槠涫杷湹木喓希撮_始形成膠束或半膠束而使吸附量再次增加。表面膠束開始大量形成的濃度一般是在比CMC稍低的區(qū)域，在這個(gè)濃度區(qū)域中吸附量是急劇增加的，溶液在達(dá)到CMC后，在溶液中大量形成膠束，溶液中單體濃度不再隨溶液

5、總濃度增加而變，表面活性劑在固液界面上的吸附也基本不變，趨于飽和吸附狀態(tài)。a) 如果表面活性劑在溶液中的濃度達(dá)不到疏水締合的濃度范圍，即只發(fā)生單體吸附，則吸附等溫線為L型。b) 如果表面活性劑的疏水效應(yīng)強(qiáng)，在低濃度時(shí)就可疏水締合，則單體吸附和疏水效應(yīng)在同一濃度區(qū)發(fā)生，吸附等溫線也將是L型。c) 如果表面活性劑與固體表面的相互作用較弱，或固體的表面吸附位少，則第一階段的單體吸附量少，吸附等溫線第一平臺(tái)幾乎不出現(xiàn)，則等溫線呈S型。影響表面活性劑在固液界面上吸附的因素（1）表面活性劑的性質(zhì)表面活性劑的性質(zhì)主要指親水基和疏水基的特點(diǎn)。離子表面活性劑的親水基帶有電荷，易于與其帶相反電荷的固體表面吸附。a

6、 ) 對各種類型的表面活性劑同系物一般來說隨碳原子數(shù)增加，吸附量增加。b ) 含聚氧乙烯基的非離子表面活性劑，其聚氧乙烯基數(shù)目越大，吸附量越小，因?yàn)镃MC濃度變大。（2）溫度 a ) 離子型表面活性劑在固液界面上的吸附量一般隨溫度升高而降低。溫度升高在水中溶解度增加與水的親和性增強(qiáng)；在固體表面吸附趨勢減弱吸附量減少b ) 非離子型表面活性劑在溫度較低時(shí)易溶于水，溫度上升到其濁點(diǎn)時(shí)則析出，因而其在固體表面上的吸附量是隨著溫度上升而增加的。（3）介質(zhì)的pH值主要是因?yàn)楣腆w表面電性質(zhì)隨pH值不同而變化。a ) 吸附劑在高pH值時(shí)表面帶負(fù)電荷，在低pH值時(shí)則帶正電荷；也即此種吸附劑的表面性質(zhì)是兩性的。

7、隨不同pH有不同的電性。b ) 在高pH值時(shí)易吸附陽離子表面活性劑，在低pH值時(shí)易吸附陰離子表面活性劑。（4）固體表面性質(zhì)（吸附質(zhì)性質(zhì)）分類：具有強(qiáng)烈?guī)щ娢轿坏奈絼ü杷猁}、氧化鋁等）、極性吸附劑（中性溶液中的棉花、聚酯）、非極性吸附劑（石蠟、聚四氟乙烯等）。a）離子型表面活性劑與吸附劑表面所帶電荷相同時(shí)則難被吸附，但隨表面活性劑濃度增加，可以形成S型等溫線b）帶電固體表面總是易于吸附帶反號電荷的離子型表面活性劑，易獲得L型或LS型等溫線（5）無機(jī)鹽的影響a ) 無機(jī)鹽溶液中加入中性無機(jī)鹽，會(huì)使離子型表面活性劑在固體上更易吸附，最大吸附量也會(huì)有所增加。這是因?yàn)椋阂环矫鏌o機(jī)鹽的存在壓縮雙電層，被吸附的表面活性劑離子間斥力減小，可排列更緊密；另一方面是可以降低表面活性劑的CMC，利于吸附進(jìn)行。b ) 陰、陽離子型表面活性劑混合后，吸附量比單個(gè)表面活性劑明顯增加。表面活性劑在固液界面吸附的應(yīng)用（1）改變固體表面潤濕性（2）金屬表面的腐蝕抑制作用金屬表面與水或腐蝕性介質(zhì)接觸可因電化學(xué)作用或金屬表面的不均勻面引起腐蝕。加入緩蝕劑，對使其在金屬表面形成吸附層，將水與腐蝕介質(zhì)隔開，可起到防腐蝕的作用。（3）對固體表面性質(zhì)的影響以離子交換機(jī)理吸附離子型表面活性劑時(shí)，固體表面電動(dòng)電勢不會(huì)發(fā)生變化，以離子配對機(jī)