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?平衡/動(dòng)態(tài)表面張力測定:煤基C10~13MADS VS2A1
來源:印染助劑 瀏覽 1105 次 發(fā)布時(shí)間:2023-10-31
烷基二苯醚雙磺酸鈉(MADS)是二苯醚與烯烴經(jīng)烷基化反應(yīng)、磺化反應(yīng),最后中和得到的產(chǎn)物,其中烯烴源于石化資源,全部依賴進(jìn)口。目前我國煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物中含有50%以上的烯烴,可替代進(jìn)口石油基烯烴用以制備MADS。本實(shí)驗(yàn)采用費(fèi)托合成產(chǎn)物C10~13餾分段為烷基化試劑,制備煤基C10~13MADS,測定平衡表面張力、動(dòng)態(tài)表面張力,并與石油基支鏈?zhǔn)榛矫央p磺酸鈉(2A1)進(jìn)行對(duì)比。
操作方法
平衡表面張力
采用表面張力儀進(jìn)行測量。用去離子水配制C10~13MADS和2A1溶液,靜置24 h,在(25.0±1.0)℃下采用吊片法進(jìn)行測量。測量前采用超純水對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。
動(dòng)態(tài)表面張力
使用動(dòng)態(tài)表面張力儀用泡壓法進(jìn)行測定。C10~13MADS和2A1樣品溶液質(zhì)量濃度為1.0 g/L,測量前靜置24 h;測試溫度為(25.0±1.0)℃,有效時(shí)間為0.01~250.00 s。
結(jié)果
平衡表面張力
表面活性劑降低溶液表面張力的2個(gè)主要特性是降低溶液表面張力的能力與降低溶液表面張力的效率。γcmc是表面活性劑溶液在臨界膠束濃度(cmc)處的表面張力,用于表征該樣品降低表面張力能力的強(qiáng)弱。pC20為使溶液表面張力降低20 mN/m時(shí)所需質(zhì)量濃度的負(fù)對(duì)數(shù),用于表征降低溶液表面張力的效率。圖1為C10~13MADS及2A1的表面張力曲線,從中獲得的表面性能參數(shù)列于表1。
圖1煤基C10~13MADS及2A1的表面張力曲線
表1煤基C10~13MADS及2A1的表面性能參數(shù)
由表1可以看出,2A1的cmc低于C10~13MADS,即形成膠束的能力更強(qiáng),這是由于2A1的親水性低于C10~13MADS,疏水作用強(qiáng),有利于形成膠束。2A1的pC20值大于煤基C10~13MADS,說明2A1在去離子水溶液中降低溶液表面張力的效率高于C10~13MADS。對(duì)于碳?xì)滏溞捅砻婊钚詣瑲?液界面處的—CH3密度對(duì)其表面活性起著很重要的作用,—CH3密度的增大有利于溶液表面張力的降低,同時(shí)γcmc值也逐步降低。由表1可以看出,煤基C10~13MADS的γcmc大于2A1,這是由于2A1是采用四聚丙烯得到的支鏈?zhǔn)樵现苽涞?,其疏水鏈的—CH3密度大于煤基C10~13MADS。
動(dòng)態(tài)表面張力
在實(shí)際應(yīng)用中,時(shí)間快慢起著關(guān)鍵性作用。比如,在泡沫的生成過程中,表面張力的降低會(huì)使液膜更容易形成,同時(shí)也會(huì)使液膜不容易收縮和破壞,得到的泡沫就比較穩(wěn)定。如果溶液的表面張力下降緩慢,相比之下,液膜擴(kuò)展和破裂的速度快,表面活性劑不能發(fā)揮本身的作用。因此,對(duì)于非平衡情況下溶液表面性質(zhì)的研究很有意義。
由圖2可以看出,在1 s內(nèi),煤基C10~13MADS和2A1的表面張力下降速度和幅度沒有明顯差異,在1~10 s內(nèi),2A1的表面張力下降速度和幅度變大,煤基C10~13MADS在10 s后才開始下降,并在結(jié)束時(shí)都未達(dá)到平衡。這可能是由于2A1的cmc低,游離的表面活性劑分子多,而且其有效碳鏈長度比較短,在氣/液界面吸附比較快,從而使得表面張力下降速度快。
圖2表面張力與時(shí)間關(guān)系曲線
結(jié)論:
煤基C10~13MADS的表面活性、降低表面張力的速度都比2A1差。