非水溶液中表面活性剂热力学性质的量热法研究

摘要

表面活性剂是一类非常重要的精细化工产品,它具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、洗涤、匀染、润滑、渗透、抗静电、防腐蚀、杀菌等多方面的作用和功能,被形象地称为“工业味精”。
　　 对于表面活性剂在水溶液中的性质,国内外学者已做了大量的研究工作,对其性质的认识和了解已经比较深入。相对于表面活性剂的水溶液,表面活性剂非水溶液性质的研究还很少。
　　 表面活性剂在非水溶液中的临界胶束浓度(CMC)及热力学性质,是表面活性剂性质研究的新课题,随着生物工程的快速发展,以及反胶团萃取的广泛应用,非水介质的中胶束和微乳液,在实际应用越来越受到人们重视,研究表面活性剂在非水溶液中的性质可以为进一步研究这些反应奠定理论基础,有重要的理论意义和广阔的应用前景。
　　 本文用微量量热法分别测定了非离子表面活性剂表面活性剂Tween80和Span80在非水溶液中的临界胶束浓度,进而获得了表面活性剂的热力学函数及其规律。具体研究内容如下:
　　 1.临界胶束浓度的确定及其变化规律
　　 用微量量热法分别测定了非离子表面活性剂Tween80和Span80在不同温度,不同浓度以及不同醇存在条件下的非水溶液中的热功率—时间曲线,从曲线转折点分别获取了两种表面活性剂的临界胶束浓度(CMC),结果表明:
　　 表面活性剂临界胶束浓度(CMC)在相同浓度、相同的醇的DMF体系中,随着温度的升高而减小；在相同浓度的醇及相同温度的DMF体系中,随着醇中碳原子数目的增加而减小；在相同温度及相同的醇的DMF体系中,随着醇的浓度的增加而减小。
　　 2.热力学函数的获得及其规律性讨论
　　 根据测得的不同温度和不同醇的浓度时的热功率—时间曲线上的面积,求得非水溶液中胶束形成过程的热效应,从而得到ΔHθm,运用表面活性剂热力学理论,计算出反应的ΔGθm和△Sθm。结果表明:
　　 在含有相同浓度、相同的醇的DMF体系中,△Hθm、△Sθm的值随着温度的升高而增加,ΔGθm的值随着温度的升高而降低；在相同温度及相同浓度的醇的DMF体系中,ΔHθm、ΔGθm、△Sθm的值均随着醇中碳原子数目的增加而降低；在相同温度及相同的醇的DMF体系中,ΔHθm、ΔGθm、△Sθm的值都随着醇的浓度的增加而减小。
　　 本文的创新之处
　　 1.非离子表面活性剂Tween80和Span80在助表面活性剂不同浓度的醇以及不同醇存在时的DMF体系中的临界胶束浓度(CMC)及热力学性质的获得及其规律的研究,是表面活性剂性质研究的新课题。
　　 2.利用微量量热法研究在非水溶液中表面活性剂,助表面活性剂及溶剂的相互作用,根据热功率—时间曲线获得CMC及胶束形成过程的热效应,得到胶束形成焓ΔHθm,进而计算出反应的△Gθm、ΔSθm,这是获得CMC和热力学函数的新方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1 表面活性剂概况

2 表面活性剂的分类

2.1 阴离子性表面活性剂

2.2 阳离子表面活性剂

2.3 两性离子表面活性剂

2.4 非离子表面活性剂

2.5 孪连表面活性剂

2.6 特殊类型的表面活性剂

3.表面活性剂的性能

3.1 临界胶束浓度(CMC)

3.2 反胶束(reverse micelle)

3.3 H.L.B值(Hydrophile Lipophile Balance)

3.4 浊点(cloud point)

3.5 克拉夫点(Klafft point)

4.表面活性剂的应用

4.1 表面活性剂在纳米材料方面的应用

4.2 表面活性剂在化学催化中的应用

4.3 表面活性剂在电镀工业中的应用

4.4 表面活性剂在油田中的应用

4.5 表面活性剂在农业中的应用

4.6 表面活性剂在造纸工业中的应用

4.7 表面活性剂在其它行业的应用

5 临界胶束浓度的测定方法

5.1 表面张力法

5.2 电导率法

5.3 紫外分光光度法测定

5.4 染料吸附法

5.5 密度法

5.6 荧光法

5.7 微量量热法

5.8 其他测量临界胶束浓度的方法

6 反胶束概况及其应用

6.1 反胶束在染色方面的应用

6.2 反胶束在蛋白质的提取及活性以及变性蛋白酶复原方面的研究

6.3 反胶束在萃取方面的应用

6.4 反胶束在其他行业的应用

7 本课题的研究意义

8 本课题的主要研究内容

9 本文的创新之处

第二章 非水溶液中表面活性剂热力学性质的量热法研究

1 实验部分

1.1 实验仪器

1.2 药品和试剂

1.3 溶液配制

1.4 实验方法

2.结果与讨论

2.1 临界胶束浓度的确定

2.2 胶束标准形成焓的测定及规律性讨论

2.3 胶束形成的标准自由能变及熵变的计算及规律性讨论

2.4 结论

参考文献

发表论文

致谢