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?平衡/動態表面張力測定:煤基C10~13MADS VS2A1

來源:印染助劑 瀏覽 959 次 發布時間:2023-10-31

烷基二苯醚雙磺酸鈉(MADS)是二苯醚與烯烴經烷基化反應、磺化反應,最后中和得到的產物,其中烯烴源于石化資源,全部依賴進口。目前我國煤制油費托合成產物中含有50%以上的烯烴,可替代進口石油基烯烴用以制備MADS。本實驗采用費托合成產物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、動態表面張力,并與石油基支鏈十二烷基二苯醚雙磺酸鈉(2A1)進行對比。


操作方法


平衡表面張力


采用表面張力儀進行測量。用去離子水配制C10~13MADS和2A1溶液,靜置24 h,在(25.0±1.0)℃下采用吊片法進行測量。測量前采用超純水對儀器進行校準。


動態表面張力


使用動態表面張力儀用泡壓法進行測定。C10~13MADS和2A1樣品溶液質量濃度為1.0 g/L,測量前靜置24 h;測試溫度為(25.0±1.0)℃,有效時間為0.01~250.00 s。


結果


平衡表面張力


表面活性劑降低溶液表面張力的2個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弱。pC20為使溶液表面張力降低20 mN/m時所需質量濃度的負對數,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


由表1可以看出,2A1的cmc低于C10~13MADS,即形成膠束的能力更強,這是由于2A1的親水性低于C10~13MADS,疏水作用強,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。對于碳氫鏈型表面活性劑,氣/液界面處的—CH3密度對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十二烯為原料制備的,其疏水鏈的—CH3密度大于煤基C10~13MADS。


動態表面張力


在實際應用中,時間快慢起著關鍵性作用。比如,在泡沫的生成過程中,表面張力的降低會使液膜更容易形成,同時也會使液膜不容易收縮和破壞,得到的泡沫就比較穩定。如果溶液的表面張力下降緩慢,相比之下,液膜擴展和破裂的速度快,表面活性劑不能發揮本身的作用。因此,對于非平衡情況下溶液表面性質的研究很有意義。


由圖2可以看出,在1 s內,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,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,并在結束時都未達到平衡。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表面張力與時間關系曲線


結論:


煤基C10~13MADS的表面活性、降低表面張力的速度都比2A1差。


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