表面活性剂的表面张力及CMC的测定
做图得：
由图表可知，在表面张力为30N/m时曲线出现转折，故可求得CMC值为10-2.4mol/L=0.00298mol/L
水表面张力介绍 表面张力 表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，处于液体表面层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，合力表现为平行于液体界面的引力。表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。 1基本信息 多相体系中相之间存在着界面（interface）。习惯上人们仅将气-液，气-固界面称为表面(surface）。 表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。将水分散成雾滴，即扩大其表面，有许多内部水分子移到表面，就必须克服这种力对体系做功——表面功。显然这样的分散体系便储存着较多的表面能(surface energy）。 2相关数据 在293K下水的表面张力系数为72.75×10-3N·m-1，乙醇为22.32×10-3N·m-1，正丁醇为24.6×10-3N·m-1，而水-正丁醇（4.1‰）的界面张力为34×10-3N·m-1。 表面张力的测值通常有多种方法，实验室及教科书中，通常采用的测试方法为最大气泡压法。由于其器材易得，操作方法相对易于学生理解表面张力的原理，因而长期以来是教学的必备方法。 作为表面张力测试仪器的测试方法，通常有白金板法（du Nouy method)\白金环法（Wilhelmy plate method)\悬滴法\滴体积法\最大气泡压法等。 3测定方法 (1)表面张力法。表面张力测定法适合于离子表面活性剂和非离子表面活性剂临界胶束浓度的测定，无机离子的存在也不影响测定结果。在表面活性剂浓度较低时，随着浓度的增加，溶液的表面张力急剧下降，当到达临界胶束浓度时，表面张力的下降则很缓慢或停止。以表面张力对表面活性剂浓度的对数作图，曲线转折点相对应的浓度即为CMC。如果在表面活性剂中或溶液中含有少量长链醇、高级胺、脂肪酸等高表面活性的极性有机物时，溶液的表面张力-浓度对数曲线上的转折可能变得不明显，但出现一个最低值(图2—15)。这也是用以鉴别表面活性剂纯度的方法之一。 (2)电导法。本法仅适合于表面活性较强的离子表面活性剂CMC的测定，以表面活性剂溶液电导率或摩尔电导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转折点即CMC。溶液中若含有无机离子时，方法的灵敏度大大下降。 (3)光散射法。光线通过表面活性剂溶液时，如果溶液中有胶束粒子存在，则一部分光线将被胶束粒子所散射，因此测定散射光强度即浊度可反映溶液中表面活性剂胶束形成。以溶液浊度对表面活性剂浓度作图，在到达CMC时，浊度将急剧上升，因此曲线转折点即为CMC。利用光散射法还可测定胶束大小(水合直径)，推测其缔合数等。但测定时应注意环境的洁净，避免灰尘的污染。 (4)染料法。一些有机染料在被胶团增溶时。其吸收光谱与未增溶时发生明显改变，例如频那氰醇溶液为紫红色，被表面活性剂增溶后成为蓝色。所以只要在大于CMC的表面活性剂
广西纺织工业学校教案
在印染实际生产中，常采用对比法和模拟法对应用的助剂进行试验。 对比法是将样品（试样）与标样进行平行试验，一般用于测定印染助剂的应用性能。如：润湿性、乳化性等。 模拟法是模拟印染加工过程中的工艺条件进行小样试验，通过测定加工产品的有关性能来评判助剂的质量或生产适用性。主要用于工厂工艺适应性试验。 一、表面张力的测定 1、实验目的：使学生了解表面张力的测定方法 2、实验药品器材：表面张力仪、测量杯（直径大于8cm）玻璃仪器、表面活 性剂试样溶液。 3、试验步骤： 1）清洗仪器：用铬酸洗液浸洗铂金圆环和测量杯，后用蒸馏水冲洗至中性。2）校准仪器： 3）测定方法：用界面张力仪来测定，在恒温室内进行。 测量时，用待测液冲洗测量杯几次，后在待测液中部吸取大量试样于量杯中，使铂金圆环浸入测试液中部，调节拉力，使环上下两力平衡。圆环露出液面时形成一液膜，拉力增大到一定程度时，液膜破裂，读出此时刻度盘上的读数，即为试验表面张力值P。连续测试五次。 4）结果计算：取五次数值的平均值 表面张力ν＝P×F 校正因子F公式复杂，在此略。 二、水溶液pH值测定 1、实验目的：使学生了解溶液pH值的测定； 2、实验仪器药品：酸度计、磁力搅拌器、烧杯、容量瓶（100ml）温度计、水 浴锅、蒸馏水（无CO2）、标准缓冲溶液、试液 3、实验步骤
1）将被测液、标准缓冲溶液、洗涤用水调节在20±1℃，校准酸度计； 2）将待测试样溶液置于磁力搅拌器上搅拌30s，停止搅拌后插入电极，待指针稳定1min后读数。每个试样平行测定两次。 4、结果：取算术平均值，修约至0.1pH 三、润湿（渗透）性测试 帆布沉降法：将一定质量帆布放入一定浓度的助剂溶液中，帆布被溶液润湿增重而下沉，记下帆布从接触溶液到沉降所需时间。 1、实验目的：使学生掌握润湿性（渗透性）测试。 2、实验仪器药品：800ml高型烧杯、秒表、420号鱼钩、铁丝架、0.1％表面活性剂试样溶液、棉帆布试片（直径30mm，质量0.38～0.39g） 3、实验步骤：取500ml0.1％表面活性剂试样溶液置于800ml高型烧杯中，调温。用鱼钩钩住布片，另一端绑尼龙丝线，线端打一小圈，套入铁丝架底的小圆钩上，用镊子夹住布片，随铁丝架进入液面，达烧杯底中心，开始秒表计时。当帆布片从下沉至烧杯底部时，停表，记下沉降时间。实验结果：连续做3次，取平均值。 四、表面活性剂乳化力的测定 方法：分相法——将一定量的表面活性剂溶液与不溶于水的油类用机械方法搅拌或者振荡，使其成乳液，经过一定时间静置分层后，根据分离出来一定数量的油剂所需时间的长短来判断乳化力的大小。 1、实验目的：使学生了解乳化力的测定； 2、仪器药品：具塞量筒、秒表、液状石蜡、25g/L标准样品溶液、25g/L待测液； 3、实验步骤：分别量取25g/L标准样品溶液和待测试样溶液各20ml，置于100ml 具塞量筒中，加20ml液蜡，34℃水浴保温5min，剧烈摇动10次后静置1min，重复上述操作5次后静置并立即记下时间，至水相分离出10ml为止。 4、结果
实验一 表面活性剂的表面张力测定 基本原理 测量新形成的表面活性剂（吸附原已达平衡）液膜的表面张力，单管法装置简单，但实验精度不太理想。不过，采用不同半径的双毛细管方法并对实验结果进行修正的方法产生于1922年[1]， S.Sugden 所开展的这种方法可以获得较高的测量精度。在应用Laplace 公式推算表面张力时也略有差别。根据气泡附加压力?p =2γ/R ，当气泡形成半球状时曲率半径R 为最小，附加压力最大，液膜二边压差也最大。此压差也等于毛细管上升原理示意图（图2.13.1）中毛细管液柱的静压降。所以气泡法是毛细管上升原理的反向思维。只要毛细管足够细，玻璃管易润湿，弯月面可视为球形。达到平衡时，界面二侧的压力差可由Laplace 方程求得并等于毛细管中液柱的静压降： gh r R R p ργ γ=≈+=?2)11(21 由此得到毛细管上升法测定表面张力γ的基本公式： gh ργγ2 1= 式中ρ为液体密度，g 为重力加速度，h 为到达平衡时液柱上升的高度，r 为毛细管内半径。 当毛细管内气体压力增加，则液柱将随所加压力的增大而下降。最后在管端形成气泡，此时界面两测的压力差 p p p '-=? 此压力差便由电子微压计读出。由于实验时毛细管插入液体浓度不变，p '为一定值，故产生气泡时界面两侧的压力差仅与所加外压有关。因为根据毛细管足够细，玻璃管易润湿，弯月面可视为球形。所以气泡的半径为R 时有 R p γ 2= ? 单管法：γi /γ水=?p i /?p 水，双管法：γi /γ水=（?h 1,i -?h 2,i ）/ (?h 1,水-?h 2,水)。而根据Gibbs 吸附公式可以计算表面吸附量： dc d RT c dc c RT d d d A n i i γγμγ?-=?-=- ==Γ-∑ 1
学号：201214140123 基础物理化学实验报告 实验名称：溶液表面张测定 12届药学班级1组号 实验人姓名：李楚芳 同组人姓名：罗媛，兰婷 指导老师：邓斌 实验日期：2014-05-30
湘南学院化学与生命科学系 一、 实验目的： 1．加深理解表面张力的性质，表面吉布斯能的意义以及表面张力和吸附的关系。 2. 掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。 二、 主要实验原理，实验所用定律、公式以及有关文献数据： 当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化。根据能量最低原理，若溶液质能降低溶剂的表面张力，则表面层溶质的浓度应比溶液内部的浓度大；如果所加溶质能使溶剂的表面张力增加，那么，表面层溶液质的浓度应比内部低。这种现象为溶液的表面吸附。用吉布斯公式(Gibbs )表示： T c σ )d d (RT c Γ- = (1)式 式中，Г为表面吸附量(mol.m -2)；σ为表面张力（J.m -2）；Ｔ为绝对温度（Ｋ）；Ｃ为溶液浓度（mol/L ）；)(dc d σ T 表示在一定温度下表面张力随浓度的改变率。
当 )( dc d σ T < 0，Г>0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附作用。 )( dc d σ T >0，Г<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的 浓度小于内部的浓度，称为负吸附作用。 可见，通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。 本实验采用最大气泡压力法测定正丁醇水溶液的表面张力值。将欲测表面张力的液体装入试管中，使毛细管的端面与液面相切，液体即沿毛细管上升，直到液柱的压力等于因表面张力所产生的上升力为止。若管内增加一个与此相等的压力，毛细管内液面就会下降，直到在毛细管端面形成一个稳定的气泡；若所增加的压力稍大于毛细管口液体的表面张力，气泡就会从毛细管口被压出。可见毛细管口冒出气泡的需要增加的压力与液体的表面张力成正比。 σ=K △p 式中K 与毛细管的半径有关，对同一支毛细管是常数，可由已知表面张力的液体求得。本实验通过蒸馏水来测得。 由实验测得不同浓度时的表面张力，以浓度为横坐标，表面张力为纵坐标，得σ-c 图，过曲线上任一点作曲线的切线和水平线交纵坐标于b1，b2两点，则曲线在该点的斜率为 c b b c 0b b d d 2121c σ--=--=
表面活性剂含量测定方法 1.阴离子表面活性剂含量测定（两相滴定） 1.1主要试剂 （1）十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），分析纯； （2）十二烷基磺酸钠，分析纯； （3）二氯甲烷（CH2Cl2）、硫酸钠、浓硫酸，百里酚蓝（T.B.）、次甲基蓝（M.B.）分析纯； （4）百里酚蓝（T.B.）贮藏液：称取0.05g百里酚蓝，溶于50ml20%乙醇中，待溶解后过滤，滤液用水稀释至500ml； （5）次甲基蓝（M.B.）贮藏液：称取0.036g次甲基蓝，用蒸馏水溶解合并，转入1L容量瓶中，加水稀释至刻度； （6）混合指示剂：混合225ml百里酚蓝（T.B.）贮藏液和30ml次甲基蓝（M.B.）贮藏液，用水稀释至500ml； （7）酸性硫酸钠溶液：称取100g硫酸钠和12.6ml浓硫酸，用蒸馏水溶解合并，转入1L容量瓶中，加水稀释至刻度； （8）十二烷基磺酸钠标准溶液：称取1.06~1.12g十二烷基磺酸钠（准确至0.0001g），用蒸馏水溶解，转入1L容量瓶中，加水稀释至刻度， 其浓度为C1=取样质量*样品纯度/272.38，单位mol/L； （9）C TAB阳离子表面活性剂标准溶液：称取CTAB0.36~0.37g（准确至 0.0001g），用蒸馏水溶解，转入1L容量瓶中，加水稀释至刻度，其 准确浓度C2可用十二烷基磺酸钠标准溶液标定； 1.2实验原理 阴离子型表面活性剂的测量，其原理是亚甲基蓝无机酸盐属于阳离子染料，溶于水而不溶于氯仿，但阴离子活性物与亚甲基蓝反应生成的络合物溶于氯仿。用CTAB阳离子表面活性剂标准溶液滴定溶液中的阴离子活性物，当接近终点时，
阳离子表面活性剂与络合物发生复分解反应，释放出亚甲基蓝，蓝色逐渐从氯仿层转移到水层，当氯仿层与水层为同一蓝色时为滴定终点。 1.3 实验步骤 取10ml阴离子表面活性剂溶液于100ml具塞量筒中（或碘量瓶、分液漏斗），加入混合指示剂及酸性硫酸钠各5ml，加水使水相保持在30ml，加入15ml二氯甲烷，摇匀后静置，用浓度为C2的CTAB标准溶液滴定，下相由浅紫灰色变为明亮的黄绿色即为终点，临近终点时上相逐渐变为无色，有助于避免滴定过量。 测定样品的浓度C=CTAB标准溶液体积*C2/10 注意：二氯甲烷具有弱毒性，且易于挥发，滴定过程应在通风橱中进行，操作人员需戴手套。 2.两性离子表面活性剂含量测定 2.1 所需试剂 （1）磷钨酸、盐酸、硝酸、硫酸、硝基苯均为分析纯； （2）乙醇95%； （3）海明1622、二硫化蓝VN-150； （4）十二烷基硫酸钠，分析纯; （5）溴化底米迪鎓； （6）刚果红指示剂； （7）苯并红紫4B指示剂（溶解0.1g苯并红紫4B（特级试剂）于纯水中，稀释至100mL）。 2.2．方法原理 在酸性条件下甜菜碱类两性活性剂和苯并红紫4B络合成盐。这种络盐溶在过量的两性表面活性剂中，即使酸性，在苯并红紫4B的变色范围也不呈酸性色。两性表面活性剂在等电点以下的pH溶液中呈阳离子性，所以同样能与磷钨酸定量反应，并生成络盐沉淀，而使色素不显酸性色。
17种常用表面活性剂 月桂基磺化琥珀酸单酯二钠（DLS） 一、英文名：Disodium Monolauryl Sulfosuccinate 二、化学名：月桂基磺化琥珀酸单酯二钠 三、化学结构式: ROCO-CH2-CH(SO3Na)-COONa 四、产品特性 1. 常温下为白色细腻膏体，加热后（>70℃）为透明液体； 2. 泡沫细密丰富；无滑腻感，非常容易冲洗； 3. 去污力强，脱脂力低，属常见的温和性表面活性剂； 4. 能与其它表面活性剂配伍，并降低其刺激性； 5. 耐硬水，生物降解性好，性能价格比高。 五、技术指标： 1.外观（25℃）纯白色细腻膏状体 2.含量（%）：48.0—50.0 3.Na2SO3（%）：≤0.50 4.PH值（1%水溶液）： 5.5—7.0 六、用途与用量： 1.用途：配制温和高粘度高度清洁的洗手膏（液）、泡沫洁面膏、泡沫洁面乳、泡沫剃须膏，也可配制爽洁无滑腻的泡沫沐浴露、珠光香波等。 2.推荐用量：10—60%。 脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠MES 一、英文名：Disodium Laureth(3) Sulfosuccinate 二、化学名：脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠 三、化学结构式：RO(CH2CH2O)3COCH2CH(SO3Na)COONa 四、产品特性： 1.具有优良的洗涤、乳化、分散、润湿、增溶性能； 2.刺激性低，且能显著降低其他表面活性剂的刺激性； 3.泡沫丰富细密稳定；性能价格比高； 4.有优良的钙皂分散和抗硬水性能； 5.复配性能好，能与多种表面活性剂和植物提取液（如皂角、首乌）复配，形成十分稳定的体系，创制天然用品； 6.脱脂力低，去污力适中，极易冲洗且无滑腻感。 五、技术指标：
中国石油大学（油田化学基础实验）实验报告 实验日期：成绩： 班级：石工学号：1302姓名：教师： 同组者： 表面活性剂的性能测定及评价 一．实验目的 1、了解用指示剂和染料通过显色反应鉴别表面活性剂类型的原理和方法； 2、了解离子型表面活性剂克拉夫特点和非离子表面活性剂浊点的测定方法及不同类型表面活性剂的性质； 3、学会一种表面活性剂的界面张力的测定原理和方法，并掌握由表面张力计算临界胶束浓度（CMC）的原理和方法，学习Gibbs公式及其应用； 4、学会表面活性剂溶液与原油的油水界面张力的测定原理和方法，并掌握超低界面张力在三次采油中的作用机理； 5、学会观察表面活性剂溶液与原油混合后的乳化现象，并掌握不稳定体系数法评价表面活性剂的乳化能力。 二．实验原理 表面活性剂分子是由亲水性的极性基团和憎水性的的非极性基团所组成的有机化合物，当它们一低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由能明显降低。 1、表面活性剂类型的鉴别 不同类型的表面活性剂具有不同的性质，因此可采用不同的方法将它们鉴别出来。离子表面活性剂可利用他们的离子反应来鉴别，非离子表面活性剂则利用其与金属离子形成络合物的颜色来鉴别。 亚甲基蓝属阳离子型有色物，在容量分析中可作指示剂使用，当它遇阴离子表面活性剂时，生成不溶于水而溶于氯仿的产物，使氯仿层色泽变深；如果实验液中含有阳离子表面活性剂，由于阴阳离子表面活性剂的结合，使亚甲基蓝脱离
阴离子表面活性剂而从氯仿中重新回到水中，使氯仿色泽变浅。 2、表面活性剂克拉夫特点和浊点 离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温度升高而逐渐增加，当到达某特定温度时，溶解度急剧陡升，把该温度称为临界溶解温度又称克拉夫特点。 浊点是非离子表面活性剂的一个特性参数，其受表面活性剂的分子结构和共存物质的影响。表面活性剂在水溶液中，当温度升到一定值时，溶液中出现浑浊，而不完全溶解的现象，此时的温度称为浊点温度。 3、表面活性剂的表面张力及CMC的测定 由于净吸引力的作用，处于液体表面的分子倾向于到液体内部来，因此液体表面倾向于收缩。要扩大面积，就要把内部分子移到表面来，这就要克服净吸引力作功，所作的功转变为表面分子的位能。单位表面具有的表面能叫表面张力。 在一定温度、压力下纯液体的表面张力是定值。但在纯液体中加入溶质，表面张力就会变化。若溶质使液体的表面张力升高，泽荣指在溶液相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。这种溶质在溶液相内部和溶液相表面浓度不同的现象叫吸附。 在一定温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯吸附等温式表示： Γ= 式中Γ-吸附量（mol/L） c-吸附质在溶液内部的浓度（mol/L） -表面张力（N/m） R-通用气体常数（） T-绝对温度（K） d/dc<0,溶质为正吸附；反之，溶质为负吸附。通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出-c曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的d/dc,将此值代入公式可求出此浓度
AEO-7 化学组成：脂肪醇聚氧乙烯(7)醚 产品规格： 外观：(25°C)；无色或微黄色透明液体 溶解性：易溶于水 HLB值：12-12.5 PH 值：6-7 浊点(1%aq.)：47-56°C 特性与用途：具有良好的乳化性，分散性和去污性，广泛用作洗涤剂和工业表面活性剂。 AEO-9 化学组成：脂肪醇聚氧乙烯(9)醚 产品规格： 外观：(25°C)；白色膏状物 溶解性：易溶于水 PH 值：6-7 HLB值：12.5 浊点：75-81°C 特性与用途：本品具有良好的乳化、去污、净洗等性能，广泛用于配制民用洗涤剂，用作工业乳化剂和金属清洗剂等。 AEO-15(平平加OS-15) 化学组成：脂肪醇聚氧乙烯(15)醚 产品规格： 外观：白色膏体 溶解性：易溶于水 PH值：6-7 HLB值：14.5 浊点：≥100°C 特性与用途：本品除具有乳化、分散、净洗等性能外，还具有独特的润湿性能，是良好的水溶性乳化剂，耐酸碱和硬水，广泛用于印染工业的退煮漂、染色、印花等工序，作渗透、匀染、分散和净洗剂，也是化纤油剂的主要成分，在金属加工做金属净洗剂，在制革工业中做乳化剂、净洗剂、脱脂剂。 AEO-20(平平加O-20) 化学组成：脂肪醇聚氧乙烯醚 产品规格： 外观：白色固体 溶解性：易溶于水 浊点：(5%CaCl12)≥85°C PH 值：6-7 HLB值：16.5 特性与用途：具有良好的乳化、分散、净洗和润湿性能，在印染工业中做匀染剂和煮炼助剂，印花净洗剂和原毛洗涤剂中的乳化剂，在一般工业做乳化剂，对矿、植物油有较好的乳化性能。 乳化剂SE-10
化学组成：硬脂酸聚氧乙烯(10)酯 产品规格： 外观：蜡状软固体 溶解性：分散于水中 PH 值：6-7 HLB值：12 滴点：27±2°C 特性与用途：具有良好的乳化性和增稠作用，对纤维有柔软作用。适用于化妆品，膏体鞋油等产品的乳化，制得产品均匀细腻，是纺织乳蜡的重要组分，对化纤具有抗静电作用。 乳化剂LAE-9 化学组成：月桂酸聚氧乙烯(9)酯 产品规格： 外观(25℃)：无色透明液体 溶解性：易溶于水 PH值：6-7 浊点:34~40℃ 特性与用途：合成纤维油剂组份之一，对纤维具有良好的集束，抱合、柔软、平滑作用及抗静电性能。一般工业中用作乳化剂、净洗剂。 NP-4(OP-4) 化学组成：烷基酚聚氧乙烯(4)醚 产品规格： 外观：无色透明液体 溶解性：易溶于油和多种有机溶剂 PH 值：6-7 HLB值：5.0 水数：15-20ml 特性与用途：本品为亲油型乳化剂，用于W/O乳液的制备。在一些有机合成反应中作为反应介质，可缩短反应时间，提高反应转化率，如在塑料聚氯乙烯聚合时，作为整料剂，不仅能使聚氯乙烯成型颗粒均匀，且可杜绝反应物粘锅形象。NP-6(OP-6) 化学组成：烷基酚聚氧乙烯(6)醚 产品规格： 外观：无色透明液体 溶解性：溶于油及有机溶剂，在水中呈分散状 PH 值：6-7 HLB值：10.9 水数：26-35ml 特性与用途：本品具有较好的乳化性能和良好的抗静电作用。用作煤矿井下塑料制品传送带的抗静电剂，可消除其运作中生产的静电感应，杜绝电火花现象，有利于安全生产。在一般工业中可用作乳化剂。 NP-7(OP-7) 化学组成：烷基酚聚氧乙烯(7)醚 产品规格：
阴离子表面活性剂的测定 亚甲蓝分光光度法 GB7497-37 阴离子表面活性剂是普通合成洗涤剂的主要活性成分，使用最广泛的阴离子表面活性剂是直链烷基苯磺酸钠（LAS）。本方法采用LAS 作为标准物，其烷基碳链在C10～C13之间，平均碳数为12，平均分子量为344.4。 1 适用范围 本标准规定了测定水溶液中的阴离子表面活性剂的亚甲蓝分光光度法。 本方法适用于测定饮用水、地面水、生活污水及工业废水中的低浓度亚甲蓝活性物质（MBAS），亦即阴离子表面活性物质。在实验条件下，主要被测物质是LAS、烷基磺酸钠和脂肪醇硫酸钠，但可能存在一些正的和负的干扰。 当采用10mm光程的比色皿，试份体积为100ml时，本方法的最低检出浓度为0.05mg/LLAS,检测上限为2.0mg/LLAS。 2 原理 阴离子染料亚甲蓝与阴离子表面活性剂作用，生成蓝色的盐类，统称亚甲蓝活性物质（MBAS）。该生成物可被氯仿萃取，其色度与浓度成正比，用分光光度计在波长652nm处测量氯仿层的吸光度。 3 试剂 3.1 氢氧化钠（NaOH）：1mol/L
3.2 硫酸（H2SO4）：0.5mol/L 3.3 氯仿（CHCl3） 3.4 直链烷基苯磺酸钠贮备溶液 秤取0.100g标准物质LAS（平均分子量344.4），准确至0.001g，溶于50ml水中，转移到100ml容量瓶中，稀释至标线并混匀。每毫升含1.00mgLAS。保存于4°C冰箱中。如需要，每周配置一次。 3.5 直链烷基苯磺酸钠标准溶液 准确吸取10.00ml直链烷基苯磺酸钠贮备溶液（3.4），用水稀释至1000ml，每毫升含10.0?gLAS。当天配置。 3.6 亚甲蓝溶液 先秤取50g一水磷酸二氢钠（NaH2PO4·H2O）溶于300ml水中，转移到1000ml容量瓶内，缓慢加入 6.8ml浓硫酸（H2SO4,ρ=1.84g/ml），摇匀。另秤取30mg亚甲蓝（指示剂级），用50ml水溶解后也移入容量瓶，用水稀释至标线，摇匀。此溶液贮存于棕色试剂瓶中。 3.7 洗涤液 秤取50g一水磷酸二氢钠（NaH2PO4·H2O）溶于300ml水中，转移到1000ml容量瓶内，缓慢加入6.8ml浓硫酸（H2SO4,ρ=1.84g/ml），用水稀释至标线。 3．8 酚酞指示剂溶液 将1.0g酚酞溶于50ml乙醇[C2H5OH,95%(V/V)]中，然后边搅拌边加入50ml水，滤去形成的沉淀。
浙江万里学院生物与环境学院 化学工程实验技术实验报告 实验名称：溶液表面张力的测定 （1）实验目的 1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术 2、通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解 3、学习使用Matlab处理实验数据 （2）实验原理 1、表面自由能：从热力学观点看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使
体系总的自由能减小的过程。如欲使液体产生新的表面A ?，则需要对其做功。功的大小应与A ?成正比：-W=σA ? 2、 溶液的表面吸附：根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶 质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。Gibbs 用热力学的 方法推导出它们间的关系式 T c RT c )(??-=Γσ (1)当0 0，溶质能减少溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附，此类物质叫表 面活性物质。（2）当0>??? ????T c σ时，Γ<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面 层的浓度小于内部的浓度，称为负吸附，此类物质叫非表面活性物质。由 T c RT c )(??- =Γσ 可知：通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓 度下溶液的表面吸附量。 3、 饱和吸附与溶质分子的横截面积：吸附量Γ浓度c 之间的关系，有Langmuir 等温方程式表示：c K c K ·1·+Γ=Γ∞ 4、 最大泡压法： （3） 实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等 按编号顺序添入图下面相应位置： 图11－4 最大气泡法测表面张力装置
实验四：表面活性剂泡沫性的测定 一、实验目的： 泡沫性是表面活性剂很重要的一个性质，通过实验学习表面活性剂泡沫性的简易测试方法，并熟悉常用表面活性剂的泡沫性能。 二、实验原理： 泡沫是一种有大量气体分散在液体连续相中的分散体系。绝对纯净的液体不会产生泡沫，只有加入表面活性剂等物质，才能形成气泡。这是因为气泡表面能吸附表面活性剂分子，当这些定向排列于气泡表面的分子达到一定浓度时，气泡壁就形成一层坚固的薄膜，使气液表面张力下降。 除低泡表面活性剂外，一般表面活性剂水溶液都具有丰富的泡沫。商品助剂中是否存在表面活性剂的组分，最简单的测试方法是测试其是否具有泡沫产生。 国标中合成洗涤剂发泡力的测试是通过一定体积的液体以一定流速落下时，与预先加入的一定量的试液产生冲击搅拌作用，从而产生泡沫。但国标方法比较费时，不适用于快速测定、比较多种表面活性剂或合成洗涤剂的泡沫性能。利用冲击搅拌产生泡沫的原理，可以对一定质量分数的表面活性剂或合成洗涤剂溶液，以相同力度、同一方向摇晃溶液，使其产生泡沫，测量泡沫的高度，即可快速测定、比较多种表面活性剂或合成洗涤剂的泡沫性能。泡沫高度=泡沫下边缘与泡沫顶点的平均高度（mm），并在5min末再读取第二次读数。用新的试液重复以上试验至少3次以上，每次试验前必须用试液润洗管壁。结果以起始或5min 末的泡沫高度表示，取至少3次误差在允许范围内的结果的平均值作为最后结果。 每次测试的水硬度、试液浓度、测定温度可按产品标准的要求予以改变，但应在实验报告中说明。 三、实验试剂： K12的水溶液（1%）、AEO-9的水溶液（1%）、AES的水溶液（1%）、LAS的水溶液（1%）、甜菜碱的水溶液（1%）、咪唑啉的水溶液（1%）、硫酸镁、氯化钙。 具塞比色管、比色管架、小烧杯、250mL烧杯、玻璃棒、电子称、温度计、1000mL容量瓶、25mL移液管、刻度尺。 四、实验步骤： 1、150mg/L硬水的配制：称取硫酸镁0.143g，氯化钙0.132g，溶解于1000mL容量瓶中，加蒸馏水至刻度，摇匀。 2、试液的配制：称取1.0g试样于烧杯中，加硬水至100.0g，用玻璃棒小心搅拌溶解。 3、泡沫性的测定：用润洗过的移液管小心移取试液于比色管中，盖好塞子，用食指按住塞子，用力上下摇动比色管10次，产生泡沫后用尺子量泡沫高度并记录结果。 注意：每次都必须要同一人、同一只手摇动比色管，摇动的每一下都必须要有停顿，以保证用的最大力度。 五、实验结果：
表面活性剂：是一种加入很少即能明显降低溶剂（通常为水）的表面（或界面张力），改变 物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、憎溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的精细化学品。在结构上至少存在亲水基和疏水基两种基团，一个分子中可以同时 存在多个亲水基，多个疏水基。 分类：（1）按离子类型分类：1）非离子型表面活性剂2）离子型表面活性剂：阴离子、阳离子、两性（2）按表面活性剂的特殊性分类：碳氟表面活性剂、含硅表面活性剂、高分子表面活性剂、生物表面活 性剂、冠醚型表面活性剂。 常见阴离子、阳离子、两性表面活性剂的中英文名、简写及结构 （1）阴离子：十二烷基苯磺酸钠：Sodium dodecyl benzene sulfonate （SDBS 或LAS） 弧比一 3 Na （2）阳离子：苄基三甲基氯化铵:Benzyltrimethylammonium Chloride （TMBAC ） （3）非离子：脂肪醇聚氧乙烯醚：Primary Alcobol Ethoxylate （AE 或AEO） R-O-（CH2CH2O） n-H （4）两性：十二烷基甜菜碱：Dodecyl dimethyl betaine （BS-12）C12H25-N+（CH3）2CH2COO- 阴离子表面活性剂的合成： （1）烷基苯磺酸盐——烷基芳烃的生产过程: a?以烯烃为烷基化试剂合成长链烷基苯: 反应历程：（质子酸做催化剂） R—CH = CH2 + H+ = R- + CH —CH3 （以AlCl3作催化剂） HCl + AICI3 = H S +—Cl S - ? AICI3 RCh k CH2 + H S +—Cl S - ? AlCl3 = R — + CH- CH V AICI4 — 之后反应： R-CH-CH3 +
基础知识2 第三讲表（界）面张力 3.0 思考题 （1）什么是表（界）面张力？降低表（界）面张力有什么意义？（2）简述：表面张力的测定方法（常用的有7种）及各自的适用范围。 （3）解释：毛细上升法、脱环法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、悬滴法。 （4）写出Szyszkowski公式，指出其研究内容和用途。（5）解释：表面张力曲线的最低点现象。 （6）什么是表面活性剂样品纯净与否的重要标志？ （7）正、负离子表面活性剂混合会发生什么现象？为什么？（8）解释：表面活性剂降低水表面张力的能力、效率 （9）什么是溶液的平衡表面张力、动表面张力？影响动表面张力的因素存在哪些定性规律？ （10）什么是溶液表面张力时间效应？如何测定？影响因素？（11）简述：振荡射流法的基本原理。 （12）液液界面由哪些途径形成，是否自发进行？ （13）解释：界面张力、界面自由能、界面张力曲线转折点。（14）何谓“超低界面张力”？有何实际应用？简述旋滴法测定超低界面张力的基本原理。
3.1 基本概念 1.界面、界面现象、界面张力（界面自由能）表面张力现象.A VI 2.毛细上升法、脱水法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、 悬滴法（7种测定界面张力的方法） 3.表面张力曲线的最低点现象 4.振荡射流法 5.Szyszkowski公式 6.超低界面张力、旋滴法 3.2 基本原理 1.测定界面张力方法的原理（常用的7种方法） ①毛细上升法 ②脱环法 ③滴重法 ④吊片法 ⑤最大气泡法 ⑥停滴法 ⑦悬滴法 2.振荡射流法的工作原理。 3.应用“超低界面张力”技术解决注水油井后期石油开采的基本 原理。
水质阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法 1. 适用范围 本方法适用于测定饮用水、地面水、生活污水及工业废水中的低浓度亚甲蓝活性物质(MBAS)，亦即阴离子表面活性物质。在实验条件下，主要被测物是LAS、烷基磺酸钠和脂肪醇硫酸钠，但可能存在一些正的和负的干扰(见第8条)。 当采用10mm光程的比色皿，试份体积为100mL时，本方法的最低检出浓度为0.05mg/L LAS，检测上限为2.0mg/L LAS。 2. 原理 阳离子染料亚甲蓝与阴离子表面活性剂作用，生成蓝色的盐类，统称亚甲蓝活性物质(MBAS)。该生成物可被氯仿萃取，其色度与浓度成正比，用分光光度计在波长652nm处测量氯仿层的吸光度。 3. 试剂 在测定过程中，仅使用公认的分析纯试剂和蒸馏水，或具有同等纯度的水。 3.1 氢氧化钠(NaOH)：1mol/L。 3.2 硫酸(H2SO4)：0.5mol/L。 3.3 氯仿(CHCl3)。 3.4 直链烷基苯磺酸钠贮备溶液 称取0.100g标准物LAS(平均分子量344.4)，准确至0.001g，溶于50mL水中，转移到100mL容量瓶中，稀释至标线并混匀。每毫升含1.00mgLAS。保存于4℃冰箱中。如需要，每周配制一次。 3.5 直链烷基苯磺酸钠标准溶液 准确吸取10.00mL直链烷基苯磺酸钠贮备溶液(3.4)，用水稀释至1000mL，每毫升含10.0μgLAS。当天配制。 3.6 亚甲蓝溶液 先称取50g一水磷酸二氢钠(NaH2PO4·H2O)溶于300mL水中，转移到1000mL 容量瓶内，缓慢加入6.8mL浓硫酸(H2SO4，ρ=1.84g/mL)，摇匀。另称取30mg 亚甲蓝(指示剂级)，用50mL水溶解后也移入容量瓶，用水稀释至标线，摇匀。此溶液贮存于棕色试剂瓶中。
实验报告：表面张力的测定 一、实验目的 1．液体表面张力的测定，了解物质体系性质、溶液表面结构、分子间相互作用（特别是表面分子相互作用），可用来帮助计算等张比容，工业设计中用来帮助估算塔板效率等。 2．熟悉表面张力中常用的测定方法：（1）毛细管升高法（2）滴重法。 二、实验原理 （1）毛细管升高法： 当一根洁净的、无油脂的毛细管浸进液体，液 体在毛细管内升高到h 高度。在平衡时、毛细管中 液柱重量与表面张力关系为22cos r r g h πγθπρ= 2cos g hr ργθ = 式中，γ为表面张力，g 为重力加速度，ρ为液体密度，r 为毛细管半径。 如果液体对玻璃润湿θ=0，cos θ=1，则2g h r ργ= 。 （2）滴重法： 当达到平衡时，从外半径为r 的毛细管 滴下的液体质量，应等于毛细管周边乘 以表面张力，即2mg r πγ=式中：m 为 液滴质量，r 为毛细管外半径，γ为表面 张力，g 为重力加速度。 事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。 因此，式中给出的仅仅是理想液滴。经 实验证明，滴下来的液滴大小是V/3r 的 函数，即有f(V/3r )所决定（其中V 是液滴体积）所以式子可变为32(/)mg ryf V r π=或32(/) mg rf V r γπ=其中F 称为校正因子。 三、实验仪器 毛细管升高法：约25cm 长、0.2mm 直径的毛细管毛细管，读数显微镜，小试管，25°C 恒温槽。 滴重法：毛细管（末端磨平），称量瓶，读数显微镜。
四、实验步骤 毛细管升高法： 1、将毛细管洗净、干燥，于小试管中倾入蒸馏水，按图装好。 2、用吸耳球在X 管处慢慢地将空气吹入试管中，待毛细管中液体升高后，停止吹气并 使试管内外压力相等。待液体回到平衡位置，用度数显微镜测量其高度h 。测定完毕后从X 管吸气，降低毛细管内液面，停止吸气并使管内外压力相等，恢复到平衡位置测量高度。如果毛细管洁净，则两次测量的高度应相等，否则应清洗毛细管。 3、测定毛细管内径。将毛细管插入高锰酸钾溶液后，洗净毛细管外层，用读数显微镜 测量毛细管的内径。 4、用密度计测量高锰酸钾的密度。 滴重法： 1、按图二装好仪器，把待测液体充满毛细管，并调节液位使液滴按一定时间间隔滴下。 在保证液滴不受震动的条件下用称量瓶搜集30滴，用电子分析天平称重。 2、用游标卡尺测量毛细管的外径。 3、从液滴重量及液体密度计算滴下液滴体积。然后求出v/r 3数值，从表中查出校正因 子F 数值。根据式子求出表面张力。 五、数据记录 毛细管升高法： 升高高度h/cm 5.67 5.67 溶液密度ρ/(g/3cm ) 0.9981 内径r/mm 0.654 (读数显微镜) 0.220（用水测定毛细管升高h ，计算 所得） 滴重法： 液体+瓶质量m1/g 26.1130 瓶质量m2/g 22.8806 外径r/mm 7.64 六、数据处理 毛细管升高法： m N cm N mm cm g N cm g ghr /0907.0/1007.92 102654.067.5/108.9/9981.02433=?=÷÷????== --ργ 滴重法： cm cm cm h 67.5267.567.5=+=
实验6 表面活性剂CMC值的测定——电导法 一、实验目的： 1、学习并掌握表面活性剂CMC值的电导测定方法； 2、了解表面活性剂的性质与应用； 3、学习电导法测定十二烷基硫酸钠的cmc，了解表面活性剂的特性及胶束形成原理； 4、掌握DDS-11A型电导率仪和恒温槽的使用方法。 二、实验原理： 具有明显“两亲”性质的分子，既含有亲油的足够长的烃基，又含有亲水的极性基团。由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，见图1(a)。 表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两种途径：一是当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，形成定向排列的单分子膜，从而使表面自由能明显降低，见图1(c)；二是在表面活性剂溶液中，当溶液浓度增大到一定值时，表面活性剂离子或分子不但在表面聚集而形成单分子层，而且在溶液本体内部也三三两两的以憎水基相互靠拢，聚在一起形成胶束。胶束可以成球状、棒状或层状。形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration, CMC），如图1(b)。 (a) (b) (c) 图1 CMC是表面活性剂的一种重要量度，CMC越小，则表示这种表面活性剂形成胶束所需浓度越低，达到表面（界面）饱和吸附的浓度越低，只有溶液浓度稍高于CMC时，才能充分发挥表面活性剂的作用。比如图2的洗涤去污过程。目前表面活性剂广泛用于石油、纺织、农药、采矿、食品、民用洗涤等各个领域，具有润湿、乳化、洗涤、发泡等重要作用。
图2 表面活性剂的洗涤原理图 由于溶液的结构发生改变，表面活性剂溶液的许多物理化学性质(如表面张力,电导.渗透压,浊度,光学性质等)都会随着胶团的出现而发生突变，原则上，这些物理化学性质随浓度的变化都可以用于测定CMC，常用的方法有表面张力法、电导法、染料法等。本实验采用电导法来测定表面活性剂的CMC值。在溶液中对电导有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子，而胶束的贡献则极为微小。从离子贡献大小来考虑，反离子大于表面活性剂离子。对于浓度低于cmc的表面活性剂稀溶液，电导率的变化规律与强电解质一样，摩尔电导率λｍ与ｃ、电导率κ与ｃ均成线性关系。当溶液浓度达CMC时，随着溶液中表面活性剂浓度的增加，单体的浓度不再变化，增加的是胶束的个数，由于对电导贡献大的反离子固定于胶束的表面，它们对电导的贡献明显下降，电导率随溶液浓度增加的趋势将会变缓，这就是确定CMC的依据。 因此利用离子型表面活性剂水溶液的电导率随浓度的变化关系，作κ- c曲线，由曲线的转折点求出CMC值。 三、仪器与试剂： L十二烷基硫酸钠溶液； LKCl标准溶液；50ml容量瓶11；50mL烧杯一个；移液管一支)；电导率仪一台，恒温槽一台。 四、实验步骤： 1、打开电导率仪开关，预热15min，用KCl标准溶液校正电极常数。 2、调节恒温槽温度为25度。 3、分别移取、、、、、、、、、、的L的十二烷基硫酸钠溶液，定容到50mL 。配制成浓度为×10-3、×10-3、×10-3、×10-3、×10-3、×10-2、×10-2、×10-2、×10-2、×10-2、×10-2mol/L的待测溶液。
表面活性剂对溶液表面张力影响的实验研究
目录 1 绪论........................................................................错误!未定义书签。 1.1选题依据及背景 (2) 1.2 泡沫研究的进展 (5) 1.3 泡沫的应用 (7) 1.3.1 泡沫在日化食品中的应用 (7) 1.3.2 泡沫灭火 (7) 1.3.3 泡沫在油田中的应用 (7) 1.3.4 泡沫分离 (8) 2 表面张力理论基础 (12) 2.1 表面张力的定义和产生机理 ............................错误!未定义书签。 2.2 表面张力的性质.................................................错误!未定义书签。 2.3表面张力的单位和方向................................................. 错误!未定义书签。 2.4临界胶束浓度.................................................................... 错误!未定义书签。 2.5表面张力的测定方法...................................................... 错误!未定义书签。 3 实验数据记录及分析..........................................错误!未定义书签。 3.1 表面张力的测定实验.........................................错误!未定义书签。 3.２实验数据记录及分析.......................................错误!未定义书签。 3.2.1 实验数据的记录................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.2 数据分析............................................................................. 错误!未定义书签。 4 论文总结与展望 (29) 4.1 论文总结 (29) 4.2 展望 (30)
表面活性剂HLB值与浊点的分析测定与计算 表面活性剂之所以能得到广泛的应用就是因为它的两亲性，其两亲性的相对大小称为HLB 值，是选择和应用表面活性剂的一个重要参考因素，有关表面活性剂HLB 值的分析和计算已有不少报道，但缺乏完整系统的资料,特别是不同方法的适用性尚未见综合分析比较, 不利于表面活性剂的开发应用, 作者对有关资料进行了归纳整理, 并对有关分析测试和相应的计算方法及其应用范围进行了分析。 1 乳化法 乳化法的原理是用表面活性剂来乳化油相介质时, 当表面活性剂的HLB 值与油相介质所需的HLB 值相同时, 生成的乳液稳定性最好。 对于一般的水性表面活性剂, 可以使用松节油( 所需HLB 值为16) 和棉籽油( 所需HLB 值为6) 配制一系列需要不同HLB 值的油相，每15 份油相中加入 5 份待测表面活性剂，然后加入80份水，搅拌乳化，其中稳定性最好的试样中油相所需的HLB值就是表面活性剂的HLB 值。 对于油性表面活性剂，可以固定油相为棉籽油，用另外一种水溶性较大的表面活性剂如司盘60( 所需HLB 值为14.9) 与待测表面活性剂配制成不同比例的系列复合乳化剂, 根据上述相同的方法。也可测出表面活性剂的HLB 值。 在应用乳化法时要注意以下两个方面的问题: 一混合表面活性剂的HLB 值的计算，现在基本上都采用重量加和法，是一种粗略的算法；二是当待测表面活性剂的乳化力较强时，测得的HLB 值是一个范围。一般的表面活性剂都可以采用乳化法测出HLB 值。对于特殊新型结构的表面活性剂，采用乳化法也可以得到可靠的结果，此法的缺点是比较繁琐、费时。 2 浊点法/浊数法 浊点法的原理是聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的HLB 值与它的水溶液发生混浊的温度之间有一定的关系, 通过测定浊点可以得知它的HLB 值。 浊点测定时可将1% 左右的表面活性剂水溶液置于大试管中，液面高50mm, 在甘油浴中边搅拌边缓慢加热，当溶液透明度降低而变混浊时，试管内的温度就是表面活性剂的浊点。浊数也称水数，就是使一定质量分数( 约10%) 的表面活性剂有机溶剂(可以是正丙醇、二氧六环等) 溶液发生混浊所需添加的水的毫升数。测定时采用普通的滴定法即可，此法简单易行，但只适用于水溶性较小、分布较窄的表面活性剂。 相转变温度法是用电导仪测定乳液由O/W 型变为W/O 型时的温度，由此得知乳液中表面活性剂的HLB 值. 浊点法和水数法都十分简便, 但要特别注意待测试样中不能有离子型表面活性剂或其他电解质存在, 微量的离子型表面活性剂可以使体系的浊点改变20 ℃以上. 3 临界胶束浓度法 表面活性剂的临界胶束浓度(CMC) 与表面活性剂的亲油亲水性之间有一定的对应关系，溶液很多性质如表面张力、电导率、渗透压等在此浓度之后，基本保持不变，可以用来测定表面活性剂的HLB 值. 该法较简单，但有几个问题必须注意：一是表面活性剂形成胶束的能力除了与它的HLB 值有关外，与它的立体结构也有很大关系，同样类型同CMC 的支链产品和直链产品的HLB 值应该不同, 而按照前面有关公式计算, 二者却是相同的?二是表面活性剂中常常含有少量未反应的原料，有的产品中还存在一些电解质，它们对表面活性剂体系的CMC 影响很大，此时采用CMC法计算HLB值误差较大，三是本法对于表面活性剂混合物不太适用，表面活性剂混合物的CMC与混合物单体之间的关系非常复杂，和采用重量加和法算出