表面活性剂
表面活性剂是一种功能性精细化工产品。表面活性剂不仅有洗涤去污作用而且有润湿、分机乳化、增溶、起泡、柔软、抗静电、杀菌等多种性能，因此以表面活性剂为主要成分的清洗剂在民用清洗和工业清洗中都得到广泛应用。表面活性剂的有关概念
一、表面张力与表面活性剂
1．表面与表面张力
按物理化学定义，在体系内部物理性质与化学性质完全均匀的一部分称为相。相与相之恫的接触面称为界面。在固、液、气相之间都存在界面。由于两种气体之间可以任意互相扩散成均匀一相，因此不存在气—气界面，液体与液体以及液体与固体之间可以存在液-液和液-固界面，两种固体接触也可形成固—固界面，但通常习惯上将气体与固体以及气体与液体之间的界面称为表面。
物体相界向上的分子与相内郡分子受力情况是不同的。卧7-1是描述水分子受力情况的示意图。由图可以看出，在水相内部，水分子(a)受到周围水分子的吸引力是平衡的，而在水与空气界面上的水分子(b)受到空气的吸弓[力要比受到水时吸引力小得多。因此表面层的水分子处于受力不平衡的状态；受到一种指向相内部的拉力使表面收缩。把这种作用于相表面而指向相内部的表面紧缩力称为表面张力。
表面张力是物质的一种属性，不同的物质有不同的表面张力，常见的液体物质中水有较大的表面张力，而苯、四氯化碳、正辛烷、乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂表面张力较小，
见表5—1。图7—1 表面分子与内部，分子受力情况不同
2．表面活性剂定义
将不同性质的物质分别溶于水时，发现水的表面张力会发生变化，一种情况是水的表面张力随溶质浓度的增加而加大，如将氯化钠、氢氧化钾、硝酸钾等无机物以及蔗糖、甘露醇有机物溶于水时所见到的情况；另一种是水的表面张力随溶质的加入而逐渐减小，如把绝大多数醇、醛、脂肪酸等有机物溶于水时的情况；第三种情况是水的表面张力在稀溶液时随溶质浓度的增加而急剧下降，下降至一定程度后便缓慢下来或不再下降，如在水中加入肥皂，烷基苯磺酸盐的情况。把物质能使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性；第三类物质为非表面滑睦物质，而把具有表面活性的第三类物质称为表面活性剂，即表面活性剂为—类在溶液中浓度很低时就可以显著降低溶剂表面张力的物质。如肥皂在水中含量为10=3mol/L时就可将水的表面张力从73mN/m降低到32mN/m，它就是一种表面活性剂。 3．表面活性剂的双亲结构特点
这里介绍的是普通的碳氢表面活性剂，这种表面活性剂的分子结构是长链的疏水基团和亲水的离子基团或极性基团组成的，如常用的肥皂，它的主要成分是硬脂酸瑚硼(C17H35COONa)，它的分子中一部分是碳氢基团组成的长链(C17H35—)，与石油中含有的汽泔谰等矿物油成分相同，由于它与通常说的油(包括矿物油、动植物油)结构相似，因此当它与油接触时，容易相互吸引而溶解，所以把表面活性剂结构中的这部分称为亲油基，同时因这埔部分结构对水有排斥作用，所以又称为憎水基(疏水基)，而肥皂结构中的羟酸钠部分叫(一COONa)，在水中电离成羧酸根离子和钠离子是易与水结合而溶于水的，所以这部分被称为亲水基。
把表面活性剂分子是由亲油基和亲水基两部分吲结合在一起形成的这种结构称为双亲结构。图7—2是表面活性剂分子结构的示意图。有时也用～O表示其结构，～表示亲油基，O表示亲水基。
表面活性剂的疏水基主要是烃基包括长链的直链、支链、环状链烃基，也可能含有芳烃基，而亲水基分为离子型及非离子型两大类，其中离子型包括阴离子、阳离子和两性离子。通常根据1皋+水基类将表面活性剂分为阴离子、阳离子、两性离子和非离子表面活性剂四大类。
要发挥出表面活性剂的作用，仅仅在组成上含有亲油基和亲水基是不够的，必须在亲油性和亲水性之间保持一定的平衡。下面以脂肪酸钠的结构为例说明。
由图7—3可见，作为有表面活性剂作用的脂肪酸钠是贪碳数为12、14、16、18的几种。含碳数在12以下的如
醋酸钠(含有两个碳原子) CH3COONa的亲油基相对亲水基而言是过小了，所以只有亲水性而无亲油性，它是以分子状态完全溶于水的，也就起不到表面活性剂的作用。相反，含碳数在20以上的脂肪酸钠，亲油基又显得过大，可以完全溶解在亲油性溶剂中但不溶于水，也没有表面活性剂的作用。
图7—3 脂肪酸钠中亲油基和亲水基比例
实验证明，含有12～18个碳原子的脂肪酸钠(肥皂)既难溶于水又难溶于亲油性溶剂，才具有表面活性剂的各种特性。而且含12个碳原子的月桂酸钠C11H23COONa有比较大的亲水性，含18个碳原子的硬脂酸钠C17H35COONa 则有较强的亲油性。因此组成表面活性剂分子中的各种亲水基和亲油基之间存在着一定平衡关系。了解这种性质对研究表面活性剂的性质以及作为洗涤剂的特点有着重要的意义。
二、表面活性剂的HLB值
人们曾设法寻找定量数据来描述表面活性剂结构与亲水性和亲油性的关系，发现当表面活性剂的亲水基保持不变时，亲油基部分越长(即相对分子质量越大)，则水溶性越小，因此认为亲油基的亲油性是可以用亲油基部分的相对分子质量太小来表示的，但是由于亲水基的种类繁多，单位相对分子质量的亲水基的亲水性大小也不相等，所以一般不能用亲水基部分的相对分子质量来表示它的亲水性。但聚乙二醇型的非离子表面活性剂，它的亲水性是与它的亲水基聚乙二醇部分-(或聚氧乙烯部分)的相对分子质量成正比的亲水基的相对分子质量越大，亲水性越强，因此对它是可用亲水基部分相对分子质量大小来表示其亲水性。
格里芬(Griffin)，提出用亲水亲油平衡值(HydrophileLipophiticBalance，简称HLB)来表示表面活性剂的亲水性。表面活性剂的HLB值越大，其亲水性越强，反之，则疏永性(亲油性)越强。由于聚乙二醇型非离子表面活性剂的亲水，亲油性都与它的亲水性、亲油性部分的相对分子质量成正比，因此它们的HLB值可通过相对分子质量求出，具体经验公式为：
亲水基部分相对分子质量100
HLB值= —————————————————————×——
亲油基部分相对分子质量+亲水部分相对分子质量 5
亲水基部分相对分子质量 100
= ————————————×——
表面活性剂相对分子质量 5
=（亲水基分子质量分数）× 20
由于石蜡完全没有亲水性，它的HLB值为o；而完全由亲水基组成的聚乙二醇的，HLB值为20，因此聚乙二醇型非离子表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
对于离子型表面活性剂不能用上式计算其HLB值，而是根据这些表面活性剂的乳化性能不同，通过与乳化标准油的比较实验测出它们的HLB值的。
计算阴离子型和非离子型表面活性剂HLB值可用基团法。计算公式为：
HLB＝∑H一∑上+7 (7—2)
式中∑H为表面活性剂亲水基基团值总和，见表7—1；∑L为表面活性剂亲油基基团值总和，见表7—1。
例如计算十二烷基硫酸钠(C12H-25OS03Na)表7—1 常见亲水基团和亲油基团的基团值的HLB值，查表中数值HLB＝38.7一(12×0.475)+7＝40。
实验法是根据乳化标准油的比较实验求出的。此时规定了几个HLB值的标准，把亲油性强的石蜡和油酸的HLB 值确定为0和1，而把亲水性强的油酸钠和聚乙二醇确定为18和20，然后得出各种表面活性剂的HLB值。
表7—2列出常用表面活性剂的HLB值。
注：表中化学名称后的阿拉伯数代表氧乙烯基团数。
如需要迅速确定某表面活性剂HLB值，而手头无数据可查时可采用熔度法来了解其HLB值的近似值；具体方法是把待测表面活性剂加人水中，然后根据水中产生的现象来估计表面活性剂的HLB值，如表7—3所示。
在实际工作中常使用表面活性剂的混合物，混合表面活性剂的HLB值可通过每种表面活性剂的HLB值按下式算出，如有x、y、z三种表面活性剂的HLB值分别为a、b、c，其质量分别为X、y、Z，则混合物的HLB值为：aX+bY+cZ
HLB=————————
X+Y+Z
必须注意，HLB值的确定，仅是从表面活性剂本身性质出发的，没有考虑到表面活性剂]在使用时与水、油以及气相、固相间的相互作用，而实际上这些相互影响往往远比表面活性剂本身的性质重要。所以在选择表面活性剂时，单靠HLB值数据是不够的。只有当心中完全无数时不知该采用何种表面活性剂时才可用HLB值来帮助参考。前面讲的表面活性剂HLB值与用途的对应关系也只适用于非离子表面活性剂，，对其他表面活性哜lJ并不适用；
三、表面活性剂在水中状态与临界胶束浓度(cmc)
表面活性剂分子在水中是以下列三种形式存在的。
1．以分子状态溶解
由于表面活性剂分子是难溶于水的，只有在浓度极低的情况下，才有微量表面活性剂分子真正以分子状态溶解于水。在这种情况下，表面活性剂分子周围被水分子包围，由于亲水基与水的结合力大于亲油基与水的排斥力，才使表面活性剂分子能溶于水中。
2．吸附于相界面
当表面活性剂在水中浓度逐渐提高时，由于水分子与表面活性剂分子中的亲油基之间存在斥力，表面活性剂分子为保持稳定而有力图离开水溶液的趋势而向水与其他物质的界面运动，并按亲水基指向水的内部，亲油基指向水面以外的定向排列方式存在以使体系的能量保持最低，把这种存在方式称为表面活性剂的界面吸附。在界面上表面活性剂是以几个分子厚度的吸附层存在，即形成了界面单分子膜。
在盛有表面活性剂水溶液的容器里，在水与空气以及水与容器壁的界面上都存在着定向吸附的表面活性剂分子。由于在界面上用表面活性剂分子的表面代替了水分子的表面，而使水的表面张力急剧下降。界面吸附是表面活性剂最本质的特性。但由于表面有一定限度，当表面被占满时，表面活性剂分子不能再以这种状态存在。
3．以胶束状态存在于水中
表面活性剂为使其亲油基在水中不被排斥而能保持稳牢，所采取的另一种途径是让分子中的亲油基互相靠在一起，尽可能减少亲油基与水的接触面积。这种由几十到几百个表面活性剂分子相互靠在+起，把亲油基包围在内部几乎不与水接触而只把亲水基朝向水中所组成的分子聚集体称为胶束。由，于胶束与水之间没有排斥作用，所以表面活性剂分子-以胶柬状态存在时，可以稳定地分散在水中，而且当表面活性剂溶÷液浓度较高时，其大部分分子是似胶束形式存在的。
表面活性剂在溶液中开始形成胶束的浓度称为临界胶束浓度，表7—4列有各种表面活性剂的临界胶束浓度值。
由表7—4可以看出，同系列的阴离子表面活性剂(以脂肪酸钠为例)，随着亲油基(疏水基)部分的加大，临界胶束浓度减小，即在水中的表面活性剂分子受到水的斥力加大，开始形成胶束时的浓度降低。而一般非离子表面活性剂的临界胶束浓度要’比阴离子表面活性剂低，说明它们在水中更易形成胶束。
表面活性剂形成胶束的过程是：最初由两三个分子形成小型胶柬，随着表面活性剂浓度的增加，小型胶束逐渐聚集成大型胶束，而且有球状、棒状及层状等形式。能形成胶束是表面活性剂的重要特性。有些有机物(如乙醇)虽然也有一定降低水的表面张力的作用，但它，不能在水中形成胶束，这是它们与表面活性剂的根本区别。
图7—4为胶束的形状
在一定浓度的表面活性剂溶液中存在着微量的以单个分子状态存在的表面活性剂分子，另外有少量以表面吸附状态存在的，而大量的是以胶束状态存在的。在表面活性剂的兰种存在的形式之间，分子可以互相转化，保持着一个动态平衡。图7—5表示在水中表面活性剂分子存在的形式。
图7—5 表面活性剂分子在水中存在的形式
对于具有打工月值在10以下的亲油性强：的表面括性剂，在非极性有机溶剂中也可以有踞；解的分子状态、界面吸附状态以及胶束三种状态存在。但在界面吸俯与形成胶束状态时与胆中表面活性剂的情况相反，它的界面吸附是以亲油基朝向非极性溶剂液面之内，而以亲水磬朝向液面之外的；·而形成的胶束也与在水‘中形成的相反；是把亲水基包在胶束内部，而亲揩÷基向外与有机溶剂接触，并稳定地分散在有机溶剂之中。把这种形状的胶束称为逆
胶束。
这种胶束与在水中形成的胶束相比，个体小，结合力也较弱。表面活性剂在有机溺h撒形成的胶束对有机溶齐0的洗涤力有一定影响，这种特点被利用到有机溶剂的清洗过程中。
研究表明，表面活性剂溶在溶剂(水)中随懿凋浓度的增加，先形成较小的胶柬、随着浓度进一增加会形成较大胶束，而达到了定浓!度后，胶束忝涮再增大只是随着浓度的增加，胶束数且不断增旭靛涸实验上把这个胶束由生成到长大过程的浓度范围删作为临界胶束浓度。在这个浓度范围内表面活性剂水溶液的许多性质，如表．面张力、摩尔电导、泌删度、渗透压和去污力都发生显著变化，而当浓度趣捌过这个范围，随着表面活性剂浓度的增加，溶液性测质不再有显著变化，因此可找到一个性质随浓度÷捌变化的突变点。：可以根据表面活性剂溶液各种物翊理性质酌突变情况来测定其临界胶束浓度值。虽然由于实验方法的不同所求得的临界胶束浓度值递并不完全斗致，但突变总是落在一个很窄的浓磁度范围内。如图7—6所示；
图7—6 表面活性剂水溶液性质随浓度的变化
了解表面活性剂的临界胶束浓度的概念有很大的实际意义。如表面活性剂水溶液的降低表面张力的作用和去污力在达到临界胶束浓度之，前一直是随着表面活性剂浓度增加而加强的。当达到临界胶束浓度之后，即不再随表面活性：剂浓度的加大而显著提高了，因此在洗涤掖冲的表面括性剂浓度应保持在稍高于其临界胶束浓度才能既不浪费又能充分发挥其去污的作用。
表7-5列出表面活性剂的．临界胶束浓度。
表中R代表烷烃基，下注数字代表碳原子娄。
生物表面活性剂和高分子表面活性剂 摘要：表面活性剂是由两种截然不同的粒子形成的分子，一种粒子具有极强的亲油性，另一种则具有极强的亲水性。溶解于水中以后，表面活性剂能降低水的表面张力，并提高有机化合物的可溶性。本文将就生物表面活性剂和高分子表面活性剂进行具体介绍，并且列举了部分它们在社会中的应用以及它们存在的问题和发展前景进行了简单的介绍。 关键词：表面活性剂；生物表面活性剂；高分子表面活性剂 Biological surfactant and polymer surfactant Abstract:Surfactant is composed of two distinct particles, a kind of particle has extremely strong lipophilicity, the other with strong hydrophilic. Dissolved in water, surfactants can reduce the surface tension of the water, and increase of soluble organic compounds. This article will discuss biosurfactant and polymeric surfactants are detailed introduction, and lists the part of their application in society and their existing problems and development prospects were simply introduced. Keyword:The surfactant; Biosurfactant; Polymer surfactant
生物表面活性剂及在油田中的应用 杨丽1,李建波2 (1.西南石油学院研究生院应用化学,四川新都;2.西南石油学院) 摘要:生物表面活性剂是由微生物产生的一种生物大分子物质,具有一些优于化学合成表面活性剂的特性,其应用前景十分广阔。本文简述了其种类、特性、生产方法及在石油工业中的应用。 关键词:生物表面活性剂;性能;种类;石油工业;应用 表面活性剂是一种两亲性分子,据其来源的不同,可分为化学合成、生物合成及天然表面活性剂三类。化学合成表面活性剂以有机化学为基础,其性能和成本依赖于原料的性质和价格。生物表面活性剂是微生物在一定条件下产生的集亲水和疏水基于一体的代谢产物,不但具有降低表面张力的特点,而且还能被微生物降解,在特殊的工亚领域中能克服化学合成表面活性剂的某些不足。 1生物表面活性剂 1.1分类 化学合成表面活性剂是据极性基团分类,而生物表面活性剂则依据化学组成和微生物来源分类。其据亲水基的不同可以分为五大类[1]:糖脂、脂肪酸和磷脂、脂肽和脂蛋白、多聚和特殊生物表面活性剂。 1.2特点 生物表面活性剂分子[2]通常比化学合成表面活性剂化学结构更为复杂和庞大,单个分子占据更大的空间,因而显示出较低的临界胶束浓度。其与化学合成表面活性剂相比,除具有用量少、可用微生物方法引入化学方法难以合成的新化学基团等特点外还具有以下优点[3]: 1无毒或低毒; o可生物降解,对环境不造成污染; ?结构多样化,可以用于特殊领域; ?可以从工业废物中生产,有利于环境治理; ?在极端温度、pH值、盐浓度下具有很好的选择性和专一性; ?不致敏、可消化、可用作化妆品、食品和功能食品的添加剂;1.3制备途径 1.3.1微生物发酵法 发酵法生产生物表面活性剂与其它微生物产品生产过程基本相同,包括培养发酵、分离提取和产品纯化三大步骤。大多数微生物发酵产生的表面活性剂的分离提取、纯化都有一些类似的方法,如萃取、盐析、离心沉淀、结晶以及冷冻干燥等。微生物发酵生产表面活性剂在技术和经济上都非常可行,适合大量生产。 1.3.2酶法合成 与微生物方法相比较,酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子,但同样具有优良的表面活性,酶法合成还具有反应专一性强、副反应少、产物容易分离纯化等优点。 1.3.3从动植物材料中提取 目前,应用于食品、医药和化妆品工业的磷脂、卵磷脂类等生物表面活性剂是从蛋黄或大豆中分离提取而来,这类生物表面活性剂的来源都是天然生物原料,受到原料的限制,难以大量生产。 2生物表面活性剂在石油工业中的应用 生物表面活性剂有着非常广泛的应用,能用于许多行业中,目前应用最广泛的是石油工业[4]。 2.1提高石油采收率 生物表面活性剂在石油工业中最主要的应用是提高石油采收率(MERO)。现阶段大多数油田已经进入二次驱油的中后期,但仍有大约70%的原油滞留在储油层中,所以提高采收率是当今石油工业的重要研究领域。微生物可以通过以下几种方式提高石油采收率: 1改变重烃组分的润湿性;(下转第18页) y收稿日期:2005-11-15 作者简介:杨丽(1980-),女,四川简阳人,西南石油学院应用化学专业研究生在读。
生物表面活性剂研究进展 杨齐峰 （黄石理工学院，湖北，435000） 【摘要】：生物表面活性剂是由微生物分泌的天然产物，它无毒，可以生物降解，对环境影响很小，具有高效的表面活性，因此是合成表面活性剂的理想代替品。介绍了生物表面活性剂的特性及其生产制备方法，综述了近年生物表面活性剂在石油、洗涤、医药、食品等工业领域的应用与研究进展，主要介绍了利用生物表面活性剂在提高石油采收率等方面的应用，探讨了今后生物表面活性剂的主要发展方向。 【关键词】：生物表面活性剂；微生物；应用；发展趋势 Biosurfactant research progress Yangqifeng （Huangshi Institute of Technology School Hubei 435003）abstract：Biological surfactant is secreted by microbial natural products，it is avirulent,can biodegradation，a little influence and efficient surface activity，and is thus synthesis of surfactants ideal replacement. Introduces the characteristics and its biosurfactant production preparation methods，this paper reviews biosurfactant in petroleum，washing，pharmaceutical，food and other industrial areas of application and research progress，mainly introduced the use of biological surfactants in enhanced oil recovery of application，discusses the future biosurfactant the main development direction。 key words：biosurfactant；Microbial；application；development tendency 表面活性剂是一类能显著降低溶剂表面张力的物质，化学合成的表面活性剂都是以石油为原料化学合成而来的，在生产和使用过程中常常会给人类生存环境带来严重的污染，对人类的身体健康产生很大威胁。生物表面活性剂是从20世
生物表面活性剂及其应用 谈到学科知识应用，我第一反应是把其与人或自然界中实际存在的生物联系在一起，进而得出既有意义又有趣的结论和现象。在学习完物理化学表面化学部分后我们知道，表面活性剂(surfactant)是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性。表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。但是目前大多数表面活性剂主要以石油为原料经化学合成而来，由于受化工原料、产品的理化特性及其在生产和使用过程对环境造成严重污染等原因，使表面活性剂的应用前景受到极大的挑战。因此寻找一种新型高效低污染的表面活性剂是一个尤为重要的举措。 生物表面活性剂就是一类性能较为优异的表面活性剂。查阅文献可知他们是指利用酶或微生物通过生物催化和生物合成法得到的具有一定表面活性的代谢产物。它们在结构上与一般表面活性剂分子类似，即在分子中不仅有脂肪烃链构成的非极性憎水基，而且含有极性的亲水基，如磷酸根或多烃基基团，是集亲水基和憎水基结构于一身的两亲化合物。它们不仅具有化学表面活性剂具有的各种表面性能,而且还拥有下列优点:①选择性广,对环境友好;②庞大而复杂的化学结构使得表面活性和乳化能力更强;③分子结构类型多样,具有许多特殊的官能团,专一性强;④原料在自然界广泛存在且价廉;⑤发酵生产是典型的“绿色”工艺等。 生物产生的生物表面活性剂包括许多不同的种类。依据他们的化学组成和微生物来源可分为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物和全胞表面本身等五大类。于是我们可以明显知道这些生物表面活性剂是对生物和环境极其友好，相较与普通的化学表面活性剂有更广阔的应用范围。 微生物强化采油(MEOR技术)是生物表面活性剂最为重要的应用领域。在油田中注入一些微生物和其生长所必须的营养物质，微生物在生长的同时，可以产生生物表面活性剂，这些生物表面活性剂能降低原油和水两相界面的张力，从而提高原油的开采量。与化学合成生物表面活性剂相比，生物表面活性剂可被微生物降解，不会对环境造成污染。微生物驱油和化学驱油最大的不同是微生物不但可沿注水压差方向运移，还可在油层中纵深迁移，大大提高了水驱或化学驱的效率。 利用生物表面活性剂能够增强水性化合物的亲水性和生物利用度，还可以使环境污染物不断降解，该技术称为生物修复。我觉得在不远的未来这个技术能有更大的应用和发展前景。 针铁矿(Fe(OH)3) 是一种非常重要的矿产资源，可以吸附土壤和工业废水中有毒的金属离子。用针铁矿吸附、共沉淀金属离子，再用生物表面活性剂作为絮凝剂载体，可将金属离子分离出来。资源问题一直是当今世界重视的难题，利用生物表面活性剂将环境保护和资源采集率两个方面同时兼顾，这将是我们对抗环境恶化的重要手段。 资源的紧缺以及人类环保意识的加强，将进一步推动绿色表面活性剂工业的发展。当前，世界表面活性剂市场呈稳定而缓慢的增长趋势，更多新型、性能优良、易生物降解、高效、安全的表面活性剂出现，会给人们的生活和工业生产注入新的活力。根据国外一些大公司及专家预测，未来表面活性剂工业发展趋向主
表面活性剂的理化性质和生物学性质 一、临界胶束浓度 当表面活性剂的正吸附到达饱和后继续加入表面活性剂，其分子则转入溶液中，因其亲油基团的存在，水分子与表面活性剂分子相互间的排斥力远大于吸引力，导致表面活性剂分子自身依赖范德华力相互聚集，形成亲油基团向内，亲水基团向外、在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的胶束（micelles）。在一定温度和一定的浓度范围内，表面活性剂胶束有一定的分子缔合数，但不同表面活性剂胶束的分子缔合数各不相同，离子表面活性剂的缔合数约在10～100，少数大于1000。非离子表面活性剂的缔合数一般较大，例如月桂醇聚氧乙烯醚在25℃的缔合数为5000。表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度（critical micell concentration, CMC），不同表面活性剂的CMC不同，见表4-2。具有相同亲水基的同系列表面活性剂，若亲油基团越大，则CMC越小。在CMC 时，溶液的表面张力基本上到达最低值。在CMC到达后的一定范围内，单位体积内胶束数量和表面活性剂的总浓度几乎成正比。 表4-2 常用表面活性剂的临界胶束浓度 CMC/molL-1 名称测定温度/℃CMC/molL-1 名称测定温度 /℃ 25 1.6×10-2 辛烷基磺酸钠25 1.50×10-1氯化十二烷基 铵 辛烷基硫酸钠40 1.36×10-1月桂酸蔗糖 2.38×10-6 酯
十二烷基硫酸 钠40 8.60×10-3棕榈酸蔗糖 酯 9.5×10-5 十四烷基硫酸 钠40 2.40×10-3硬脂酸蔗糖 酯 6.6×10-5 十六烷基硫酸 钠40 5.80×10-4吐温20 25 6.0×10-2 (g/L,以下同) 十八烷基硫酸 钠 40 1.70×10-4吐温40 25 3.1×10-2 硬脂酸钾50 4.50×10-45吐温60 25 2.8×10-2油酸钾50 1.20×10-3吐温65 25 5.0×10-2月桂酸钾25 1.25×10-2吐温80 25 1.4×10-2 十二烷基磺酸 钠 25 9.0×10-3吐温85 25 2.3×10-2 （二）胶束的结构 在一定浓度范围的表面活性剂溶液中，胶束呈球形结构（图4-1a），其碳氢链无序缠绕构成内核，具非极性液态性质。碳氢链上一些与亲水基相邻的次甲基形成整齐排列的栅状层。亲水基则分布在胶束表面，由于亲水基与水分子的相互
生物表面活性剂应用研究进展 刘江红陈逸桐贾云鹏芦艳 （东北石油大学化学化工学院石油与天然气化工省高校重点实验室大庆163318） 摘要生物表面活性剂是由微生物产生的天然产物，具有表面活性高、对环境无污染、生物可降解性及良好的抑菌作用等优于化学合成的表面活性剂的独特性质。本文对生物表面活性剂的特性、分类及其制备方法进行了介绍，对生物表面活性剂在石油工业、环境工业、医药、食品、农业和化妆品工业等领域的应用进行了总结，展望了生物表面活性剂的良好应用前景。 关键词生物表面活性剂特性分类应用 Progress on the Applications of Biosurfactants Liu Jianghong，Chen Yitong，Jia Yunpeng，Lu Yan （Provincial Key Laboratory of Oil＆Gas Chemical Technology，College of Chemistry＆Chemical Engineering， Northeast Petroleum University，Daqing163318） Abstract Biosurfactants are natural products produced by microorganisms．The biosurfactants have unique properties，such as，high surface activity，environmental friendliness，biodegradable and good anti-microbial activity，which chemical surfactants do not have．Herein the properties，classifications and preparation methods of biosurfactants are introduced in brief．The applications of biosurfactants in various fields such as petroleum exploit，environmental protection，preparation of medicals，food products as well as agriculture and cosmetics are summarized．The prospect in the development of the biosurfactants is predicted． Keywords Biosurfactant，Property，Classification，Application 生物表面活性剂是利用可再生的资源如植物油、碳水化合物等为原料，由不同的微生物生产代谢得到的。与其他表面活性剂相比，具有耐酸、耐盐、可生物降解、低毒性、抗菌性、对环境无污染和生物相容性好等优点，同时生物表面活性剂兼备降低溶剂表面张力、稳定乳化液及增加泡沫等其他表面活性剂的特点，因此生物表面活性剂逐渐在石油工业、环境工业、医药、食品、农业和化妆品工业等领域得到广泛的应用，在未来有逐步替代化学合成的表面活性剂的趋势。 1生物表面活性剂的性质、分类及制备 1.1生物表面活性剂的特性 生物表面活性剂分子结构包含极性基团和非极性基团，是一种具有亲水、疏水两性特点的生物大分子化合物。生物表面活性剂分子的亲水基和疏水基可以由不同的分子成分组成。 生物表面活性剂与其他表面活性剂比较，主要特性就是无毒性、稳定性好、耐酸耐盐性好、可以被生物降解、对环境无污染及抗菌性。 1.2生物表面活性剂的分类 生物表面活性剂根据其化学结构的不同，可以分为酰基缩氨酸系、糖脂系、磷脂系、高分子聚合物和脂肪酸系表面活性剂五类，如表1所示。 刘江红女，47岁，硕士，副教授，主要从事生物化工研究。E-mail：ljhread@126．com 国家863计划项目（2008AA06Z304）和黑龙江省教育厅科技攻关项目（1153005）资助 2012-11-09收稿，2013-03-31接受
98-25：脂肽 H：环脂肽 【内容】 所有的生物都是由细胞所构成，细胞中70％的是水分，蛋白质、核酸、糖类、脂类等各种物质通过细胞内的精细结构进行着有序的活动。表面活性剂作为控制细胞界面秩序而不可缺少的物质起着重要作用。 由于生物体内的表面活性剂是在极其复杂的生物物质群中微量地存在，因此大量提取纯制品非常困难。近来发现微生物在其菌体外较大量地产生、积蓄微生物表面活性剂。这已在石油三次回收剂、石油环境污染的无公害处理剂及功能性表面活性剂等许多领域得到应用和开发。 生物表面活性剂具有合成表面活性剂所没有的结构特征，大多有着发掘新表面活性功能的可能性，人们正希望开发出生物降解性和安全性及生理活性都好的生物表面活性剂。 1．生物表面活性剂分类 生物表面活性剂根据其亲水基的类别，分为以下五种类型：①以糖为亲水基的糖脂系生物表面活性剂；②以低缩氨酸为亲水基的酰基缩氨酸系生物表面活性剂；③以磷酸基为亲水基的磷脂系生物表面活性剂；④以羧酸基为亲水基的脂肪酸系生物表面活性剂；⑤结合多糖、蛋白质及脂的高分子生物表面活性剂(生物聚合体)。 (1)糖脂系生物表面活性剂糖脂与磷脂形成复合脂成为连接脂和糖的桥梁，从化学结构来看，它们是由脂肪醇或脂肪酸形成的复杂脂。根据这种糖脂的结构和分布可分为四类：鞘氨糖脂，植物糖脂，甘油糖脂，结构单元中无鞘氨醇和甘油的其他糖脂。 鞘氨糖脂是动物糖脂的代表性物质，存在于动物组织，特别是动物的脑神经组织中。植物糖脂主要存在于植物中。 甘油糖脂广泛存在于高等植物、藻类和能进行光合作用的细菌中，既有植物性又有微生物性糖脂的特性。 属于结构单元中无鞘氨醇和甘油的糖脂有来自高好碱性菌的硫糖脂，及源于植物的有代表性的皂草苷生物表面活性剂。以前，人们常用皂草苷作洗涤用品，从结构上看，它是由以甾族化合物或三萜系化合物为非糖部分(皂草配基)与低聚配糖体构成的。皂草苷具有生物活性，如具有溶血、强心和免疫等作用。 (2)酰基缩氨酸系生物表面活性剂大致分为硫放线菌素类和脂氨基酸类，这类物质以氨基酸或低聚缩氨酸作亲水基。它广泛存在于各种微生物、植物、无脊椎动物的消化液、鸡的卵管、人的皮肤等中。虽然对脂氨基酸的生理意义还不了解，但作为生物膜的存在，它与维持膜结构及膜机能有关，而且存在于皮肤的角质层中，也与保湿作用有关。硫放线菌素类是微生物的产物，有高表面活性。 (3)磷脂系生物表面活性剂这是磷脂与糖脂在复合脂中形成的一大领域。大致分为甘油磷脂和鞘氨磷脂。 甘油磷脂是以磷脂酰酸作基本骨架，由具有羟基的各种化合物构成，结构式如下：
生物表面活性剂的制备、提纯及其应用 摘要：生物表面活性剂是由微生物产生的天然产物，具有表面活性高、对环境无污染、生物可降解性及良好的抑菌作用等优于化学合成的表面活性剂的独特性质。本文对生物表面活性剂的合成方法进行了介绍，对生物表面活性剂在石油工业、环境工业、医药、食品、农业和化妆品工业等领域的应用进行了总结，展望了生物表面活性剂的良好应用前景。 关键词：生物表面活性剂制备提纯应用 生物表面活性剂主要是由微生物在好氧或厌氧条件下在碳源培养基中生长时产生的。这些碳源可以是碳水化合物、烃类、油、脂肪或者是它们的混合物。生物表面活性剂可分为非离子型和阴离子型, 阳离子型较为少见。像其它表面活性物质一样, 生物表面活性剂由一个或多个亲水性和憎水性基团组成, 亲水基可以是酯、羟基、磷酸盐、或羧酸盐基团、或者是糖基, 憎水基可以是蛋白质或者是含有憎水性支链的缩氨酸。根据生物表面活性剂的结构特点, 可将其分为5 类:糖脂、脂肽、多糖蛋白质络合物、磷脂和脂肪酸或中性脂。 和传统的化学合成的表面活性剂相比, 生物表面活性剂有许多明显的优势:(1)更强的表面和界面活性;(2)对热的稳定性;(3)对离子强度的稳定性;(4)生物可降解性;(5) 破乳性。 由于这些显著特点, 使生物表面活性剂在一些方面可以逐渐代替化学合成的表面活性 剂, 而且应用也越来越广泛。 1 生物表面活性剂的性质、分类及制备 1. 1 生物表面活性剂的特性 生物表面活性剂分子结构包含极性基团和非极性基团，是一种具有亲水、疏水两性特点的生物大分子化合物。生物表面活性剂分子的亲水基和疏水基可以由不同的分子成分组成。 生物表面活性剂与其他表面活性剂比较，主要特性就是无毒性、稳定性好、耐酸耐盐性好、可以被生物降解、对环境无污染及抗菌性。 1. 2 生物表面活性剂的分类 生物表面活性剂根据其化学结构的不同，可以分为酰基缩氨酸系、糖脂系、磷脂系、高分子聚合物和脂肪酸系表面活性剂五类，如表1 所示。 表1 生物表面活性剂的分类 分类典型产物 酰基缩氨酸系脂蛋白、脂肽、脂氨基酸 糖脂海藻糖脂、鼠李糖脂、槐糖脂 磷脂磷脂酰乙醇胺 中性脂/脂肪酸甘油脂、脂肪酸、脂肪醇、蜡 聚合物脂杂多糖、脂多糖复合物、蛋白质-多糖复合物 1. 3 生物表面活性剂的制备方法 1.3.1 微生物发酵法
种常用表面活性剂
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
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 Su ｌfosｕccinate?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、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、用途与用量：?1、用途:制造洗发香波、泡沫浴、沐浴露、洗手液、外科手术清洗及其它化妆品、洗涤日化产品等,还可作为乳化剂、分散剂、润湿剂、发泡剂等。广泛用于涂料、皮革、造纸、油墨、纺织等行业。 ２、推荐用量:在香波中为8－12％,在浴液中用量为10－1５%，其它化妆品中为0．5-5％。应用时PＨ值不应超过7。?椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠DMSS 一、英文名:Ｄｉｓodiｕm Cocoyl Monoｅtｈaｎｏｌamｉｄe Sulfoｓucciｎate? 二、化学名称：椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠?三、结构式:RＣOＮＨＣ H2CH2OCOCHCH(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；
题目：表面活性剂的应用和发展前景 学生姓名：高祯富 学号：130110050 院系: 化材学院 专业: 化学工程与工艺
表面活性剂的应用和发展前景 摘要 表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质，其应用前景非常广阔。本文简述了高分子表面活性剂的应用研究进展，介绍新一代表面活性剂geminis和生物表面活性剂的研究应用，探讨表面活性剂在绿色化学中的进展。 关键词表面活性剂高分子 geminis 生物表面活性剂绿色化学 引言 表面活性剂具有吸附于物质表面，使其表面性质发生变化的特性，它的分子构造由亲水基和憎水基两部分组成，通常的表面活性剂几乎全是分子量为数百(300左右)的低分子量物质。高分子表面活性剂是指那些分子量在数千以上并具有表面活性功能的高分子化合物。 随着高分子化学工业的迅速发展，各种具有表面活性的高分子化合物引起了人们广泛注意. 生物表面活性剂(Biosurfactants)是由微生物所产生的一类具有表面活性的生物大分子物质[8]。与化学合成的表面活性剂相比，生物表面活性剂除具有降低表面张力、稳定乳化液和增加泡沫等相同作用外，还具有一般化学合成表面活性剂所不具备的无毒、能生物降解等优点。生物表面活性剂的这些特性尤其适合于石油工业和环境工程，如石油的生物降粘、提高原油采收率、重油污染土壤的生物修复等[9]。另外，生物表面活性剂作为天然添加剂，在食品工业、精细化工、医药和农业等工业方面也愈来愈受到人们的青睐。随着人们崇尚自然和环保意识的增强，生物表面活性剂将有更加广阔的应用前景，并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品。 鉴于表面活性剂能对界面过程产生影响, 因此,它往往能有效地改进相关的工艺过程, 或者能改善产品质量, 或者可节能降耗, 或者能改善环境, 使反应过程绿色化, 甚至起到“绿色使者”的作用，将表面活性剂更多的用于绿色化学的研究，将是表面活性剂未来研究主要方向之一。
它们主要是利用碳氢化合物的微生物产生，通过生物表面活性剂的作用使碳氢化合利用吸 收 生物表面活性剂发酵条件的优化、提取与分析 摘要：生物表面活性剂是由微生物产生的具有高表面活性的生物分子。相对于化学合成的表面活性剂,生物表面活性剂对生态系统的毒性较低,且可生物降解。它可以应用在如采油和能源工业、药物和化妆品、食品、环境工程等各个工业领域。本文讲述了生物表面活性剂从生产菌的筛选到培养条件的优化以及生物表面活性剂的提取的全过程。从污水、污泥样品中经过富集培养、血平板分离、摇瓶培养和排油活性测定等方法筛选筛选出了可以产生生物表面活性剂的1株细菌和2株酵母菌，并对其中的1株酵母菌的发酵条件如碳源，氮源，初始pH值，溶氧量这些分别进行单因素优化的讨论，并通过萃取的方法得到生物表面活性剂产物。 关键词：生物表面活性剂，筛选，发酵，优化，提取 Abstract：Biosurfactant is a high surface-active agent synthesized by microorganism. Compared with themical surfactant, biosurfactant has a low toxicity to ecological system of Earth. The applications of biosurfactants in some fields such as enhanced oil recovery, energy industry, pharmaceuticals and cosmetics, food and environmental control are presented. This review is made from several aspects: screening of biosurfactant-producing microorganism, optimization of culture brooth, isolation of biosurfactant. Microorganisms capable of producing biosurfactants can be isolated by a series of steps including hydrocarbon enrichment culture, hemolytic activity assay on blood agar plates and oil displacement activity assay etc. the strains were isolated from waste soil and waste water. We screen one strain of bacteria and two strains of yeasts. Keywords: Biosurfactant, screening, fermentation, optimization, isolation 1 引言 1．1 生物表面活性剂的概述 概述生物表面活性剂的产生、分类、特点以及应用。
特殊表面活性剂与生物表面活性剂 姓名：陈朝阳班级：08应化2 学号：02 学院：化学工程学院 一. 特殊类型的表面活性剂有： ?碳氟表面活性剂 ?含硅表面活性剂 ?高分子表面活性剂 ?冠醚型表面活性剂 ?生物表面活性剂 下面简要介绍一下前四种表面活性剂 碳氟表面活性剂：含氟表面活性剂是指碳氢链中氢原子被氟取代了的表面活性剂。氢原子可以部分被氟原子取代，也可全部被氟原子取代，后者称为全氟表面活性剂。这类表面活性剂性能特殊，具有憎水、憎油的双重特性，降低表面张力的能力极为显著，其应用越来越引人注目。碳氟链中碳氟键（C-F）具有较高的键能（485.67kJ/mol），大于C-H键能（416.31kJ/mol）,C-F键比C-H键稳定，不易断裂。例如,C8F17OC6H4SO3K的分解温度在335℃以下，使用温度可在300 ℃左右，这是一般表面活性剂所达不到的。氟碳链间的作用力弱，憎水性强，排斥水的作用更强。因此，更容易在溶液表面吸附和在水中形成胶团，所以它不仅有很低的表面张力，而且有很低的临界胶束浓度。碳氟表面活性剂在水中的溶解度在0.1-0.01%（质量分数），即可把水的表面张力由72mN/m降至20mN/m，甚至更低。合成碳氟化合物的主要方法有三种： ?电解氟化法 ?氟烯烃调聚法 含硅表面活性剂：含硅表面活性剂具有很高的表面活性与稳定性，耐高温，对皮肤无刺激，无毒，十分安全。有些品种还是很好的抑泡剂。50年代初，美国Union Carbide (联碳）公司首先合成了含硅聚醚非离子表面活性剂。德国Bayer A-G Mobey化学公司将它用作聚氨酯泡沫体中的稳泡剂。此后阴、阳含硅表面活性剂相继问世，它的应用领域也不断扩大。 1）具有优良的降低表面张力的性能。 含硅表面活性剂是除含氟表面活性剂以外，目前发现的表面活性剂中最优良
BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 生物表面活性剂概述及应用 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 摘要：综述了生物表面活性剂的特性、分类及生产方法，重点介绍了清洗土壤有机污染物的的应用。 关键词：生物表面活性剂；微生物发酵法；有机物污染土壤 1引言 表面活性剂是一类能显著降低溶剂表面张力的物质，化学合成的表面活性剂都是以石油为原料化学合成而来，在生产和使用过程中常常会给人类生存环境带来严重的污染，对人类的身体健康产生很大威胁。 生物表面活性剂(Biosurfactants,简称BS)是细菌、真菌和酵母在特定条件下,在其生长过程中分泌出的具有表面活性的代谢产物。生物表面活性剂是表面活性剂家族的后起之秀，虽然起步晚，但是发展却十分迅速。生物表面活性剂一般都具有良好的降低表面张力的性能，对油-水界面表现出很强的亲和力，易形成稳定的乳状液，无毒，可以生物降解，不会对环境造成破坏[1]。随着人们环保意识的加强，生物表面活性剂将在食品工业、医药和精细化工等领域有着更加广阔的应用前景，并有可能逐步取代化学合成的表面活性剂。 2生物表面活性剂的特性及分类 2.1生物表面活性剂的特性 与化学合成的表面活性剂相似，生物表面活性剂也是一种两亲分子，具有非极性的疏水基团和极性的亲水基团，但生物表面活性剂具有化学合成表面活性剂所无法比拟的优点：①空间结构十分复杂和庞大，表面活性高，乳化能力强，多数生物表面活性剂可将表面张力降低到30 mN/m；②具有良好的热稳定性和化学稳定性；③无毒或低毒，能被生物完全降解，不会对环境造成污染和破坏；④生物相容性好，一般不会导致过敏，可应用于药品、化妆品，甚至作为功能性食品添加剂；⑤分子结构多样，具有特殊的官能团，专一性强；⑥生产工艺简便，常
专论与综述 生物表面活性剂对微生物生长和代谢的影响 钱欣平1 阳永荣 孟 琴 (浙江大学联合化学反应工程研究所 杭州 310027) 摘要:综述了生物表面活性剂在微生物生长和代谢过程中的影响。根据其分子结构特征, 系统分析了生物表面活性剂通过与难溶底物和微生物细胞之间的相互作用促进烷烃摄取的 机理,利用该机理可以合理解释生理现象。生物表面活性剂还在参与细胞代谢活动的过程 中发挥特殊功能。 关键词:生物表面活性剂,糖脂,鼠李糖脂,烃类发酵 中图分类号:Q93 文献标识码:A 文章编号:025322654(2002)0320075204 生物表面活性剂是生物(主要是微生物)生成的低分子量表面活性剂,包括糖脂、多糖脂、脂肽、脂蛋白以及中性类脂衍生物等。它们的分子结构由两部分组成,一部分是疏油亲水的极性基团,如单糖、聚糖、氨基酸、肽和磷酸基等,另一部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团,如饱和或非饱和的脂肪醇及脂肪酸等。正是由于具有这种既亲油又亲水的两亲性分子结构,生物表面活性剂才能具有分散、加溶、润湿、渗透等性能,但它们的生理功能还不是很清楚[1]。 虽然大多数的生物表面活性剂被看作是次级代谢产物,但它们对微生物的生长却具有重要作用。例如,烃类的难溶性使得摄取烃类的微生物在生长过程中往往伴随着生物表面活性剂的生成,它们的作用主要是使烃类在水溶液中有效扩散,并渗入细胞内部被同化分解。另一方面,生物表面活性剂可以通过调节细胞表面的疏水性能来影响微生物细胞与烃类之间的亲和力。除此之外,很多生物表面活性剂具有杀菌活性,并在细菌滑动穿越界面的活动中以及适应恶劣环境的代谢过程中发挥特殊作用。几乎所有这些生物功能均与它们的两亲性分子特征相关。 1 促进难溶底物的分散与吸收 烃降解酶往往嵌入于细胞质膜中或存在于细胞内,烃类底物必须通过外层亲水细胞壁进入细胞内,才能被烃降解酶作用。因此,烃的疏水性是限制烃被摄取的主要因素,而生物表面活性剂的作用正是促使烃被动扩散进入细胞内部。 生物表面活性剂促进烃吸收的作用在许多实验中均得到证实[2]。例如,1,500mg/L 的十八烷烃在300mg/L鼠李糖脂的作用下,扩散浓度提高了4个数量级,使20%的十八烷烃在84h内被P.areuginosa降解,而在没有鼠李糖脂存在的情况下,仅有5%的十八烷烃被利用。另外,P.areuginosa的一株缺陷型菌株无法利用石蜡进行生长,合成的鼠李糖脂明显较少,但加入少量鼠李糖脂可以修复它利用石蜡的能力。 实验发现[3],低浓度的鼠李糖脂促进十八烷烃扩散的能力明显优于高浓度的鼠李糖脂。研究鼠李糖脂浓度与十六烷烃生物降解速率的关系曲线,结果在1～50mg/L范 收稿日期:2001201212,修回日期:2001203230
表面活性剂的理化性质和生物 学性质 表面活性剂的理化性质和生物学性质 一、临界胶束浓度 当表面活性剂的正吸附到达饱和后继续加入表面活性剂，其分子则转入溶液中，因其亲油基团的存在，水分子与表面活性剂分子相互间的排斥力远大于吸引力，导致表面活性剂分子自身依赖范德华力相互聚集，形成亲油基团向内, 亲水基团向外、在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的胶束(micelles)。在一定温度和一定的浓度范围内，表面活性剂胶束有一定的分子缔合数，但不同表面活性剂胶束的分子缔合数各不相同，离子表面活性剂的缔合数约在10? 100,少数大于1000。非离子表面活性剂的缔合数一般较大，例如月桂醇聚氧乙烯酷在25C的缔合数为5000。表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度(critical micell concentration, CMC),不同表面活性剂的CMC不同，见表4.2。具有相同亲水基的同系列表面活性剂，若亲油基团越大，则CMC 越小。在CMC时，溶液的表面张力基本上到达最低值。在CMC 到达后的一定范围内，单位体积内胶束数量和表面活性剂的总浓度几乎成正比。
表4.2常用表面活性剂的临界胶束浓度 名称测定温度CMC/molL1名称测定温度尸C CMC/molL1 re 辛烷基磺酸 钠25 1.50x10 1氯化十二烷基 铉 25 1.6X102 辛烷基硫酸 钠40L36X104 月桂酸蔗糖酯 2.38X10'6
十二烷基硫408.60X103棕桐酸蔗糖9.5x10 s 酸钠酯 十四烷基硫40 2.40X103硬脂酸蔗糖 6.6X105酸钠酯 十六烷基硫40 5.80X104吐温2025 6.0X102酸钠（皿?以下同）十八烷基硫40L70X104吐温4025 3.1X102酸钠 硬脂酸钾50 4.50X10-45吐温6025 2.8x10-2 油酸钾50 1.20X10*3吐温6525 5.0X10?2 月桂酸钾25 1.25X10*2吐温8025L4X102 十二烷基磺259.0X103吐温8525 2.3X102 酸钠（二）胶束的结构 在一定浓度范围的表面活性剂溶液中，胶束呈球形结构（图4-la）,其碳氢链无序缠绕构成内核，具非极性液态性质。碳氢链上一些与亲水基相邻的次甲基形成整齐排列的栅状层。亲水基则分布在胶束表面，由于亲水基与水分子的相互作用，水分子可深入到栅状层内。对于离子型表面活性剂，则有反离子吸附在胶束表面。随着溶液
生物表面活性剂在石油工业中的应用及发展趋势 生物表面活性剂在石油工业中的应用优势 生物表面活性剂具有很多优点：①结构更多样、可以用于特殊领域；②表面活性乳化更强； ③可生物降解、无毒或低毒，对环境不造成污染；④生产工艺简单、施工简单，可以从工业废物中生产，有利于环境治理；⑤通过微小孔隙能力强、不堵地层，在极端温度、pH值、盐浓度下具有很好的选择性和专一性；⑥耐盐性好，不结垢，保护地层。因此，可以适用于超微孔隙、超低渗、连通性差、常规注水见效差、含蜡量高、温度过低／过高、矿化度高的地层进行作用. 在石油开采驱油工艺中的应用 现阶段大多数油田已经进入二次驱油的中后期，地下剩余原油仍有大约50％以上，所以提高采收率是当今石油工业的重要研究领域。微生物采油可以提高采油率，在油田上得到了很好的发展和利用。大庆油田在萨北开发区小井距试验区开展生物表面活性剂先导性矿场试中，全区提高采油率16.64％，中心井提高采收率23.24％；在头台油田选取了头台油田用一个五点法小型井网作为微生物驱油先导矿场试验区。采收率提高为51％一8l％。新疆克拉玛依油田选育出对稠油具有显著降黏作用的微生物菌种，对稠油的降黏率可达70％．能够降 解稠油中的非烃和长链饱和烃，并首次在克拉玛依油田进行了6口井的微生物吞吐开采稠油矿场试验，累计增油865t。在甘肃工区油井，采用生物表面活性剂强化水驱。注人生物表面活性剂8t，其中留62-72井组平均日增油20t。留62-75井组平均日增油12t。青海油田地层水中分离培养出4株微生物菌种均能适应青海油田温度及高矿化度地质环 境。在2口井的现场试验证明，微生物采油具有良好的提高石油采收率的效果和清蜡减阻效果。另外，在文留油田、河南油田、百口泉采油厂、新北油田、徐家围子低渗透油田等也都进行了相关的研究。 在油井清防蜡技术中的应用 三次驱油开采出原油含有较多石蜡和沥青质，这些高分子物质在油井和输油管道中沉积，给原油开采和集输造成很大问题，大多数油田采用加热或添加化学除蜡荆的方法来解决。但加热除蜡的成本较高，添加化学除蜡剂的后续处理比较困难，而生物表面活性剂的使用能很好的解决这一难题。胜利油田孤岛采油厂井筒结蜡非常严重，应用生物清防螬技术处理后，9口可对比油井全部停止了加清防蜡剂，停止热洗，载荷下降．还可达到一定的增油效果。I Lazar等利用从油井中分离筛选出3株菌组成的混合菌落，可以很好的清除油井模型中沥青质和石蜡的沉积物，并能分解固态石油沉积物的生物，用于防止结蜡取得了较好效果。 在原油破乳中的应用 传统的化学破乳剂一般为高分子难降解的有机物，对环境污染大，而利用生物表面活性剂破乳符合环保生产的要求。微生物表面活性剂的加入，使得界面膜电容随时间增加而增大的趋势更明显，界面膜破裂的时间缩短。不仅能乳化碳氢化合物。而且无毒且能被生物完全降解，对环境不造成污染，还能稳定其乳化体系。分离、回收石油馏分，提高对资源的再利用。早在2003年，胜利油田纯粱采油厂与四川大学生物研究所、东营生物工程公司联合开发了适合目前多数原油性质的HRB系列生物破乳剂。其中HRB-4型生物破乳剂在纯粱采油现场进行了大面积的推广应用，取得了良好的效果，各采油站来液混合后，原油含水低于15％，较原来降低10％。净化油含水≤0.5％。 在石油污染环境修复工程中的应用 石油污染已成为世界性的公害之一。主要有土壤污染和水资源染．石油中大分子量烃类如多环芳烃(PAHs)等难溶于水相。会牢牢地吸附在固相土粒上而较难降解。生物表面活性剂在石
生物表面活性剂及在生物修复中的应用 摘要 生物表面活性剂是由微生物产生的一类具有表面活性的生物化合物，除具有化学合成表面活性剂的理化特性外，还具有无毒、高效等优点，其应用前景非常广阔，并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品。本文概述了近年来在有机污染生物修复中生物表面活性剂的研究进展，并展望了该技术的发展方向。这将为在我国开展该方法的研究和应用打下基础。 关键词:有机污染；生物表面活性剂；修复 Biosurfactant and its Applications in Organic Pollutants Remediation Abstract Biosurfactant is a kind of microbial compounds produced by microorganism that exhibited pronounced surface activity. Biosurfactants have physical and chemical character of surfactants，in addition it is nonpoisonous and highly effect. The results showed that the prospect of its application is good and biosurfactants would be used as a substitute for surfactants. This paper reviews the researches on biosurfactants applied in the organic pollution bioremediation in recent years. A probe to the future development of this technologies is made as well. The order is to initiate a pilot study of the approach in China. Key Words:Organic pollution; Biosurfactants; Remediation