表面活性剂在固液界面的吸附作用PPT课件
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第五节表面活性剂在固/液界面上的吸附一、表面活性剂在固/液界面吸附的机理在浓度不大的水溶液中,一般认为表面活性剂在固体表面的吸附是以单个表面活性剂的离子或分子进行的。
吸附可能以下述一些方式进行。
(一)离子交换吸附吸附于固体表面的反离子被同电性的表面活性剂的离子取代。
(二)离子对吸附表面活性剂离子吸附于具有相反电荷的、未被离子所占据的固体表面位置上。
(三)氢键形成吸附表面活性剂分子或离子与固体表面极性基团形成氢键而吸附。
(四)π电子极化吸附吸附质分子中含有富于电子的芳香核时,与吸附剂表面的强正电性位置相互吸引而发生吸附。
(五)London引力(色散力)吸附吸附作用随吸附质分子增大而增加,而且在任何场合皆发生。
所有吸附类型中皆存在,可作为其它吸附的补充。
此种吸附机理可以说明表面活性剂离子在离子交换吸附中取代同电性无机离子的原因。
(六)憎水作用吸附表面活性剂亲油基在水介质中易于相互联结形成“憎水链”,具有逃离水的趋势,当浓度增大到一定程度时,有可能与吸附在表面的其它表面活性剂分子聚集而吸附,或以聚集状态吸附于表面。
二、表面活性剂溶液的吸附等温线表面活性剂在固体表面上的吸附等温线有以下三种:(一)Langmuir 型吸附等温线例如表面活性剂C16H33N(CH3)3Br在炭黑上的吸附,如图9-12。
平衡浓度/m mol/L图9-12 C16H33N(CH3)3Br在炭黑上的吸附可用Langmuir公式表示:(9-12)式中,n 2S ——表面活性剂在固体表面吸附量;n m S——表面单分子饱和吸附量;a ——常数;C ——表面活性剂溶液浓度。
将(9-12)式直线化得: (9-13) 或将(9-12)式变为:(9-14) 根据(9-13)式以1/n 2S 对1/C 作图,直线斜率=a/n m S ,截距=1/n m S ,可求得n m S 和a 值。
同理根据(9-14)式以C/n 2S 对C 作图可求出n m S 和a 值。
第五章固液界面-课件5.1润湿作用(4学时)5.1.1润湿过程5.1.2接触角与润湿方程5.1.3接触角的测量5.1.4影响接触角的因素5.1.5表面活性剂对润湿的影响5.2固液界面的吸附作用(4学时)5.2.1固液界面吸附的特点5.2.2自浓溶液中的吸附5.2.3自稀溶液中的吸附5.2.4自电解质溶液中的吸附5.3大分子的吸附(1学时)5.3.1吸附等温式5.3.2生物大分子和聚合物的吸附5.4表面活性剂在固液界面上的吸附(1学时)5.1润湿作用5.1.1液体在固体表面的润湿作用润湿(wetting)是指在固体表面上一种液体取代另一种与之不相混溶的流体的过程。
润湿过程可分为三类:沾湿(adheion)浸湿(immerion)铺展(preading)(1)沾湿:液体与固体由不接触到接触,变液气界面和固气界面为固液界面的过程Wa=γlg+γg-γlWa:粘附功>0自发(2)浸湿:固体浸入液体的过程。
(洗衣时泡衣服)固气界面为固液界面替代。
-G=γg-γl=WtWt:浸润功>0自发(3)铺展:以固液界面取代固气界面同时,液体表面扩展的过程。
铺展系数S=γg-(γlg+γl)≥0时自发小结:(1)无论哪一种润湿都是界面现象,其过程实质都是界面性质及界面能量的变化(2)对比三者发生的条件沾湿:Wa=γlg+γg-γl≥0浸湿:γg-γl≥0铺展:S=γg-(γlg+γl)≥0(3)固气和固液界面能对体系的三种润湿作用的贡献是一致的。
5.1.2接触角与润湿方程将液体滴于固体表面上,液体或铺展或覆盖于表面,或形成一液滴停于其上,此时在三相交界处,自固液界面经液体内部到气液界面的夹角就叫做接触角。
Yang方程:γg-γl=γlgcoθWa=γlg(coθ+1)≥0θ≤180沾湿A=Wt=γlgcoθ≥0θ≤90浸湿S=γlg(coθ-1)=0θ=0铺展习惯上将θ=90°定义润湿与否标准5.1.3接触角的测量(一)角度测量法(量角法)(1)切线法(2)斜板法γSLγLGθγSG(3)光点反射法(二)长度测量法(1)小滴法(2)大滴法(液饼法)(3)垂片法皆是通过与相关长度测量计算得到。