亲水和疏水纳米二氧化硅

常见的疏水离子和亲水离子的判断

一、相似相溶原理

1．极性溶剂（如水）易溶解极性物质（离子晶体、分子晶体中的极性物质如强酸等）；

2．非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（大多数有机物、Br2、I2等）；

3．含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（—OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。

二、有机物的溶解性与官能团的溶解性

1．官能团的溶解性：

（1）易溶于水的官能团（即亲水基团）有—OH、—CHO、—COOH、—NH2。

（2）难溶于水的官能团（即憎水基团）有：所有的烃基(—CnH2n+1、—CH=CH2、—C6H5等)、卤原子（—X）、硝基（—NO2）等。

2．分子中亲水基团与憎水基团的比例影响物质的溶解性：

（1）当官能团的个数相同时，随着烃基（憎水基团）碳原子数目的增大，溶解性逐渐降低；

例如，溶解性：CH3OH>C2H5OH>C3H7OH>……，一般地，碳原子个数大于5的醇难溶于水。

（2）当烃基中碳原子数相同时，亲水基团的个数越多，物质的溶解性越大；

例如，溶解性：CH3CH2CH2OH

（3）当亲水基团与憎水基团对溶解性的影响大致相同时，物质微溶于水；

例如，常见的微溶于水的物质有：苯酚 C6H5—OH、苯胺 C6H5—NH2、苯甲酸 C6H5—COOH、正戊醇 CH3CH2CH2CH2CH2—OH（上述物质的结构简式中“—”左边的为憎水基团，右边的为亲水基团）；乙酸乙酯 CH3COOCH2CH3（其中—CH3和—CH2CH3为憎水基团，—COO—为亲水基团）。

（4）由两种憎水基团组成的物质，一定难溶于水。

例如，卤代烃 R-X、硝基化合物R-NO2 ，由于其中的烃基R—、卤原子—X和硝基—NO2均为憎水基团，故均难溶于水。

第31卷第5期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.5 Vol.31 2017 年10月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Oct. 2017

文章编号：1003-9015(2017)05-1072-08

疏水纳米二氧化硅作为捕获剂泡沫浮选结晶紫的工艺研究

靳丽雪, 胡 楠, 李雅杰, 吴兆亮 (河北工业大学 化工学院, 天津 300130)

摘 要：为了有效去除水溶液中的结晶紫，以疏水纳米二氧化硅作为捕获剂，在不需要添加任何表面活性剂的前提下开发了一种新型泡沫浮选技术。结果表明，当无水乙醇用量0.8%(V)、pH值为9.0、疏水纳米二氧化硅浓度200 mgL1、气速700 mLmin1、装液量400 mL时，废水中结晶紫的去除率和富集比分别为94.7%和19.7；疏水纳米二氧化硅的去除率和富集比分别为93.9%和14.2。消泡液中的疏水纳米二氧化硅在pH值为1.0的无水乙醇溶液经两次解吸操作，结晶紫解吸率可达到90.2%。通过旋蒸操作，可将解吸液中结晶紫染料回收，同时纳米颗粒达到重复利用的目的。因此，该技术对处理染料废水具有重要的指导意义。 关键词：泡沫浮选；疏水纳米二氧化硅；结晶紫；捕获剂 中图分类号：TQ028.8；X703.1 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2017.05.008 Removal of Crystal Violet by Froth Flotation Using Hydrophobic Silica

Nanoparticle as a Collector

JIN Li-xue, HU Nan, LI Ya-jie, WU Zhao-liang (School of Chemical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China) Abstract：In order to effectively remove crystal violet (CV) from aqueous solution, hydrophobic silica nanoparticle (SNP) was used as a collector and froth flotation was developed without surfactants. The results show that the removal percentage (R) and the enrichment ratio (E) of CV are 94.7% and 19.7, respectively, when studied under conditions of anhydrous ethanol dosage 0.8%(V), pH 9.0, SNPs concentration 200 mgL1, superficial gas velocity 700 mLmin1 and loading liquid volume 400 mL. Meanwhile, RSNPs and ESNPs are 93.9% and 14.2, respectively. CV can be effectively separated using ethanol elution at pH 1.0 for twice, and the desorption percentage is 90.2%. CV dissolved in ethanol can be isolated by a rotatory evaporator. Moreover, hydrophobic SNPs could be recycled. This study provides a promising way for the treatment of dye-contaminated wastewaters. Key words: froth flotation; hydrophobic silica nanoparticles; crystal violet; collector

介孔二氧化硅纳米载体 亲水 疏水

亲水和疏水是介孔二氧化硅纳米载体中重要的性质，它们在不同应用领域中发挥着重要的作用。

亲水性是指物质与水有良好的亲和力，能够迅速吸附水分。介孔二氧化硅纳米载体的亲水性使其在药物传递、催化剂和分离材料等领域中具有广泛的应用。在药物传递领域，亲水性的介孔二氧化硅纳米载体可以有效地包裹药物，并通过靶向传递将药物释放到目标组织或细胞中，提高药物的生物利用度和治疗效果。在催化剂领域，亲水性的介孔二氧化硅纳米载体可以提供更大的表面积和更多的活性位点，增强催化剂的催化活性和选择性。在分离材料领域，亲水性的介孔二氧化硅纳米载体可以通过吸附和离子交换等机制实现对溶液中目标物质的高效分离和富集。

疏水性是指物质与水缺乏亲和力，不能迅速吸附水分。介孔二氧化硅纳米载体的疏水性使其在储能材料、涂料和油水分离等领域中具有重要应用。在储能材料领域，疏水性的介孔二氧化硅纳米载体可以作为电池或超级电容器等储能器件的负极材料，具有高能量密度和长循环寿命的特点。在涂料领域，疏水性的介孔二氧化硅纳米载体可以增加涂料的耐水性和耐候性，提高涂料的使用寿命。在油水分离领域，疏水性的介孔二氧化硅纳米载体可以通过界面吸附和微纳结构的调控实现高效的油水分离，具有重要的环境保护意义。

亲水和疏水是介孔二氧化硅纳米载体中的两个重要性质，它们的调控对于介孔二氧化硅纳米载体的应用性能具有重要影响。通过调控介孔二氧化硅的表面性质和孔结构，可以实现对介孔二氧化硅纳米载体的亲水性和疏水性的调控。例如，可以通过表面修饰、功能化和改性等方法引入亲水基团或疏水基团，实现对介孔二氧化硅纳米载体亲水性和疏水性的调控。此外，还可以通过调控介孔二氧化硅的孔径和孔结构，实现对介孔二氧化硅纳米载体亲水性和疏水性的调控。通过合理设计和调控，可以实现介孔二氧化硅纳米载体在不同领域的应用需求。

亲水和疏水是介孔二氧化硅纳米载体中重要的性质。通过调控介孔二氧化硅的表面性质和孔结构，可以实现对介孔二氧化硅纳米载体亲水性和疏水性的调控。亲水性的介孔二氧化硅纳米载体在药物传递、催化剂和分离材料等领域具有广泛应用；疏水性的介孔二氧化硅纳米载体在储能材料、涂料和油水分离等领域具有重要应用。通过合理设计和调控，介孔二氧化硅纳米载体可以满足不同领域的应用需求，具有广阔的应用前景。

常见的疏水离子和亲水离子的判断

一、相似相溶原理

1．极性溶剂（如水）易溶解极性物质（离子晶体、分子晶体中的极性物质如强酸等）；

2．非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（大多数有机物、Br2、I2等）；

3．含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（—OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。

二、有机物的溶解性与官能团的溶解性

1．官能团的溶解性：

（1）易溶于水的官能团（即亲水基团）有—OH、—CHO、—COOH、—NH2。

（2）难溶于水的官能团（即憎水基团）有：所有的烃基(—CnH2n+1、—CH=CH2、—C6H5等)、卤原子（—X）、硝基（—NO2）等。

2．分子中亲水基团与憎水基团的比例影响物质的溶解性：

（1）当官能团的个数相同时，随着烃基（憎水基团）碳原子数目的增大，溶解性逐渐降低；

例如，溶解性：CH3OH>C2H5OH>C3H7OH>……，一般地，碳原子个数大于5的醇难溶于水。

（2）当烃基中碳原子数相同时，亲水基团的个数越多，物质的溶解性越大；

例如，溶解性：CH3CH2CH2OH

（3）当亲水基团与憎水基团对溶解性的影响大致相同时，物质微溶于水；

例如，常见的微溶于水的物质有：苯酚 C6H5—OH、苯胺 C6H5—NH2、苯甲酸 C6H5—COOH、正戊醇 CH3CH2CH2CH2CH2—OH（上述物质的结构简式中“—”左边的为憎水基团，右边的为亲水基团）；乙酸乙酯 CH3COOCH2CH3（其中—CH3和—CH2CH3为憎水基团，—COO—为亲水基团）。

（4）由两种憎水基团组成的物质，一定难溶于水。

例如，卤代烃 R-X、硝基化合物R-NO2 ，由于其中的烃基R—、卤原子—X和硝基—NO2均为憎水基团，故均难溶于水。