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科普一下:什么是表面活性剂,它的作用又是什么呢?

发布时间:2022-11-16 17:17:10      点击次数:326

表面活性剂亦称界面活性剂,且能显著改变液体表面张力值。那什么是表面活性剂呢? 让我们慢慢说来。在分子中含有亲水的和疏水的两个组成部分, 在液体中趋向集中于该液体和另一相的界面, 形成薄分子膜而降低张力, 从而发生润湿、乳化、分散或起泡等作用。表面活性剂是一大类物质, 据统计有1000多种, 今后还将有新品种研究开发出来, 常用的有150多种。它们与我们生活息息相关。众所周知, 肥皂是最常用的和历史最悠久的一种洗族剂。约在公元2世纪, 埃及人就知道利用动物的脂肪和草木灰(息相关,影响和改变着我们的生活。中含有碱性的碳酸钾)制造肥皂, 可算是最早的表面活性剂了。人人熟悉的洗衣粉是由表面活性剂、各种助剂、填料酶、增白剂、香料等配制而成的。如分剂表面活性剂不仅能洗涤脏衣服, 而且能清洁被污染的洋。曾经在美国西部太平洋沿海, 有一艘满载着石油的邮轮触礁沉没断成两截, 海面上漂浮着黑色的油膜, 当海浪冲向海滩, 美丽的海滩顿时变了样, 黑乎乎的一片, 美国科学家和美国海军想出一个好办法, 用洗衣粉给海滩洗澡。他们把成吨的洗衣粉撒在被石油污染的海面上, 结果,奇迹发生了, 油膜消失了黑油油的海滩恢复了原来的容颜。


表面活性剂为什么具有这样强的去污能力?下面这个实验能很好地解释这个问题。在一小瓶水中加一滴植物油, 盖上瓶盖, 然后用力摇晃, 不一会儿, 你就会看到瓶里的一滴油变成了许多颗粒更细的油珠, 它们被均匀地分散在水里。最后, 你把瓶子放在桌子上, 静止片刻后, 你再进行观察, 就会发现分散在水里面的小油珠又会聚集在一起, 水还是水, 油还是油。如果往盛水的瓶子里加入一滴植物油, 再加少量的洗衣粉用力摇荡, 就会出现另外一种结果。瓶子里的油滴被分散开来,而且变成了一瓶混浊的液体, 然后你也把瓶子放在桌子上静置。不过, 这一次静置的结果和上一次大不相同了, 不管时间过了多久, 瓶子里的油和水还在一起, 放在桌子上的总是一瓶混浊的液体。这个小小的实验体现了表面活性剂去污的原理。原来,洗衣粉中的表面活性剂烷基苯磺酸钠分子可以分为两部分,一部分是亲水的,它和油是疏远的; 另一部分是亲油的, 它和水是疏远的。具体来说, 分子中烷基苯一端是亲油的, 磺酸钠一端是亲水的。


洗衣服时,把脏衣服浸泡在溶解了洗衣粉的水中以后, 衣服纤维的表面吸附着油脂性的脏东西。如果只用水, 并不能把这些油污从衣服纤维的表面洗下来。在水里加了洗衣粉之后, 溶解在水中的烷基苯磺酸钠分子就开始起作用了。当烷基苯磺酸钠靠近纤维表面的油污时, 亲油的烷基苯就会朝向油污, 被吸附在油污表面; 亲水的磺酸钠就会朝向水。被吸附在油污表面的烷基苯会越来越多, 它慢慢地把油污包围起来。另一方面, 磺酸钠又具有亲水性, 水就会把烷基苯磺酸钠和被烷基苯磺酸钠包围的油污拉到水里, 使油污从纤维的表面脱落下来。最后, 油污完全被烷基苯磺酸钠包围, 并被拉到水里, 变成了许多被乳化的小油珠。然后人们把脏水倒掉并冲洗衣服, 油污就被清洗掉了。表面活性物质或表面活性剂的应用很广泛, 除了洗涤和采油之外, 它还用于矿物浮选, 使矿物跟岩石分离。用于除莠剂、杀虫剂、杀菌剂等的喷雾操作, 使农药液的润湿性、渗透性更好。食品工业中用于防止香精油从饮料、冰激凌中分离。用于电镀工业, 使电镀液能更好地润湿镀件。在建筑工业中, 往砂浆中加入少量表面活性剂, 能使砂浆更好地跟砖接触, 更容易在砖面上展开。在油漆工业中,使高分子涂料与颜料能均匀地混合。用于化妆品, 能防止乳状液分为两层。在金属铸造中, 使模具与铸件易于分离。用作防止腐蚀剂, 如它能在输油管内壁形成保护膜。表面活性剂给人们的生活和工农业生产带来极大方便的同时, 也给我们的环境带来了污染。据有关方面报道, 我国的江湖, 例如淮河、辽河、松花江、巢湖、太湖、滇池的水污染已直接影响到人们的生活。其中滇池污染已经证明是由于居民大量使含磷洗涤剂造成, 水质受到严重影响, 清澈透明的湖水变得乌黑。


因此,表面活性剂或其他助剂的发展应该满足环保,节能的要求。其发展趋势可以概括为以下几点: 表面活性剂要高效、多功能, 除有清洁作用外,还要有抑菌、杀菌、滋润皮肤等作用, 并应不断开发新型物质。化妆品用表面活性剂就是近年新开发出的, 它对产品的要求严格, 例如抗衰老、皮肤保湿、去皱、增白等。化品通过皮肤的吸收后影响机体的新陈代谢, 达到真正的美容,效果要能感觉到或看到。耐硬水、低温洗涤效果好浓缩的表面活性剂洗涤用品是一个发展方向,这包括浓缩洗衣粉和浓缩液体洗涤剂。显而易见, 节约包装降低运费、占地少, 对环保、厂家、消费者都有好处。目前一些发达国家已在大力推广并取得成效,我国的一些厂家也正朝这个方向努力。表面活性剂素有“工业味精”之称, 在新世纪,人们将会进步拓宽其应用领域除在造纸、食品、建筑、交通、水处理和农业等方面开发应用之外,还会大力开发其在纺织和能源方面的应用。


目前我国每加工100千克纤维耗助剂4千克,  而国际先进水平为每加工100千克纤维耗助剂7千克。我国2000年纤维加工总量预计为950万吨(化纤为450万吨), 2010年预计为1350万吨(化纤为750万吨)。因此, 纺织助剂依然是表面活性剂工业应用的一个重点。能源工业将成为我国表面活性剂应用的另一热点, 特别是在三次采油和重油远距离输送方面。另外, 表面活性剂在材料科学、能源科学、环境科学、生命科学及信息科学方面也将得到应用。如表面活性剂在含酚、含锌、含铜、含汞、含铬废水处理中的应用, 也可应用于纳米材料的制备和分子筛孔径的调节。总之, 拓宽表面活性剂的应用领域, 探索其在高新技术领域中的应用, 将成为我国表面活性剂行业的热门课题。


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