表面活性劑的應(yīng)用

1、 表面活性劑在水處理中的應(yīng)用 (武漢理工大學(xué)建筑學(xué)院,武漢)表面活性劑的分類及性質(zhì)表面活性劑的分類及性質(zhì) 表面活性劑一般分為離子性和非離子性兩大類 其中離子性表面活性劑又可分為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑表面活性劑的分類及性質(zhì)表面活性劑的分類及性質(zhì) 離子性表面活性劑 -在水中分離,形成帶陽電荷或帶陰電荷的憎水基的表面活性劑 非離子表面活性劑 -在水中不電離,并呈電中性的表面活性劑表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 表面活性劑由性質(zhì)不同的兩部分組成，一部分是由疏水親油的碳?xì)滏溄M成的非極性基團(tuán),另一部分為親水疏油的極性基。這兩部分分別處于表面活性劑分子的兩端,為

2、不對稱的分子結(jié)構(gòu),由于表面活性劑的兩性分子結(jié)構(gòu)特征,決定了它的兩親性,因此這種分子具有一部分可溶于水,而另一部分易自水中逃逸的雙重性,結(jié)果造成表面活性劑分子在其水溶液中很容易被吸附于氣水(或油水) 界面上形成獨(dú)特的定向排列的單分子膜。正是由于表面活性劑在溶液表面(或油水界面) 的定向吸附的這一特征,使得表面活性劑具有很多特有的表面性。表面活性劑在水處理中的應(yīng)用表面活性劑在水處理中的應(yīng)用 用作水處理藥劑 在石油污染消除中的應(yīng)用 膠束的強(qiáng)化超濾作用 在液膜分離技術(shù)中的應(yīng)用用作水處理藥劑 目前應(yīng)用于水處理中的高分子絮凝劑大多數(shù)是水溶性的有機(jī)高分子聚合物和共聚物,分子中含有許多能與膠體和細(xì)微懸浮物表面

3、上某些點(diǎn)位發(fā)生作用的活性基團(tuán),相對分子質(zhì)量在數(shù)十萬至數(shù)百萬。 常見的有聚二乙基二甲基氯化氨、聚氨、聚丙烯酸鈉和丙烯酰胺。它們大多數(shù)是一些高分子表面活性劑。 由于天然水體含有的粘土、硅酸鹽、蛋白質(zhì)和有機(jī)膠體等雜質(zhì)帶負(fù)電荷,因此陽離子型絮凝劑在水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)廣泛采用的高分子絮凝劑,主要是聚丙烯酰胺系列的產(chǎn)品,其用量約占80 %。聚丙烯酰胺(pam) 是一種線性的水溶性共聚物,無色或微黃色膠體,無臭,中性,不溶于乙醇、丙酮。改性后可制得的陽離子聚丙烯酰胺為固體粉末,易溶于水,有很強(qiáng)的吸濕和絮凝作用,屬線性高分子表面活性劑,帶有正電荷,使懸浮的有機(jī)膠體和有機(jī)化合物可有效的絮凝,并能

4、強(qiáng)化固液分離過程,廣泛用于污水處理廠污泥脫水以及造紙、洗煤、印染廢水的處理。在石油污染消除中的應(yīng)用 石油處理劑由溶劑和表面活性劑組成。表面活性劑能使石油分散形成水包油型乳狀液,形成微粒子而分散于海水中,消除污染,溶劑能降低石油的粘度,使其易于乳化。 石油處理中，所選用的表面活性劑應(yīng)具有以下條件:對流出油的乳化分散力強(qiáng);對水產(chǎn)資源無不良影響;生物降解性良好;使用方便和價(jià)格便宜。 作用機(jī)理： 海洋上漂浮的石油經(jīng)石油處理劑處理后形成的乳狀液,由于這種乳狀液是水包油型的,不易粘附在油輪和巖石上,而且乳化油表面積非常大,沉降深度一般不超過3m ,所以油粒很快被水中溶解氧、細(xì)菌及微生物分解,最后成為無害于

5、水體的物質(zhì)。膠束強(qiáng)化超濾作用 概念： 利用表面活性劑的超濾分離,通常稱之為增溶膠束超濾法。 1979 年,leung 等首先提出用膠團(tuán)增溶超濾可以除去廢水中被溶解的少量或微量有機(jī)物和金屬離子。 作用機(jī)理： 直接利用了表面活性劑分子的膠團(tuán)作用和膠團(tuán)的增溶作用等性質(zhì),并通過超濾膜來實(shí)現(xiàn)分離的。由于表面活性劑分子是由疏水基和親水基組成。在濃度極稀的情況下,表面活性劑分子將聚集在溶液的表面,疏水基向上伸入空氣、親水基則留在水中。但當(dāng)濃度進(jìn)一步增加,溶液表面毫無間隙地形成表面活性劑單分子層后,再加入的表面活性分子將在溶液內(nèi)部幾十至幾百個(gè)聚集在一起,形成疏水基向內(nèi)、親水基向外的締合體膠束。 膠束的形成使疏

6、水基最大限度地逃離水,親水基保持與水的接觸。研究表明膠束的形成可將原來不溶或難溶于水的物質(zhì)帶到膠束的內(nèi)核或表面,從而使該物質(zhì)溶解于水中,即膠束的增溶作用。 表面活性劑的選擇原則: 應(yīng)有較大的增溶力;能形成較大的膠束體積,從而可以選用大孔徑的超濾膜,增加通量; cmc (臨界膠束濃度)小,減少表面活性劑的用量和透過液中表面活性劑的濃度; 有較低的krafft 點(diǎn)(對離子型表面活性劑) 或較高的濁點(diǎn)(對非離子型表面活性劑) ,以適用于低溫操作; 無毒,易生物降解; 低發(fā)泡性。液膜分離技術(shù)中的作用 液膜分離是20 世紀(jì)60 年代中期誕生的一種新型的膜分離技術(shù),廢水處理、濕法冶金、石油化工等部門都有廣

7、泛的應(yīng)用。 例如用液膜技術(shù)可以從廢水中脫除有毒的陽離子銅、汞、鉻、隔、鎳、鉛等,以及陰離子磷酸根、硝酸根、氰根、硫酸根、氯根等。 乳化液膜體系由表面活性劑(乳化劑) 、膜溶劑、載體和添加劑等所構(gòu)成,其分離過程包括液膜的形成、被分離物通過液膜的傳質(zhì)及后續(xù)的破乳。 用于液膜的表面活性劑應(yīng)具備以下特點(diǎn): 配制w/ o 乳液宜選用hlb 值為3. 56 的油溶性表面活性劑,而配制o/ w 乳液則宜選用hlb 值為818 的水溶性表面活性劑; 制成的液膜有盡可能高的穩(wěn)定性,有一定的溫度適應(yīng)范圍,耐酸,堿,且溶脹小; 能與多種載體配合使用,不與膜相載體反應(yīng); 若有反應(yīng),必須有助于液膜萃取,而不能催化分解載體(萃 取劑) ; 容易破乳,油相可反復(fù)使用;價(jià)格低廉,無毒或低毒,且能長期穩(wěn)定保存。結(jié)語