表面活性劑亦稱界面活性劑,且能顯著改變液體表面張力值。那什么是表面活性劑呢? 讓我們慢慢說來。在分子中含有親水的和疏水的兩個組成部分, 在液體中趨向集中于該液體和另一相的界面, 形成薄分子膜而降低張力, 從而發(fā)生潤濕、乳化、分散或起泡等作用。表面活性劑是一大類物質(zhì), 據(jù)統(tǒng)計有1000多種, 今后還將有新品種研究開發(fā)出來, 常用的有150多種。它們與我們生活息息相關(guān)。眾所周知, 肥皂是最常用的和歷史最悠久的一種洗族劑。約在公元2世紀, 埃及人就知道利用動物的脂肪和草木灰(息相關(guān),影響和改變著我們的生活。中含有堿性的碳酸鉀)制造肥皂, 可算是最早的表面活性劑了。人人熟悉的洗衣粉是由表面活性劑、各種助劑、填料酶、增白劑、香料等配制而成的。如分劑表面活性劑不僅能洗滌臟衣服, 而且能清潔被污染的洋。曾經(jīng)在美國西部太平洋沿海, 有一艘滿載著石油的郵輪觸礁沉沒斷成兩截, 海面上漂浮著黑色的油膜, 當海浪沖向海灘, 美麗的海灘頓時變了樣, 黑乎乎的一片, 美國科學家和美國海軍想出一個好辦法, 用洗衣粉給海灘洗澡。他們把成噸的洗衣粉撒在被石油污染的海面上, 結(jié)果,奇跡發(fā)生了, 油膜消失了黑油油的海灘恢復了原來的容顏。
表面活性劑為什么具有這樣強的去污能力?下面這個實驗能很好地解釋這個問題。在一小瓶水中加一滴植物油, 蓋上瓶蓋, 然后用力搖晃, 不一會兒, 你就會看到瓶里的一滴油變成了許多顆粒更細的油珠, 它們被均勻地分散在水里。最后, 你把瓶子放在桌子上, 靜止片刻后, 你再進行觀察, 就會發(fā)現(xiàn)分散在水里面的小油珠又會聚集在一起, 水還是水, 油還是油。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搖蕩, 就會出現(xiàn)另外一種結(jié)果。瓶子里的油滴被分散開來,而且變成了一瓶混濁的液體, 然后你也把瓶子放在桌子上靜置。不過, 這一次靜置的結(jié)果和上一次大不相同了, 不管時間過了多久, 瓶子里的油和水還在一起, 放在桌子上的總是一瓶混濁的液體。這個小小的實驗體現(xiàn)了表面活性劑去污的原理。原來,洗衣粉中的表面活性劑烷基苯磺酸鈉分子可以分為兩部分,一部分是親水的,它和油是疏遠的; 另一部分是親油的, 它和水是疏遠的。具體來說, 分子中烷基苯一端是親油的, 磺酸鈉一端是親水的。
洗衣服時,把臟衣服浸泡在溶解了洗衣粉的水中以后, 衣服纖維的表面吸附著油脂性的臟東西。如果只用水, 并不能把這些油污從衣服纖維的表面洗下來。在水里加了洗衣粉之后, 溶解在水中的烷基苯磺酸鈉分子就開始起作用了。當烷基苯磺酸鈉靠近纖維表面的油污時, 親油的烷基苯就會朝向油污, 被吸附在油污表面; 親水的磺酸鈉就會朝向水。被吸附在油污表面的烷基苯會越來越多, 它慢慢地把油污包圍起來。另一方面, 磺酸鈉又具有親水性, 水就會把烷基苯磺酸鈉和被烷基苯磺酸鈉包圍的油污拉到水里, 使油污從纖維的表面脫落下來。最后, 油污完全被烷基苯磺酸鈉包圍, 并被拉到水里, 變成了許多被乳化的小油珠。然后人們把臟水倒掉并沖洗衣服, 油污就被清洗掉了。表面活性物質(zhì)或表面活性劑的應用很廣泛, 除了洗滌和采油之外, 它還用于礦物浮選, 使礦物跟巖石分離。用于除莠劑、殺蟲劑、殺菌劑等的噴霧操作, 使農(nóng)藥液的潤濕性、滲透性更好。食品工業(yè)中用于防止香精油從飲料、冰激凌中分離。用于電鍍工業(yè), 使電鍍液能更好地潤濕鍍件。在建筑工業(yè)中, 往砂漿中加入少量表面活性劑, 能使砂漿更好地跟磚接觸, 更容易在磚面上展開。在油漆工業(yè)中,使高分子涂料與顏料能均勻地混合。用于化妝品, 能防止乳狀液分為兩層。在金屬鑄造中, 使模具與鑄件易于分離。用作防止腐蝕劑, 如它能在輸油管內(nèi)壁形成保護膜。表面活性劑給人們的生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大方便的同時, 也給我們的環(huán)境帶來了污染。據(jù)有關(guān)方面報道, 我國的江湖, 例如淮河、遼河、松花江、巢湖、太湖、滇池的水污染已直接影響到人們的生活。其中滇池污染已經(jīng)證明是由于居民大量使含磷洗滌劑造成, 水質(zhì)受到嚴重影響, 清澈透明的湖水變得烏黑。
因此,表面活性劑或其他助劑的發(fā)展應該滿足環(huán)保,節(jié)能的要求。其發(fā)展趨勢可以概括為以下幾點: 表面活性劑要高效、多功能, 除有清潔作用外,還要有抑菌、殺菌、滋潤皮膚等作用, 并應不斷開發(fā)新型物質(zhì)?;瘖y品用表面活性劑就是近年新開發(fā)出的, 它對產(chǎn)品的要求嚴格, 例如抗衰老、皮膚保濕、去皺、增白等?;?span style="text-indent: 32px;">妝品通過皮膚的吸收后影響機體的新陳代謝, 達到真正的美容,效果要能感覺到或看到。耐硬水、低溫洗滌效果好濃縮的表面活性劑洗滌用品是一個發(fā)展方向,這包括濃縮洗衣粉和濃縮液體洗滌劑。顯而易見, 節(jié)約包裝降低運費、占地少, 對環(huán)保、廠家、消費者都有好處。目前一些發(fā)達國家已在大力推廣并取得成效,我國的一些廠家也正朝這個方向努力。表面活性劑素有“工業(yè)味精”之稱, 在新世紀,人們將會進步拓寬其應用領(lǐng)域除在造紙、食品、建筑、交通、水處理和農(nóng)業(yè)等方面開發(fā)應用之外,還會大力開發(fā)其在紡織和能源方面的應用。
目前我國每加工100千克纖維耗助劑4千克, 而國際先進水平為每加工100千克纖維耗助劑7千克。我國2000年纖維加工總量預計為950萬噸(化纖為450萬噸), 2010年預計為1350萬噸(化纖為750萬噸)。因此, 紡織助劑依然是表面活性劑工業(yè)應用的一個重點。能源工業(yè)將成為我國表面活性劑應用的另一熱點, 特別是在三次采油和重油遠距離輸送方面。另外, 表面活性劑在材料科學、能源科學、環(huán)境科學、生命科學及信息科學方面也將得到應用。如表面活性劑在含酚、含鋅、含銅、含汞、含鉻廢水處理中的應用, 也可應用于納米材料的制備和分子篩孔徑的調(diào)節(jié)??傊? 拓寬表面活性劑的應用領(lǐng)域, 探索其在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應用, 將成為我國表面活性劑行業(yè)的熱門課題。
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