表面活性剂测定研究

表面活性剂测定研究（精选10篇）

表面活性剂测定研究 第1篇

关键词：阴离子表面活性剂,测定方法,进展,流动注射

表面活性剂在工业和日常生活中的应用越来越广泛,除了用于家庭和工业洗涤剂、化妆品和实验室,还应用于石油、农药、金属加工等方面。在制革和毛皮的工艺过程中如浸水、脱脂、染色和乳液加油等操作,常常采用各种表面活性剂,使操作液体的表面张力显著降低达到加速浸水、脱脂、均染等目的。大多数表面活性剂的分子都具有长烃链;链的一端有一个烃基(疏水基),其他一端有各种极性基(亲水基)。按照亲水基的性质,表面活性剂分为离子型及非离子型两大类。而根据最终极性基电离特性的不同,离子型表面活性剂又分为:阴离子型表面活性剂,阳离子型表面活性剂,及两性表面活性剂。今年来表面活性剂工业发展迅速,在毛皮制革工业上的应用日益广泛,而成为一项重要的辅助材料[1]。

随着表面活性剂排入废水中的增加,导致江河、湖泊和海洋等的水质污染的问题日益严重。阴离子表面活性剂(Anionic Surfactant,AS)的使用占表面活性剂总产量的40%以上,阴离子表面活性剂进入水体后聚集在水和其它微粒表面,产生泡沫或发生乳化现象,从而阻断水中氧气的交换,导致了水质的恶化,并对水生生物造成危害。因而,对环境水样中的阴离子表面活性剂进行检测已成为环境监测工作的一项基本任务。近年来,分析工作者在检测阴离子表面活性剂的方法上做了大量的研究工作,不断探索新的测定方法,如:水相直接显色光度法、色谱法和流动注射光度法等。这些方法的应用为阴离子表面活性剂的分析测定提供了新的手段。

1 可见分光光度法

阴离子表面活性剂(AS)的分光光度法测定已有大量的报道,其方法原理大都是利用阳离子显色剂与阴离子表面活性剂发生缔合反应。按照测定方法的不同可以将其分为两大类:萃取光度法和水相直接显色光度法。

1.1 萃取光度法

萃取光度法是利用阳离子显色剂与阴离子表面活性剂发生缔合反应,将缔合物萃取至有机相后在可见光区特定波长下测量吸光度进行定量。此方法的灵敏度高,共存离子干扰相对较小,吸光度稳定,但必须采用氯仿、甲苯等有毒溶剂进行萃取。阴离子表面活性剂的分析测定中,使用的标准方法是亚甲蓝分光光度法[2]。常用的阳离子显色剂有亚甲蓝、罗丹明B、孔雀绿和碱性藏红等。赵燕等[3]采用亚甲蓝分光光度法对水中阴离子表面活性剂进行滴定,并通过不同萃取方法的比较,从而简化操作步骤,提高了工作效率。谢莲英等[4]针对亚甲蓝分光光度法测定阴离子表面活性剂较难处理的乳化现象,采用添加破乳剂(异丙醇)来消除。此方法回收率良好,准确度为95%~105%。

1.2 水相直接显色光度法

水相直接显色光度法是利用缔合物与阳离子显色剂吸收光谱的差异进行测定,该法无须萃取,操作简便,因此,近年来人们对阴离子表面活性剂的水相直接显色光度法进行了研究,探讨了各种显色反应的适宜条件以及光度测定的最佳条件,并将改进方法应用于直接测定河水、生活废水等环境水样中微量阴离子表面活性剂的测定。目前研究较多的是阳离子碱性染料一阴离子表面活性剂体系。如刘新玲等[5]l研究阴离子表面活性剂与碱性品红的直接缔合显色反应,结果表明:在pH为9.5的缓冲溶液中,阴离子表面活性剂能与碱性品红直接缔合,成1∶1的深红色缔合物,其最大吸收波长为520 nm,阴离子表面活性剂SDBS的表观摩尔吸光系数为2.36104 Lmol-1cm-1,SDBS的质量浓度在8.3~41.8 μg/mL范围成线性。应用物质的吸收光谱特性,杨四海[6]和畅胜科等[7]分别研究了夜蓝、孔雀绿与阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠直接实现水相色反应的适宜酸度,离子缔合物的形成条件,反应的灵敏性和选择性,据此建立了测定水体样品中阴离子表面活性剂的水相直接显色分光光度法。张威等[8]通过对结晶紫与十二烷基磺酸钠形成缔合物实验条件的研究,建立了分光度法在水相中直接测定废水中十二烷磺酸钠的新方法。冯泳兰等[9]合成了新试剂1-(5-萘酚-7-磺酸)-3-[4-(苯基偶氮)苯基]-三氮烯(NASA-PAPT)。研究了在三乙醇铵介质中,阳离子表面活性剂溴化十六烷基吡啶(CPB)存在下,NASAPAPT与阴离子表面活性剂(AS)的显色反应。NASAPAPT与AS形成1∶3的紫红色络合物,络合物最大吸收位于588 nm,表观摩尔吸光系数为0.6104~1.14104 Lmol-1cm-1。研究检测AS的新方法应用于废水分析,测定结果与经典分析结果吻合。易忠胜等[10]研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、溴甲酚紫(BCP)和阴离子表面活性剂三者在pH 7.0的条件下可形成有色离子缔合物。据此建立了CTMABBCP分光光度法测定镉离子表面活性剂的方法。在75 μg CTMAB存在下,十二烷基硫酸钠在0~50 μg范围内符合比耳定律。其表观摩尔吸光系数是2.74104 Lmol-1cm-1,并用标准加入法和主成分回归法不分离干扰可直接测定。应用此方法测定了河水、池塘水和生活污水中的阴离子表面活性剂与亚甲蓝法进行比较,结果满意。

2 荧光光度法

徐宏[11]用荧光光度法,结果证明荧光光度法快速准确,优于亚甲基兰比色法。实验证明本法具有操作简便、快速、精确度高的特点。能准确地反映水中LAS的含量,为调查分析提供了有力的科学依据。孟庆玉[12]采用荧光分光光度法,不需萃取和显色,加入缓冲液,可直接进行测定。其灵敏度高,检出限可达4.0 ng/mL,干扰物少,方法简便。

3 色谱法

各种色谱法在阴离子表面活性剂分析方面都有一定的应用,其中以高效液相色谱法的应用最为普遍。如Levine等[13]研究了用离子对色谱测定再循环过程里废水中的阴离子表面活性剂的直接方法,该法不需要预处理,干扰少,适合废水中AS的分析测定。Portet等[14]也利用逆相离子色谱同时定量测定了水样中阴离子活性剂和非离子表活性剂,可测定出质量浓度低至3.6 μg/L的阴离子活性剂和2.5 μg/L的非离子表活性剂。Field等[15]采用高效液相色谱和二极管阵列结合检测芳香族、脂肪族的阴离子表面活性剂。这种方法比常规GC或HPLC,具有更大的优势,减少了样品的制备和分析时间。

4 共振光散射法

共振光散射法是一种高灵敏的分析方法。万芳等[16]应用共振光散射光谱研究了pH6.30磷酸盐缓冲介质中近红外FEl离子花菁染料与阴离子表面活性剂的相互作用。由于形成离子缔合物,花菁的聚集形态发生了变化,导致共振光散射增强,最大散射峰波长位于823 nm;根据共振光散射强度的增加值与加入的SDBS的浓度间存在的正比关系,建立了共振光散射法测定阴离子表面活性剂的新方法。考察了pH值、有机溶剂用量等对测定的影响。在最佳实验条件下,对SDBS检测的线性范围为4.010-8~6.010-6 mol/L,检出限为1.410-8 mol/L,相关系数r= 0.9988。该方法简单快速,具有较高的分析灵敏度,用于环境水样中阴离子表面活性剂的测定,结果令人满意。肖锡林等[17]建立了健那绿(JG)共振光散射水相直接测定法。研究了含吩嗪结构类染料JG与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作用的共振光散射光谱,在pH 12.2~12.6的范围内,加入SDBS导致JG共振光散射剧烈增强,在λ=625 nm处,存在一共振光散射峰,其强度与SDBS的浓度成线性关系,据此建立了一种测定水中As的共振光散射法。方法线性范围为0~34.8 μg/10mL,检出限为17.8 ng/mL。此方法简便、快速,可直接测定环境水样中的阴离子表面活性剂。袁晶等[18]在B-R缓冲溶液中,基于罗丹明B与阴离子表面活性剂(AS)产生强烈共振光散射增强效应,建立了一种测定阴离子表面活性剂(SDBS)的方法。试验发现对于SDBS,可见光范围内最大共振光散射峰位于518 nm处。方法具有高的灵敏度,检出限为0.038 mg/L,用于合成样和环境水样中阴离子表面活性剂含量的测定,回收率为94.0~105.0之间,并与亚甲蓝光度法相比,结果满意,可用于环境水样中阴离子表面活性剂的测定。

5 离子选择性电极分析法

离子选择性电极法具有灵敏度高,选择性好,试液处理简单,仪器相对便宜,被测物浓度可直接转变成电讯号,易实现在线自动化监测的优点[19]。随着现代化分析技术的不断提高,利用离子选择性电极法中膜电位分析法测定水中阴离子表面活性剂的技术已倍受人们关注。膜电极是在1971年出现的,当时的电极一般是以铁类离子或碱性染料为流动载体的液膜或PVC膜电极。国际上曾对此电极开展了不少研究,如采用十六烷基吡啶、三辛基甲基铵、Ferrorin、Hyamine和结晶紫等阳离子染料为配对阳离子,分别试制了十二烷基硫酸根、辛基硫酸根和十二烷基苯磺酸根液膜型阴离子表面活性剂电极。但是,这些电极的活性材料易流失,并且大多数电极对阳离子表面活性剂也有响应。后来,人们发现采用功能高分子型电极活性材料可以解决以上的不足,从而提高电极寿命及性能。尤宏等[20]采用自制的季铵型功能高分子电极活性材料制备了苯磺酸盐型阴离子表面活性剂电极,解决了活性物质溶解流失的问题,提高了电极性能。Sanchez Joan[21]也利用功能高分子电极活性材料制备了磺酸盐型阴离子表面活性剂电极,对水中的阴离子表面活性剂进行了测定,测定结果令人满意。

6 流动注射分析法流动注射分析

流动注射分析法流动注射分析(Flow Injection Analysis,FIA)是一种易于实现实时、在线分析的自动分析系统。阴离子表面活性剂的流动注射检测最早是由Kwase等[22]在1979年提出的,它是基于离子对萃取分光光度法。高尚友等[23]基于阴离子表面活性剂与罗丹明6G生成离子缔合物并可被苯萃取的性质,建立了测定痕量阴离子表面活性剂的流动注射在线萃取荧光分析方法。方法的测定下限为0.01 mL,线性范围为0.0l~0.20 mg/L,进样频率为20样/h。一些研究者不断对应用流动注射分析阴离子表面活性剂的方法进行了改进,Charles[24]基于胶束荧光作用,将流动注射滴定法用于测定表面活性剂的浓度。Giaan等[25]研制了一种聚吡咯涂布膜的电位计管状传感器,可在流动注射系统里现场测定十二烷基硫酸盐,该传感器的响应时问为2~4 min,线性范围为1.5810-5~3.8810-3 mol/L,RSD为1.8%,使用寿命可达4个月。

陈炜等[26]基于乙醇提取十二烷基苯磺酸钠,然后将提取物在线稀释通过ICP-AES测定Na+的浓度从而间接得到十二烷基苯磺酸钠的含量。该法的检出限为0.02 μg/L,RSD为1.6%,进样速率为60样/h,方法用于水样中十二烷基苯磺酸钠的测定,分析结果满意。Liu Jing-fu[27]利用微孔膜把溶液中的阴离子表面活性剂萃取出来,在进行流动注射分析测定。袁东[28]基于孔雀绿与十二烷基硫酸钠(SDS)反应形成稳定的缔合物。建立了测定SDS的流动注射分光光度法。实验表明,SDS在0~2.4 mg/L,质量浓度p与缔合物峰高h呈良好的线性关系,线性回归方程为:h(mV)=18.783p(mg/L)+1.9192;对0.5 mg/L SDS标准溶液连续进样9次进行测定。相对标准偏差1.3%。精密度良好,方法的检出限为0.0065 mg/L;应用该法测定环境水样中SDS。回收率97.5%~101.0%。

7 其他测定方法

张晓光等[29]用苯萃取阴离子表面活性剂与Co-PADAP形成的络合物,再以石墨炉原子吸收法测定有机相中的Co,间接地测定阴离子表面活性。方法的检测下限为0.002 mg/L。本方法抗干扰能力强,回收率达到96.8%。Shigeru Taguchi[30]利用薄膜富集一X射线荧光光谱法,测定了结构中含硫的阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂。表面活性剂与铬合后,通过过滤富集在混合纤维酯薄膜过滤器,富集之后,通过X射线荧光光谱仪对薄膜过滤器(MF)上富集的硫进行测定,从而能够测出阴离子表面活性剂。此方法对含硫表面活性刺的测量简单、快速、选择性强,且不需要任何有机溶剂的萃取。沈荣等[31]利用微相吸附-光谱修正(MSASC)原理定量分析废水中阴离子表面活性剂的新方法。试验结果表明十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与碱紫(DLV)之间的作用符合Langmuir单分子层吸附,产物结合比DLV∶SDBS = 1∶1,利用该方法分别对受污染河水、生活污水、合成废水样品进行阴离子表面活性剂的测定,加标回收率97.5%,相对标准偏差<5.2%,方法操作简单、方便,分析结果准确。该实验理论为进一步研究小分子或生物大分子与离子间相互作用提供一条新的途径和思路,对污染控制理论有重要参考价值。也可以与其它测试方法如荧光分析、散射光谱分析等相结合,以进一步提高分析灵敏度。

8 展望

阴离子表面活性剂测定方法的探讨 第2篇

阴离子表面活性剂测定方法的探讨

摘要：本文对阴离子表面活性剂的测定方法进行了探讨,分析了影响测定的.主要因素,并对其进行优化,提高了分析方法的准确度和精密度.作 者：张静茹    燕永利    王振清  作者单位：张静茹(西安石油大学)

燕永利(西安石油大学化学化工学院)

王振清(中原油田技术监测中心环保监测总站)

期 刊：内蒙古石油化工   Journal：INNER MONGULIA PETROCHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)：, 36(7) 分类号：X832 关键词：阴离子表面活性剂    测定    影响因素   

表面活性剂测定研究 第3篇

摘要：针对水泥检测项目中的难点分析，总结经验，以提高检测人员的检测能力，提升实验室的检测水平。

关键词：比表面积测定

近年来多次参加了由自治区质量技术监督部门对全疆具备资质能力的建材检测实验室进行的水泥、弹性体改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、钢筋保护层厚度等能力验证活动。而水泥物理性能检测中我认为最有难度操作的就是水泥比表面积測定方法-勃氏法。

2015年10月参加水泥项目验证的实验室有196家，出具能力验证检测结果196家。结果满意的实验室145家，占参加实验室总数的74.0%。作为满意结果的实验室，我还参加了本室历年来数次资质评审中对水泥盲样的检测，特总结了几点经验与同行们学习借鉴并给予指正。

一、标准的选用

水泥比表面积测定法-勃氏法，即是单位质量的水泥粉末所具有的总表面积，以平方厘米每克（cm2/g）或平方米每千克（m2/kg）来表示。对于勃氏法我们采用GB/T8074《水泥比表面积测定方法-勃氏法》，标准中明确要求了规范性引用文件为GB/T208《水泥密度测定法》、GB/T1914《化学分析滤纸》、GB12573《水泥取样方法》、GSB14-1511《水泥细度和比表面积标准样品》、JC/T956《勃氏透气仪》。

二、试验设备及环境条件

1.试验中采用的勃氏比表面积透气仪分手动和自动两种均应符合JC/T956中规定的要求。其原理是根据一定量的空气通过具有一定孔隙率和固定厚度的水泥时，所受阻力不同而引起流速的变化来测定水泥的比表面积。我试验室是采用的全自动勃氏比表面积透气仪，这样消除了检测人员在掐秒表时产生的误差。

2.烘干箱的控制温度灵敏度±1℃；天平采用分析天平分度值为0.001g；当采用手动比表面积透气仪时需要秒表精确至0.5s。

3.水泥样品按GB12573进行取样，先过0.9mm方孔筛，再在110℃±5℃下烘干1h并在干燥器中冷却至室温，待用。每个样品试验要做两个平行样，所以称取试样量一般为130g-150g为宜。（检测操作不熟练可多称取一些）

4.将恒温水槽注入适量水后调至恒温待用。

5.基准材料以GSB14-1511或相同等级的标准物质，有争议时以GSB14-1511为准；标定所用标准物质为“比表面积测定专用标准粉”；压力计液体采用带有颜色的蒸馏水或直接采用无色蒸馏水；滤纸采用符合GB/T1914的中速定量滤纸；汞为分析纯汞。

6.检测环境条件为相对湿度不大于50%，温度我们采用与水泥其它检测项目相同温度，条件20℃±2℃。因水泥其它检测项目要求的湿度应不低于50%，因此细度的比表面积和负压筛析仪检测不与其它检测项目同在一室操作。一般有条件的试验室将检测室分为内外两间，都采用恒温恒湿控制设备。特别是在温度变化比较大的地区（如我们吐鲁番地区）就减少了在整个检测过程中由于温湿度变化对水泥试样、仪器、水和用具的影响，从而也减少了对检测结果的影响（特别是比表面积和标准稠度用水量的测定）。

7.仪器的校准周期至少每年一次。仪器设备使用频繁则应半年进行一次；仪器设备维修后也要重新检定。

三、操作步骤

1、测定水泥的密度

a.将无水煤油注入李氏瓶中0-1mL刻度线间（以弯月面下部为准），在注入煤油时尽量油不沾到瓶壁。盖上瓶塞放入恒温水槽内使刻度部分侵入水中。此时水中李氏瓶会浮起（煤油的密度小于水），可找一体积小但是有点重量的物体小心压在瓶上。恒温30min记下初始（第一次）读数。

b.从恒温水槽中取出李氏瓶，若注入煤油时沾到李氏瓶细长颈内没有煤油部分，则用滤纸将其仔细尽可能擦干净。

c.将预备好干燥器中冷却至室温的水泥样品称取60g，精确至0.01g。

d.用小匙将水泥样品一点点装入a.条的李氏瓶中反复摇动，至没有气泡排出。由于瓶颈口较小不容易装水泥，为了减少水泥样品流出带来的误差，可将大直径滤纸裹成锥形放到瓶口内。此时瓶颈没沾有煤油时，水泥较容易流入煤油液体内；当沾有煤油部分水泥流过时，会将水泥沾附在瓶壁上，可取一根绑扎钢筋的扎丝轻轻搅动使水泥全部进入煤油液体中。

e.再次将李氏瓶静置于恒温水槽中，恒温30min，记下第二次读数。第一次读数和第二次读数时恒温水槽的温度差不大于0.2℃。

f.结果计算。水泥的体积应为第二次读数减去第一次读数，即水泥所排开的无水煤油的体积（mL）；水泥的密度按下式计算：

水泥密度ρ=水泥质量（g）/排开的体积（cm3）

结果计算到小数第三位，且取整数到0.01g/cm3试验结果取两次测定结果的算术平均值，两次测定结果之差不得超过0.02g/cm3。

2、漏气检查

将透气筒上口用橡皮塞塞紧，接到压力计上。然后关紧阀门，观察是否漏气。如发现漏气，可用活塞油脂或凡士林加以密封。用滴管从压力计左侧一滴滴的滴入蒸馏水。滴水过程中应仔细观察器左侧显示屏，至显示good时立即停止加水。此时左侧数码管显示仪器常数K的值；右侧三位数码管显示当前环境温度。至此仪器处于待机状态。

3、常数K值的标定

轻按仪器操作面板上[K值]键灯亮，再按[选择]键，将标准粉的比表面积值及密度值依次通过[△]、[▽]键入再按[选择]键，数码管停止闪烁，可以进行K值标定的操作。按[启动]键，仪器会自动进行抽气、计时、计算结束后显示屏左侧四位数码管显示本次仪器标定的常数值K。

注意：启动后应仔细注意，如液面抽取到最高位光电管后仍未停止，请立即按[停止]键，或关闭电源，可通过旋紧或旋松压力计上端的紧固螺栓，使光电检测正常即可。

4、孔隙率（ε）的确定

PⅠ、PⅡ型水泥的空隙率采用0.500±0.005，其他水泥或粉料的孔隙率选用0.530±0.005.当按上述孔隙率不能将试样压至“试料层制备”规定的位置时，则允许改变孔隙率。孔隙率的调整以2000g砝码将试样压实至“试料层制备”规定的位置为准。

5、确定试样量

试样量按公式：m=ρv（1-ε）

密度为测得的水泥密度；

试料层体积按JC/T956测定即：将穿孔板平放入圆桶内，再放入二片滤纸后用水银注满圆筒用玻璃片挤压圆筒上口多余的水银。使水银面与圆筒上口平齐，倒出水银称量。

重新将穿孔板面上放入新的一片滤纸，在筒内加入适量的标准粉。再盖上一片滤纸后轻轻捣实，用水银注满挤压平后倒出水银再次称量。两次水银称量差值与试验温度下水银密度的比值即为试料层的体积。试料层测定要重复测定两次取平均值，计算结果精确至0.001cm3。在此操作过程中为了防止液体水银的意外流出（有毒且流出后无法收集），可在一洁净托盘内操作。

6、试料层制备

将穿孔板放入透气圆筒底，用捣棒把一片滤纸放到穿孔板上，边缘放平并压紧。用分析天平称取按4.条中计算所得的试样量，精确到0.001g，倒入圆筒。轻敲圆筒的边，室水泥层表面平坦。再放入一片滤纸，用捣器均匀捣实至与圆筒边缘接触，并旋转1～2圈，慢慢取出捣器。

表面活性剂测定研究 第4篇

关键词：阴离子表面活性剂,间隔流动法,测定,t检验,F检验

国际标准化组织颁布的检测阴离子表面活性剂的方法为亚甲蓝分光光度法 (ISO7875-1—1996) , 我国国家标准方法针对此项与ISO标准在原理上是等同的, 该方法虽有灵敏度高, 重现性好等优点, 但存在操作繁琐, 分析人员由于操作造成误差较大等缺点[1]。本文是用间隔流动分析法测定水中的阴离子表面活性剂, 该方法有操作简单、精密度好等特点, 然而间隔流动分析法还没有上升为国家行业标准分析方法, 在应用上受到了极大的限制。因此, 通过试验研究建立了间隔流动法测定水中的阴离子表面活性剂, 将该方法与国标方法《水质阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法》 (GB/T7494—1987) 进行比对试验[2]。结果表明, 该方法不仅灵敏度高、精密度好、准确度高, 而且操作简单, 可满足快速批量的检测要求。

1 材料与方法

1.1 试验原理

1.1.1 仪器工作原理。

利用泵压缩不同内径的弹性塑料管和试剂, 按比例吸入管路系统中, 其中引入空气泡作为样品间隔。在一定条件下混匀、分离干扰物, 进行保温反应, 显色后测定吸光度值, 再把信号送入计算机, 计算被测物质的浓度。其显著的特征是在试剂与样品之间引入空气, 将液流分隔成一个个区段, 即样品一个接一个进入, 之间被气泡间隔, 故称为间隔流动分析法[3]。

1.1.2 方法原理。

在水溶液中, 亚甲基蓝与阴离子洗涤剂反应生成蓝色的盐, 统称为亚甲基兰活性物质 (MBAS) , 用氯仿萃取生成的盐, 萃取液在650 nm比色测定吸光度, 通过使用碱性和酸性亚甲基蓝溶液去除干扰。

1.2 仪器与试剂

试验仪器:荷兰SKALAR公司的SAN++的间隔流动分析仪。试剂方面, 除非另有说明, 分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂和蒸馏水。氯仿:0.5L氯仿用超声波除气60min。亚甲基蓝溶液:称取0.2 g亚甲基蓝溶解于50 m L蒸馏水中, 加30 m L CHCl3萃取, 加入50 m L无水乙醇, 放置24 h后使用, 溶液稳定使用14 d。硼酸盐溶液:称取1.583 g十水合四硼酸钠和0.33 g氢氧化钠溶解于100 m L蒸馏水中, 溶液稳定使用7 d。碱性亚甲基蓝溶液:无水乙醇50 m L、亚甲基蓝溶液17.5 m L于蒸馏水中, 缓慢加入硼酸盐溶液50 m L, 用水定容到500 m L, 混匀, 过滤;溶液稳定使用7 d, 不用时于4℃储存。酸性亚甲基蓝:在蒸馏水中缓慢加入3.4 m L浓硫酸、3.75 m L亚甲基蓝溶液、25 m L无水乙醇, 溶解磷酸二氢钠25 g, 混匀, 用水定容到500 m L。100 mg/L十二烷基硫酸钠储存液:称取0.1 g十二烷基硫酸钠溶于800 m L蒸馏水中, 加入10 m L 1mol/L氢氧化钠并溶解, 用水定容到1 000 m L。10 mg/L十二烷基硫酸钠使用液:取10 m L十二烷基硫酸钠储存液于60 m L蒸馏水, 加入1 mol/L氢氧化钠1 m L并溶解, 用水定溶至100 m L。

1.3 试验方法

1.3.1 测试参数。

进样时间80 s, 冲洗150 s, 空气时间1 s。

1.3.2标准溶液配制。

准确吸取十二烷基硫酸钠标准使用溶液, 配制成浓度为0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mg/L标准系列, 用0.01 mol/L氢氧化钠溶液100 m L定容。

1.3.3 测定步骤。

连接管路, 压下蠕动泵泵盖, 依次打开进样器、主机、数据转换器电源, 设置工作参数, 编制方法和样品序列表, 按照序列表将标准溶液和样品放在相应的位置上, 待基线稳定后, 开始启动分析程序, 试验结束后, 打印分析结果。

2 结果与分析

2.1 方法适用范围与检出限

本方法适用于饮用水、地表水、生活污水、工业废水中的阴离子表面活性剂的测定。该方法的检出限为0.005 mg/L, 检测范围在0.02~2.00 mg/L之间。

检出限和测定下限的测定:配制浓度为0.050 mg/L的十二烷基硫酸钠标准溶液, 连续测定7次, 按公式MDL=S×t (n-1, 0.99) 计算方法的检出限。其中, S为平行测定的标准偏差;t (n-1, 0.99) 为置信度是99%, 自由度是n-1时的t值, 测定下限为4倍的检出限, 其结果见表1。

(mg/L)

2.2 精密度

用浓度为0.050 mg/L的十二烷基硫酸钠标准溶液连续测定10次, 其平均值为0.049 mg/L, 相对标准偏差为2.79%。

2.3 准确度

用间隔流动分析方法对阴离子表面活性剂标准样品进行测定, 其结果见表2。可以看出, 用间隔流动分析方法测定阴离子表面活性剂的国家标准样品, 测量结果均在保证值范围内。

2.4 方法比对试验

将该方法与国标方法《水质阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法》 (GB/T7494—1987) 进行比对试验, 试验采用的国家标准样品浓度为0.544±0.040 mg/L, 编号为GSB07-1197—2000/204417, 重复测定6次, 并对2种方法的测定结果进行F检验和t检验, 其比对结果见表3。

(mg/L

2.4.1 F检验。

2种方法检测结果的精密度检验: (1) S12=0.000 20, S22=0.000 17; (2) f1=nmax-1=5, f2=nmin-1=5; (3) F=Smax2/Smin2=1.18; (4) 给定α=0.05, 查F表得临界值, Fα/2 (f1, f2) =7.15; (5) 比较F与Fα/2 (f1, f2) , 有无显著性差异, F<Fα/2 (f1, f2) , 无显著性差异。

2.4.2 t检验。

2种方法检测结果的准确度检验: (1) ; (2) f=n1+n2-2=10; (3) 给定α=0.05, 查t表得临界值, tα (f) =2.228; (4) t=0.53<2.228=t0.05 (10) , 即认为2种方法测得结果无显著差异。

结果表明, 国标方法和间隔流动分析法对同一样品进行重复测定, 经统计检验表明其差异不显著, 可以认为这2种方法都具有较好的精密度和准确度[4,5]。

2.5 实际样品检测

采用间隔流动分析方法对辽河水质进行阴离子表面活性剂的检测, 结果如表4所示。

3 结论

试验结果表明, 利用间隔流动分析方法测定水中的阴离子表面活性剂具有检测速度快、精密度好、准确度高的特点, 并将该方法与国标方法《水质阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法》 (GB/T7494—1987) 进行比对试验, F检验与t检验结果表明这2种方法无显著差异, 适用于大批水样中阴离子表面活性剂的测定。

(mg/L)

参考文献

[1]国家环境保护局.GB/T 7494-1987水质阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法[S].北京:中国标准出版社, 1987.

[2]国家环境保护局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社, 2002:458-464.

[3]邓辉萍, 张红宇, 林凯.Skalar间隔流动注射分析仪在水质监测的应用[J].职业与健康, 2007, 10 (23) :808-809.

[4]肖文, 余萍.间隔流动分析和流动注射分析在环境监测中的应用[J].环境科学动态, 2003 (1) :39-41.

表面活性剂测定研究 第5篇

为准确快速地对支气管肺泡灌洗液中的`磷脂进行定量分析,采用蒸发光散射检测器建立了该物质的高效液相色谱测定方法.该方法使用硅胶色谱柱,流动相A为V(甲醇)∶V(水)=11∶2,流动相B为纯氯仿,A与B体积比为1∶39;以V(氯仿)∶V(甲醇)∶V(水)=10∶10∶3溶解样品;得到的校正曲线回归方程,相关系数R2=0.9971,日间精密度为10.9%～13.4%,加标回收率为98%～115%.本法的重复性和标准曲线的线性能够满足大鼠支气管肺泡灌洗液中肺泡表面活性物质定量分析的要求.

作 者：李百花 董殿军 张秋香 林晓明 LI Bai-hua DONG Dian-jun ZHANG Qiu-xiang LIN Xiao-ming 作者单位：李百花,张秋香,LI Bai-hua,ZHANG Qiu-xiang(北京大学第三医院营养部,北京,100083)

董殿军,林晓明,DONG Dian-jun,LIN Xiao-ming(北京大学公共卫生学院营养与食品卫生学系,北京,100083)

表面活性剂测定研究 第6篇

一、实验部分

实验理论: 液体表面吸附量的测定, 对于了解物质体系的性质、溶液的表层结构、分子间相互作用 ( 特别是表面分子的相互作用) 提供了一种实用的方法; 同时还可用来了解润湿、去污、悬浮力等问题。由于液体表面具有与体相的不可分离性, 其吸附现象既难于观察又难于测量, 故测定液体的表面吸附量一般通过测定液体的表面张力来实现。在定温、定压条件下, 纯溶剂的表面张力是定值。当向液体中加入溶质时, 液体的表面张力将动调节溶质在表面层的浓度来促使系统自由能降低。目前, 常用的测定液体表面张力的方法有毛细升高法、脱环法、悬滴法、气泡最大压力法等。本实验采用气泡最大压力法测定正丁酸水溶液的表面张力, 进而计算正丁酸表面吸附量以及饱和吸附时单个正丁酸分子在表面上所占的面积。

二、实验过程

实验温度:25. 02℃

1. 配制 0. 02, 0. 04, 0. 06, 0. 08, 0. 10, 0. 20, 0. 30, 0. 40 mol L- 1正丁酸待测液, 分别测定它们的表面张力

2. 配制 0. 20, 0. 40, 0. 60, 0. 80, 1. 00 molL - 1 的标准溶液, 分别测定待测液、蒸馏水和标准溶液在实验温度下的折光率, 作标准曲线, 查出待测液的较准确的浓度值。

3. 作 σ__C 2 曲线, 在曲线上任选五个点, 并查出相应浓度值, 计算其对 应的 Z 值、Г 值和 C/Г 值。

__

4. 作, 由其斜率求Γ∞ , 并计算单个分子在表面积上所占面积q值。

三、实验结果与讨论

二者比较接近。

摘要：测定表面张力的方法有多种, 通过对几种方法的综合分析, 我们采用气泡最大压力法来测定不同浓度下正丁酸水溶液的表面张力, 作图求出Z值, 根据Г=Z/ (RT) , 可以得到Г值, 计算出C/Г值, 作C/Г―C图, 其斜率的倒数为Г∞, 并求出单个分子在表面上所占面积q值, 得到了较好的实验结果。

关键词：正丁酸,表面吸附量,表面现象

参考文献

[1]武汉大学化学与环境科学学院.物理化学实验[M].武汉大学出版社, 2002.

[2]上海师范大学.物理化学[M].北京:高等教育出版社, 2001.

[3]东北师范大学.物化实验[M].北京:高等教育出版社, 2000.

[4]沈钟, 王果庭.胶体与表面化学[M].化学工业出版社, 1997, 9.

[5]侯万国, 孙德军, 张春光.应用胶体化学[M].科学出版社, 1998, 11.

[6]古凤才, 肖衍繁.基础化学实验教程[M].科学出版社, 2000, 9.

阴离子表面活性剂的测定方法 第7篇

随着社会经济的不断发展, 对于阴离子表面活性剂的检验手段的研究也越来越深入, 出现了很多新的、更有效的检测方法。

1 光度法

光度法的检验方式就是根据阴离子表面活性剂能够与阳离子显色剂产生缔合反应的原理进行检测。根据对形成缔合物检测方式的不同, 光度法还可以具体分成两个不同的检验方法。

一是萃取光度法, 顾名思义, 首先要对阴离子表面活性剂与阳离子显色剂形成的缔合物进行有机化萃取, 在对萃取的有机物进行吸光度计量, 当然要在特定的波长环境下进行。相对于传统方法, 萃取光度法灵敏度更高, 相对干扰比较小, 但是存在的问题是萃取工作必须要在有毒溶液中进行萃取。在实验的过程中, 如果遇到阴离子表面活性剂乳化的现象, 可以采用添加一些破乳剂的方式来进行消除, 有实验证明这个方法安全性非常高, 当然实验的准确度不会受到影响。还有学者通过反复的实验对显色剂、萃取频率以及萃取剂的用量进行分析比较, 找到了获得最精确测量结果的最佳用法用量, 使萃取光度法发挥出最佳的效果。

二是水相直接显色法, 相对萃取法来说, 省略了萃取这个步骤, 所以操作相对简便。水相直接显色法通过聚合物吸收光谱与阳离子显色剂吸收光谱的不同进行比较, 通过两者之间的差异来进行判断。因为该方法的方便性, 很多学者对水相直接显色法进行深入的探讨, 力求找出进行测试的最佳环境条件以及最有力的测量条件, 并且将实验成果直接应用到对于江河湖泊的水体中阴离子表面活性剂的测定之中。目前的研究试验中, 阳离子碱性染料与阴离子表面活性剂之间的实验最为常见, 例如, 学者刘新玲就进行了碱性品红与阴离子表面活性剂的缔合反应, 实验结果显示, 在p H为9.5的环境中缔合物生成比率是1:1, 缔合物最大吸收波长达到520nm, 在阴离子表面活性剂的表观摩尔习惯系数以及浓度方面的结果也很让人满意。在吸收光谱的特性方面, 学者们分别通过夜蓝与阴离子表面活性剂以及孔雀绿与阴离子表面活性剂进行水相显色实验, 找到了实验进行最适合的酸度环境, 发现了最好的缔合物形成条件, 以及达到最佳灵敏性的条件, 从而促成了测定水体中阴离子表面活性剂的有效办法水相直接显色分光光度法。一些学者采用阳离子表面活性剂与阴离子酸性染料形成有色缔合物, 在缔合物基础上再加入能与此阳离子表面活性剂相作用的阴离子表面活性剂, 形成更加稳定的离子聚合物, 这种方法便是阴离子酸性染料光度测定法。

2 色谱法

液相色谱法就是用甲醇或者是含有氯化钠的水溶液来充当流动相, 以十二烷基作为基础的起到固定作用的键合相, 在流动相与键合相的作用下, 对被检测水体中的阴离子表面活性剂进行分离和测定, 不仅能够测算出阴离子表面活性还能够测量出阴离子表面活性剂的烷基同系物。在实际操作中, 对于不同的水样中阴离子表面活性剂含量的不同, 应该选用不同的处理方式。如果遇到阴离子表面活性剂含量较低的情况, 一般在通过三氯甲烷进行萃取工作之后, 萃取物在采用紫外线检测器进行测定的同时, 应该进行荧光检测器的测量, 两种车辆器相互配合以求达到最好的效果。如果是水样中阴离子表面活性剂含量相对较高, 应该首先通过微孔滤膜进行过滤, 对萃取物直接采用荧光检测器进行测量即可。色谱法的检验方法, 通过大量的实践得到印证, 这种方法处理相对简单, 而且可回收率维持在相当高的水平, 在5.0ng~250ng的绝对进样量范围之内, 表现出了良好的线性关系, 与此同时新的微镜色谱分析法使检测能力大大提高, 减少了检测试剂的使用量, 新的检测器也突出了更快、更准、更灵敏的特点。

3 其他检测法

科学技术的发展永远没有止境, 伴随着科技的发展, 学者们不断进行新的研究和尝试, 希望找到更好的方式来进行阴离子表面活性剂的检测。在针对水体中其它元素影响检测结果方面, 学者刘卫国提出在p H值7.5的环境下进行偶氮红两项滴定法进行阴离子表面活性剂的测定方法。这种方法在精确度以及灵敏度等方面都有提高, 回收率更高达92%以上, 可以有效地消除水体中非离子表面活性剂以及淀粉等物质的干扰, 保持相对偏差在1.0%左右。针对特殊的检测水体环境, 何亚明提出采用次氯酸钠然后亚硝酸钠再到氨基硫酸铵对印染废水中的干扰物质进行先处理的方法。通过二次加注以及迭代运算进行阴离子表面活性剂的测量, 虽然在准确度方面不是最好的, 但是却非常适合处理像印染污水这种阴离子表面活性剂含量较低的水质环境。

4 结论

不难看出, 在阴离子表面活性剂的检测方面, 学者们进行了大量的探索和研究。当然也取得了很多的成果, 光度法和色谱法已经被比较广泛的应用到实际的检测中去。同时在基本方法的基础上, 各国学者也不断进行着更深入的探索和研究, 更快、更准、更好的检测方式是未来发展的方向。

参考文献

[1]刘卫国.上海环境科学, 2000, 11 (7) :24.

[2]何亚明, 江天, 董银卯.环境科学, 1993, 14 (1) :74.

表面活性剂测定研究 第8篇

关键词：阴离子表面活性剂,连续流动分析,检出限,回收

由于直链烷基苯磺酸盐(Linear Alkylbenzene Sulfonates,LAS)的广泛运用,LAS成为环境中最常见的、具有代表性的一类有机污染物,LAS进入水体后聚集在水和其它微粒表面,产生泡沫或发生乳化现象,从而阻断水中氧气的交换,导致水体水质恶化,并对水生生物造成危害。在自然环境中LAS需经20~22天方能100%降解,其环境行为与环境效应也受到普遍的关注。有研究表明LAS在低浓度条件下对鱼类产生慢性毒性。LAS在不同环境中的吸附、沉降和生物降解等迁移转化行为十分复杂,因此,对环境水样中LAS进行检测已成为环境监测工作的一项基本任务,同时,也能为水污染治理提供基础依据。

目前我国主要采用亚甲蓝分光光度法[1,2,3]测定阴离子洗涤剂,此法干扰物质较多,操作繁琐,检出限高。近年来,新的测定阴离子洗涤剂的方法越来越多,据报道有PVC-电极法[4]、滴定法[5]、色谱法[6,7]、荧光光度法[8]和流动注射法[9,10,11,12,13],其中流动注射法具有方便、快捷、自动化程度高、检出限低、适合大批量样品测定的优点,但产生较多的废液(主要成份为三氯甲烷和无水乙醇)。本文采用流动注射法测定环境水中的阴离子表面活性剂,检出限降低到0.001 8 mg/L,并对用量很大的有毒废液进行回收再利用。

1 实验部分

1.1 实验仪器:

AA3型连续流动分析仪(德国SEAL公司),BUCHI R-220旋转蒸发仪,MILLI-Q超纯水制水机,砂芯分离柱。

1.2 实验试剂:

三氯甲烷;活性炭;无水硫酸钠;20%氢氧化钠溶液:称取氢氧化钠100 g溶于500 ml蒸馏水中;储备缓冲液: 称取10 g四硼酸钠溶于900 ml去离子水中, 在其中加入10 ml 20%氢氧化钠溶液,用去离子水稀释到1 000 ml;0.025%亚甲基蓝溶液:溶解0.05 g三水合亚甲基蓝于200 ml去离子水, 持续搅拌1天;亚甲基蓝储备缓冲液(每天更新):取20 ml 0.025%亚甲基蓝溶液,用储备缓冲液稀释到100 ml,转移到分液漏斗中并用20 ml三氧甲烷进行洗涤,弃去用过的三氧甲烷并用新的三氧甲烷重复洗涤,直到三氧甲烷层中没有红色为止。然后过滤洗涤过的试剂;碱性亚甲蓝溶液:取60 ml亚甲基蓝储备缓冲液并用储备缓冲液加至200 ml,然后加入20 ml无水甲醇,混合均匀并脱气;酸性亚甲基蓝:加2 ml 0.025%亚甲基蓝溶液到约150 ml纯水中, 加入1.0 ml 1%H2SO4, 然后用纯水加至200 ml。再加入80 ml无水甲醇, 混合均匀并脱气。

本实验所有试剂均为优级纯或分析纯, 实验用水均来自MILLI-Q超纯水机, 电导率< 1.0 s/cm。

1.3 标准曲线的配制

阴离子表面活性剂标准储备溶液(以十二烷基苯磺酸钠计,GBW(E)081639:由中国计量科学研究院提供,标准值为1 000±20 mg/L。临用时配成10 mg/L标准使用液。用标准使用液配制成0.80、 0.60、 0.40、 0.20、 0.10、 0.05 mg/L的标准曲线系列。

1.4 实验步骤

(1) 水样中的阴离子表面活性剂由自动进样器进入到系统,先和碱性亚甲基蓝反应形成一个化合物,该化合物在第一个萃取圈中被萃取到三氯甲烷中并在第一个相分离器进行分离。之后三氯甲烷相再被酸性亚甲基蓝洗涤以除去干扰物质,接着进入到第二个萃取圈中,在第二个相分离器中被再次分离,然后三氯甲烷中的蓝色化合物进入检测器于660 nm处被检测。所需的流动注射仪的相关参数如表1所示。

(2) 取500 ml的三氯甲烷废液于分液漏斗中,用蒸馏水萃取2~3次,转移到BUCHI R-220旋转蒸发仪的蒸留瓶中,温度设定为40 ℃,开启冷凝水,待三氯甲烷废液蒸出后,弃去残留废液,收集三氯甲烷蒸出液保存于棕色试剂瓶中,将回收液倒入装有活性炭和无水硫酸钠的砂芯分离柱中,放置1 h,然后放入干燥的棕色试剂瓶中待用。

2 结果讨论

2.1 标准曲线

在本实验条件下,十二烷基苯磺酸钠标准质量浓度在 0 ~0.80 m g / L范围内线性关系良好, r = 0.999 7。重复测定试剂空白样品15次,求得空白平行测定相对标准偏差为3.44,方法检出限为0.001 8 mg/L(国家标准检出限为0.050 mg/L; EPA 检出限为 0.004 1 mg/L)。结果如表2所示。

2.2 精密度

分别测量高、中、低三种质量浓度来反映该方法的精密度,高质量浓度选 0.150 mg/L,中、低质量浓度选用0.100 mg/L和0.050 mg/L,分别平行测定6 次,讨论3种质量浓度的标准偏差和相对标准偏差,测定结果如表3所示

2.3 准确度

2.3.1 标准样品的测定

测定完标准工作曲线后,编测定号为204411和204420的两个标准样品,得该标准样品质量浓度分别为 0.712 mg/L和0.656 mg/L,结果如表4,该标准物质是国家环境保护总局标准样品研究所的阴离子表面活性剂标准样品,其质量浓度分别为0.707±0.060 mg/L和(1.35±0.060)/2 (mg/L)。

2.3.2 实验样品加标回收率的测定

按照试验方法分别对地表水,地下水,废水加标测定,每种水中加入三个不同的标准浓度进行分析,所加标准浓度分别为:0.100 mg/L、 0.200 mg/L、0.300 mg/L,测定结果如表5所示,三种浓度的加标回收率均在 87.7%~110.7%之间,满足环境水质监测质量分析要求。

2.4 对比实验结果

表6为用回收的三氯甲烷和分析纯三氯甲烷分别配制的标准系列测定结果。

2.4.1 统计量F值检验剩余标准差

由表6数据通过EXCEL中STEYX函数可得到三氯甲烷(AR)系列标准偏差S1和三氯甲烷(回收)系列的标准偏差S2,由公式undefined,查F检验的临界F值表得F0.05 (6, 6) = 4.28,大于所得F值,因此表明二者均无显著差异。

2.4.2 统计量t值检验回归系数斜率b

undefined

查t值表得t(0.05,10)=2.23,大于所得t值,因此表明二者无显著差异。

3 结 论

表面活性剂测定研究 第9篇

关键词：十二烷基硫酸钠,临界胶束浓度,电导率,实验改进

表面活性剂作为一种工业上广泛应用的精细化工产品,具有润湿、乳化、增溶、起泡等作用,以上作用与表面活性剂的临界胶束浓度CMC ( critical micelle concentration) 密切相关;同时CMC也是衡量表面活性剂活性强度的重要参数。因此,CMC的测定具有重要的理论意义和实际意义。同样,对于化工类的高等院校,表面活性剂CMC的测定已经成为物理化学实验教学中的一个重要内容。

表面活性剂分子具有明显的 “两亲”性质,既含有较长的( 大于10~12 个碳原子) 烷基憎水性基团,又含有亲水的极性基团( 通常是离子化的) 。因此,表面活性剂分子在较低浓度的水溶液中排列状态如图1( a) 所示,一部分表面活性剂分子将自动聚集于表面层,使水和空气的接触面减少; 另一部分表面活性剂分子则分散在水中,以单分子或简单的聚集体的形态存在。当表面活性剂溶液的浓度足够大时( 图1( b) ) ,表面活性剂分子在液面上形成单分子膜,达到饱和; 在本体水溶液中则以憎水基自相结合,形成憎水基向里亲水基向外的多分子聚集体,即胶束。表面活性剂分子开始形成胶束所需的最低浓度,称为临界胶束浓度CMC。当溶液浓度超过临界胶束浓度时( 图1( c) ) ,液面上形成紧密的定向排列的单分子膜,达到饱和状态,本体溶液中则形成不同数量的胶束。胶束的形状可以是球状、棒状或层状等。

因此,CMC是表面活性溶液性质发生显著变化的分水岭,如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等( 图2) ,依据以上性质的变化可以测定表面活性剂的临界胶束浓度。

目前,物理化学实验教学中常用的方法是电导法测定水溶性表面活性剂临界胶束浓度。该实验多以十二烷基硫酸钠SDS( Sodium dodecyl sulfate) 为研究对象,利用其形成胶束时溶液结构的改变而导致其物理性质,如电导率、摩尔电导率,同浓度的关系曲线出现明显的转折,从而确定CMC。

目前,利用电导法测定表面活性剂临界胶束浓度的实验中多数[1,2,3,4,5,6,7,8,9]需要使用大量的容量瓶配置8~ 14 个不同浓度的溶液,通过电导率仪的温度补偿功能,分别测定其电导率,并进一步确定CMC。

但该法存在有以下不足之处: ( 1) 温度对表面活性剂的临界胶束浓度有较大的影响。本实验中通过表面活性剂形成胶束前后电导率变化趋势的不同来确定其临界胶束浓度,因此电导率必须非常准确,特别是形成胶束前后的溶液的电导率。而在实验过程中多数采用的电导率仪的温度补偿方法,按照一定的温度系数换算出某一温度下的电导率,会对准确度要求较高的本实验会产生较大的误差,从而影响临界点的确定,导致实验误差较大。( 2) 表面活性剂溶液在配置过程中会产生大量的泡沫,影响移液管、容量瓶定容时体积的确定,从而影响溶液浓度的准确性,并进一步影响实验结果; 且大量容量瓶的使用使得实验操作较为繁琐、复杂。( 3) 每测定一个样品时,都需要润洗电导池,把电极冲洗干净,并用滤纸条吸干电极上的水,否则会对样品溶液的浓度产生影响。此步骤操作必然会损伤铂电极,从而影响电极的使用寿命; 同时使该实验操作更加耗时、且浪费大量的表面活性剂溶液。

针对以上实验方法中所存在的不足之处,本实验从实验装置、溶液配置、测定中电极使用等方面做出改进,以在保证良好实验结果的前提下,可以简化实验操作、缩短实验时间,同时减少仪器设备和试剂的损耗。

1 实验

1. 1 仪器与试剂

DDSJ-308A型电导率仪1 台,DJS-1 型铂电极1 支,SYP -Ⅲ恒温水浴1 套,干燥单管电导池2 个,25 m L移液管2 个、5 m L和10 m L移液管各1 个,十二烷基硫酸钠( 分析纯) ,电导水。

1. 2 实验步骤

将十二烷基硫酸钠于80 ℃ 在干燥箱中烘干3 h后,准确称量28. 8380 g干燥的十二烷基硫酸钠并稀释至5000 m L,此母液浓度为0. 02 mol·L-1,留做备用。打开恒温水浴调节温度至25 ℃ ,开通电导率仪,预热20 分钟。用移液管准确量取30 m L电导水于干燥单管电导池中,依次加入4 m L、4 m L、5 m L、4 m L、4 m L、4 m L十二烷基硫酸钠母液,另一干燥的单管电导池中加入30 m L十二烷基硫酸钠母液,并依次加入0 m L、3 m L、4 m L、5 m L、6 m L、8 m L电导水,形成一系列不同浓度的十二烷基硫酸钠溶液,在水浴中恒温后按照浓度从小到大的顺序测定其电导率,每2 min读1 次,平行读3 次,取其平均值。

2 结果与讨论

2. 1 实验装置的改进

本实验中通过表面活性剂形成胶束前后电导率变化趋势的不同来确定其临界胶束浓度,因此电导率必须非常准确,特别是形成胶束前后的溶液的电导率。而电导率仪的温度补偿功能多按照一定的温度系数进行转换,对准确度要求较高的本实验会产生较大的误差,影响临界点的确定。因此,本实验改进中通过使用恒温水浴避免了电导率仪温度补偿操作对电导率数值所产生的影响,从而保证临界胶束浓度的准确性。

2. 2 溶液配置方法的改进

事先配置好浓度为0. 02 mol·L-1表面活性剂溶液作为母液,实验操作中不同浓度的待测样品则通过以下方式配置: 用移液管准确量取30 m L电导水于干燥单管电导池中,依次加入4 m L、4 m L、5 m L、4 m L、4 m L、4 m L十二烷基硫酸钠母液;另一干燥的单管电导池中加入30 m L十二烷基硫酸钠母液,并依次加入0 m L、3 m L、4 m L、5 m L、6 m L、8 m L电导水,震荡混合均匀后形成一系列不同浓度的十二烷基硫酸钠溶液,在水浴中恒温后按照浓度从小到大的顺序测定其电导率。此改进避免了大量容量瓶的使用、清洗和后期电导测定过程中的润洗步骤,使实验操作更加简单,从而显著地缩短了实验时间。同时在实验过程中还可以根据数据采集密度的需要灵活地设置、调节溶液的浓度。

2. 3 实验测定过程的改进

因以上溶液配置方法的改进,在样品电导率测定时,每一个样品测定完毕业后,电极无需清洗,可直接于电导池中测定下一个混合均匀且已恒温的样品。此改进缩短了实验操作时间,且不会因电极冲洗是否干净、电导水是否擦拭干净而影响溶液浓度,同时避免了因滤纸擦拭对电极造成的损耗,从而延长其使用寿命。

按照以上改进方法,本实验测得25 ℃ 十二烷基硫酸钠在纯水中的临界胶束浓度为8. 096×10-3mol·L-1( 表1、图3) ,与文献报道值[8,9,10,11,12]7. 8×10-38. 6×10-3mol·L-1基本一致。

因此,本报道中对电导法测定水溶性表面活性剂临界胶束浓度的改进,使得该实验操作更加简单、快速、结果更准确,同时延缓了电极的使用寿命。

3 结论

常温液体表面张力快速测定 第10篇

表面张力是常温的基本物理属性, 在许多方面反映了常温液体的性质, 研究常温液体的表面张力快速检测方法, 对于人们日常的生产生活有重要的意义[1,2,3,4]。迅速地检测出常温液体的表面张力及其变化, 可以快速地得出液体情况, 例如牛奶是否变质等。液体表面张力检测正在引起人们的重视, 经过科研工作者多年研究与实践, 检测方法较为完善并为人们所掌握。但随着科学技术的不断进步, 对各类材料的性能提出了更高的要求, 同时也为研究和开发先进实用的材料质量监测手段提供了必要的手段。

2 气泡幅频当量法

2.1 气泡幅频当量法的原理

以往的表面张力测定方法所用设备相对复杂, 且有操作烦琐等缺点, 在最大气泡压力法[5]的基础上提出的“气泡幅频当量法”[6], 其基本思想就是变静力学测试为动力学测试, 将缓慢吹气变为每秒钟吹5～6个气泡, 同时不再测量泡内最大绝对压力, 而改为测量气泡内相对气压差和每秒内产生气泡个数。该方法用气泡压力变化幅值ΔP、气泡个数N和毛细管管径Υx与标准管径Υ0之差3个参数经数学模型计算后得到幅频当量, 其数值的大小即表征了液体表面张力的大小, 称为当量表面张力。

2.2 气泡幅频当量法中的参数关系

由公式可以看出, 气泡由内压力在插入深度h和毛细管内径不变的情况下, 只随2σ/r而变化。因此在冒泡速度较慢的情况下, 对同一液体, 随着气泡在毛细管端口周期地形成, 毛细管内压力P随时间的变化如图1曲线1所示 (为定值) , 为一等幅振荡曲线, 其振幅ΔP1与2σ/r有关。增大气流量使冒泡速度增加, 但使波动幅度减小, 其值在0～a (2σ/r) 之间变化 (a为与气流量有关的系数) 。

选定一个毛细管, 用它向某一液体吹气, 如将其出气速度固定, 当毛细管吹气过程中插入深度发生变化时, 记录的毛细管内压力变化如图1曲线2所示。从图中可以看出, 当毛细管插入深度由h2减为h3时, 对应的气泡压力起始值也相应的由P2减为P3, 其数值与公式中ρghi相关。同时气泡生成的周期T和气泡内压力变化幅值P也将发生变化, 其变化规律是, 随插入深度减小, P减小, T减小, 但用P和T二参数适当处理所形成的当量 (a×T+P×b) 却保持恒定。考虑到毛细管管径对气泡内压力幅值的影响, 幅频当量即当量表面张力可用下式求得:

式中a、b、c为修正系数, T为气泡生成的周期, ΔP为气泡内压力变化幅值, φ0为毛细管标准管径, φx为测量用毛细管管径。该值只与被测液体本身性质有关, 而与毛细管插入深度无关, 避免了最大气泡压力法对插入深度稳定性的苛刻要求。由于当毛细管内径2mm左右时, 气泡内压力变化仍可出现等幅振荡的特征, 这又为制造内径相等的毛细管提供了极大的方便。为进一步提高测试的精度, 减小误差, 可以将深度固定, 并同时计下在测试时间内形成的气泡个数N和泡压幅值△P。在气流量一定的条件下, 气泡个数越多, 说明气泡逸出所受到的阻力 (2σ/r) 越小。即△P越小。通过大量记录△P和N的数值, 经过数据处理, 即可计算出表面张力的大小, 这就是气泡幅频当量法。

3 表面张力快速测试试验

3.1 试验步骤

利用以“气泡幅频当量法”为理论依据研制出的简易常温液体表面张力快速测试装置, 在室温下对水、酒精、肥皂水等常温液体进行了大量的模拟试验, 试验步骤如下。

(1) 将常温液体到入一尺寸合适的容器中 (如烧杯等) 。

(2) 打开总电源和气泵电源, 并将气路切换到测管径状态。

(3) 装上探头 (应注意不要漏气) , 按下自测键, 从显示器上读出管径的大小。

(4) 将气路切换到测表面张力状态, 按下测试键。

(5) 将探头缓缓插入液体, 当听到蜂鸣器发声时保持探头静止不动。蜂鸣器停止发声后将探头从液体中取出。

更换探头或液体, 重复上述实验步骤。在实验室条件下, 对几种不同常温液体 (水、油、肥皂水) 分别做了实验。

3.2 试验结果分析

在常温条件下进行了表面张力测试实验。测试时所用的毛细管内径约为1.7～2.5mm。利用仪器自检功能检测毛细管内径, 利用测试功能测定固定时间内所吹气泡个数N以及气泡内最大压差平均值■P, 重复性较好。在采用同一内径的毛细管测量不同的液体时, 液体表面张力越大, 气泡幅值■P越大, 气泡个数N值越小;当使用不同毛细管内径的探头时, ■P值和N值也随之改变。因此, 为了适用不同内径毛细管测量, 需要在模型中加入修正项, 其当量表面张力可用下面公式计算测量:

式中a、b、c为修正系数, T为气泡生成的周期, ΔP为气泡内压力变化幅值, φ0为毛细管标准管径, φx为测量用毛细管管径利用简易装置通过对几种常温液体表面张力进行的模拟实验, 实验数据表明在规定的条件下, 气泡压力曲线确实是一条等幅振荡曲线。通过反复模拟实验, 得出如下结论。

(1) 须对气泡逸出的速度进行控制。速度太快影响精度, 太慢影响测试速度。因此进气量的大小即进气阀的开启程度必须选择合适, 经细心调节到适宜的速度后固定下来, 否则将严重影响测试结果。

(2) 在进气量大小一定的情况下, 表面张力不同的介质泡压振幅有差别, 其气泡个数也不一样, 测试在同一管径、同一进气量、同一室温下进行。表面张力越大, 其气泡压力振幅越大。表面张力稍有变化, 就可以在振幅上和个数上反映出来。这说明用压力振幅历来表征表面张力的方法具有较高的分辨率。

(3) 气源压力的大小以及毛细管插入液体的深度变化不大时, 其对达到平衡时的等幅振荡幅值的大小影响很小。

(4) 毛细管内径的大小对于出现等幅震荡特征的影响并不很大, 即便有影响, 也可以识别出来作为修正参数, 这一点可为制造毛细管提供方便。另外, 必须保证气体管路的顺畅和气密性, 测试结果才比较可靠。

(5) 为提高测试精度, 必须测出或固定h值。本测试系统有较高的分辨率, 具有较好的重复性。在实验室条件下, 通过该系统对水、水玻璃等常温液体的表面张力进行测试, 得出小表面张力的常温液体当量表面张力计算模型为:

摘要：基于一种测试方法“气泡幅频当量法”, 讨论了一种常温液体表面张力快速检测系统。通过不同的数据来体现各种因素对此实验的影响。经实验证明, 该装置具有分辨率高、测试速度快、测试精度高、操作方便、工作稳定等特点, 配以实用的数学模型后, 就可以快速完成对常温液体表面张力的测定。

关键词：表面张力,气泡幅频当量法,快速检测

参考文献

[1]万春华.大学物理实验[M].南京:南京大学出版社, 1994.

[2]崔国文.表面与接口[M].北京:清华大学出版社, 1990.

[3]陈传煊.表面物理化学[M].北京:科学技术文献出版社, 1995.

[4]HIEMEN P C.胶体与表面化学原理[M].北京:北京大学出版社, 1986.

[5]贾玉润, 王公冶, 凌佩玲.大学物理实验[M].上海:复旦大学出版社, 1987.