表面活性剂在固液界面的吸附

表面活性剂在固液界面上的吸附表面活性剂定义：指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。其分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团。分类：离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。吸附剂：具有吸附能力的固体物质。（固体）吸附质：被吸附的物质。（表面活性剂）物理吸附：吸附剂与吸附质之间以范德华力相互作用而发生吸附。化学吸附：吸附剂与吸附质之间发生化学反应，生成化学键的吸附。概述吸附量mVccmx0吸附等温线L型：在溶液浓度很小时吸附上升速度较快，随浓度增加，上升速度逐步下降，最后趋于平和。许多表面活性剂在非极性的低能固体表面上的吸附等温线呈L型。LS型：（双平台型）吸附在低浓度时快速上升并达到第一平台，一定范围内吸附浓度变化不大；溶液浓度继续上升至某一值时吸附陡然上升，然后趋于极限吸附量，形成二吸附平台。S型：LS型的特例。在低浓度时吸附量很小，当到达一定浓度，吸附量陡然上升，然后趋向一个极限值。表面活性剂在固液界面的吸附方式（1）离子交换吸附固体表面的反离子被同电荷符号的表面活性剂离子取代而引起的吸附。（2）离子配对吸附固体表面未被反离子占据的部位与表面活性剂离子因电性作用而引起的吸附。（3）形成氢键引起的吸附固体表面和表面活性剂的某些基团间形成氢键而引起的吸附。（4）疏水作用引起的吸附疏水作用引起的吸附表面活性剂的疏水基间相互作用以及逃离水的趋势，使得表面活性剂达到一定浓度后会以相互缔合状态吸附。（5）π电子极化引起的吸附表面活性剂分子中富电子芳环与固体表面强正电子位之间的作用而引起的吸附。（6）色散力引起的吸附固体与表面活性剂之间因范德华力引起的吸附。这类机制的吸附量随表面活性剂分子量增加而增加。（7）化学键力引起的吸附如果被吸附物中含具有孤对电子的原子，例如N、O、P、S等，它们可与某些金属原子形成共价键，即发生化学吸附。表面活性剂在固液界面的吸附机理--二阶段模型第一阶段：表面活性剂离子或分子通过静电引力或范德华力与固体表面吸附位直接作用而被吸附。吸附平衡：固体空吸附位+单体→吸附单体第二阶段：表面活性剂在溶液中达到一定浓度以上，以表面胶束或半胶束的形式吸附于固体表面。吸附平衡：(n-1)单体+吸附单体→表面胶束n为表面胶束聚集数也即LS型。用此机理解释各类表面活性剂固液吸附等温线：第一阶段，由于固体表面吸附位数量的限制，单体吸附随表面活性剂溶液浓度增加很快趋于饱和。第二阶段，溶液浓度再增加，表面活性剂在固体表面上浓集是因为其疏水链的缔合，即开始形成胶束或半胶束而使吸附量再次增加。表面胶束开始大量形成的浓度一般是在比CMC稍低的区域，在这个浓度区域中吸附量是急剧增加的，溶液在达到CMC后，在溶液中大量形成胶束，溶液中单体浓度不再随溶液总浓度增加而变，表面活性剂在固液界面上的吸附也基本不变，趋于饱和吸附状态。a)如果表面活性剂在溶液中的浓度达不到疏水缔合的浓度范围，即只发生单体吸附，则吸附等温线为L型。b)如果表面活性剂的疏水效应强，在低浓度时就可疏水缔合，则单体吸附和疏水效应在同一浓度区发生，吸附等温线也将是L型。c)如果表面活性剂与固体表面的相互作用较弱，或固体的表面吸附位少，则第一阶段的单体吸附量少，吸附等温线第一平台几乎不出现，则等温线呈S型。影响表面活性剂在固液界面上吸附的因素（1）表面活性剂的性质表面活性剂的性质主要指亲水基和疏水基的特点。离子表面活性剂的亲水基带有电荷，易于与其带相反电荷的固体表面吸附。a)对各种类型的表面活性剂同系物一般来说随碳原子数增加，吸附量增加。b)含聚氧乙烯基的非离子表面活性剂，其聚氧乙烯基数目越大，吸附量越小，因为CMC浓度变大。（2）温度a)离子型表面活性剂在固液界面上的吸附量一般随温度升高而降低。温度升高在水中溶解度增加与水的亲和性增强；在固体表面吸附趋势减弱吸附量减少b)非离子型表面活性剂在温度较低时易溶于水，温度上升到其浊点时则析出，因而其在固体表面上的吸附量是随着温度上升而增加的。（3）介质的pH值主要是因为固体表面电性质随pH值不同而变化。a)吸附剂在高pH值时表面带负电荷，在低pH值时则带正电荷；也即此种吸附剂的表面性质是两性的。随不同pH有不同的电性。b)在高pH值时易吸附阳离子表面活性剂，在低pH值时易吸附阴离子表面活性剂。（4）固体表面性质（吸附质性质）分类：具有强烈带电吸附位的吸附剂（硅酸盐、氧化铝等）、极性吸附剂（中性溶液中的棉花、聚酯）、非极性吸附剂（石蜡、聚四氟乙烯等）。a）离子型表面活性剂与吸附剂表面所带电荷相同时则难被吸附，但随表面活性剂浓度增加，可以形成S型等温线b）带电固体表面总是易于吸附带反号电荷的离子型表面活性剂，易获得L型或LS型等温线（5）无机盐的影响a)无机盐溶液中加入中性无机盐，会使离子型表面活性剂在固体上更易吸附，最大吸附量也会有所增加。这是因为：一方面无机盐的存在压缩双电层，被吸附的表面活性剂离子间斥力减小，可排列更紧密；另一方面是可以降低表面活性剂的CMC，利于吸附进行。b)阴、阳离子型表面活性剂混合后，吸附量比单个表面活性剂明显增加。表面活性剂在固液界面吸附的应用（1）改变固体表面润湿性（2）金属表面的腐蚀抑制作用金属表面与水或腐蚀性介质接触可因电化学作用或金属表面的不均匀面引起腐蚀。加入缓蚀剂，对使其在金属表面形成吸附层，将水与腐蚀介质隔开，可起到防腐蚀的作用。（3）对固体表面性质的影响以离子交换机理吸附离子型表面活性剂时，固体表面电动电势不会发生变化，以离子配对机理吸附时电动电势下降，直至为零。（4）表面加溶利用表面加溶作用可以将一些原本不能吸附到载体上的药物负载到载体上，构成制备药品的一种新的剂型。利用表面活性剂吸附层加溶高分子单体，然后引发聚合反应，可以在各种形状和尺寸的固体表面上制备超薄膜。谢谢聆听！