表面活性剂测定研究

表面活性剂测定研究（共9篇）

表面活性剂测定研究 篇1

1 引言

水中的阴离子表面活性剂会使水面产生不易消失的泡沫, 并消耗水中的溶解氧, 造成水质恶化。对环境水样中的阴离子表面活性剂进行监测已成为环境监测工作的一项常规监测, 目前, 水中阴离子洗涤剂的测定通常采用的标准方法为亚甲蓝分光光度法[1]。本法在分析测试地表水及废水时, 最容易出现的操作问题是萃取液的乳化现象, 即样品中的待测物、水分及其它复杂成分被萃取液萃取后, 在萃取液中产生大量泡沫而难以消除的问题, 这种现象会使分光光度法的比色操作无法进行。标准方法中介绍的是使用异丙醇破乳方法, 但在操作中发现, 这种处理方法效果很不理想, 处理后依然存在乳化现象, 文献中也很难查到乳化现象的处理方法。现使用无水硫酸钠破乳的方法, 进行对比实验研究。

2 实验

2.1 仪器与试剂

TU1810型分光光度计, 10mm比色皿。25mL具塞显色管。无水硫酸钠:经550℃烘干4h, 冷却后密封保存。其他试剂同标准分析方法。

2.2 分析方法原理

阴离子染料亚甲蓝与阴离子表面活性剂作用, 生成蓝色的盐类, 统称亚甲蓝活性物质 (MBAS) 。该生成物可被三氯甲烷萃取, 其色度与浓度成正比, 用分光光度计在波长652nm处测量三氯甲烷层的吸光度。

2.3 样品测试

取100mL过滤后的水样置于250mL分液漏斗中, 加入25mL三氯甲烷进行萃取, 静置分层。对于有乳化现象的萃取液, 把萃取液连同泡沫一起放入25mL显色管中, 加入1g无水硫酸钠, 振摇数秒, 即可得到澄清透明的待测液。若乳化现象严重, 可以适量多加无水硫酸钠, 至无水硫酸钠不结块。萃取液静置约1min后, 倾倒上层清液于10mm比色皿中, 652nm处测定吸光度, 根据校准曲线进行定量。

3 结果与讨论

3.1 破乳效果的表观现象

对于易产生乳化现象的水样, 依据标准分析方法每100mL水样中加入不多于10mL的异丙醇后, 用25mL三氯甲烷进行萃取, 静置后, 依然可观察到萃取液中存在大量泡沫, 破乳效果很不明显;对于相同水样, 不加异丙醇而改用无水硫酸钠处理萃取液, 乳化现象则完全消失, 很容易得到澄清透明的待测液。

3.2 无水硫酸钠的干扰性实验

使用无水硫酸钠破乳法, 关键的因素是不能对分析测试产生干扰作用。为检验无水硫酸钠的引入是否产生干扰作用, 现分别对绘制校准曲线的系列浓度标准溶液的萃取液进行第一次吸光度测定, 然后在剩余的萃取液中各加入1g无水硫酸钠, 振摇数秒静置后进行第二次吸光度测定, 结果见表1。

从表1中可以看出, 无水硫酸钠的加入对萃取液吸光度测值影响极小, 加入前后吸光度最大变化值为0.002, 最大相对偏差为0.5%, 标准曲线的斜率相对偏差为0.1%, 基本和分光光度计的吸光度波动范围大致相当, 因此, 无水硫酸钠的引入几乎不存在干扰问题。

3.3 两种破乳方法的精密度比较

对萃取产生乳化现象严重的某废水水样, 按照标准分析方法进行萃取操作, 分别使用异丙醇和无水硫酸钠破乳法, 各进行6次平行测试, 并计算两种处理方法测得的吸光度相对标准偏差, 结果见表2。

从表2中可以看出, 无水硫酸钠破乳法比异丙醇破乳法的萃取液吸光度测值的精密度要好一些, 主要原因应该是异丙醇破乳法去除乳化现象不完全。

3.4 无水硫酸钠破乳方法的准确度实验

测定6个不同的环境水质样品, 取样100mL, 以25mL三氯甲烷萃取, 10mm比色皿显色, 萃取液均使用无水硫酸钠破乳处理, 测定出每100mL样品中阴离子表面活性剂绝对含量, 然后分别在100mL水样中, 加入阴离子表面活性剂的标准物质10.0μg/mL的十二烷基苯磺酸钠标准溶液1.00mL、3.00mL、5.00mL, 进行加标回收率检查, 结果见表3。

μg/100mL

由表3可见, 6个样品分析的加标回收率在93%~109%之间, 准确度良好, 满足《环境水质监测质量保证手册》[2]中关于加标回收率的控制要求。

4 结语

实验可知, 萃取液加入的无水硫酸钠不与显色反应的生成物发生反应或产生吸附, 不对分析产生干扰作用, 破乳完全, 处理后的萃取液清澈透明, 无水硫酸钠破乳方法不仅能够满足精密度、准确度要求, 效果优于标准方法中的异丙醇破乳法, 而且操作方便, 省略了分液漏斗下端塞入脱脂棉的步骤。阴离子表面活性剂的环境水质监测分析工作中, 很少遇到萃取液不发生乳化现象的样品, 对于其他环境监测分析项目的萃取液乳化现象的处理也很具有参考意义。

摘要：采用亚甲蓝分光光度法测试了环境水质中阴离子表面活性, 对于萃取液出现的乳化现象, 使用无水硫酸钠进行破乳, 实验表明:无水硫酸钠破乳法破乳完全, 效果明显, 并且不产生干扰, 平行测试相对标准偏差1.1%, 加标回收率93%109%之间, 操作简便可行, 优于标准分析方法中的异丙醇破乳法。

关键词：阴离子表面活性,萃取,乳化,破乳

参考文献

[1]中华人民共和国环境保护总局.GB 7494-87水质阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法[S].北京:中华人民共和国环境保护总局, 1987.

[2]章亚麟.环境水质监测质量保证手册[M].2版.北京:化学工业出版社, 2002:443.

表面活性剂测定研究 篇2

乙基曙红和曙红Y褪色光度法测定阳离子表面活性剂

在HOAc-NaOAc缓冲介质中,阳离子表面活性剂(CS)与曙红Y(EY)或乙基曙红(EE)反应,形成离子缔合物,溶液颜色褪色明显,最大褪色波长分别在514 nm和516 nm处,同时在548 nm和544 nm处有吸收峰.在最大褪色波长处阳离子表面活性剂的`浓度与褪色程度呈良好线性关系,从而建立测定阳离子表面活性剂的光度法.在最大褪色波长处,CS的浓度在0～4.79 × 10-5 mol/L范围内遵守比尔定律,表观摩尔吸光系数在2.75×104～3.41×104 L/(mol・cm)之间,检出限在7.87×10-7～8.97×10-7 mol/L之间.方法具有较高的灵敏度和良好的选择性,用于水样中CS的测定,结果满意.

作 者：谢兵 XIE Bing 作者单位：涪陵师范学院,化学及环境科学系,重庆,408003刊 名：江西师范大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF JIANGXI NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES EDITION)年，卷(期)：200731(2)分类号：O657.32关键词：分光光度法 曙红Y 乙基曙红 溴化十六烷基吡啶 溴化十六烷基三甲基铵 溴化四乙基铵 溴化四丁基铵

表面活性剂测定研究 篇3

关键词： 最大气泡法 表面张力 常见问题

表面张力是液体的基本物化性质之一，是研究有关表面现象和表面活性剂性能的重要参数。在诸多测定表面张力的方法中，最大气泡法实验器材易得，操作方法简单且易于理解，因而长期以来利用最大气泡法测定液体的表面张力是大学物理化学教学实验的常见内容。该实验在教学实践活动中被不断研究和改进，无论在实验方法还是实验装置方面都日渐完善，但在实验过程中往往因为个人操作出现各种各样的问题，笔者根据本科实验教学中经常遇到的问题，讨论有效的解决途径，促使学生在实验过程中不仅掌握基本实验技能，而且提高学生思维和解决问题的能力，从而达到能力和素质的综合培养。

一、温度问题

表面张力是一个与温度有关的物理化学量，在实验过程中需要进行恒温操作，以便测定相同温度下一系列溶液的表面张力。本实验作为本科基础实验，属于验证性实验，只需要保证是相同温度之下的测定结果，而不是某一个特定温度下的结果，所以实验室一般采用室温条件，而不需要恒温装置，使实验操作相对来说更简单。本实验在顺利操作情况下耗时并不长，室温一般变化不大，采用室温操作可以满足本实验对温度的要求。室温操作不仅在不改变教学目的的前提下使该实验操作简单方便，而且加深学生对室温操作意义的理解。

二、溶液配制的问题

乙醇水溶液体系以其低毒环保的优势被选做本实验研究对象。本实验要对一系列不同浓度乙醇溶液的表面张力进行测定，因此要保证溶液浓度的准确性。实验教材要求学生粗略配制溶液，在合适的实验环节再利用浓度和折光率的关系确定溶液的准确浓度。这样的实验程序一方面比较繁琐，另一方面在再次确定浓度的过程中本身存在操作误差。根据数据处理环节涉及的吉布斯吸附方程及langmuir等温吸附方程式特点可知，浓度单位不会对实验最终结果产生影响，因此笔者在实验教学过程中直接要求学生用移液管准确移取一定量的无水乙醇在容量瓶中用水定容得到准确浓度的乙醇水溶液。为了避免乙醇的易挥发性给浓度带来的影响，配制溶液时，应当首先将洁净的容量瓶中加入适量水，然后移取一定量的无水乙醇放入容量瓶中，及时形成乙醇的水溶液，然后再定容即可。这样在操作过程中大大降低由于乙醇的挥发性引起的损失。

三、装置气密性和畅通性问题

对本实验来说良好的气密性是保障实验数据准确的前提，影响体系气密性的部位通常是仪器的各个接口连接处：（1）仔细检查玻璃仪器磨口连接处是否完全契合，必要时在磨口处涂抹适量凡士林。（2）确保乳胶管连接正常，并且没有老化破损。

实验中经常有数据离奇增大的现象，学生往往会不知所措。此时便要引导学生注意到内部负压偏大要从两个方面考虑：一是待测液体的表面张力较大，二是仪器体系不够畅通。对于本实验来说，一般原因都源于后者。仪器体系本身不畅通，首先要排除毛细管不够清洁或者被堵塞的影响。当毛细管被污染时，不仅对测定的压力产生直接影响，而且会影响气泡的冒出质量。因此，一定要将表面张力仪的样品管和毛细管内外壁彻底清洗干净，严禁油污及固体杂质附着进入。另外，实验过程中要严防液体倒流进入乳胶管中。

四、调节毛细管口与液体表面相切及气泡冒出质量

在对液体表面张力的测定中，需要调节毛细管口与液体表面相切，其相切程度与实验数据的准确性紧密相关。要使毛细管口与液体表面完美相切，首先保证毛细管口与液面垂直接触。这就要求样品管在固定的时候一定要保证竖直状态。而且在判断相切时，一定要让视线与液面相平，务必使毛细管下端口与待测液面真实接触，并尽可能处于相切状态。另外，实验一般是两个人一组，为了避免个人操作误差，在测定不同浓度溶液的表面张力时，尽量保证同一个人观察相切情况，这样使不同溶液表面与毛细管的相切产生的误差具有同向性，则可减少对最终结果的误差影响。

毛细管口气泡冒出的速度会对表面张力的测定结果产生比较大的影响。如果气泡冒出速度太快，则来不及在气泡表面建立吸附平衡，测得的结果将不能真正反映溶液的表面张力；气泡冒出太慢，一方面时间上不允许，另一方面装置若有微弱漏气将会对结果影响较大。因此，要严格控制滴液瓶的滴液速度，使气泡是一个个独立冒出来的，实验结果表明，一般控制5至10秒钟冒出一个气泡即可。

总之，作为高校物理化学实验中较重要的实验之一，最大气泡法测定液体的表面张力实验低毒环保，方法简单且具有趣味性。在相对轻松的实验过程中，学生不仅在动手能力方面得到锻炼，而且通过细心、用心、认真操作，从实验实践中寻找理论依据，再借助理论知识解决实验问题，从而在专业知识、实验技能和综合水平方面都得到很大提升。

参考文献：

[1]丑华，朱宇萍.最大气泡法测定乙醇溶液的表面张力[J].内江师范学院学报，2009，24（6）：72-75.

[2]王建英，丁越，季晓菁，唐莹.最大气泡法测定液体表面张力的实验改进[J].药学教育，2012，28（6）：51-53.

[3]潘湛昌，苏小辉，张环华，胡光辉，魏志刚.最大气泡法测定液体表面张力实验装置的改进[J].实验室研究与探索，2011，30（12）：31-33.

表面活性剂测定研究 篇4

关键词：浊点,非离子表面活性剂,OP-10

1 引言

浊点萃取(CPE) 法是一种新兴的环保型液-液萃取技术,它不使用挥发性有机溶剂,不污染环境。该方法广泛应用于痕量有机物[1]、金属离子[2](通过形成螯合物)以及生物大分子的提取[3,4],具有低毒、高效、安全、简便等特点。浊点萃取作为样品前处理,已经和高效液相色谱[5]、紫外分光光度法[6]、原子吸收[7]等多种分析方法建立了联用技术。现在用于浊点萃取主要是非离子表面活性剂有T riton X系列[7,8,9,10,11]净洗剂JU[12]。本文以非离子表面活性剂OP-10为研究对象,确定外界条件的变化对其浊点的影响。

2 测定方法

仪器选用PH3-3CS数字酸度计;SYP-III一体玻璃数显水浴锅(南京桑力力公司。试剂选用KCl、NaNO3、KNO3、NaOH、NaCl、Na2HPO4·12H2O、C6H8O8·H2O、H3PO4,以上试剂均为分析纯(天津市化学制剂三厂),聚乙二醇辛基苯基醚化学纯(无锡市展望化工厂),实验所用水均为去离子水。

利用SYP-III一体玻璃水浴锅进行浊点的测定,用水配制一定浓度的试样,然后转移到20mL的试管中,将其放入水浴锅,使其缓缓升温,记下溶液浑浊时的温度,即浊点。然后降温到溶液恢复透明,重复3次,取平均值。

3 结果与讨论

3.1 OP-10浓度对浊点的影响

考虑到非离子表面活性剂OP-10浓度过大,会增加萃取分离后液相的粘度,不利于后续的测定,本次实验配制OP-10浓度(质量百分数)为1%～5%OP水溶液,观察浓度对浊点的影响,从图1中可发现OP-10浓度从1%增大到5%,但其浊点只下降0.5℃,OP-10浓度在1%～5%之间时对浊点影响很小,不能通过增大OP-10浓度来降低体系的浊点,后面的实验OP-10浓度均取1%。

3.2 添加无机电解质对OP-10浊点影响

在OP-10中添加无机电解质后,结果使浊点下降(图2),但不同电解质其对OP-10浊点影响效果不一样,由图2可看出,OP-10浊点均随电解质浓度增加而下降,但它们对OP-10浊点影响的程度依次为NaOH> NaCl>NaNO3;KCl>KNO3,但NaNO3和KNO3 对OP-10浊点的影响基本相同无明显差异,这表明阴离子对OP-10浊点的影响要远大于阳离子。现在认为加入电解质使非离子表面活性剂浊点下降是因为盐析的作用[13,14,15,16],无机盐溶于水中后,由于离子与离子、离子与偶极子之间存在电性作用,使水分子聚集在离子周围,自由水减少,即盐析作用使非离子表面活性剂易于从水中析出,导致浊点下降。同时,离子与非离子表面活性剂之间的相互作用(如色散作用,离子与极性头间的电性作用等) 也使水从离子和非离子表面活性剂周围的水化层排出,自由水增加,导致盐溶,使浊点升高。电解质对非离子表面活性剂浊点的影响是两种因素共同作用的结果。多数阴离子易发生水合作用,一般盐析占主导地位,使浊点下降;而多数阳离子易与非离子表面活性剂的醚键络合,发生盐溶作用,使浊点升高。当向溶液中加入电解质时,由于电解质对水的亲和力大于水对表面剂的氢键结合,而使水逐渐有脱离的倾向,当发生水化作用越强或盐离子浓度越高就使原来亲水性较强的大分子化合物去水化,使非离子表面活性剂大分子脱水,成为另一相而析出,溶液出现混浊。

3.3 磷酸溶液和Na2HPO4-柠檬酸缓冲体系pH值对OP-10浊点影响

在1%OP-10中加入磷酸使其pH值从2.41增加到5.67,其浊点基本保持不变维持在79℃,但在Na2HPO4-柠檬酸缓冲液中OP-10浊点却随pH值升高而下降到75.5℃(图3)。这是因为加入少量磷酸就足以使pH值发生很大变化,而非离子表面活性剂溶液中几乎没有无机盐的阴、阳离子,故不足以产生盐析而使浊点下降。而在Na2HPO4-柠檬酸缓冲液中[11],不同pH值时,根据缓冲液的Na2HPO4和柠檬酸配比不同,pH值较低时体系中柠檬酸的含量高,会与非离子表面活性剂分子混杂在一起形成胶束,由于该酸根存在电性,因而增加了胶束离子头间的静电斥力,此作用且随柠檬酸含量增加而增加,这不利于胶束形成和脱水析出,使浊点上升。在pH值较高时随柠檬酸含量的的降低,Na2HPO4含量增加,逐渐表现出无机盐的盐析效应,使非离子表面活性剂脱水析出,使浊点下降。

4 结语

表面活性剂测定研究 篇5

最大气泡法测定液体的表面张力实验是高校物理化学实验中很重要的一个实验。表面张力是液体的一个重要性质,跟液体的很多其他性质和化学反应的发生有很密切的关系。在用最大气泡法测定液体表面张力的过程中, 是通过对压力计两边的最大压差的测量测定待测液体的表面张力的。这个实验操作简单、过程简洁,如果顺利,则可以很快完成。但是有一些实验的细节问题,或者是一些不好的实验操作、习惯都可能导致实验中出错,致使实验实践变长,实验效率变低,甚至导致实验的数据不准确,最终致使实验失败。

本实验室的实验教师在实践物理化学实验的过程中,掌握了很多关于这个实验的技巧。我们从实践角度,从各个方面着手,提出了很多关于实验技巧、实验细节、实验注意事项等各个方面有关系的重点难点, 帮助老师和同学更好地完成最大气泡测试液体表面张力的实验。

2.溶 液的配制

在这个实验中,我们需要用到不同浓度的正丁醇的溶液有:0.02mol.L-1、0.05mol.L-1、0.10mol.L-1、0.15mol.L-1、0.20mol.L-10.25mol.L-1-1-1,一共八个浓度的正丁醇溶、0.30mol.L、0.35mol.L液。因为溶液的浓度不同,比较多,所以有任何一个浓度的正丁醇溶液配制出错了,或者出问题,就会导致在作图过程有很大误差,致使表面张力σ的计算出现错误,导致表面超量Γ的计算有误,导致饱和吸附量Γmax和正丁醇分子横截面积S0的计算出错,最终导致一系列错误出现。

我们在配制溶液的过程中,一定要注意不要弄错。为了避免弄错,要注意以下几个小的方面:(1)计算好配制每个浓度正丁醇溶液所需要的正丁醇的体积,计算时一定要仔细计算切勿出错;(2) 配制正丁醇溶液的容量瓶一定要提前准备好提前烘干,如果是临时准备的话,就可能会因为烘干不彻底而引入误差;(3)配制所用的正丁醇一定好清楚,千万不要拿错原始溶液。有粗心的同学在配制溶液的时候,没有仔细看好试剂的标签,会拿错原料;(4)配置好正丁醇之后,转移到相应的试剂瓶的时候一定要看清楚对应的浓度,不要张冠李戴,把A浓度的正丁醇倒入B浓度的试剂瓶中,并且在转移之前需要提前润洗,这样更能够消除误差,提高正确率。

3.实验装置气密性的检查

实验装置的气密性是这个实验的一个很重要的方面,良好的气密性是保障实验数据准确的前提。因此,在实验进行前要做好气密性的准备工作:(1)提醒学生检查乳胶管,查看胶管是否有连接不良的地方, 查看是否有老化破损的位置;(2查看玻璃仪器链接的位置是否严密,并及时补充凡士林,确保玻璃仪器的气密性;(3)在前两点做好的前提之下,还要进行气密性的检验,最终确保整体装置的气密性,保证实验的顺利进行。

4.仪器比例系数K的测定

在这个实验中,我们直接拿到手的数据并不是表面张力σ的值,而是压力计两边的最大压力差,这个最大压差ΔPmax的值不等于σ,但是正比于σ,我们要把实验过程中获得的数据ΔPmax转换成表面张力σ的话, 需要先知道装置的比例系数K。因此,实验中我们必须先测试仪器的比例系数K的值。

在测试比例系数K时,我们用到的是实验室的室温去离子水。把室温的去离子水装入实验装置中,测出这个水所对应的最大压差ΔPmax,之后找到实验教材中的附录表格,从表格中查出这个温度的水对应的表面张力σ的值。这样,对于这个温度的水而言,ΔPmax和σ都有了,二者的比值就是仪器的比例系数K的值。

在测试比例系数K的整个过程中, 我们需要注意一个问题:那就是千万不要弄错了温度。正丁醇溶液的测试温度和测定比例系数K的水的温度要一致, 还要与查表的水的温度一致,三者一致之后才能获得正确结果。有的实验室在进行物理化学实验时可能要测定某个特定温度下正丁醇的表面张力,就要加相应的水浴。加水浴的时候自然是正丁醇溶液和去离子水都要加上水浴,温度一致。并且在查表时,也要查相应温度下水的表面张力才合适。

5.调节毛细管口与液体表面相切

在实验进行中, 调节毛细管口与液体表面相切是一个很重要的步骤。因为这个与实验数据的准确性紧密相关。只有在相切比较完美时, 对应的最大压差ΔPmax才能体现出相应液体的表面张力σ;如果相切得不好,则所对应的最大压差ΔPmax是不能与表面张力σ成正比关系的。调节相切的工作是一个很重要的工作。需要注意的问题有两个:(1)在调节毛细管口与液面相切时一定要让视线与液面相平,不能俯视,也不能仰视;(2) 一定要保证毛细管口与液面的接触。我们追求相切的完美,这样数据才会准确,但是这个相切的完美是必选在毛细管口与液面接触的前提之下。有的学生在实验时,过于要求相切完美, 感觉切得很好, 而这时候可能液面与毛细管口已经分开,这样,整体装置的气密性就会被破坏,就会导致数据整体出现问题。

6.气泡的调节

在实验进行过程中,需要调节气泡。对于气泡冒出是有一定要求的。实验中我们要求气泡是5-10秒一个,而且要求气泡一个接一个冒出。这就对实验的操作提出了要求。如果实验过程中气泡出得过慢、过快,或者是一堆一堆地冒出,就不能达到实验要求。为了能够满足实验对于气泡的要求,我们需要注意以下几点:

(1)保证玻璃仪器的清洁。玻璃仪器使用时间长了之后 ,仪器的内壁和外壁上会存在油污, 这些油污不但会影响表面张力的数据,还会影响气泡的冒出。如果装置内壁和毛细管口油污过多,气泡在冒出的时候就很可能是一堆一堆地冒出,这样我们就无法进行数据收集。因此,实验室要定期清理玻璃仪器的油污,用王水或者铬酸洗液清理,保证清洁。

(2)气泡的速度是由滴液的速度控制的。液滴滴得越快 ,气泡出泡速度就越快;反之液滴滴得慢的话,气泡出泡速度就慢。首次实验的学生有的会认为滴一滴液滴,就出一个气泡这是不对的,通常需要滴很多滴液滴,才会出一个气泡。

(3)气泡在出泡的时候是要求一个气泡接着一个气泡出的,不能两个气泡、两个气泡得出;也不能一堆泡、一堆泡得出。如果总是调节不好就可以用下面的方法试试:a.多加一点待测液,重新调一次毛细管口跟液面的相切试一下;b.如果重新调节了几次毛细管口跟液面的相切,还是不行的话,考虑一下, 是不是往装置中转移待测液的时候没有润洗充分,润洗不充分会影响气泡的冒出;c.最后考虑玻璃仪器的洁净程度,如果说内壁和毛细管外面有油污的话,则也会影响到气泡的冒出。

7.结 语

表面活性剂中活性物的测定分析 篇6

实验部分

1.方法原理

A法 (GB 13173-2008含水助溶剂) 用乙醇萃取试验后, 过滤分离, 定量乙醇溶解物及乙醇溶解物中氯化钠, 产品中活性物含量用乙醇溶解物含量减去乙醇溶解物中的氯化钠含量算得。

B法 (QB/T 1974-2004含水助溶剂) 定量试验中的总固体物, 然后用乙醇萃取固体物, 定量得出无机盐 (乙醇不溶物) 和乙醇溶解物中的氯化钠, 产品中的活性物含量用总固体物含量减去无机盐和乙醇溶解物中的氯化钠而算得。

2.试剂及溶液

95%乙醇 (GB/T 679) 新煮沸后冷却, 用碱中和至对酚酞呈中性;硝酸银 (GB/T 670) 0.1 moL/L标准滴定溶液;铬酸钾 (HG/T) 50g/L溶液;酚酞 (GB/T 10729) 10 g/L溶液;硝酸 (GB/T 626) 0.5moL/L溶液;氢氧化钠 (GB/T 629) 0.5 moL/L溶液。

3.仪器及设备

常用实验室仪器和设备:沸水浴;电热烘箱, 能控温于 (105±2℃) ;锥形瓶300 mL;烧杯100 mL, 300mL;干燥器 (内置变色硅胶或干燥剂) ;电子天平 (精度0.0001 g) ;量筒25 mL, 100 mL。

4.试验方法和结果计算

试验方法和结果计算见GB 13173-2008和QB/T1974-2004。

结果与讨论

通过对2种方法测定结果分别进行Grubbs检验, 最小、最大可疑值均未离群, 属于正常值, 可以用全部数据进行下面的统计分析。

从表2中所列2种方法的变异系数 (CV) 可知:1号样品A法CV1大于B法CV2, 而2号样品A法CV1小于B法CV2, 说明2种方法分别测定不同环境中的活性物表现的稳定性不同。A法对不同环境中的活性物测定结果的变异度的变化较B法小, 这说明B法测定活性物对不同环境稳定度较A法稍差, 适用范围没有A法广泛。

F检验统计分析表明:2种方法测定活性物结果之方差F值小于对应自由度下的95%概率F的临界值, 即F

T检验统计分析表明:t>t0.05 (10) , 因此二者平均值之间存在显著性差异, 2种方法系统之间存在系统误差。

本次比对试验, F检验已证明2组数据的精密度无显著性差异。虽然2种方法各自测量数据通过了F检验, 说明2种方法测量数据的精密度无显著性差异, 随机误差相当, 但2种方法测定数据的平均值没有通过t检验, 说明2种方法测定数据的平均值存在显著性差异, 二者之间存在系统误差。A法数据平均值高于B法数据平均值, 应该从系统误差中分析原因。

结语

2种方法测定活性物的比对试验结果表明:

(1) 2种方法测定活性物的方法具有同样的精密度。

(2) 2种方法测定活性物的结果在95%置信限内有差异, 说明2种方法间存在系统误差;2种方法测定结果在互用时需要进行修正。

表面活性剂测定研究 篇7

关键词：电导法,表面张力法,临界胶束浓度 (CMC) ,十二烷基硫酸钠 (C12H25SO4Na) ,十二烷基三甲基氯化铵 (C15H34ClN)

表面活性剂的渗透, 润湿, 乳化, 去污, 分散, 增溶和起泡作用等基本原理广泛应用于石油、煤炭、机械、化工、冶金、材料及轻工业、农业生产中, 研究表面活性剂溶液的物理化学性质 (吸附) 和内部性质 (胶束形成) 有着重要意义, 而临界胶束浓度 (CMC) 又可以作为表面活性剂表面活性的一种量度, 因为CMC越小, 则表示这种表面活性剂形成胶束所需浓度越低, 达到表面 (界面) 饱和吸附的浓度越低。因而改变表面性质起到润湿, 乳化, 增溶和起泡等作用所需的浓度越低。另外, 临界胶束浓度又是表面活性剂溶液性质发生显著变化的一个“分水岭”。因此, 表面活性剂的大量研究工作都与它们在各种体系中的CMC测定有关[1,2,3]。

测定CMC的方法很多, 常用的有表面张力法、电导法、染料法、增溶作用法、光散射法等。这些方法, 原理上都是从溶液的物理化学性质随浓度变化关系出发求得。其中表面张力和电导法比较简便准确。表面张力法除了可求得CMC之外, 还可以求出表面吸附等温线, 此外还有一优点, 就是无论对于高表面活性还是低表面活性的表面活性剂, 其CMC的测定都具有相似的灵敏度, 此法不受无机盐的干扰, 也适合非离子表面活性剂。电导法是经典方法, 简便可靠, 但方法的熟练操作及该方法仅适用于离子型表面活性剂等因素的控制, 而使应用范围、测定精度受到限制[4,5,6]。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

仪器:数字式电导仪;电导电极;表面张力测定装置;恒温水浴。

试剂:十二烷基硫酸钠, 十二烷基三甲基氯化铵, 均为分析纯。

1.2 电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度

对离子型表面活性剂, 当溶液浓度很稀时, 表面活性剂完全解离为离子。有电流通过时, 溶液中的阴、阳离子分别向电池的正、负两极移动, 溶液的浓度越大, 其中的阴、阳离子数目越多, 溶液的导电能力越强, 电导率就越大。随着浓度上升, 电导率к近乎线性上升, 但当溶液浓度达到CMC时, 由于液体的一部分离子或分子形成了胶束, 且胶束的定向移动速率减缓, 故к的变化趋势发生显著变化, 因此, к-c曲线的转折点即为CMC值[5]。

1.3 表面张力法测定表面活性剂的临界胶束浓度

利用最大泡压法测定不同浓度表面活性剂水溶液的表面张力, 表面活性剂具有降低表面张力的性质, 因此随着表面活性剂浓度的上升表面张力逐渐降低, 但当表面活性剂的浓度上升至临界胶束浓度后其表面张力就不再降低, 因此可通过表面张力与浓度的关系图找出此转折点就可求出表面活性剂的CMC。实验中当毛细管下端与被测液体液面相切时, 液体沿毛细管上升。打开抽气瓶的活塞, 让液体缓慢滴下, 此时测定管内的压力逐渐减小, 毛细管中的大气压力就会将管中液面压至管口, 并形成气泡, 当此压力差在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时, 气泡就从毛细管口逸出, 这个压力差即为Δh, 该值可从压力计上读出, 根据γ1/γ2=Δh1/Δh2, γ2为纯水的表面张力是已知的, Δh1, Δh2可测得, 就可计算出待测液体的表面张力[6]。

2 实验结果与讨论

2.1 电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度

2.1.1 十二烷基硫酸钠临界胶束浓度的测定

不同浓度十二烷基硫酸钠的电导率及其平均值见表1, 浓度与电导率的关系曲线见图1。

由图1可知25℃时, 十二烷基硫酸钠的CMC值约为7.0×10-3mol·dm-3。

2.1.2 十二烷基三甲基氯化铵临界胶束浓度的测定

不同浓度十二烷基三甲基氯化铵电导率及其平均值见表2, 浓度与电导率的关系曲线见图2。

由图2可知25℃时, 十二烷基三甲基氯化铵的CMC值约为1.60×10-2mol·dm-3。

2.2 表面张力法测定表面活性剂的临界胶束浓度

2.2.1 十二烷基硫酸钠临界胶束浓度的测定

已知在25℃时, 纯水的表面张力为71.97×10-3N·m-1, 实验测得ΔhH2O等于-0.349、-0.349、-0.350, 算出其平均值为-0.349 3, 利用公式K=γH2O/ΔhH2O算出毛细管常数K等于-0.206 0, 由γ=K·Δh1可得出十二烷基硫酸钠在不同浓度时的表面张力γ, 计算结果见表3, 绘制十二烷基硫酸钠的γ-c关系曲线见图3。

由图3可知25℃时, 十二烷基硫酸钠的CMC值约为7.2×10-3mol·dm-3。该方法所测得的临界胶束浓度与电导法所测得的结果一致。

2.2.2 十二烷基三甲基氯化铵临界胶束浓度的测定

依据2.2.1方法可得十二烷基三甲基氯化铵在不同浓度时的表面张力, 结果见表4, 绘制十二烷基三甲基氯化铵的γ-c关系曲线见图4。

由图4可知25℃时, 十二烷基三甲基氯化铵的CMC值为1.62×10-2mol·dm-3。该方法所测得的临界胶束浓度与电导法所测得的结果一致。

3 结论

电导法是测定CMC的经典方法, 其优势是取样少、装置简单、操作简便、数据准确、系统误差小。但仅对离子型表面活性剂适用, 对CMC值较大、表面活性低的表面活性剂应转折点不明显而不灵敏, 过量的无机盐存在会大大降低测定的灵敏度, 故不能测定缓冲体系中离子型表面活性剂的临界胶束浓度值, 且实验中配置溶液时最好用新制的电导水。

表面张力法无论对高表面活性还是低表面活性的表面活性剂, 其CMC值的测定都具有相似的灵敏度, 此法不受无机盐的影响, 亦应用于非离子型表面活性剂。只是在有少量极性有机物存在时, 表面张力-浓度的对数的曲线往往出现最低点, 不易确定转折点与CMC值, 但最低点的出现说明表面活性剂中含有高表面活性的杂质, 是检验表面活性剂纯度常用的方法之一。

参考文献

[1]徐燕莉.表面活性剂的功能[M].北京:化学工业出版社, 2000:107-112.

[2]赵国玺.表面活性剂物理化学[M].北京:北京大学出版社, 1984:161-169.

[3]傅献彩, 沈文霞, 姚天扬, 等.物理化学.5版[M].北京:高等教育出版社, 2006:344-355.

[4]赵喆, 王齐放.表面活性剂临界胶束浓度测定方法的研究进展[J].实用药物与临床, 2010, 13 (2) :140-144.

[5]复旦大学, 等.物理化学实验.3版[M].北京:高等教育出版社, 2004:145-148.

表面活性剂测定研究 篇8

关键词：阴离子表面活性剂,单次萃取,振荡器,超声波

1 概述

阴离子表面活性剂是水环境中分布广泛且具有代表性的一类有机污染物, 属于生物难降解物质, 阴离子表面活性剂进入水中后, 其分子聚集在水和其他介质的表面, 产生泡沫、乳化和微粒悬浮等现象, 隔绝水中氧与空气中氧的交换, 影响水体净化, 并消耗水中的溶解氧, 导致水质恶化。因此定量准确测定阴离子表面活性剂是水环境监测工作的一项重要任务。

测定水中阴离子表面活性剂首推方法是亚甲蓝分光光度法 (GB 7494-87) , 在环境监测与执法中使用国标法具有权威公正性, 但国标法操作起来比较复杂, 需要在分液漏斗中多次萃取, 消耗的氯仿也比较多。随着环境科研经验的积累, 检测设备的更新, 检测技术的不断进步, 《水和废水监测分析方法》 (第四版增补版) 颁布的A类方法中, 将GB 7494-87里多次萃取修订为单次萃取, 由于监测技术是一门实践性很强的技术, 而实践技术是从日常实践中总结出来的, 笔者通过对阴离子表面活性剂监测方法原理的理解及操作步骤的分析, 结合自己的分析工作, 总结了实验过程中应注意的事项, 并通过引用新的设备来简化分析过程中的操作步骤。

2 实验原理和操作步骤

2.1 原理

阴离子表面活性剂 (包括直链烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠和脂肪醇硫酸钠) 与阳离子染料亚甲蓝作用, 生成蓝色的离子对化合物, 这类蓝色的化合物可被三氯甲烷萃取, 其色度与浓度成正比, 并可用分光光度计在波长652 nm处测三氯甲烷层的吸光度。

2.2 操作步骤 (第四版增补版)

1) 调p H, 将待测水样 (100 m L) 移入分液漏斗中, 以酚酞为指示剂, 逐滴加入4%氢氧化钠溶液至水溶液呈紫红色, 再逐滴加入3%硫酸到紫红色刚好消失。2) 加显色剂。加入25 m L亚甲蓝溶液, 摇匀。3) 加三氯甲烷15 m L, 激烈振摇30 s, 注意放气。4) 比色。静置分层, 将三氯甲烷层经脱脂棉吸水后放入比色皿中进行比色 (注意:在652 nm处, 以三氯甲烷为参比) , 测定样品, 标准系列和空白实验的吸光度。测定时用10 cm的比色皿。5) 计算。以样品的吸光度减去空白试验的吸光度后, 从校准曲线上查得阴离子表面活性剂的含量。

3 经验总结

1) 取样。

a.含悬浮物水样的量取。本方法测定的是溶解态的阴离子表面活性剂, 不包含吸附在悬浮物上的阴离子活性剂, 应将悬浮物过滤去除, 如不进行过滤, 悬浮物质吸附三氯甲烷层, 沉淀于分液漏斗的底部, 沉淀物无法通过旋塞孔, 甚至会卡住活塞, 使实验无法继续。

b.如何确定取样体积。为了直接测定水和废水样, GB 7494-87及四版都推荐根据预计的阴离子表面活性剂的浓度确定取样体积, 但要预估被测水样的浓度需要具备相当经验。在实验中, 如果所取水样阴离子表面活性剂浓度超过了预计量, 加入的亚甲蓝被全部反应掉, 则需要弃去试样, 重新取样。在弃去试样前, 初读已做试样的吸光度值, 根据吸光度值确定稀释倍数, 进而确定取样量, 用水稀释至100 m L。

2) 试剂的量取。

a.实验中部分试剂不用准确量取。在实验中, 25 m L的亚甲蓝是按最大阴离子活性剂浓度参与反应的用量, 而比色时, 取的是三氯甲烷层里待测阴离子与亚甲蓝反应所生成离子化合物的颜色, 多余的亚甲蓝留在水相里不参与比色, 因此亚甲蓝的加入量不需要十分精确, 用量筒加入即可, 不会影响测定结果。同理, 标准系列及高浓度未知水样所加的稀释水也不用精确, 因为稀释水不参与反应, 也不会影响有机相中的吸光度值, 用量筒加即可。

b.需要准确量取的试剂。15 m L的三氯甲烷必须准确。因为三氯甲烷是反应生成物———蓝色化合物的溶剂, 多加或少加会直接影响三氯甲烷层的吸光度值, 从而影响测定结果。

3) 绘制校准曲线和水样的测定, 应使用同一批三氯甲烷、亚甲蓝溶液, 确保待测水样与标准系列条件一致。

4) 本方法绘制校准曲线的含量从0μg, 10μg, 30μg, 50μg, 70μg, 90μg, 110μg, 120μg, 150μg至200μg, 共10个点 (包括零浓度) , 跨度比较大, 在本实验室内, 通过单人多次, 多人多次的比对实验表明:当含量为70μg时, 吸光度已大于0.9, 超过分光光度计的最佳线性范围, 所绘制的校准曲线相关系数不好, 建议根据待测水样的浓度, 分别配制低浓度的系列和高浓度的系列。

5) 在实验中, 通过采用新设备节省人力, 使操作更为简单、快捷、准确。

a.在操作步骤“激烈振荡”环节, 当样品数量很多时, 手工振摇不能保证前后用力大小一致, 采用分液漏斗振摇器可使振摇始终保持相同力度, 确保待测水样与标准系列条件一致, 所有样品都充分反应, 使测定结果更加准确。

b.测定实验所用的玻璃器皿不能用各类洗涤剂清洗, 而实验所用的显色剂———亚甲蓝染料极易着色, 尤其是分液漏斗的磨砂口及活塞处。彻底清洗玻璃器皿也是实验中费时费力的繁重劳动, 采用超声波清洗大大节省了人力, 提高了效率。

环境监测是一门实践性很强的技术, 详细了解一个实验项目的原理后, 有助于我们理解实验过程中每个操作步骤的作用, 更好地做好每个环节, 使常规操作更加简单、快捷, 使化验结果更加准确。

参考文献

[1]国家环保总局.水和废水监测分析方法[M]. (第4版增补版) .北京:中国环境科学出版社, 2009.

表面活性剂测定研究 篇9

本工作以十二烷基硫酸钠(SDS)和对叔辛基苯基聚己二醇醚(Triton X-114)组成的阴-非离子混合型表面活性剂为萃取剂,采用浊点萃取法萃取沉积物中的15种PAHs,并利用HPLC技术测定15种PAHs的含量。考察了混合型表面活性剂在沉积物中的含量、混合型表面活性剂中SDS的含量、Na2SO4含量、萃取温度、超声萃取时间对萃取效果的影响。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

沉积物采自贵阳某湖段地表面以下不同的深度,采集后经冷冻、干燥、除杂、研磨、过筛处理后,备用。

15种PAHs混合标准溶液(萘、芴、苊、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝、茚并[1,2,3-cd]芘):2 000mg/L,美国Supelco公司。将15种PAHs混合标准溶液稀释为1,5,10,20,100 μg/L的系列溶液,于-18℃冰箱中保存。

乙腈:色谱纯;SDS和Triton X-114:纯度大于99.0%;Na2SO4:纯度大于99.0%;实验用水为超纯水。

Waters 2695型高效液相色谱仪:美国Waters公司,Waters PAH C18柱(250 mm×4.6 mm×5 μm );CT15RT型通用低温离心机:上海天美生化仪器设备工程有限公司;KQ2200DE型数控超声波清洗器:昆山市超声仪器有限公司。

1.2 萃取方法

准确称取0.2 g沉积物,依次加入饱和Na2SO4溶液、SDS与Triton X-114的混合溶液,涡旋整摇1 min,在一定的萃取温度下超声一段时间,然后以5 000 r/min速率离心10 min,恒温水浴中分相10 min后移取表面活性剂富集相,定容,进行HPLC分析。

1.3 色谱条件

流动相为乙腈和水,用前过0.30 μm滤膜;流量为1.5 m L/min;柱温为30 ℃;梯度洗脱程序的确定参见文献[1]。

2 结果与讨论

2.1 前处理条件的优化

2.1.1 混合型表面活性剂中SDS含量对平均萃取率的影响

当混合型表面活性剂在沉积物中的含量3%(w)、Na2SO4含量8%(w)、超声萃取时间10 min、萃取温度60 ℃时,混合型表面活性剂中SDS含量对平均萃取率的影响见图1。由图1可见:当φ(SDS)=50%时,15种PAHs的平均萃取率为87%;而单一使用SDS或Triton X-114萃取剂时平均萃取率分别为63%和68%。这说明混合型表面活性剂对15种PAHs的解吸能力明显高于单一表面活性剂,其原因是阴-非离子混合型表面活性剂体系可降低表面活性剂在沉积物上的吸附损失,从而提高解吸效果;PAHs在阴-非离子混合型表面活性剂胶束中的分配系数增大,产生协同增溶作用［6］。因此,选择混合型表面活性剂中φ(SDS)=50%较适宜。

2.1.2 混合型表面活性剂在沉积物中的含量对萃取率的影响

当混合型表面活性剂中φ(SDS)为50%、Na2SO4含量8%(w)、超声萃取时间10 min、萃取温度60 ℃时,混合型表面活性剂在沉积物中的含量对平均萃取率的影响见图2。由图2可见:随混合型表面活性剂在沉积物中的含量的增加,平均萃取率先增大后减小;当混合型表面活性剂在沉积物中的含量(w)为1%~3%时,平均萃取率增大,这是因为较高含量的表面活性剂有利于提高浊点萃取的萃取效能;而当混合型表面活性剂在沉积物中的含量持续增大时,由于表面活性剂富集相体积增大,浓缩因子减小,导致萃取率呈下降趋势［7］,同时也不利于色谱分析。因此,选择混合型表面活性剂在沉积物中的含量为3%(w)较适宜。

2.1.3 电解质种类及含量对平均萃取率的影响

马岳等［8］研究结果表明,加入适量的电解质可提高表面活性剂的增溶能力,并降低浊点体系温度,提高萃取率。当混合型表面活性剂在沉积物中的含量3%(w)、混合型表面活性剂中φ(SDS)为50%、超声萃取时间10 min、萃取温度60 ℃时,电解质种类及含量对平均萃取率的影响见图3。由图3可见:与Na Cl为电解质时相比,当以Na2SO4为电解质时平均萃取率较大,萃取效果较好;随Na2SO4含量的增加,平均萃取率增大,这可能是由于加入电解质后,可降低阴离子表面活性剂离子间的静电排斥作用,促使PAHs溶解在胶束中。因此,选择以Na2SO4为电解质,Na2SO4的含量为8%(w)较适宜。

2.1.4 超声萃取时间对平均萃取率的影响

当混合型表面活性剂在沉积物中的含量3%(w)、混合型表面活性剂中φ(SDS)为50%、Na2SO4含量8%(w)、萃取温度60 ℃时,超声萃取时间对平均萃取率的影响见图4。由图4可见,随超声萃取时间的延长,平均萃取率先增大后减小。这是由于随超声萃取时间的延长,芘和蒽的萃取率明显提高,未进行超声处理时芘和蒽的萃取率分别为63%和67%,当超声萃取时间为10 min时芘和蒽的萃取率均可达89%以上;但随超声萃取时间的延长,低相对分子质量的PAHs挥发,导致平均萃取率降低。因此,选择超声萃取时间为10 min较适宜。

2.1.5 萃取温度对平均萃取率的影响

陈虹丽等［9］研究结果表明,适宜的萃取温度可提高浊点萃取效果,通常选用的萃取温度高于浊点温度。当混合型表面活性剂在沉积物中的含量3%(w)、混合型表面活性剂中φ(SDS)为50%、Na2SO4含量8%(w)、超声萃取时间10 min时,萃取温度对平均萃取率的影响见图5。由图5可见:随萃取温度的升高,平均萃取率先增大后趋于平稳;当萃取温度为60 ℃时,平均萃取率达到84%。因此,选择萃取温度为60 ℃较适宜。

2. 2 方法评价

当加入的标准溶液质量浓度50 μg/L、15种PAHs的线性范围为1.0 ~100.0 μg/L时,在优化的实验条件下,方法的线性回归方程、检出限和回收率结果见表1。由表1可见:15种PAHs的相关系数r为0.998 9~0.999 7;以3倍信噪比(S/N=3)计算出检出限为0.4~8.2 μg/L,加标回收率为71.22%~97.36%,相对标准偏差(RSD)为0.92%~4.36%(n=6)。

2.3 沉积物的测定

在优化的实验条件下萃取沉积物中的15种PAHs,沉积物中15种PAHs的HPLC谱图见图6。由图6可见,15种PAHs的分离情况良好,均可满足定量分析的要求。

采用本方法对采自贵阳某湖段地表面以下不同采样深度沉积物中的15种PAHs进行测定,沉积物中15种PAHs的含量见表2。

由表2可见:在地表面以下不同深度处采集的沉积物试样中,均有PAHs检出,其中,在采样深度为20~23 cm处沉积物中的PAHs含量较高,15种PAHs的总含量为852.22 μg/kg;15种PAHs中,苯并[a]芘的含量最大(为213.04 μg/kg),芴的含量最小(为4.38 μg/kg)。

μg/kg

3 结论

a)以混合型表面活性剂(SDS和Triton X-114)为萃取剂,采用浊点萃取法萃取沉积物中的15种PAHs,并利用HPLC技术测定15种PAHs的含量。

b)实验结果表明,当混合型表面活性剂在沉积物中的含量3%(w)、混合型表面活性剂中φ(SDS)为50%、Na2SO4含量8%(w)、萃取温度60 ℃、超声萃取时间10 min时,15种PAHs的线性关系良好,r=0.998 9~0.999 7,检出限0.4~8.2 μg/L,加标回收率71.22%~97.36%,RSD=0.92%~4.36% (n=6)。

摘要：以混合型表面活性剂(十二烷基硫酸钠(SDS)和对叔辛基苯基聚己二醇醚(Triton X-114))为萃取剂,采用浊点萃取法萃取沉积物中的15种多环芳烃(PAHs),并利用HPLC技术测定15种PAHs的含量。实验结果表明,当混合型表面活性剂的加入量3%(w)、混合型表面活性剂中SDS含量50%(φ)、Na2SO4含量8%(w)、萃取温度60℃、超声萃取时间10 min时,15种PAHs的线性关系良好,r=0.998 9~0.999 7,检出限0.4~8.2μg/L,加标回收率71.22%~97.36%,相对标准偏差0.92%~4.36%(n=6)。