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乙醇、正丁醇、乙二醇等醇對BHEC水溶液表面張力的影響

來源:石油化工 瀏覽 2392 次 發布時間:2023-05-29

本工作采用乙醇、正丁醇、乙二醇、1,2-丙二醇、正辛醇和十二醇為添加劑,研究了不同醇對BHEC水溶液表面張力的影響。


不同的醇對BHEC水溶液表面張力的影響見下圖。

不同的醇對BHEC水溶液表面張力的影響


從圖可看出,乙醇、正丁醇、乙二醇和1,2-丙二醇4種醇均對BHEC水溶液的表面張力產生影響。因為這4種醇都是小分子極性有機化合物,一方面由于醇碳氫鏈周圍的“冰山”結構能插入到表面活性劑的膠束中,導致表面活性劑分子在水溶液表面的吸附能力增強,即表面張力下降;另一方面醇分子又易與水分子結合形成氫鍵,改變表面活性劑分子周圍形成的“冰山”結構,導致醇分子本身參與BHEC膠束的形成,能夠穿插于BHEC分子之間,從而改變BHEC膠束的表面電荷密度,導致BHEC水溶液的表面張力增加或降低。

乙醇和正丁醇屬于一元醇,這兩種醇的加入能使BHEC水溶液的表面張力減小。當未加入一元醇時,BHEC溶于水后,BHEC分子能自發地吸附在溶液的表面,使溶液的表面張力降低,表面吸附的BHEC分子越多,溶液表面張力的降幅越大,當然這其中有一個吸附飽和的問題。但由于BHEC分子在水中處于空間交聯網絡結構,其定向排列時分子間存在一定的空間(見上圖)。加入乙醇或正丁醇后,醇分子可以插入BHEC分子間的空隙,使溶液表面吸附的分子達到緊密排列的狀態(見下圖),導致BHEC水溶液的表面張力繼續降低。

雖然乙醇和正丁醇都能降低BHEC水溶液的表面張力,但兩者又有所不同。與乙醇的分子結構相比,正丁醇分子結構中多了兩個碳碳鏈,憎水性比乙醇強,更傾向于插入BHEC分子間空隙,在BHEC水溶液的表面吸附,使水溶液表面吸附的分子排列得更加致密,導致BHEC水溶液表面張力的降幅更大。正丁醇可使BHEC水溶液的表面張力由53.7 mN/m降至51.9 mN/m,下降了3.7%;而乙醇可使BHEC水溶液的表面張力由53.7 mN/m降至52.7 mN/m,僅下降了1.9%;且隨醇質量濃度的增加,BHEC水溶液的表面張力單調遞減,正丁醇的影響程度大于乙醇。


作為二元醇的乙二醇、1,2-丙二醇能略微增加BHEC水溶液的表面張力,這是由于二元醇分子結構中含有兩個羥基,與一元醇相比,它的分子極性和親水性均較強,這種結構能對BHEC分子疏水碳氫鏈周圍的“冰山”結構起到破壞作用,從而減小BHEC大分子吸附于其水溶液表面的趨勢,使表面張力增加。另一方面,二元醇分子也能進入在液體表面定向排列的BHEC分子間的空隙,使溶液表面吸附的分子達到緊密排列的狀態,導致表面張力下降。由于以上兩方面的綜合作用,二元醇的加入使BHEC水溶液的表面張力略有增加,乙二醇能使BHEC水溶液的表面張力由53.7 mN/m增至55.1 mN/m,提高了2.6%;1,2-丙二醇能使BHEC水溶液的表面張力由53.7 mN/m增至54.5 mN/m,僅提高了1.5%。與乙二醇相比,1,2-丙二醇分子結構中多了一個碳碳鏈,所以極性和水溶性略差,相對較易進入液體表層的BHEC分子間空隙中,所以當醇的質量濃度相同時,BHEC水溶液的表面張力增幅較小。


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