一種測(cè)定表面活性劑臨界膠束濃度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及臨界膠束濃度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)定表面活性劑臨界膠束 濃度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面活性劑在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活中等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，因此對(duì)表面 活性劑的研究十分活躍。膠束是表面化學(xué)中的一個(gè)重要概念，當(dāng)表面活性劑分子的濃度增 加時(shí)，其結(jié)構(gòu)會(huì)從單分子轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙睢魻詈蛯訝钅z束.某表面活性劑其溶液開始形成膠束 的濃度稱為該表面活性劑的臨界膠束濃度(critical micelle concentration，cmc)。由于 表面活性劑溶液的許多物理化學(xué)性質(zhì)如電導(dǎo)率、表面張力、滲透壓、蒸氣壓、光學(xué)性質(zhì)、去污 能力、密度、粘度、滲透壓和光散射強(qiáng)度等隨著膠束的形成而發(fā)生突變。因此，能夠快速準(zhǔn)確 的測(cè)定表面活性劑的臨界膠束濃度對(duì)于很多研究領(lǐng)域，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] CMC值的影響因素很多，溫度、無(wú)機(jī)鹽、醇類、壓力變化、pH值等都可改變CMC值的大 小。在以上影響因素中，溫度對(duì)cmc的影響作用很大。測(cè)定表面活性劑的cmc方法很多.常用 的有表面張力法、電導(dǎo)法、染料法、增溶法、滲透壓法、脈沖射解法、熒光法、超聲吸附法、濁 度法、pH值法、流變法、離子選擇性電極法和循環(huán)伏安法等。但各種方法均有其局限性。如電 導(dǎo)法對(duì)cmc值較大、表面活性低的表面活性劑轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯而不靈敏，并且無(wú)機(jī)鹽的存在也 會(huì)大大降低測(cè)定的靈敏度;密度法由于不同濃度溶液的密度差別不大，準(zhǔn)確度不佳;粘度法 測(cè)cmc值操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，誤差也大;表面張力法在精確測(cè)定表面活性劑溶液的表面張力時(shí) 會(huì)受到一些限制，如毛細(xì)管法中要準(zhǔn)確地測(cè)定毛細(xì)管的半徑、溶液的密度以及溶液對(duì)玻璃 的接觸角，滴體積法和滴重法需要知道校正因子，最大泡壓法溶液會(huì)強(qiáng)烈起泡。并且，以上 方法不適用于高溫下表面活性劑臨界膠束濃度的測(cè)定。因此，有必要開發(fā)一種新的檢測(cè)方 法來(lái)快速準(zhǔn)確測(cè)定表面活性劑的臨界膠束濃度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種快速、結(jié)果準(zhǔn)確度、 操作簡(jiǎn)便的測(cè)定表面活性劑臨界膠束濃度的方法?？朔四壳皺z測(cè)表面活性劑臨界膠束濃 度的方法所存在的弊端。
[0005] 本發(fā)明采用少量的甲苯作為示蹤劑，若頂空瓶溶液中表面活性劑的濃度未達(dá)到飽 和，在體系中甲苯平衡存在氣-液兩相平衡。所以，在頂空瓶中甲苯的分配系數(shù)符合亨利定 律，即：
[0007]式中：cc，a分別表示為甲苯在氣相中的濃度和液相中的濃度。
[0008]如果頂空瓶中表面活性劑的濃度高于其臨界膠束濃度，多余的表面活性劑形成小 顆粒。因此在體系中甲苯平衡存在氣-液-固三相平衡，甲苯在液相和固相也存在分配系數(shù)， 即：
[0010] 式中：Cm表示為甲苯在固相中的濃度。
[0011] 基于以上原理，利用頂空氣相色譜分析檢測(cè)一系列含有甲苯示蹤劑的表面活性劑 溶液(表面活性劑濃度范圍從未飽和到高于臨界膠束濃度）。將所得甲苯氣相信號(hào)值與相對(duì) 應(yīng)的頂空瓶中表面活性劑的濃度畫圖，所得兩條直線的相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)濃度即為該表 面活性劑的臨界膠束濃度。
[0012] 本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0013] -種測(cè)定表面活性劑臨界膠束濃度的方法，具體是利用示蹤劑頂空氣相色譜測(cè)定 表面活性劑臨界膠束濃度，可通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0014] 步驟(1)樣品制備過(guò)程：
[0015] 將表面活性劑添加至容量瓶中，再向容量瓶中加入0.5L蒸餾水和甲苯-甲醇溶液， 制得表面活性劑的原液；
[0016] 分別取不同質(zhì)量的原液到10個(gè)頂空瓶中，用蒸餾水稀釋至5mL，然后壓蓋密封； [0017]步驟(2)樣品檢測(cè):經(jīng)步驟(1)處理后的含有表面活性劑溶液的頂空瓶放入頂空氣 相色譜中，在頂空進(jìn)樣器中經(jīng)過(guò)平衡后，通過(guò)氣相色譜檢測(cè)，記錄甲苯的氣相信號(hào)值；
[0018]步驟(3)結(jié)果分析:將步驟(2)所得甲苯氣相信號(hào)值與步驟（1)所對(duì)應(yīng)的頂空瓶中 表面活性劑濃度畫圖，所得兩條直線的相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)濃度即為該表面活性劑的臨界 膠束濃度。
[0019] 上述步驟⑴中加入到原液中的甲苯-甲醇溶液，甲苯濃度為l〇g/L，體積為50yL。
[0020] 上述步驟(1)中所制得的原液中表面活性劑的濃度高于該表面活性劑在測(cè)定溫度 下的臨界膠束濃度。
[0021] 上述步驟（1)中所制得的原液應(yīng)在室溫下平衡24小時(shí)，并且在加入到頂空瓶時(shí)先 超聲波1個(gè)小時(shí)，以使原液中的表面活性劑分布均勻。
[0022] 上述步驟(1)中所制得的10個(gè)頂空瓶中表面活性劑的濃度范圍為從未飽和至過(guò)飽 和濃度。
[0023] 上述步驟(2)頂空進(jìn)樣器條件如下:平衡溫度為測(cè)定溫度，平衡時(shí)間40min，振動(dòng)條 件設(shè)為強(qiáng)烈振蕩，頂空瓶加壓時(shí)間l〇s，定量環(huán)填充時(shí)間15s，傳輸至GC時(shí)間20s。
[0024] 上述步驟(2)氣相色譜檢測(cè)時(shí)，操作條件為:氫離子火焰檢測(cè)器，載氣為氮?dú)?，流?3 · 8mL/min，壓力30psi，進(jìn)樣口溫度250°C，毛細(xì)管柱溫度80°C，不分流，檢測(cè)時(shí)間2min。
[0025] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0026] 本發(fā)明建立了一種利用示蹤劑頂空氣相色譜技術(shù)快速準(zhǔn)確測(cè)定表面活性劑臨界 膠束濃度的方法，該方法通過(guò)優(yōu)化示蹤劑添加量和平衡時(shí)間，有效的提高了檢測(cè)的精確度， 本發(fā)明檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)便，精確度高，適用于在提高溫度下表面活性劑臨界膠束濃度的測(cè) 定。
[0027] 本方法不僅技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，還特別適用于在提高溫度下臨界膠束濃度的測(cè) 定?？朔四壳皺z測(cè)表面活性劑臨界膠束濃度的方法所普遍存在的弊端。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為甲苯含量對(duì)十二烷基苯磺酸鈉臨界膠束濃度測(cè)定的影響圖譜。
[0029 ]圖2為平衡時(shí)間對(duì)甲苯-十二烷基苯磺酸鈉溶液的影響圖譜。
[0030]圖3為不同濃度的十二烷基苯磺酸鈉在溫度40°C的HS-GC響應(yīng)信號(hào)變化圖譜。
[0031]圖4為不同濃度的硬脂酸鉀在溫度50°C的HS-GC響應(yīng)信號(hào)變化圖譜。
[0032]圖5為不同濃度的辛基酚聚氧乙烯醚在溫度50°C的HS-GC響應(yīng)信號(hào)變化圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0034]本發(fā)明所使用的儀器設(shè)備:HP-7694型自動(dòng)頂空取樣器、安捷倫A7890型氣相色譜 儀(氫離子火焰檢測(cè)器、DB-5型毛細(xì)管色譜柱）、頂空瓶(21.6ml)、白色特氟龍/白色硅膠隔 墊(含鋁蓋）、壓蓋器。
[0035]本發(fā)明所使用的試劑:十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸鉀、辛基酚聚氧乙烯醚、甲苯(分 析純）、甲醇(分析純）。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 以十二烷基苯磺酸鈉確定本發(fā)明示蹤劑甲苯的濃度 [0038] 一、原液的準(zhǔn)備
[0039] 移取O.lmL的甲苯到10mL的容量瓶中，用甲醇定容至刻度，即甲苯濃度為10g