表面活性剂作业答案

表面活性剂作业题答案

第一章绪论

1.表面活性剂的结构特点及分类方法。

答：表面活性剂的分子结构包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。

由于它的分子中既有亲油基又有亲水基，所以，也称双亲化合物

表面活性剂一般按离子的类型分类，即表面活性剂溶于水时，凡能离解成离子的叫做离

子型表面活性剂，凡不能离解成离子的叫做非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂按其

在水中生成的表面活性离子种类，又可分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂三大类。

此外还有一些特殊类型的表面活性剂，如元素表面活性剂、高分子表面活性剂和生物表面活

性剂等。

2.请解释表面力、表面活性剂、临界胶束浓度、浊点、Krafft点等概念。

表面力是指垂直通过液体表面上任一单位长度、与液体面相切的，收缩表面的力。

表面活性剂是指在加入很少量时就能显著降低溶液的表面力，改变体系界面状态，从而

产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用，以达到实际应用要求的物质。

表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度，称为临界胶团浓度或临界胶束

浓度。

浊点（C. P值）：非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而降低，溶液由澄清变混浊时

的温度即浊点。

临界溶解温度（krafft点）：离子型表面活性剂的溶解度随温度的升高而增加，当温度

增加到一定值时，溶液突然由浑浊变澄清，此时所对应的温度成为离子型表面活性剂的临界

溶解温度。

3.表面活性剂有哪些基本作用？请分别作出解释。

1）润湿作用：表面活性剂能够降低气-液和固-液界面力，使接触角变小，增大液体对固体表面的润湿的这种作用。

2）乳化作用：表面活性剂能使互不相溶的两种液体形成具有一定稳定性的乳状液的这种作用。

3）分散作用：表面活性剂能使固体粒子分割成极细的微粒而分散悬浮在溶液中的这种作用，叫作分散作用。

4）起泡作用：含表面活性剂的水溶液在搅拌时会产生许多气泡，由于气体比液体的密

度小，液体中的气泡会很快上升到液面，形成气泡聚集物（即泡沫），而纯水不会产生

此种现象，表面活性剂的这种作用叫发泡作用。

5）增溶作用：表面活性剂在溶液中形成胶束后，能使不溶或微溶于水的有机化合物溶

解度显著增加的这种作用称作表面活性剂的增溶作用。

6）洗涤去污作用：洗涤去污作用实际上是由于表面活性剂能够吸附在固液界面上，降

低表面力并在水溶液中形成胶团，从而产生的润湿、渗透、乳化、分散等各种作用的综

合效果。

第二章阴离子表面活性剂

1.阴离子表面活性剂的定义及分类。

定义：在水中能够离解出具有表面活性的阴离子的一类表面活性剂叫做阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂按亲水基不同可分为：羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸（酯）盐型和磷酸（酯）盐型等。

2.盐析沸煮法生产RCOONa的生产工艺过程。

盐析沸煮法生产脂肪酸钠盐的工艺主要分皂化、盐析、碱析和整理四个步骤：

（1）皂化在皂化釜中加入油脂和稍过量的碱液，用水蒸气加热进行皂化反应得皂胶。（2）盐析在皂胶中加入食盐或浓盐水，使皂胶中的水、甘油和色素‘磷脂等杂质分离出来，获得较纯净的皂胶。废液送甘油回收装置。

（3）碱析在皂胶中加入一定量的碱液，加热使未完全皂化的油脂皂化，并降低皂胶中无机盐及其它杂质的含量，进一步析出甘油，同时进一步净化皂胶。

（4）整理调整碱析后皂胶那水分、脂肪酸及电介质含量，并最后排出皂胶中的杂质，以获得质量纯净、合乎规格的皂基。

S的主要生产工艺路线。

烷基苯磺酸钠（LAS）的主要生产工艺路线如下：

4.烷基苯磺酸钠的结构与性能之间的关系。

1）烷基链长度的影响

烷基链在C6以上才具有表面活性，并且表面活性随着碳原子数的增加而增大，当烷基链超过18个碳时表面活性下降。实践证明，以C12洗涤性能最好，C14发泡能力最好，C10－C14泡沫稳定性较好。碳链变短，溶解性和润湿性好，但洗涤力差，碳链变长由于溶解度下降亦使得洗涤。一般碳数在C8－C14的烷烃洗涤性能较好，宜作洗涤剂，小于C9的润湿性较好，宜作润湿剂，大于C14宜作W/O乳化剂。

2）支链的影响

实验证明，含支链的烷基苯磺酸钠的发泡力和润湿力均高于LAS，去污力稍低于LAS，但生物降解性却有很大差异。支链越多，生物降解性越差，且支链越靠近末端，其生物降解性越差。生物降解性，泡沫长久不散，造成污染。

3）烷基链数目的影响

苯环上有几个短链烷基时润湿性增加，但去污力下降。作为洗涤剂用烷基苯应尽可能避免生产多烷基苯。

4）苯与烷基结合位置的影响

以C12为例，苯环可接在烷基链的1－6位上，有六种位置异构体存在。各种异构体的分布因所选用的原料及工艺不同而异。苯环在碳链上的C3或C4位置的洗涤去污性能较好。

5）磺酸基的位置和数目的影响

磺酸基主要接在烷基的对位与邻位上，以对位异构体居多，间位异构体很少。对位烷基苯磺酸钠的cmc低，去污力强和生物降解性好，作为洗涤剂而言，希望得到对位烷基苯磺酸钠。从磺酸基团的数目来讲，烷基苯二磺酸钠和烷基二苯磺酸钠，由于磺酸基数目增加，亲水性大大增加，破坏了原有的亲水亲油平衡，去污力显著下降，所以生产上尽量避免生成．综上所述，烷基苯磺酸钠的结构以C11－C13的直链烷基，苯环接在第3、4碳原子上，磺酸基为对位其洗涤性能最好。

5.液相分子筛提取正构烷烃的基本原理。

应用分子筛吸附和脱附的原理，将煤油中正构烷烃和其它非正构烷烃分离提纯的方法，称为分子筛提蜡法。分子筛是一种高效能、高选择性的吸附剂，用于筛分洗涤剂用烷烃的分子筛有5A和10A两种，前者用于分离正构烷烃和杂烃，后者则用来分离正构烷烃中的极性物。煤油馏分中，正构烷烃分子的横向直径小于4.9Å，而其它非正构烷烃的分子直径大于5.6Å，5A分子筛孔径为4.9－5.6Å，因此采用5A分子筛可将正构烷烃吸附在分子筛，而不被吸附的杂烃排斥在分子筛外。然后通过脱附，回收被分子筛吸附的正构烷烃，作为生产烷基苯的原料正构烷烃。利用10A分子筛是利用它对极性不同的有机物的吸附能力不同而进行分离的。10A分子筛孔径为9－10Å，正构烷烃及杂质都可进入筛孔，但大部分杂质，如有机酸、胶质、氮和硫的化合物以及芳烃等物质的极性均比正构烷烃强，所以利用10A分子筛可选择地将这些物质吸附在分子筛上，从而达到进一步分离精制正构烷烃的目的。

6.烷基苯与SO3的磺化有何特点？针对这些特点如何设计或选择磺化反应器？

（1）三氧化硫磺化反应属气液接触非均相反应。反应主要发生在液体表面或气体溶

解在液体中进行。这样，磺化总的反应速度是由扩散速度和反应速度决定的。在大多数情

况下，扩散速度是主要控制因素。

（2）该磺化反应属强放热、瞬间反应。故大部分反应热是在反应的初始阶段放出的，所以如何控制反应速度，迅速移走反应热是生产控制的关键。

（3）反应前后粘度急剧增加。反应体系粘度增加势必给物料间的传质和传热带来困难，使之局部过热或过磺化。同时，磺酸粘度与温度有关，温度过低，粘度增加。因此，控制反应温度不能过低。

（4）在反应过程中，副反应极易发生。

以上特点正是我们考虑磺化反应器的设计和磺化工艺控制的依据。总之，磺化反应要求投料比、气体浓度和反应温度稳定；物料停留时间短；气一液接触效果好；及时排除反应热。

7.AOS的合成机理，该类产品的主要优缺点。

α－烯烃与SO3之间的反应属亲电加成反应，其反应历程符合马尔柯夫尼柯夫规则，即SO3分子中带正电性的S原子加成到α－烯烃分子中显负电性的含氢较多的双键碳原子上，生成末端磺化物。

α－烯烃的磺化首先生成两性离子中间体，两性离子中间体可以发生正碳离子的转移，消除质子后，异钩化成烷基键部双键位置不同的烯基磺酸；随着正碳离子的转移处于合适的位置时，两性离子中间体环化，形成相应的磺醋，如β－磺酯、γ－磺酯、δ－磺酯等。β－磺酯因环的力大，不稳定，很快便消失，转变为两性离子中间体，因此β－磺醋几乎不存在。六元以上的环因不稳定亦很少存在。主要以五元环的γ－磺酯和六元环的δ－磺酯的形式存在。依据上述磺化机理，得到一系列的磺化产物。用反应式表示如下：