[發(fā)明專利]一種表面活性劑臨界膠束濃度的檢測系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310601356.6
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103558125A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李存玉;彭國平;李賀敏;李紅陽;鄭云楓
• 申請（專利權(quán)）人: 南京中醫(yī)藥大學(xué)
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面活性劑臨界膠束濃度技術(shù)，尤其涉及一種基于超濾膜分離原理的表面活性劑臨界膠束濃度檢測系統(tǒng)及方法，屬于表面活性劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)

表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有兩親性：一端為親水基團(tuán)，另一端為憎水基團(tuán)。表面活性劑分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑等。

表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度即為臨界膠束濃度(critical?micelle?concentration?cmc)。表面活性劑的表面活性源于其分子的兩親結(jié)構(gòu)，親水基團(tuán)使分子有進(jìn)入水中的趨勢，而憎水基團(tuán)則竭力阻止其在水中溶解而從水的內(nèi)部向外遷移，有逃逸水相的傾向。這兩種傾向平衡的結(jié)果使表面活性劑在水表富集，親水基伸向水中，憎水基伸向空氣，其結(jié)果是水表面好像被一層非極性的碳?xì)滏溗采w，從而導(dǎo)致水的表面張力下降。

表面活性劑在界面富集吸附一般的單分子層，當(dāng)表面吸附達(dá)到飽和時，表面活性劑分子不能在表面繼續(xù)富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促使基分子逃離水環(huán)境，于是表面活性劑分子則在溶液內(nèi)部自聚，即疏水基聚集在一起形成內(nèi)核，親水基朝外與水接觸形成外殼，組成最簡單的膠團(tuán)。而開始形成膠團(tuán)時的表面活性劑的濃度稱之為臨界膠束濃度，簡稱cmc。

當(dāng)溶液達(dá)到臨界膠束濃度時，溶液的表面張力降至最低值，此時再提高表面活性劑濃度，溶液表面張力不再降低而是大量形成膠團(tuán)，此時溶液的表面張力就是該表面活性劑能達(dá)到的最小表面張力，用cmc表示。

目前表面活性劑的臨界膠束濃度的檢測方法主要分為以下幾種：

1、表面張力

用表面張力與濃度的對數(shù)作圖，在表面吸附達(dá)到飽和時，曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。表面活性劑水溶液的表面張力開始時隨溶液濃度增加而急劇下降，到達(dá)一定濃度(即cmc)后則變化緩慢或不再變化。因此常用表面張力-濃度對數(shù)圖確定cmc。此方法簡單方便，對各類表面活性劑普遍適用。

2、電導(dǎo)率

用電導(dǎo)率與濃度的對數(shù)作圖，在表面吸附達(dá)到飽和時，曲線出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，該點的濃度即為臨界膠束濃度。此法只限于測定離子型表面活性劑。

3.染料法

某些染料在水中和膠團(tuán)中的顏色有明顯差別的性質(zhì)，采用滴定的方法測定cmc。此方法有時顏色變化不夠明顯，使cmc不易準(zhǔn)確測定。

4.濁度法

非極性有機(jī)物如烴類在表面活性劑稀溶液(＜cmc)中一般不溶解，體系為渾濁狀。當(dāng)表面活性劑濃度超過cmc后，溶解度劇增，體系變清。這是膠團(tuán)形成后對烴起到了加溶作用的結(jié)果。

5.光散射法

膠團(tuán)為幾十個或更多的表面活性劑分子或離子的締合體，其尺寸進(jìn)入光波波長范圍，而具有較強(qiáng)的光散射，利用散射光強(qiáng)度-溶液濃度曲線中的突變點可以測定cmc。

目前表面活性劑的臨界膠束的檢測方法普遍存在靈敏度偏低的問題，這主要是因為表面活性劑在達(dá)到臨界膠束濃度后呈現(xiàn)出的是單分子-小分子聚集的膠束-大分子聚集的膠束的過程，而目前的檢測手段多是針對大分子聚集膠束形成時的濃度進(jìn)行檢測，而形成小分子聚集的膠束的濃度則無法檢測，這是因為此時溶液體系的物化性質(zhì)并沒有發(fā)生突發(fā)性的改變。本發(fā)明根據(jù)表面活性劑在溶液中的存在狀態(tài)的變化，即表面活性劑分子大小的變化，采用超濾膜截留篩分的作用，對形成小分子聚集的膠束截留，根據(jù)溶液前后的溶液組成變化，判斷表面活性劑的臨界膠束濃度，這是目前的檢測方法所不能達(dá)到的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，而提出一種檢測靈敏度高的表面活性劑臨界膠束濃度的檢測系統(tǒng)及方法。

一種表面活性劑臨界膠束濃度的檢測系統(tǒng)包括：原液罐、蠕動泵、乳膠管、超濾膜、超濾液罐、檢測器、數(shù)據(jù)運算器和數(shù)據(jù)顯示器，其中：待測表面活性劑溶液儲存在原液罐經(jīng)蠕動泵泵出，通過乳膠管通過超濾膜經(jīng)濾液出口進(jìn)入超濾液罐，檢測器對原液和超濾液進(jìn)行檢測，檢測信號通過數(shù)據(jù)運算器輸出連接數(shù)據(jù)顯示器。

超濾膜的截留分子量為1KDa～300KDa。

檢測器為激光粒徑檢測器、內(nèi)毒素檢測器和紫外檢測器中的1種或1種以上。

檢測器可以檢測表面活性劑的濃度、粒徑、折光度、吸光度的物化參數(shù)的1種或1種以上。

表面活性劑臨界膠束濃度的檢測方法內(nèi)容如下：

1)、配制飽和的待檢測表面活性劑溶液，檢測器檢測其物化參數(shù)，標(biāo)記為原液K_原液；