表面活性劑的應用

更新時間：2021-01-06

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表面活性劑是指具有固定的親水親油基團，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。表面活性劑在工業生產和日常生活中有著廣泛的應用，它的主要作用有改變潤濕性能、增溶、乳化、起泡、去污等，這里只作簡單介紹。
1、改變潤濕性能
表面活性劑在化學結構上的共同特點是它們都是由親水的極性基和親油的非極性基構成的，由于它們能降低水的表面張力，因而能夠強烈地吸附在水的表面上，也能吸附在其它各種界面上，而且這種吸附往往都有一定的取向。正是表面活性劑分子在界面上的定向吸附，使得表面活性劑具有改變表面潤濕性能的作用。
在生產和生活中，人們常常需要改變液體對某種固體的潤濕性能，有時希望把潤濕變為不潤濕，有時則希望把不潤濕變為潤濕，這些都可以借助表面活性劑來實現。
普通棉布因纖維中有醇羥基存在而呈親水性，所以容易被水粘濕，不能防雨。若采用表面活性劑處理棉布，使其極性基與棉纖維醇羥基結合，而非極性基伸向空氣，從而使棉布與水的接觸角發生改變，由原來的潤濕變為不潤濕，制成既能防水又能透氣的雨布。
噴灑農藥殺滅害蟲時，如果農藥水溶液對植物的莖葉表面潤濕不好，藥液易滾落下來不僅造成浪費，而且灑在植物上的藥液也不能很好的展開，待水分蒸發后，葉面上只能形成斷續的斑點，殺蟲效果不好。若在藥液中加入少量的表面活性劑，使藥容易在葉面上展開，待水分蒸發后，形成均勻的藥物薄層，大大提高了農藥的利用率和殺蟲效果。

2、增溶作用
一些非極性的碳氫化合物，如苯、乙烷等在水中溶解度本來很小，但濃度達到或超過臨界膠束濃度的表面活性劑水溶液卻能使這類物質的溶解度大為增加，形成*透明外觀與真溶液相似的體系。表面活性劑的這種作用稱為增溶作用。
增溶作用與表面活性劑在水溶液中形成膠束是分不開的。在膠束內部，相當于液態的碳氫化合物，根據相似互溶原理，非極性的溶質容易溶解到膠束內部，因而溶解度增大。顯然，只有表面活性劑的水溶液濃度達到或超過臨界膠束濃度時，才有增溶作用。
增溶與真正的溶解不同，溶解是使溶質分散為分子或離子，溶液具有依數性，而增溶后的溶液無明顯的依數性，說明增溶后溶質并未拆成分子，而是以較大的分子集團存在。
增溶應用很廣，如肥皂液、洗滌液等除去油污時，增溶起著作用。一些生理現象也與增溶有關，例如不能被小腸直接吸收的脂肪，是靠膽汁的增溶作用才能被有效吸收。

3、發泡和消泡作用
液體泡沫是氣體高度分散在液體中的分散體系。“泡”是由液體薄膜包圍著的氣體，泡沫則是很多氣泡的聚集物。由于氣液界面張力較大，氣體的密度較液體小，所以氣泡很容易破裂。
在液體中加入表面活性劑，再向液體中鼓氣，就能形成較為穩定的泡沫，這種作用稱為發泡，所加的表面活性劑叫做發泡劑。發泡劑的主要作用：（1）降低液氣界面張力（2）在氣泡的液膜上形成雙層吸附膜并具有一定的機械強度，不易破裂（3）親水基在液膜中的水化作用使膜內液體粘度增加，使液膜穩定（4）離子型表面活性劑可使泡沫帶有電荷，氣泡間的靜電排斥阻礙了它們相互靠近和聚集。
一些表面活性劑也可以作消泡劑，它們的表面張力比氣泡液膜的低，容易從液膜表面頂走原來的發泡劑，而其本身不能形成堅固的吸附膜，導致氣泡破裂，從而起到消泡作用。

4、材料的膜模擬
膜模擬科學是它以模擬生物膜的基本功能為目的區構筑各種有序組合體，其中包括單分子膜、LB膜、自組裝（SA）膜，膠束、微乳液、泡囊、微管、小棍及復雜的有機/無機、生物/非生物的復合物。分子有序組合是一種比分子復雜得多的功能單元，能用以復制某些生命現象和制備許多材料和器件，如生物及化學反應器、化學及生物傳感器、微機械、仿生智能系統、分子識別薄膜、生物芯片、生物礦化、納米顆粒等，具有及其廣闊的應用前景。