评价表面活性剂溶液泡沫性能的方法—真球气泡法

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.210289

摘要/Abstract

摘要：

通过真球气泡法测定了不同价数和浓度的无机盐体系下十二烷基硫酸钠（SDS）表面活性剂溶液的表面张力和表面扩展黏度；通过Ross-Miles法测定了相应同一溶液的发泡力和泡沫稳定性；结果表明：SDS溶液的表面张力值随着各种无机盐浓度的增加而减小至不变，此时的无机盐浓度作为相对浓度100%来考察时，发现临界胶束浓度（CMC）值与添加盐的种类无关，只随无机盐的相对浓度的增加而减少；即CMC值随着无机盐的相对浓度的增加从不含无机盐时的8.3 mmol/L均收敛至最小值3.0 mmol/L；表面张力值和对应的发泡力值呈负线性关系，由此推断表面张力值可以评价发泡力；表面扩展黏度值和对应的泡沫稳定性值呈正线性关系，由此推断表面扩展黏度可以评价泡沫稳定性；无机盐种类对SDS表面活性剂发泡力和泡沫稳定性的影响力随阳离子价数（Na⁺、Cu²⁺、Fe³⁺）增加而增加。

关键词: 无机盐, 表面张力, 表面扩展粘度, 临界胶束浓度, 发泡力, 泡沫稳定性

Abstract:

The surface tension and surface expansion viscosity of sodium dodecyl sulfate （SDS） surfactant solutions of different valences and concentrations of inorganic salt systems were measured by the true spherical bubble method. The foaming power and foam stability of the same solution were measured by the Ross-Miles method. The following results are obtained：（Ⅰ） The surface tension of the SDS solution decreases with the increase of inorganic salt concentrations until a constant value at certain concentration which is set as as a relative concentration of 100%. It is found that the critical micelle concentration （CMC） value has nothing to do with the type of added salt， but only decreases with the increase of the relative concentration of inorganic salt， i.e.， the CMC value increases with the inorganic salt. The increase in the relative concentration of， from 8.3 mmol/L without inorganic salt， converges to the minimum value of 3.0 mmol/L；（Ⅱ） The surface tension and the corresponding foaming force are in a negative linear relationship， and the surface tension is inferred. The foaming power can be evaluated as that， the surface expansion viscosity and the corresponding foam stability value have a positive linear relationship， from which it is inferred that the surface expansion viscosity can evaluate the foam stability；（Ⅲ） The foaming power and foam stability of SDS surfactants increases with the valence of cations （Na⁺， Cu²⁺， Fe³⁺）.

Key words: Inorganic salt, Surface tension, Surface dilatational viscosity, Critical micelle concentration, Foaming power, Bubble stability

中图分类号:

O648

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图/表 13

图1 NaCl对1.0 mmol/L的SDS表面活性剂溶液的表面张力的影响

Fig.1 Effect of NaCl on the surface tension of 1.0 mmol/L SDS surfactant solution

图2 多价态无机盐对1.0 mmol/L SDS表面活性剂的表面张力的影响

Fig.2 Effect of multivalent inorganic salts on the surface tension of 1.0 mmol/L SDS surfactant

图3 表面张力随SDS表面活性剂溶液浓度的变化

Fig.3 The change of surface tension with the concentration of SDS surfactant solution

表1 无机盐影响下的SDS表面活性剂溶液的CMC值和CMC值对应的表面张力

Table 1 CMC value and surface tension corresponding to the CMC value of SDS surfactant solution under the influence of inorganic salts

无机盐 Inorganic salts	c（NaCl）/（mmol·L^-1）					c（CuCl₂）/（mmol·L^-1）
无机盐 Inorganic salts	10	20	30	40	50	0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50
CMC/（mmol·L^-1）	7.00	5.50	3.50	3.00	3.00	8.00	6.50	5.50	4.00	3.00	3.00
Γ/（mN·m^-1）	47.29	45.12	39.25	39.26	39.09	46.16	44.42	43.16	37.63	33.94	33.52
	c（Fe（NO₃）₃）/（mmol·L^-1）
	0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50
	7.00	6.00	4.50	3.50	3.00	3.00
	47.03	44.28	41.99	36.34	31.27	31.25

图4 无机盐对SDS表面活性剂溶液的CMC值的影响

Fig.4 Effect of inorganic salt ions on the CMC value of SDS surfactant solution

表2 不同无机盐添加量下的CMC值

Table 2 CMC values of different amounts of inorganic salts

无机盐添加量比值

Ratio of inorganic salt addition

图5 （A） NaCl、（B） CuCl2和（C）Fe（NO3）3作用下发泡力和SDS表面活性剂溶液浓度的关系

Fig.5 The relationship between foaming power and SDS surfactant solution concentration under the action of （A） NaCl，（B） CuCl2 and （C） Fe（NO3）3

图6 cP和无机盐添加量的关系

Fig.6 The relationship between cP and the percentage of inorganic salt added

图7 （A） NaCl、（B） CuCl2和（C）Fe（NO3）3作用下泡沫稳定性和SDS表面活性剂溶液浓度的关系

Fig.7 Relationship between foam stability and concentration of SDS surfactant solution under （A） NaCl，（B） CuCl2 and （C） Fe（NO3）3

表3 不同无机盐添加量下的cS和cP

Table 3 cS and cP of different inorganic salt addition

无机盐添加量

Percentage of inorganic salt/%

图8 cS/cP和CMC值的关系

Fig.8 The relationship between cS/cP and CMC value

图9 发泡力和表面张力的关系

Fig.9 Relationship between foaming power and surface tension

图10 泡沫稳定性和表面扩展粘度的关系

Fig.10 Relationship between foam stability and surface spreading viscosity

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