十二烷基硫酸钠水溶液胶束微观形貌研究
 

摘要：本文主要研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）在水溶液中胶束的分布状态，以及对有机物的增溶规律。通过应用电导率法对SDS 胶束溶液的电导率随着浓度的变化规律进行研究，发现电导率与浓度遵守线性变化规律，表明溶液主要以完全电离的阳离子Na+进行电荷的传导。同时使用激光粒度仪、透射电镜(TEM)以及低温透射电镜对不同浓度下的SDS 溶液胶束的粒径分布以及微观形貌进行表征，可以看到随着浓度的增加，胶束经历了一个先不断聚集长大成球形分布，然后胶束之间由于相互的排斥作用，受迫变形并且相互约束、相互制约形成一种均匀分散的微观胶束体系。并且，在对定浓度的SDS 溶液滴定油酸后，进行紫外-可见光分光光度计图谱表征，发现了有机物油酸在SDS 聚集体中的增溶规律。
 

关键词：阴离子表面活性剂；十二烷基硫酸钠；胶束；微观形貌

0 引言
SDS 做为一种在工业生产和化工应用上比较成熟的阴离子表面活性剂，广泛地应用在日常化工品[1]、纳米材料合成[2]、电化学[3]、萃取技术[4]以及矿物浮选[5]等多个领域，表现出良好的去污[6]、乳化[7]以及发泡性能[8]。
 

一般的有机物都很难溶于水并且比水轻[9]，为了提高有机物和水的相容性，通过向水中加入表面活性剂，特别是当添加的表面活性剂的浓度大于临界胶束浓度时，在溶液中形成胶束，将大大地增加有机物在纯水中的溶解度[10]。本课题小组研究了利用表面活性剂所具有的增溶作用，尝试在煤矿矿井下使用SDS 胶束溶液，来吸附矿井中的瓦斯气体[11]，使空气中甲烷的含量降低到安全的范围之下，能够有效地对瓦斯煤矿进行治理和防治，同时水基溶液还可以对爆炸反应中的活性基起到惰化作用[12]，通过减少活性分子的碰撞机率的方式，使链式反应最终终止，同时水基溶液还兼有很好的除尘效果[13]，有效地改善了井下的作业环境，能够提高煤炭的生产量和开采的安全系数。
 

目前，国内外对于表面活性剂增溶效果研究已经很多，其中，对表面活性剂的不同应用领域做了大胆的尝试，同时，在理论方面发展了胶束形成热力学理论、吉布斯吸附公式[14]以及总结了胶束增溶的影响因素[15]等。但是对表面活性剂微观形貌和增溶效果之间的关系的描述性的文章却很少。Makerjee P[16]等人通过实验的方法测量了SDS 水溶液的临界胶束浓度约为1.586g/L，本文通过实验配制CMC 以上的SDS 溶液，研究在不同的浓度影响下，形成的胶束在水中呈现的不同微观形貌，以及对应的状态下对有机物的增溶效果的影响。

3 结论
1）由于在CMC 点以上的SDS 溶液电导率随浓度变化符合线性变化的规律，因此，溶液中的Na+以自由状态存在，起到一个增大导电量的作用。
2）溶液中胶束的状态由憎水烷基之间的吸引力，亲水硫酸根基团之间的排斥力以及水的极性排斥力三者共同决定，胶束呈现出一个先聚集逐渐长大，然后相互排斥变形到均匀分散的过程。
3）通过有机物与表面活性剂互溶的紫外可见光谱实验，证实了有机物是通过增溶到胶束的内部，从而形成稳定的复杂体系。
 

[参考文献] (References)
[1] 许乃岑，宋杰，王恒飞，张其土. SDS 对石墨_H2O 分散液稳定性的影响[J].材料科学与工程学报,2010,28(02):209~211
[2] 朱艳，魏宁波，原帅，肖兵。SDS/正戊醇-二甲苯-水(盐水)拟三元体系相图和电导研究以及纳米ZnO 的制备[J].高等学校化学学报，2010,31(07):1405~1407.
[3] 倪文彬，刘天晴，郭荣。SDS对镍在HNO3/Cl-/H2O体系中电化学振荡行为的影响[J].物理化学学报,2006,22(4):502~506.
[4] 张晓，田纪春，胡瑞波。SDS 对小麦多酚氧化酶提取效率及激活效应影响的研究[J].中国粮油学报，2008,23(01):26~31.
[5] 葛英勇，侯静涛，余俊。微细粒矿物浮选技术进展[J].金属矿山,2010,(12):90~94.
[6] 陈赤阳，张玉喜。SDS/正丁醇/癸烷/水微乳体系洗涤的研究[J].北京石油化工学院学报，2005,13(01):41~44.
[7] 杜碧莹，唐渝，杨骏，张渊明。温度对等摩尔CTAB-SDS 复配体系表面张力及乳化性能的影响[J].精细化工,2006,23(01):25~27.
[8] 高伟，孟庆阳，杨黎明等。十六烷基三甲基溴化铵和3 中十二烷基阴离子表面活性剂复配驱油体系的性能[J].上海大学学报(自然科学版),2010,16(5):547~551.
[9] 章亚东，高晓蕾，王自建，蒋登高，周彩荣。论有机化学中的相似性与类比法原理及应用[J].2002,23(01):74~77.
[10] 赵保卫，朱利中。微乳液对难溶有机物的增溶作用及影响因素[J].中国环境科学，2003,23(5)493~497.
[11] 张增志，谷娜，张际飞。瓦斯抑爆材料研究进展及瓦斯吸附剂初步研究[J].2008,08:4~7.
[12] 剻念生，李建明，陈志，欧凤兰，马维。镁粉爆炸特性和惰化抑爆的实验研究[J].2011,37(3):53~55.
[13] 姚倩，林柏泉，张超，吴海进，翟成。超微磁化泡沫降呼吸性煤尘的实验研究[J].煤矿安全,2011,04:17~20.
[14] 颜肖慈，罗明道。界面化学[M].北京：化学工业出版社，2006：25~61.
[15] 沈玉文。外界条件对阴/阳离子表面活性剂囊泡体系聚集行为的影响[C].博士学位论文，山东大学，2010.
[16] Mukerjee P, Mysels K. National Standards Reference Data Series, Vol.36[M]. Washington, D.C. :U.S.
National Bureau of Standards. U.S. Government Printing Office,1971:a,8~18,b,66~71.