若将界面活性剂吸附的固体表面.ppt

Chapter 10 and Supplement(Part I) Part I The Nature of Solid Surface The Adsorption of Solid-Liquid Interface Electric Double Layer The Surfactant Asdorption and Characteristic Wetting Part II Dispersing and Suspension Detergency and Soil Removal Application 界面活性劑的性質對在溶液吸附於固體表面的影響 II 對於短支鏈的而言，將碳數當作半個碳，但當緊密結合在固體表面時，直鏈的界面活性劑對碳鏈長短的總吸附量沒影響(就Effectiveness而言)，若有由於空間問題只能吸附較少分子數的界面活性劑。 對於極性的官能基則傾向於附著於極性高的固體表面。 對於PEO的非離子界面活性劑，大都進行 Langmuir Type型的吸附模式，通常EO數愈少則吸附力愈強。 Electric Double Layer 固體與含電解質的水溶液混合時，電解質會均勻分佈在水溶液中。但若固體帶有電荷，其電荷固定在固體的表面，而相反的電荷則散佈在固體的表面。使得固體與固體表面帶相同的電荷而產生斥力 溶液中的相反電荷非均勻分怖在固體表面，溶劑僅由其介電常數影響相反電荷，介電常數愈高，能使離子愈遠離但電荷的固體。 電雙層理層理由早期Gouy-Chapmang建立，Stern作修正，最後由Frumkin、Biderman及Graham等人提出最後的修正。 Gouy-Chapmang理論是固體表面帶負電，則正電離子在與固體表面的的距離呈茲曼分佈曲線，Bulk Phase的相反離子在溶劑的介電常數作在溶劑的介電常數作用力與固相的庫倫吸引力競爭，其分佈與固體表面距離有關，電荷的分佈同時影響到電位 由於Gouy-Chapman的理論過於簡單，Stern做了一修正 (1)鄰接表面上的第一層離子有一定的尺寸。(2)考慮離子有特殊吸附的可能性。 這些離子距表面的距離為δ，此層稱為Stern Layer，Stern Layer 層又稱為凝聚層，其距離為ψδ，電荷數則以ψ2表示。Stern的理論在散漫層部份與Gouy-Chapman 相同，只是多了一Stern層的理論。 Frumkin、Bikerman、Graham等人提出的修正。不同離子在電極(即所謂帶電的固體表面的電泳、電位差與滲透壓的關係，說明不同離子在電雙層的行為力不同。 不同的離子有其特有的移動電勢，就是相的移動而引起的電輸現象 電泳移動速率v、電動勢ζ、介質介電常數(水為78)D、粒子在的電場強度E、介質黏度η，推演出v = DζE/4πη DLVD理論 凝聚與分散：粒子與粒子之間存在一吸引力，此吸引力類似凡德瓦爾作用力，在電雙層存在的情形下，粒子與粒子產生一斥力，此斥力來至於粒子表面所帶的相同電荷，當系統的電相同電核，當系統的電動勢或粒子表面電核相反的離子行動力較強，離開粒子表面的距離較遠，粒子與粒子間的斥力就佔上風，粒子就能成懸浮狀態。反之若其赤力較小，則吸引力佔上風，則粒子凝絮。 影響粒子間的斥力的因素有與固體表面相反電核的離子性狀，溶液中電解質濃度、固體表面的電解質密度。有效的擴散厚度(Effective Thickness of Diffusive Layer)1/κ表示(Debye Length) ε/ε0代表溶劑相對的靜電常數。F代表法拉弟常數、Ci代溶液中某項成份的離子濃度，Zi代表該離子的價電數。當電解質濃度過高及離子電價高則Debye Length 1/κ變小，斥力減小而吸引力佔上風，粒子則凝絮 溼潤作用 溼潤的定義是原本在固體表面的流體被另一種流體取代的情形，常見的溼潤現象是固體表面被液體覆蓋的情形及程度。在應用上有粉體在液體中的分散聚集、金屬固體表面的防銹、濃藥的噴灑及展著、機械的潤滑、印刷及染整。 溼潤以熱力學解釋可分為三部份固體與液體間的界面張力σSL、固體與氣體間的界面張力σSV、氣體與液體間的界面張力σLV。 溼潤方式可分為三種類型，分別是Adhesional Wetting(黏溼)、Spreading Wetting (舖展)、Immersional Wetting(浸溼)三種 Adhesional Wetting的熱力學表示為 -ΔG = A (σSV-σLV-σSL) 其所代表的意義是原固體與氣的的接觸面積被液體所取代，消失的固氣面積與增加的固液面積是相等的。 Spreading Wetting 的熱力學表示為 -ΔG = A (σSV+σLV-σSL) 其代表的意義是除了液體取代氣體在固