[发明专利]一种表面活性剂临界胶束浓度的检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面活性剂临界胶束浓度技术，尤其涉及一种基于超滤膜分离原理的表面活性剂临界胶束浓度检测系统及方法，属于表面活性剂领域。

背景技术

表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。

表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度(critical micelle concentration cmc)。表面活性剂的表面活性源于其分子的两亲结构，亲水基团使分子有进入水中的趋势，而憎水基团则竭力阻止其在水中溶解而从水的内部向外迁移，有逃逸水相的倾向。这两种倾向平衡的结果使表面活性剂在水表富集，亲水基伸向水中，憎水基伸向空气，其结果是水表面好像被一层非极性的碳氢链所覆盖，从而导致水的表面张力下降。

表面活性剂在界面富集吸附一般的单分子层，当表面吸附达到饱和时，表面活性剂分子不能在表面继续富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促使基分子逃离水环境，于是表面活性剂分子则在溶液内部自聚，即疏水基聚集在一起形成内核，亲水基朝外与水接触形成外壳，组成最简单的胶团。而开始形成胶团时的表面活性剂的浓度称之为临界胶束浓度，简称cmc。

当溶液达到临界胶束浓度时，溶液的表面张力降至最低值，此时再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力不再降低而是大量形成胶团，此时溶液的表面张力就是该表面活性剂能达到的最小表面张力，用cmc表示。

目前表面活性剂的临界胶束浓度的检测方法主要分为以下几种：

1、表面张力

用表面张力与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度增加而急剧下降，到达一定浓度(即cmc)后则变化缓慢或不再变化。因此常用表面张力-浓度对数图确定cmc。此方法简单方便，对各类表面活性剂普遍适用。

2、电导率

用电导率与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。此法只限于测定离子型表面活性剂。

3.染料法

某些染料在水中和胶团中的颜色有明显差别的性质，采用滴定的方法测定cmc。此方法有时颜色变化不够明显，使cmc不易准确测定。

4.浊度法

非极性有机物如烃类在表面活性剂稀溶液(＜cmc)中一般不溶解，体系为浑浊状。当表面活性剂浓度超过cmc后，溶解度剧增，体系变清。这是胶团形成后对烃起到了加溶作用的结果。

5.光散射法

胶团为几十个或更多的表面活性剂分子或离子的缔合体，其尺寸进入光波波长范围，而具有较强的光散射，利用散射光强度-溶液浓度曲线中的突变点可以测定cmc。

目前表面活性剂的临界胶束的检测方法普遍存在灵敏度偏低的问题，这主要是因为表面活性剂在达到临界胶束浓度后呈现出的是单分子-小分子聚集的胶束-大分子聚集的胶束的过程，而目前的检测手段多是针对大分子聚集胶束形成时的浓度进行检测，而形成小分子聚集的胶束的浓度则无法检测，这是因为此时溶液体系的物化性质并没有发生突发性的改变。本发明根据表面活性剂在溶液中的存在状态的变化，即表面活性剂分子大小的变化，采用超滤膜截留筛分的作用，对形成小分子聚集的胶束截留，根据溶液前后的溶液组成变化，判断表面活性剂的临界胶束浓度，这是目前的检测方法所不能达到的。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，而提出一种检测灵敏度高的表面活性剂临界胶束浓度的检测系统及方法。

一种表面活性剂临界胶束浓度的检测系统包括：原液罐、蠕动泵、乳胶管、超滤膜、超滤液罐、检测器、数据运算器和数据显示器，其中：待测表面活性剂溶液储存在原液罐经蠕动泵泵出，通过乳胶管通过超滤膜经滤液出口进入超滤液罐，检测器对原液和超滤液进行检测，检测信号通过数据运算器输出连接数据显示器。

超滤膜的截留分子量为1KDa～300KDa。

检测器为激光粒径检测器、内毒素检测器和紫外检测器中的1种或1种以上。

检测器可以检测表面活性剂的浓度、粒径、折光度、吸光度的物化参数的1种或1种以上。

表面活性剂临界胶束浓度的检测方法内容如下：

1)、配制饱和的待检测表面活性剂溶液，检测器检测其物化参数，标记为原液K_原液；