表面活性剂论文范文

表面活性剂论文篇1

关键词 非离子表面活性剂；壬基酚聚氧乙烯醚，；生物降解速度

中图分类号X172 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）44-0124-02

生物降解是有机物在生物酶作用下，经过一系列的生物化学反应转化为较简单化合物的过程，有时可以被完全转化为无机物。生物降解是有机污染物在环境中的重要的转化过程，可使有机污染物的组成、结构和性质发生根本的改变，并最终从环境中去除。对表面活性剂生物降解性的研究，多是模拟污水处理厂的活性污泥中的微生物进行的降解研究，没有考虑其在自然环境下的生物降解性。本论文模拟河水环境，用生物耗氧量法，测定非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）在河水中的生物降解速率，为研究其在环境中的迁移转化行为提供依据。

1 非离子型表面活性剂

由于全球工业趋势和人均生活水平的提高，加快了工业表面活性剂和民用洗涤剂的发展。非离子表面活性剂发展更为迅速，目前产量仅次于阴离子表面活性剂而居第二位，其品种极其繁多，用途亦愈加广泛。由于其良好的生物降解性和表面活性，其在表面活性剂中所占的比重将愈来愈大。

非离子表面活性剂在水中不发生电离，是以羟基或醚键为亲水基的两亲结构分子。按其亲水基可分为：聚氧乙烯型（如烷基酚聚氧乙烯醚APEO、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO、脂肪酸聚氧乙烯酯AE、聚氧乙烯酰胺）、多元醇型（如失水山梨醇酯、蔗糖酯）、烷基醇酰胺、烷基多苷等类型。

2 烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）与壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）

烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）被广泛用于纺织、塑料、橡胶、日用化工、医药、造纸等工业，作为洗涤剂、乳化剂、润湿剂、扩散剂、稳定剂等，是继脂肪醇聚氧乙烯醚（AE）之后的另一大类非离子型表面活性剂。APEO中壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO），占80％~85％ ，辛基酚聚氧乙烯醚（OPEO）占15％以上，十二烷基酚聚氧乙烯醚（DPEO）和二壬基酚聚氧乙烯醚（DNPE）各占1％。

壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）是烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）类非离子表面活性剂的主要品种，占APEO总产量的85％左右，作为洗涤剂、乳化剂、润湿剂、分散剂和农药助剂等，在民用洗涤剂和工业领域均有广泛应用。 3 NPEO生物降解速率测定试验

生物降解试验主要考察表面活性剂被微生物分解的过程和程度。天然水源、污泥、土壤、污水系统等都可以成为表面活性剂的生物降解环境，模拟这些环境条件可以对表面活性剂的生物降解性进行研究。所使用的方法有：振荡培养法、活性污泥法、生物耗氧量法、Warburg法及变为二氧化碳法等。本试验采用河水消失法，将一定量的河水和表面活性剂加入一个玻璃容器中， 然后在室温下培养， 用生物耗氧量法测定表面活性剂降解率。

3.1 实验原理

用生化需氧量（BOD）可测定水体的可生物降解性。BOD作为水质有机污染综合指标之一，是指水中有机物在耗氧微生物（主要是好养及兼性细菌）作用下，进行耗氧分解过程中所消耗水中溶解氧的量。溶解氧消耗与生物降解速率的基本方程为：BOD（t）=L0（1-e-kt）。

BOD（t）为时间t（天）时有机物降解的累计消耗量（mg/L），L0 为有机物的完全生化耗氧量（mg/L），K为有机物生物降解速率（1/d）。

由此可求出生物降解速率k。

3.2 试验方法

试验仪器主要为BOD-220A型BOD快速测定仪和THZ-828气浴恒温振荡器。试验用水采自天津市新开河盐桥下。用河水水样配成100mg/L的NPEO溶液于500mL棕色磨口试剂瓶中，在室温下置摇床中避光培养。同时，以不加NPEO的河水水样为对照。每天在固定时间取50mL水样，测定其BOD。

4 结果与分析

半衰期为原始基质浓度降解一半所需要的时间，计为t1/2

t1/2=ln2/k=67（h）

结果表明，在该试验条件下，100mg/LNPEO溶液的生物降解速率为0.0103h-1，它的半衰期为67h。依据半衰期对有机物的生物降解性分类，半衰期在1d~7d的有机物生物降解快。所以，NPEO在河水中是可以降解的，且生物降解速度快。

5 讨论

在NPEO的生物降解过程中，NPEO的链被打断，形成保留1个~2个聚氧乙烯醚（EO）的NPEO（NPEO1及NPEO2），这些代谢物可氧化成相应的羧酸（NPEC1 及NPEC2），进一步降解为短链乙氧基物，相应的羧酸及壬基酚。EO链越短，中间代谢物的水溶性越差，NPEO随着降解的深入其毒性逐步增加。对水生生物来说，NP比NPEO具有更大的毒性。本试验用生物耗氧量法测定NPEO在河水的生物降解率，结果为浓度100mg/L的NPEO在河水的生物降解速率为0.0103h-1，半衰期为67h。说明NPEO在河水中是可以降解的，且降解速度快。

参考文献

[1]李梦耀，黎卫亮，钱会.五氯苯酚的降解研究进展[J].安全与环境学报，2007(4).

[2]陈荣圻.烷基酚聚氧乙烯醚的生态环保问题探讨[J].印染助剂，2003(8).

表面活性剂论文篇2

[关键词]表面活性剂化学与工艺学；教学改革；探讨

[中图分类号]G642[文献标志码]A[文章编号]1008-2549（2018）02-0076-02

成果导向的理念是指让学生把焦点放在“学会了什么”上面，而不是传统意义上的“老师教了什么”[1]，强调的是围绕学生的学习任务、专业设置和职业目标所展开，加强其综合能力[2]。

“表面活性剂化学与工艺学”在整个专业课程体系中占有重要的地位。课程组一直在研究如何让学生能学会什么，力争做好每一个教学环节。

表面活性剂应用已从家用洗涤剂扩展到工农业的各个方面，它几乎渗透到一切生产和生活领域中，素有“工业味精”之美称[3-4]。如何让学生能够学会表面活性剂的基本理论和实际应用是课程组老师孜孜以求的目标。在这个目标引领下，课程组做了积极的探索和研究。

一重塑课程学习目标

结合本课程特点与实际应用情况，将课程分为知识、能力和素质三部分。知识目标，学生通过理论知识的学习，学会化工产品信息和文献资料获取方法；理解典型表面活性剂产品的生产工艺；掌握表面活性剂生产的基本知识及生产原理及工艺条件、岗位操作及生产安全知识与三废治理方法等。能力目标，能熟练运用专业工具书等收集表面活性剂信息和相关产品资料，并进行处理；能对表面活性剂及相关产品生产工艺条件进行分析，会选择生产设备；看懂产品生产工艺流程图；能够初步设计表面活性剂新产品的生产工艺条件。素质目标，具有良好的团结协作能力和积极进取精神；树立用心做事的职业意识、工程意识、规范操作意识、安全生产和绿色化生产意识等。

二教学改革

1教学内容选取的改革

应用化学专业根据自身的特点和培养计划确定了“表面活性剂化学与工艺学”课程应侧重于表面活性剂在实际生活和生产中的应用，同时也注重基本理论知识的讲解。因此，课程内容选取的原则是以学生就业为导向，在营口市及周边地区行业专家的指导下，对相关的工作岗位进行任务与职业能力的分析，分析研究后，以生产阴离子、非离子表面活性剂等实际工作任务为引领，以完成任务所需的方法为课程主线，根据学生的认知特点，打破原有的教学内容，从易到难、从单项到综合，重新安排教学内容，将教学内容分成三个模块，三个模块分别是表面活性剂基本原理、表面活性剂产品生产及应用。

2课程内容的组织

为使学生能胜任化工及精细化工生产岗位工作，我们以工作过程为导向，以一些典型表面活性剂产品的生产为载体，以能力训练带动知识学习思路，设计了表面活性剂基本理论等7个教学项目。在学生学习积极主动性方面进行适时的引导，同时在课程内容上多增加实践性。

3实践教学内容的设置

“表面活性剂化学与工艺学”是实践性较强的学科之一，实践教学包括实验教学和生产实习。将实验内容设置了三大模块：验证性实验、综合实验和设计性试验。按照成果导向和工作岗位的需求原则，在验证性实验中主要开设了表面活性剂产品活性物含量的测定等实验项目，做到了“产、学、教”的高度融合。综合性实验目标是达到学生综合运用所学无机化学实验等知识，解决表面活性剂产品合成和产品分析的能力，教师先布置实验项目，要求同学查阅相关的资料，再进行简单的阐述实验过程，通过此过程有效的激发了学生的学习兴趣。在设计性实验中，主要目的是为了训练学生新产品开发和创新能力。在生产实习中，选择营口及周边的企业，让学生亲身体验、主动思考，了解企业的生产概况、企业的生产标准、生产步骤等，达到了满意的教学效果。

三改革学习方法

在传统的教学过程中，主要是以教师的讲解为主，注重的是教师如何讲而不是学生有没有学会，成果导向的教学目标是学生学到了什么，更注重师生共同参与。

1师生共同学习

以往的教学模式缺乏创造性，学生兴趣不浓。在成果导向的思想下，在教学过程中，首先抛出问题，改变以往老师单纯地站在讲台上讲授，学生被动的学习状态，在教师的辅导下，将问题顺利解决，增强了学生对学习的兴趣和人际交往能力。

2能力互补分组

在教学过程中，注重因材施教、分层次教学、关注一些学习成绩较“差”的同学，使他们摆脱学习差的心里阴影是课程组很注重的问题，我们引导这些同学与学习成绩较好的同学一同参加辽宁省及全国的“TIRZ”比赛等提升这些同学的学习兴趣，提高自信心，通过参加以上活动，他们在专业课学习过程中成绩得到了一定提升，实践能力也得到了锻炼。做到了从做中学（感性）开始，到学中做（理性）的升华。而对于学习好的同学也增强了团队互助意识，提升了团队协作能力。

3团队互动学习

无论是课堂教学还是实践教学，将学生分成若干个活动小组，把部分理论教学内容和实验教学项目分配给每个小组，每次活动教师都对小组指定负责人，根据老师布置的内容，负责同学在组内进行分工、再合作，最后再通过集体讨论方案，交给老师，老师再进行讲解和点评。

4自主学习

在本门课的教学过程中，让学生充分了解本课程的教学目的、意义、教学目标和教学内容后，布置适量的课后作业，进行自主学习，充分调动学生自我驱动能力。

四改革考核方式

从专业对接产业、工程实践、创新创业、自主学习等培养目标出发，为了极大地调动学生学习的积极性和主动性，把学生的被动学习变为主动学习获取的过程，在考核方式上进行了改革，理论课成绩的核定是平时成绩占40%，平时成绩包括课堂表现、讨论发言、课后作业完成情况、组织协调能力等。考试占60%，尽可能的减少死记硬背的内容，增加实际应用的内容，发挥学生的主观能动性，保证了最初的教学目标。在实践教学中考核成绩的评定主要根据学生的动手能力、平时表现、主动参与程度、报告等综合评价。通过考核评价的多样化，使课程考核的机制更趋于合理、科学、规范。

五结论

大学教育的中心工作就是教学，如何提高教学质量，把学生培养成为适应社会发展、满足企业要求的应用型人才是教学工作中一直追求的目标。因此，在教学中，课程组老师根据学生的特点和营口及周边地区产业对化工人才需求状况，拓展了教学内容，帮助学生在学到教材中的理论知识基础上，获得一定的实际感性认识及理论联系实践的能力。以成果为导向，通过理论教学和实践教学，努力提高学生素质，加强创新能力培养和训练，同时注重个性发展，培养出符合化工产业需求的应用型人才。

表面活性剂论文篇3

关键词：胶体化学；表面活性剂

[中图分类号]O648-4

表面活性剂在胶体化学教学中占的学时不多，但其重要性是不可忽略的。学生学习懂得一些表面活性剂化学的知识和理论，对于将来的生活和工作都是十分必要的。例如日常生活中我们的洗衣服、洗洁精的使用，这些洗化产品中含有的主要成分就是表面活性剂分子，由于它是双亲性的，所以可以将污渍洗掉。又如为提高采收率，必须进行二次和三次采油，加入表面活性剂的水溶液，就可把孔壁上的油层剥脱而替换出来从而提高采收率。再如农药中主要成分在植物上的润湿和铺展作用，常用的化妆品的主要成分，我们常吃的面包喝的啤酒等均含有表面活性剂分子。

但是目前我国大多数院校表面活性剂化学教学和科研力量比较薄弱，一般都是包含在胶体化学课程中，而在胶体化学课程中表面活性剂化学的讲授一般安排只有一章。根据这种情况需要调整胶体化学课程中表面活性剂化学的内容和学时分配。首先要保证足够的讲课时数；其次表面活性剂化学教学必须精选教材，认真地组织好课堂教学，既要有系统的理论概述突出重点，又要注意与实际应用的联系。我们认为做好表面活性剂化学教学应该注意以下几个问题。

一、要学生弄清并掌握表面活性剂化学中的一些基本概念

学生在学习表面活性剂化学时，要弄清并掌握表面活性剂化学中的一些基本概念，这对于深入理解表面活性剂化学的性质与特点是必要的。这些概念包括：胶束、临界胶束浓度、亲水基、亲油基、增溶、乳化、润湿、洗涤去污、分散絮凝、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂、复配、分子间作用参数等。掌握了这些基本概念，学生对表面活性剂化学内容就有一个基本的理解。例如若将表面活性剂逐渐的加入水中，作表面张力和浓度的关系曲线，由曲线可以看出，随浓度的增加表面张力显著降低，当降低到一定程度时，不再变化，则对应的浓度为CMC，一般在配制表面活性剂溶液时，要求体系的浓度要大于CMC。表面活性剂的结构决定了它在水中呈现独特的排列方式：疏水基团与水分子相互排斥，亲水基团与水分子相互吸引，这就使得疏水基团尽量远离水分子，当浓度大于CMC时，水的表面上就不能再排列分子，减小排斥唯一的方式就是疏水基团相互缔合形成胶束，形成胶束的根本原因是水与疏水基团的排斥作用。这里正胶束可以用形象的图示画出来，也可以要求学生自己尝试画出反胶束的样子来理解胶束的概念。再如讲到润湿作用时，对于3种润湿方式（沾湿、浸湿、铺展的概念要分清，同时对于三者发生时的能量转化关系也要明白）。

二、在教学中必须强调联系实际

表面活性剂是与生产、生活实际联系十分密切的学科，从目前的现状看来，学生对表面活性剂化学的知识掌握得太少，有的甚至完全不了解，在实际生活和工作中碰到一些表面活性剂化学问题，往往不知所措。如果把表面活性剂的基本原理、性质与实际应用结合起来讲，使学生既理解基本原理，又了解它的应用，并能利用所学原理去解决实际问题，必将增加学生对表面活性剂学习的兴趣。例如在讲授表面活性剂的润湿作用时，可以举例：生产彩色胶片需依次将黄、青、红三种感光染料的乳剂分三层均匀地涂在同一片基上，任一层中涂布不匀，彩色胶片即成废品，这就可以根据表面活性剂有强烈降低溶剂表面张力的作用以及低表面能液体可在高表面能的物体上铺展的原理来解决。还可以举例美国的洗涤剂厂常用白衬衫试验法：星期一至星期五每天早晨发给经选择的试验人员白衬衫一件穿上，晚上交回，洗涤后第二天早晨再穿上。一件衬衫必须用同一种被评价的洗涤剂来洗涤。穿着试验要持续2个月，然后剪下衣领，与用标准洗涤剂洗涤的衬衫进行比较和评级，并且可用数值加以表示。再如现在大家佩戴的眼镜由于温差的作用会使得镜面有层雾气，妨碍视线，现在较好的处理方法就是将镜片表面进行表面活性处理。通过此例，可以使学生了解表面活性剂的性质与用途。像表面活性剂在食品、洗化、农药行业中的应用应该都是学生非常感兴趣的，可以多搜集资料，扩大学生的知识。

三、要使表面活性剂课堂讲授与自学较好地结合起来

在课堂上主要讲基本概念，基本原理及它们之间相互的联系。突出重点，举出一例加以说明，其它类似的论述或实验方法可由学生自学。例如阴离子表面活性剂的概念及类型要讲清楚，但是对于其中的分类像α-烯烃璜酸盐、烷基苯璜酸盐、烷基璜酸盐、琥珀酸脂璜酸盐、高级脂肪酰胺璜酸盐、其他类型阴离子表面活性剂的具体性质、用途等可以让学生自学。对自学的有关内容可以找些思考题让学生考虑，使他们通过自学培养独立思考和解决问题的能力。

四、在理论课的同时要配备上相应的实验

任何一门化学都需要用实验来检验，表面活性剂化学也不例外，目前大多数高校没有给表面活性剂这门课程设置实验，我认为表面活性剂化学的实验更加可以让学生体验理论知识，同时该实验做起来也非常的有趣，比如，临界胶束浓度的测定（可以采用5种方法），接触角的测定，起泡性和稳泡性的测定，去污性的测定等等实验。这些生动的实验可以激发学生学习该课程的兴趣。

综上所述，在表面活性剂教学中应根据这门课程的特点，讲清基本内容，阐明作用原理，突出重点内容，联系表面活性剂的实际问题，使学生在掌握表面活性剂基本原理的基础能够对其产生学习兴趣，以便在不多的学时内收到最好的学习效果。

参考文献

[1]高盘良，与时俱进，实现物理化学教学的创新，临沂师范学院学报[J]，2004，6（26）：76-78

[2]赵东江，物理化学教学中培养学生的实践意识，中国冶金教育[J]，2011年第4期

[3]陈小全，浅谈对物理化学教学方法的探索，化工高等教育[J]，2009年第6期（总第110期）：64-66

[4]尹廷峰，工科专业物理化学教学提高学生学习兴趣的几点尝试*，化工高等教育[J]，2010年第2期（总第112期）

表面活性剂论文篇4

关键词 非离子；表面活性剂；抗菌

中图分类号O69 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）100-0129-02

表面活性剂有工业味精之称，最近几年，表面活性剂膜在食品加工、纺织、冶金、生物制药、新型材料以及环境保护等行业的新产品、新技术开发中都有相当广泛的应用，具有极高的经济与社会应用价值。同时，表面活性剂传感器同样在环境污染控制方面有着重要的作用。但是，随着其使用量的增加，大量的表面活性剂在使用之后没有通过任何的处理就被排入到江河湖泊等自然水体当中，不但对自然界水环境造成了相当严重的危害，而且还对土壤的结构、土壤微环境以及其生态恢复能力造成较为严重的危害，对整个生态系统产生了负面影响。其中，尤其是非离子表面活性剂，其应用最为广泛。因此，研究非离子表面活性剂的抗菌活性影响因素，对表面活性剂的生物降解提供理论支持具有积极意义。

研究表面活性剂生物降解的方法与路径很多，但是这些操作方法在实际的应用过程中依然存在着程序繁琐、检验耗时以及处理成本较高等问题。其中，多通道压电微生物传感仪（MSPQC）已经被广泛应用在化学生物学检测领域。同时，在试验过程中以绿脓杆菌作为需要处理的假单胞菌属典型代表，其广泛的分布在水体和土壤中，具有广泛的代表性。本文用MSPQC监测非离子表面活性剂对绿脓杆菌生长的影响，有普遍意义。

1 实验部分

1.1实验试剂与仪器

非离子表面活性剂（全部都是由上海盛众精细化工有限公司所提供）十五烷基脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-15，椰油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚SFC-915、三种壬基酚聚氧乙烯醚NPE-30、NPE-15和NPE-7，均为化学纯；P.aeruginosa由中南大学湘雅三医院检验科提供。

LRH-250A型生化培养箱（广东省医疗器械）；多通道串联式压电微生物传感仪（MSPQC）（湖南大学生物传感与化学计量国家重点实验室研制）。

1.2 MSPQC专用培养基

牛肉浸膏2g，葡萄糖10g，YC营养液20ml，酵母浸膏1g，蒸馏水1000ml， pH=7.3。

1.3 实验方法

首先需要配制浓度不同的几种表面活性剂YC培养基，同时取出10mL，将之加入到检测池中，并接种1mL P. aeruginosa菌液（5×106 cells /mL），密封检测池， 37℃孵育，每隔13min仪器自动采集一个频率值（Fi），所有实验重复5次。

2 结果与讨论

2.1 亲水基中乙氧基数目对细菌生长的影响

本文考察了含不同乙氧基数目的聚氧乙烯醚系列（壬基酚聚氧乙烯醚NPE-7，NPE-15，NPE-30）对P.aeruginosa生长的影响。NPE-7、 NPE-15和NPE-30在YC培养基中的浓度均为1×10-2g/L时，与不含表面活性剂的空白试验对照，结果表明都对P. aeruginosa的生长影响不大。

随着浓度的持续增加，三种不同乙氧基数目的表面活性剂对P. aeruginosa生长长沙的影响差别增加。P.aeruginosa在含浓度为8×10-2g/L NPE-30培养基中的生长曲线表明，频移值大于空白试验的频移值，而细菌检出时间快，表明NPE-30明显促进了P.aeruginosa的生长。此外，含NPE-30培养基中的P.aeruginosa出现了两个指数生长期，这主要是因为葡萄糖效应以及表面活性剂降解之后得到的产物引发的综合结果。

8×10-2g/L的NPE-15明显使得P.aeruginosa检出时间比空白试验的拖后，而频移值变小，生长受到抑制。在含NPE-7培养基中P.aeruginosa同样显现出了两个指数生长期，但是根据试验情况来看，其显现的指数期内生长速度要明显慢于NPE-30中的速度，而且频移值小于空白试验的频移值，说明浓度均为8×10-2g/L 时，NPE-7 比NPE-30难降解。

比较分析含相同浓度的NPE-7，NPE-15，NPE-30的培养基中，P.aeruginosa的生长曲线频移值越小，细菌生长受到的抑制就越厉害。NPE-30的降解比NPE-15和NPE-7容易的多，可见，表面活性剂乙氧基数目越多，对细菌的毒性越小。

2.2亲油基对P.aeruginosa生长产生的影响

文章在分析过程中，对含有相同类型亲水基，但属于不同亲油基的非离子表面活性剂聚氧乙烯醚系列（壬基酚聚氧乙烯醚NPE-15、十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-15、椰油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚SFC-915）进行了试验分析，比较不同浓度（1×10-2g/L，8×10-2g/L，4.5×10-1g/L）时对P.aeruginosa生长的影响，结果如图1所示。从图中可以看出含不同亲油基的表面活性剂，随着其浓度的不断提高，其对P.aeruginosa生长产生的影响差异性也不断增加。试验过程中，当表面活性剂浓度为1×10-2g/L，如图3（a） 所示，FDT2、FDT3与FDT4都约等于FDT1，但是F2、F3和 F4都要大于F1，这一点在F4的表现尤其明显。该现象表面当浓度为1×10-2g/L时，上述三种类型的表面活性剂都相对容易讲解，尤其是SFC-915。在图3（b）中，3种表面活性剂的浓度达到8×10-2g/L时，F2、F3和F4依然明显要比F1大，这表面三种表面活性剂都更容易在环境中讲解。同时，从图中还可以发现曲线3与曲线2表现出了两个明显的指数生长期，而且两曲线中表现出的生长速度都要明显高于曲线1所表示的大。这表面在葡萄糖消耗之后，AEO-15和NPE-15都被P.aeruginosa降解了，使得溶液的电导增大，从而使F变大。由图3（c）曲线3可知，P.aeruginosa在包含有AEO-15培养基中的生长同样出现了两个指数生长期，而且呈现出DF3 > DF1 > DF2 > DF4的规律，这表明在富氧的水体环境当中，同样浓度的AEO-15比NPE-15以及SFC-915更容易被降解。

3 结论

多通道压电石英传感仪（MSPQC）能成功检测非离子表面活性剂的生物活性，通过检测细菌生长状况反映表面活性剂在环境中的降解程度。本文为MSPQC用于表面活性剂抗菌活性的检测提供了数据支持。

参考文献

表面活性剂论文篇5

关键词：表面活性剂　生物降解　光降解　生物处理　有机污染物

在表面活性剂给人们的生活和工农业生产带来极大方便的同时，也给我们的环境带来了污染。表面活性剂可以降解水体中氧的传递速度，严重时可以使水体缺氧、腐败，水体自净过程受阻。磷酸盐的含量高时有可能导致水体的富营养化。因此对表面活性剂降解技术的研究显得尤为重要。

一、表面活性剂的分类

在表面活性剂科学中广泛采用的是按照其在水中，亲水基是否电离分为离子型和非离子型表面活性剂两大类。离子型又可按照离子的电性分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性离子型表面活性剂3种。此外还有近年发展较快的，既有离子型亲水基又有非离子型亲水基的混合型表面活性剂。下面分别加以介绍：

1.阴离子型

憎水基主要为烷基、异烷基、烷基苯等，亲水基主要有钠盐、钾盐、乙醇胺盐等水溶性盐类。阴离子型表面活性剂主要有，羧酸盐( RCOOM)、烷基硫酸酯盐( ROSO3M)、烷基磷酸酯盐(ROPO3M)、烷基磺酸盐(RSO3M)等。

2.阳离子型

几乎所有的阳离子表面活性剂都是含氮化合物，就是有机胺的衍生物。主要有季铵盐(RNR3A)、烷基吡啶翁(RC5H5NA)。 阳离子表面活性剂可以作为杀菌剂，也有柔软、脱脂、破乳、抗静电作用。一般来说它不具备去污能力，不能和阴离子表面活性剂配伍使用。

3.两性型

分子中带有两个亲水基团，一个带正电，一个带负电，正电性基团主要是含氮基团(或用硫和磷取代氮的位置)。负电基团主要是羧基和磺酸基。甜菜碱类[ RN(CH3)2CH2COO]，氨基丙酸类 ( RNH2CH2CH2COO)，牛磺酸类 [ RN(CH3)2(CH2)2SO3]和咪唑啉类是4类重要的两性型表面活性剂。它们具有抗静电、柔软、杀菌和调理等作用，尤其是咪唑衍生物和甜菜碱衍生物更有实用价值，具有低刺激性、耐硬水力强、水溶性好等优点。因此广泛应用于婴儿香波、洗发香波中，它们可以和各类表面活性剂配合使用。

4.非离子型

它的极性基不带电，在水溶液中不电离，并且不受强电解质、强酸、强碱的影响，稳定性高，与其他类型的表面活性剂相溶性好。非离子型表面活性剂主要有：脂肪醇聚氧乙烯醚[RO(CH2CH2O)nH]， n＝l～5，一般采用脂肪醇和环氧乙烷直接缩合而成；烷基醇酰胺类[RCON(CH2CH2OH)2]，由脂肪酸与乙醇胺类直接缩合而成；多元醇类化合物(如蔗糖、山梨糖醇、甘油醇的衍生物)等。另外还有聚氧乙烯、聚氧丙烯生成的聚合型表面活性剂及烷基多苷类表面活性剂。

5.混合型

这种活性剂的分子带有两种亲水基团，一种带电，一种不带电。醇醚硫酸盐(CH2CH2O)nSO4M(AES)就是这样一类表面活性剂，其中 n＝1～5。两种亲水基分别是非离子的聚氧乙烯基和阴离子的硫酸根，虽然一般分类仍把这种表面活性剂归属于阴离子表面活性剂，但从水溶性、耐盐性、抗硬水性来讲要比阴离子表面活性剂-烷基硫酸盐要好得多。

二、表面活性剂的降解技术

表面活性剂在工农业、医药卫生、日用化工、食品加工等众多领域的应用越来越广[1]。关于表面活性剂生态学和毒性的评估,有一条共识:在表面活性剂大量工业化使用的同时,未降解成分也造成了土壤、水质的污染,甚至对人体健康带来危害[2]。因此有关表面活性剂的降解愈来愈受到人们的重视,表面活性剂降解的技术近几年也有了较大发展。表面活性剂降解,是指表面活性剂在环境因素作用下,结构发生变化,从对环境有害的表面活性剂分子逐步转化成对环境无害的小分子,如CO2、NH3、H2O等[3]。完成降解一般分为三步:

(1)初级降解:表面活性剂的母体结构消失,特性发生变化;

(2)次级降解:降解得到的产物不再导致环境污染;

(3)最终降解:底物(表面活性剂)完全转化为无机物。

影响表面活性剂降解的因素很多,除自身的结构外,还受微生物、光源、浓度、温度、氧化剂、pH值等多种环境因素的影响。研究表面活性剂降解的方法也较多,本文主要讨论生物降解法、光降解法和电催化降解法。

1.生物降解法

表面活性剂生物降解是最普遍的一种降解方法，其主要分为好氧处理和厌氧处理两大类：经过生物处理法处理后,没有两个碳或两个碳以上分子结构的有机降解产物长时间存在,这表明这些表面活性剂经生物处理后已基本降解。

2.光降解法

光降解的优点是成本低,反应条件温和,不会产生二次污染。许多难于生物降解的物质都能通过光催化降解矿化为CO2、H2O或毒性较小的有机物。Hidaka等利用人工光源得出降解速度常数K,并发现K只与光源、催化活性、反应介质有关,而与表面活性结构无关。目前,光降解的研究进展,除了对环境因素、介质pH值、表面活性剂类型、浓度、氧化剂种类等进行研究外,还包括:

2.1利用自然光源

实践中常用到180～380nm波长的光，太阳光中有1～3%的近紫外光(300～400nm),利用太阳光中波长直至388nm的近紫外光激发，所发出的短波波长的紫外光],具有良好的应用前景。

2.2改进催化剂

TiO2是具有高效的催化剂，TiO2的显著优点是:能有效吸收太阳光谱中的弱紫外部分;氧化还原性较强;在较大pH值范围内稳定性好。为了提高TiO2的量子效率,对TiO2的研究新进展是:纳米级TiO2材料的研究成功为光催化降解的应用提供了良好条件,催化活性随粒径的降低而增强,当粒径小于10nm时尤为明显。通过对催化剂改性研究表明:将光活性化合物通过化学吸附或物理吸附附着于TiO2表面,能扩大激发波长范围,增加光催化反应速率,提高对太阳光的利用率。

3.电催化降解

电催化法处理废水中的阴离子表面活性剂的装置示意图如下，在一定的操作条件下,装置内便会产生一定数量的羟基自由基和新生态的混凝剂,这样废水中的污染物便会发生诸如催化氧化分解、混凝、吸附、络合和置换等作用,使废水中的污染物迅速被去除。

三、工艺组合

表面活性剂的降解有其复杂性和多样性,单一处理方法往往达不到处理含有多种表面活性剂和有机污染物的预期目的。近几年来,把几种方法相结合的工艺,取得了较好发展。光降解与混凝沉降组合和光降解与生物降解组合是比较成功的两种结合工艺。

四、结语

1.选择合适载体和开发纳米级TiO2,将光活性物质引入光催化剂中,制备高效率的光降解催化剂,进一步完善催化剂的改性和固定化技术,提高催化剂的量子效率,是光催化降解研究中重点之一。

2.将生物降解和光降解进行优化组合,用于表面活性剂降解,将会取得更好处理效果。

参考文献

[1]朱锡海等.氧化絮凝复合床水处理新技术的研究.中山大学学报(自然科学版),1998,37(4):80～84.

[2]王正武,李干佐,张笑一,等.表面活性剂降解研究进展[J].日用化学工业,2001,31(5):32.

表面活性剂论文篇6

摘要:

以活性碳纤维表面加载催化剂工艺为研究课题，通过浸渍—煅烧法将氧化铜、氧化铈负载至碳纤维表面，并对负载量进行了研究、归纳和总结，论证了浸渍法附着催化剂的高效与简易优势。结果表明：使用浸渍法对活性碳毡进行催化剂附着，不仅操作简单，而且可以定量负载。实际附载量是完全负载量的1/3，呈良好的线性关系，随着浓度的升高，催化剂的负载量也越来越高；由扫描电镜图可以看出采用浸渍法负载的催化剂比较均匀。

关键词:

活性碳纤维；催化剂；加载工艺；研究

0引言

NOx是引起酸雨和光化学烟雾，破坏地球生态环境和影响人体健康的主要污染物之一。如何有效的去除NOx，是当前环境保护中一个令人关注的重要课题[1～5]。现有研究表明，贵金属和金属氧化物对污染物有较高的催化活性，但同时这些催化剂对氧也有较高的亲和力，这导致催化剂失去了基本作用。随着人们对碳材料特性的认识和改进，碳材料作为一种载体在催化剂制备中的应用日趋广泛。Subrenat等[6～9]用经硝酸处理的活性碳纤维（ACF）作还原剂净化NO废气，取得了较好的实验结果；中山大学的陆耘等[10～12]也初步研究了以ACF为载体的催化剂和NH3作还原剂对NO的催化还原作用。但以负载稀土元素的ACF作催化剂净化NO的研究尚不多见。以活性碳纤维表面加载催化剂工艺研究为课题，通过浸渍—煅烧法将氧化铜和氧化铈负载至碳纤维表面，并对负载量进行了研究、归纳和总结，最终论证了浸渍法附着催化剂的高效与简易优势。

1实验部分

1.1实验材料和仪器

碳纤维：ACF由日本公司提供，为聚丙烯腈碳纤维（PAN-ACF）；Cu（NO3）2˙3H2O；Ce（NO3）2˙6H2O；纯水；保护气体（氩气）；GSL-1700X-S60管式炉；真空干燥箱；化学实验玻璃器皿若干。

1.2催化剂的制备

1.2.1CuO/ACF催化剂制备

用电子天平称取4份0.5gACF，将ACF分别放入不同浓度的硝酸铜溶液中进行等体积浸渍，静置24h。取出放置于洁净的鼓风干燥箱内于85℃条件下至完全干燥。其中一组ACF放入纯水中进行相同处理，作为对照组。将4组浸渍后的ACF放置于管式电炉的陶瓷圆管中，在氩气保护和220℃条件下使硝酸铜分解。分解完成后，停止管式电炉加热，使CuO/ACF在氮气氛围中降温至常温。称量冷却至常温的CuO/ACF，并计算实际催化剂的附着比例，制得不同CuO负载量的样品。

1.2.2CeO2/ACF催化剂制备

采用类似方法制备CeO2/ACF催化剂，硝酸铈的分解温度为330℃。1.2.3CuO-CeO2/ACF催化剂制备用电子天平称取4份0.5gACF，同样取一组ACF作为对照组，其他3组分别放入不同浓度的Cu（NO3）2˙3H2O；Ce（NO3）2˙6H2O混合溶液中。采用类似方法制备不同负载量的CuO-CeO2/ACF催化剂。分解温度为330℃。

2结果与讨论

按照完全附着情况下配制硝酸铈溶液，得到理论负载量为10%的CeO/ACF催化剂实际负载量为质量分数3.73%，此数据为多次实验后的均值，故具备良好的可靠性。实验中样品的标记均为理论负载量。通过多次实验的数据可以看出，实际催化剂的附着量应该是假设完全附着量的约1/3，这样的附着量与实验的过程简便性比较起来是比较高的。由实验数据图1也可以看出，催化剂的附着量基本上与元素的投入量是成线性的。这为接下来制作较大面积的催化剂样品提供了参考。同时，对实验样品做电镜扫描后，得到图像如图2～8所示。混合系列样品的扫描图像同样证明了随着浓度的升高，催化剂的负载量也越来越高。而且使用浸渍法负载的氧化物比较均匀。从扫描图像来看，硝酸盐浓度30%时，制作出来的样品催化剂附着较为均匀，而且基本上附着在碳纤维的表面。实验中采用了浸渍法作为催化剂附着的方法，这是考虑到了浸渍法简单易操作的优势，整个制作过程十分简单，不需要投入大量的人力物力，也不需要大量的计算和假设。在整个实验过程中，首先药品使用量得到了很好的控制，虽然催化剂附着效率比假设值低，但是等体积浸渍法本身控制了药品的使用量，避免了药品的浪费，可以采用多次浸渍法来提高催化剂负载量；其次浸渍后的废液可以集中处理，这样可以很简便的降低实验对环境的影响。

3结论

在环境问题越来越严重的今天，汽车尾气的后处理已经变得越来越重要。对活性碳纤维附载催化剂方法进行了探究，重点研究了使用浸渍法将催化剂附着在碳纤维上的过程，并通过比对，研究催化剂附着的实际比例，归纳出较为合理的催化剂溶液浓度，为进一步测试负载稀土元素活性碳纤维降低汽车尾气中氮氧化物的含量做准备。通过多次实验，基本确定了利用等体积浸渍法在碳纤维上附着催化剂方法的实验条件，并通过空白项的对比，排除碳纤维本身对催化剂附着的影响，最终初步探究出催化剂附着的质量分数，为负载稀土元素催化剂的活性碳纤维工业化生产做好了准备，鉴于其对汽车尾气高效的催化净化活性，必将会有广阔的发展前景。

参考文献：

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[12]陆耘,陈移山,符若文,等.以活性碳纤维为载体的催化剂对NO的催化还原作用—三.铜钴复合催化剂[J].离子交换与吸附,1994,10(2):119-126.

表面活性剂论文篇7

（1．河南教育学院生命科学系， 郑州 450046；2． 濮阳职业技术学院，河南 濮阳 457000）

摘要：研究石油降解菌BS－8（Bacillus sp．）的生长特性及影响其产生物表面活性剂的因素。通过测定BS－8发酵液的OD600 nm、表面张力、排油圈直径推测其生物表面活性剂的产生方式；考察了碳源、氮源、温度、pH、NaCl浓度对其产生物表面活性剂的影响。结果表明，菌株BS－8生物的表面活性剂产生方式为生长相关型，发酵液的表面张力随菌体数量的增加而降低，排油圈直径与发酵液中表面活性剂含量呈正相关；菌株BS－8高产生物表面活性剂的碳源、氮源分别为葡萄糖、酵母膏，最适培养温度为30 ℃，最适pH 7．0，最适NaCl浓度为20 g／kg。

关键词 ：生物表面活性剂；石油降解菌BS－8；生长相关型；生物学特性

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）07－1567－03

DOI：10．14088／j．cnki．issn0439－8114．2015．07．008

生物表面活性剂（Biosurfactants，简称BS）是由微生物在一定条件下代谢合成的分子结构中同时存在极性亲水基和非极性疏水基，能够显著降低水溶液表面张力的一种次级代谢产物［1］。与化学合成的表面活性剂相比，具有用量少、选择性好、低毒、可生物降解等优点，被广泛应用于食品工业、化妆品工业、制药工业以及环境工程等领域。许多利用微生物修复石油污染的研究表明，生物表面活性剂起到了非常重要的作用［2］。研究发现，培养基中的营养条件（如C、N、P浓度）和培养条件（如pH、温度、离子强度、接种量、种龄等）对微生物产表面活性剂都有不同程度的影响，碳源对微生物所产表面活性剂的产量和结构有决定作用，烃类物质的存在尤其是烃链长度对培养基中微生物所产表面活性剂的浓度也会有着显著的影响［3］。所以，筛选高产生物表面活性剂的菌株及对影响代谢产物的因素研究具有极其重要的意义。课题组从长期受石油污染的土壤中筛选到一组产生物表面活性剂的菌株，对其中一株高产生物表面活性剂的菌株的生长与产表面活性剂的关系进行了研究，并对影响其产表面活性剂的因素进行了探讨，为提高生物表面活性剂的发酵产率及开发应用打下一些理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1．1．1 菌株 菌株BS－8（Bacillus sp．），从长期受石油污染的土壤中筛选到［4］。

1．1．2 培养基 LB培养基（g／L）： 胰蛋白胨10，酵母提取物5，NaCl 10，琼脂20；pH 7．0。

发酵培养基（g／L）：葡萄糖 20．0，（NH4）2SO4 2．0，MgSO4·7H2O 0．5，KH2PO4 2．0，Na2HPO4 2．0，CaCl2·H2O 0．005；pH 7．0～7．2

1．2 方法

1．2．1 测定方法 排油圈的测定参考王大威等［5］的方法，表面张力的测定参考曹娟等［6］的方法。

1．2．2 菌株BS－8的生长与产表面活性剂的动态关系试验 将菌株BS－8以10％的接种量接种到发酵培养基中，30 ℃、160 r／min振荡培养，每隔6 h取样，用紫外分光光度计测定发酵液的OD600 nm，并测定离心后的发酵上清液的表面张力及排油圈直径。

1．2．3 影响菌株BS－8产表面活性剂的因素试验 微生物的生长需要充足的碳源、氮源等营养物质，还需要合适的培养条件如温度、pH、渗透压等。为确定菌株BS－8的最佳生长及产表面活性剂的条件，研究了碳源、氮源、温度、pH和NaCl浓度对菌株产表面活性剂的影响。按照5％的接种量，将菌株BS－8于30 ℃、160 r／min摇床培养48 h，并测定离心后的发酵上清液的排油圈直径。具体设计见表 1。

2 结果与分析

2．1 菌株BS－8产表面活性剂与菌体生长的动态关系

菌株BS－8在发酵培养基中振荡培养，定时取样，测定发酵液的OD600 nm及离心上清的表面张力和排油圈直径，结果如图1所示。有研究表明，生物表面活性剂是细菌细胞生长过程中产生的代谢产物，其产生与菌体生长有相关型和非相关型两类［7］。一定浓度范围内，发酵液中表面活性剂的含量与表面张力呈反比［8］。发酵液的表面张力反映了菌株产表面活性剂的能力。图1表明，在发酵培养基中菌株在6 h时已开始产表面活性剂，6～30 h内菌体数量迅速增加，发酵液的表面张力随菌体数量的增加而降低，表面张力快速下降（从63．2 mN／m下降为39．4 mN／m）。随着菌体数量缓慢增长，表面张力持续下降但降速减慢。30～54 h间细菌数量达到最高值，发酵液的表面张力也降至最低值34．1 mN／m。54～72 h间，菌体数量有所下降，表面张力有所增加。

排油圈直径与发酵液中表面活性剂含量呈正相关，与表面张力呈负相关，即表面张力越大，排油圈直径越小。由图1可知，6～30 h上清液的表面张力快速下降，而排油圈直径从11 mm增大到62 mm，随着培养时间的增加，上清液表面张力持续下降但降速减慢，排油圈直径维持在62 mm左右。据以上分析，推测菌株BS－8的表面活性剂产生方式为生长相关型。

2．2 不同因素对菌株BS－8产生表面活性剂的影响

2．2．1 菌株BS－8产表面活性剂的最适碳源 碳源是菌体生长和产生代谢产物必不可少的营养基质，充足的碳源决定了菌株产表面活性剂的产量。分别以葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、可溶性淀粉作为发酵培养基中的碳源，经过48 h的培养，测定各发酵液的排油圈大小。从图2可知，以葡萄糖为碳源时，排油圈直径最大达到62 mm，其他几种碳源产生的排油圈均小于以葡萄糖为碳源产生的排油圈。即葡萄糖为碳源的发酵培养液中生物表面活性剂的含量最高，所以培养液的碳源选择葡萄糖。

2．2．2 菌株BS－8产表面活性剂的最适氮源 分别以硫酸铵、牛肉膏、酵母膏、尿素、硝酸铵作为发酵培养基中的氮源，经48 h的培养，测定发酵液的排油圈大小。图3数据表明，不同的氮源对菌株BS－8产表面活性剂的量有较大的影响。以酵母膏为氮源时，排油圈直径最大达到66 mm，均大于其他几种氮源产生的排油圈，几种氮源的效果大小顺序为酵母膏、牛肉膏、硫酸铵、硝酸铵、尿素。

2．2．3 菌株BS－8产表面活性剂的最适温度 菌株BS－8在不同温度下培养，发酵上清液产生的排油圈大小也不同，说明温度对菌株产表面活性剂的能力有一定的影响。由表2可知，在20～40 ℃的范围内菌株BS－8的排油圈直径较大，60 ℃时仍具有产表面活性剂的能力，说明该菌株具有较广的生长温度范围。当培养温度为30 ℃时，排油圈直径达到67 mm。

2．2．4 菌株BS－8产表面活性剂的最适pH 菌株BS－8接种在不同pH的培养液中，经振荡培养，其产表面活性剂的能力如表3所示。不同pH下，发酵上清液产生的排油圈大小不同，说明pH影响菌株产表面活性剂的能力。由表3可知，菌株BS－8在pH 6．0～9．0范围内排油圈直径较大。当pH为7．0时，排油圈直径最大达到65 mm，发酵液中表面活性剂的含量最高。

2．2．5 菌株BS－8产表面活性剂的最适NaCl浓度 菌株BS－8在不同NaCl浓度的发酵液中培养，其产表面活性剂的能力如表4所示。由表4可知，发酵培养基中不同浓度的NaCl对菌株产表面活性剂的产量有较大影响，菌株BS－8在NaCl浓度为10～30 g／kg 的范围内均生长良好，能耐受浓度50 g／kg的NaCl， 当NaCl浓度为20 g／kg时，排油圈直径最大。

3 结论与讨论

对生物表面活性剂的特性研究表明，其适用于石油工业和环境工程，因此生物表面活性剂的研究与开发逐渐成为国内外的研究热点［9］，生物表面活性剂的生产方法主要有微生物发酵法和酶催化法两种。根据微生物的种类和目标产物的不同将发酵法分为四种：生长细胞法、代谢控制的细胞生长法、休止细胞法和加入前体法［10，11］。目前只有少数产品走向市场，主要原因是生物表面活性剂的生产成本较高。通过选育高产菌株、改进发酵工艺及提高生物表面活性剂的产率可以降低其成本，使其走向大规模工业化生产。菌株BS－8（Bacillus sp．）是从长期受石油污染的土壤中筛选到的高产生物表面活性剂的菌株，对其生长与产表面活性剂的关系进行了研究，并对影响其产表面活性剂的因素进行了探讨。菌株BS－8产表面活性剂与菌体生长的动态关系表明，菌株BS－8的表面活性剂产生方式为生长相关型，排油圈直径与发酵液中生物表面活性剂含量正相关，与表面张力负相关。以排油圈直径表征发酵液中生物表面活性剂的含量，不同因素影响了菌株产表面活性剂的能力，菌株BS－8高产表面活性剂碳源、氮源分别为葡萄糖、酵母膏，最适培养温度30 ℃，最适pH 7．0，最适NaCl浓度为20 g／kg。

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表面活性剂论文篇8

关键词：助排 表面活性剂 核磁共振法

一、前言

油田采油作业中，压裂、酸化是油气井增产的主要手段。水基压裂液是油田使用的主要压裂液，具有安全、价廉、摩阻低等优点；但可能会发生乳化、引起粘土膨胀和产生附加毛细管压力，对地层造成伤害，影响压裂效果。酸液也与此类似[1]。为了使压裂液在完成压裂作业后尽可能全部返排出地面，以免对地层造成伤害，常常要在水基压裂液中加入某些表面活性剂以帮助压裂后压裂液的残液或残渣全部排出地层，起这种作用的表面活性剂通常称为助排剂。助排剂的作用原理是表面活性剂在地层中可以降低岩石表面和水之间的界面张力并改变岩石表面的润湿性能，使岩石对水的润湿表面改变为非润湿表面从而降低地层毛细管压力，这样就有利于水基压裂液残液的排出[2]。国内外用于上述目的的表面活性剂有很多，主要是各种非离子型表面活性剂。氟表面活性剂作为最重要的一种特种表面活性剂，由于其具有“三高”——高表面活性、高热稳定性、高化学惰性和“二憎”——憎水、憎油等优良而独特的性能而得到应用[3，4]，因此一种可以减小乃至消除毛细管压力的、含有氟表面活性剂的助排剂才出现在压裂、酸化增产措施中，并产生了明显的效果。我们通过核磁共振法对样品进行定性，从而判断出样品中含有全氟2，5，8-三甲基-3，6，9-三氧杂十二酸（盐），并用核磁共振法对各组分进行定量。

三、结论

通过以上实验的测定，可以通过核磁共振法（19F-NMR谱）判定该样品中含有氟表面活性剂全氟2，5，8-三甲基-3，6，9-三氧杂十二酸（盐）；且其含量为0.086%

参考文献

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