Page 114 - 《精细化工》2021年第1期

·104· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

能。选用不同盐对表面活性剂的泡沫性能产生的影 1 实验部分
响也有一定规律可循，这里就表现出了离子的特异性
效应（Hofmeister 效应）。离子特异性效应是一种在 1.1 试剂与仪器
生物、化学领域中广泛存在的无法被经典的电解质理 肉豆蔻酰基 β-丙氨酸钠/钾（MAS/MAP）、肉豆
论所解释的特殊规律 [10-11] 。不同离子在各种环境体 蔻酰基牛磺酸钠/钾（MTS/MTP）、超纯水，自制；
系下总会表现出大致相同的规律。根据盐稳定蛋白 四甲基溴化铵（TMAB）、四乙基溴化铵（TEAB）、
质结构的能力对离子进行排序可得到经典的霍夫迈 四丙基溴化铵（TPAB）、四丁基溴化铵（TBAB）、
斯特序列（Hofmeister 序列）。其中阳离子的总体 氯化铷（RbCl）、氯化铯（CsCl），AR，上海麦克林
+
+
+
+
+
+
序列大致为：N(CH 3 ) 4 > NH 4 > Cs > Rb > Na > Li > 生化科技有限公司；无水氯化锂（LiCl），AR，梯
+
2+
2+
2+
2+
Ca > Mg > Zn > Ba ，一般认为以 Na 为分界 希爱（上海）化成工业发展有限公司；氯化钠（NaCl）、
线，左侧的弱水合阳离子倾向于稳定蛋白质的天然 氯化钾（KCl），AR，中国医药集团上海化学试剂公司。
结构，而右侧的阳离子可以增加蛋白质的溶解度并 DCAT11 型全自动表面 /界面张力仪，德国
促进其展开 [11-12] 。实际上，这个序列并不是一成不 DataPhysic 公司；FOAMSCAN 型泡沫扫描分析仪，
变的。在有的体系中这个序列会出现个别离子的顺 法国 TECLIS 界面技术 有限公司； ZYpureEDIc-
序调换，有的出现 V 字型序列，甚至有可能会发生 100-UP 型超纯水系统，北京中扬永康环保科技有限
顺序反转 [13] 。离子特异性效应最初发现于蛋白质体 公司。
系，由于该体系的复杂性，氨基酸、寡肽和其他带 1.2 方法
有酰胺键的有机小分子常被作为分子模型以研究蛋 1.2.1 表面张力
白质体系中的离子特异性效应 [14-16] 。并且由于酰基氨 将待测的表面活性剂加入到超纯水（表面张力
基酸型表面活性剂带有酰胺键和氨基酸的特殊性结 约 72 mN/m）中配成不同浓度的表面活性剂水溶液，
构，使之成为非常适合研究离子特异性效应的对象。 待完全溶解，于 25 ℃恒温放置 30 min。先用待测
然而，目前对离子特异性效应的研究主要集中 液润洗专用样品池，然后倒入待测液，并置于恒温
于少数几种表面活性剂，对酰基氨基酸型表面活性 预热至 25 ℃的全自动表面张力仪，采用吊片法 [4]
剂体系涉及很少，尤其是离子特异性效应对其泡沫 测定待测液的表面张力，设定误差为±0.02 mN/m，
性能的影响。泡沫作为表面活性剂的重要特性，其 每个浓度测定 3 次取平均值，绘制 γ-lgC 曲线。
膜厚和稳定性与空气/水界面的离子吸附作用有关， 1.2.2 泡沫性能
也与离子特异性效应在更大范围内的头基和离子之 借助泡沫扫描分析仪采用鼓气法 [18] 测定表面活
间的特定相互作用有关 [17] 。为研究离子特异性效应 性剂的泡沫性能。利用仪器中的电极标定电导率，
与表面活性剂头基化学结构的相关性，以及对表面 将 40 mL 待测液分 3 次注入样品池，第 1 次注入
活性剂泡沫性能的影响，本文在不同阳离子环境下 10 mL，第 2 次和第 3 次分别注入 15 mL，标定溶液
测定了具有两种不同官能团的氨基酸型表面活性剂 体积后，调控氮气流速为 40 mL/s，预设发泡体积值
的泡沫性能，对比了基于有机盐、无机盐所引发的 为 100 mL，泡沫体积测定间隔 1 s，测定达到该体
离子特异性效应对氨基酸型表面活性剂泡沫性能的
积所用时间，记为 t 100 （s），作为衡量该体系起泡性
影响。实验中共选用 4 种氨基酸型表面活性剂进行
的指标，时间越短，表明产品在水中的起泡性越好。
对比，其结构式如下所示： 将 1000 s 时泡沫的体积记为 V 1000 （mL），并以该数

据评价体系的稳泡性能，V 1000 越大，表明该体系的
稳泡性越好。

2 结果与讨论

2.1 MAS、MAP、MTS 和 MTP 的表面张力
在 25 ℃、pH=9（用 NaOH 调节，下同）条件
下，测定 MAS、MAP 以及 MTS、MTP 的表面张力
（γ）随其浓度（lgC）的变化曲线，结果如图 1、2
所示，其表面活性参数如表 1 所示。
临界胶束浓度（CMC）由表面张力与浓度对数
曲线转折点确定，得到 CMC 和 γ CMC 后使用吉布斯
吸附等温线方程（1）计算出表面活性剂分子吸附在