Page 118 - 《精细化工》2021年第1期

·108· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

泡沫起泡性的影响差别不大。 下降。表现为随添加阳离子的水合性逐渐减弱，体
+
（2）MTS/盐体系的稳泡能力遵循如下规律： 系的稳泡性先缓慢上升后又逐渐下降。其中，K 的
KCl＞NaCl＞RbCl＞CsCl＞LiCl；TMAB＞TEAB＞ 加入，使得稳泡性达到了峰值。
TPAB＞TBAB。 2.3.3 MAS/盐与 MTS/盐两种体系稳泡性对比
加入不同阳离子盐时两种表面活性剂泡沫稳定
表 4 MTS 以及 MTS/盐体系 t 100 和 V 1000 值 性的对比图如图 10 所示。
Table 4 The t 100 and V 1000 values of MTS/salt systems

MTS 系列 t 100/s V 1000/mL
MTS 122 17.80
MTS-LiCl 127 87.79
MTS-NaCl 124 92.29
MTS-KCl 125 95.98
MTS-RbCl 122 91.96
MTS-CsCl 126 88.91
MTS-TMAB 123 86.21
MTS-TEAB 125 86.15
MTS-TPAB 132 78.77

MTS-TBAB 128 6.22 图 10 MAS、MTS 加盐体系泡沫稳定性对比图
Fig. 10 Comparison diagrams of foam stability of MAS
无机盐体系中，碱金属阳离子的种类不同，泡 and MTS salt systems
沫的稳定性发生了变化，并且 KCl 稳泡性最好，这
与 MAS/无机盐体系是不同的。有机盐部分数据结 离子特异性效应对稳泡性的影响更为显著。由
果与 MAS/盐体系相似，但影响更加明显，其中 图 10 可见，无机盐的添加对两种体系的影响略有不
TBAB 的稳泡性最差，甚至低于未加盐体系。 同：随着添加阳离子由“硬”变“软”，MTS 体系的
具有较低电子密度的头基更倾向于与同样具有 稳泡性先升高后降低，而 MAS 体系的稳泡性则基本
较低电子密度、离子序列中水合性弱的反离子形成 无变化。MAS 与 MTS 之间最主要的差异在于其官能
相对紧密的离子对，属于弱水合阴离子的磺酸根基 团的不同，根据 VLACHY 等的排序可知，磺酸根和
团更容易与同样水合性差的阳离子形成离子对 [29] 。 羧酸根与实验中不同阳离子结合时结合强度顺序大
MTS 所具有的磺酸根电荷密度低，在图 5 中处于序 致是相反的 [23] 。当加入盐的阳离子由“硬”变“软”，
+
+
列的右侧，Li 在最左侧，Li 与 MTS 的磺酸根结合 MAS 与阳离子的结合强度是处于下降趋势的，而
+
+
+
+
强度最小，从而与 Na 、K 、Rb 、Cs 相比，对泡 MTS 的趋势是上升的。MTS/无机盐体系下，由于不
+
沫稳定性产生的影响最小。磺酸根对于 Rb 与 Cs + 同阳离子与头基的结合强度以及离子交换增多，最
+
的结合相对紧密一些。这意味着在加入 RbCl、CsCl 终表现为 K 的稳泡性最佳，这点在上一节中有提
的条件下，相较于加入其他几种碱金属阳离子，MTS 到；MAS/无机盐体系中，头基与阳离子的结合强度
+
+
+
的部分 Na 会更容易被 Rb 、Cs 替换下来。而阳离 下降，头基附近的离子交换也随之减少，表现为阳
子效应对于泡沫膜稳定性和膜厚的影响还在于头基 离子改变后泡沫稳定性并未有明显变化。
+
与其反离子的相互作用强度，从而会降低膜的稳定 有机盐体系下，MAS、MTS 均在 TPA 处出现
性和膜厚。不同阳离子的加入会导致反离子在头基 拐点，并在添加了 TBAB 后稳泡性大幅度下降。这
附近的交换。这种反离子与头基的作用越强，膜的 是由于四烷基铵盐在溶液中会破坏表面活性剂单体
稳定性和膜厚越低 [28] 。 间的氢键，由于自身的疏水性会吸附在气液界面处，
因而，不同于水合性较强的羧酸根头基，除简 影响表面活性剂在界面的排列，并且随着烷基链的
+
单的静电作用外，肉豆蔻酰基牛磺酸与阳离子的相 加长影响更加剧烈 [30] 。TBA 的疏水性破坏了表面活
互作用随着阳离子的水合性的减弱而逐渐增强。随 性剂单体间的氢键，进而破坏了其紧密的排列，增
着添加阳离子由“硬”变“软”，离子交换作用增强， 加了气-液界面空间位阻，降低了体系稳泡性；MAS
界面上阳离子浓度增加。起初离子对的形成促进了 体系与 MTS 体系的不同在于 TBAB 与磺酸基团之
表面活性剂在界面上的紧密排列，但过多的阳离子 间作用更强，使气-液界面排列更松散，更不利于泡
的进入，反而破坏了液膜中原本稳定的分子排布， 沫稳定存在。最终泡沫体积降低到 6.22 mL，表现为
从而使得表面活性剂的排列密度以及液膜的稳定性 消泡效果显著。