界面活性剂之所以能降低液-液界面张力,主要是因为其亲水基和亲油基的结构特征,使其亲水基朝向水相、亲油基朝向油相,而其自身被界面相吸附,从而保证了界面自由焓处于最低状态。液-液界面吸附体系至少存在三个组分,液体1、液体2和溶质3(界面活性剂)将Gibbs公式用于该体系,有:
﹣dГ12=Q1d1+Q2dμ2+Q3dμ3 (3-26)
式中,Q1,Q2和Q3分别代表液体1、液体2和界面活性剂的吸附量。
若按照Gibbs划分方法,把界面定在液体1的表面过剩量为零处,则式(3-26)可简化为
﹣dГ12=Q2dμ2+Q3dμ3 (3-27)
在油-水体系中,各组分化学位总体上应符合Gibbs-Duhem方程,即
式中,xi为组分i的摩尔分数;上标(1)和(2)分别表示液相1和液相2。
联立求解上述三式,并考虑到dμ=﹣RT ln a,可得
此式过于复杂。若所讨论的体系满足以下假设之一。
(1)液相2无界面活性,即=0;(www.daowen.com)
(2)溶质和液体1在液相2中完全不溶解;
(3)溶质和液体1在两相中的物质的量之比相同。则式(3-29)可简化为
根据式(3-30)即可由界面张力的实验值计算界面活性剂的界面吸附量。严格来说,上述条件是很难满足的,但作为一种近似还是具有一定的参考价值的。
液-液界面的吸附等温线与溶液表面的相似,呈Langmuir型。图3-9示出了辛基硫酸钠在气-液和液-液界面上的吸附等温线。从图中可以看出,界面活性剂的液-液界面吸附等温线有以下两个特点。
图3-9 辛基硫酸钠在气-液和液-液界面的吸附等温线
液-液界面;* 气-液界面
(1)饱和吸附量较小;
(2)在低浓度区吸附量随浓度增加而上升的速度更快。
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