表面活性剂与工农业生产教学课件PPT.ppt

上节要点回顾,2、表面活性剂的化学结构与分类,3、表面活性剂的特性,4、表面活性剂的界面吸附,5、表面活性剂与乳化现象,6、cmc，kp点，浊点，hlb值,精细化学品化学,第五章 表面活性剂与工农业生产,5.1 洗涤剂工业与表面活性剂 5.3 表面活性剂与化妆品工业 5.4 表面活性剂在食品加工中的应用 5.6 表面活性剂与石油化学工业 5.7 表面活性剂在采矿、选矿和煤炭工业中的应用 5.9 造纸化学品中的表面活性剂 5.12 表面活性剂在农、林、牧业中的应用,5.1 洗涤剂工业与表面活性剂,洗涤剂按应用领域分为家用洗涤剂和工业用洗涤剂。,洗涤剂按去除污垢类型分为重垢型洗涤剂（多为固体型，如洗衣粉，它适合洗涤棉、麻制品），轻垢型（适合于洗涤毛、丝等精细纺织品）。,从环境保护的角度出发，科学技术界有时称生物降解性好的洗涤剂为软性洗涤剂，而生物降解性差的称之为硬性洗涤剂。,5.1.1 洗涤剂一般介绍,表面活性剂的洗涤作用,洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。,其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明：,a.水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。,b.加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。,c.污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分子占领。,洗涤剂通常是多成分复配物，除表面活性剂外，还有很多洗涤助剂和填料。下面以洗衣粉为例作简单介绍。 洗衣粉主要成分是表面活性剂（占5-30%）。现在用量最多的表面活性剂为烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚及其硫酸盐等，它们是去除污垢的主要成分，对污垢起润湿、增溶、乳化、分散和降低表面张力等作用。,5.1.2洗涤用表面活性剂的选择：,油污的去除过程主要服从增溶作用机理，能提高增溶空间结构的表面活性剂，有利于油污除去。,表面活性剂在水溶液中达到临界胶束浓度后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加并形成透明胶体溶液，这种作用即增溶作用。,如果污垢的去除过程主要服从乳化机理，选择适宜hlb值的表面活性剂就显得重要。非离子表面活性剂在低浓度下，去除油污和防止油污再沉积能力高于具有类似结构的阴离子型表面活性剂；此外，还由于它与离子表面活性的协同作用，也有利于增溶和乳化作用。因此，在洗涤剂配制中常配入一些非离子表面活性剂。,一种或多种液体以微滴状分散到另一种不相混溶的液体中所形成的多相分散体系，称为乳状液。这种形成乳状液的过程称为乳化。,阴离子和非离子表面活性剂适合作洗涤剂，而阳离子表面活性剂通常不宜作洗涤剂。 使用能发挥协同增效作用的复合型表面活性剂比用单一表面活性剂好。 在溶解度允许的限度内，表面活性剂的洗涤能力随疏水链增大而增高。 疏水链的碳原子数相同时，直链的表面活性剂比支链者洗涤能力强。 非离子表面活性剂浊点稍高于溶液的使用温度时可达到最佳的洗涤效果。 聚氧乙烯型非离子表面活性剂分子中聚氧乙烯链长度增大常导致洗涤能力下降。 两性表面活性剂和天然表面活性剂由于对皮肤刺激作用小，在自然界容易代谢，减少环境污染，因而作为洗涤剂越来越受到重视。,选择表面活性剂规律：,5.3 表面活性剂与化妆品工业,化妆品：是一类应用于人体，具有美化、清洁和保护肌肤、毛发、口腔等部位的精细化学品。,2007-1-27,化妆品相关科学图示,化学,美容学,医药学,营养学,生理学,化妆品,2007-1-27,化妆品对表面活性剂的要求,各种功能表面活性剂、防腐剂、香精和色素,油、水原料,化妆品,化妆品中使用的表面活性剂应对皮肤无刺激、无毒副作用,另外还要满足无色、无不愉快气味和稳定性高等要求。,多相分散体系,2007-1-27,表面活性剂在化妆品中的主要功能包括乳化、分散、增溶、起泡、清洗、润滑和柔软等。,2007-1-27,使非水溶性物质在水中呈均匀乳化而形成乳状液的现象称为乳化作用。乳化剂在化妆品中主要用于生产膏霜和乳液。,1) 乳化作用,目前用最广的是非离子型乳化剂，其原因是非离子型乳化剂安全、刺激性低。,2007-1-27,2)增溶作用,使微溶性或不溶性物质增大溶解度的现象称为增溶作用。在化妆品中增溶剂主要用于化妆水、生发油、生发养发剂的生产。,2007-1-27,3)分散作用,使非水溶性物质在水中形成微粒且呈均匀分散状态的现象称为分散作用。化妆品的分散系统包括粉体、溶剂及分散剂三部分。主要是使化妆品具有好的色调，能遮盖底色，有良好的使用感和防晒功效。,2007-1-27,4)清洁作用,作为清洁用的个人用品主要有香波、沐浴露和洗面奶等。除了要求具有清洁、发泡和润湿功能外，目前主要考虑的是对皮肤的温和性，这就要求表面活性剂不损伤表皮细胞，不对皮肤的蛋白质发生作用，不渗透或少渗透到皮肤中去，使皮肤油脂及皮肤本身保持正常状态。,2007-1-27,5)柔软和抗静电作用,护发素、润发一类的头发调理产品中，阳离子表面活性剂是主要的调理剂，它有很好的柔软和抗静电能力，在毛发柔顺调理剂中起着独特的作用。最普遍应用的阳离子表面活性剂是单烷基及双烷基季铵盐类，这类季铵盐对头发干梳、湿梳和去黏性效果很好。,2007-1-27,化妆品，不仅要有美容功效，使用起来还应有舒适柔和的感觉，这些都离不开表面活性剂的润湿作用。,6)润湿和渗透作用,2007-1-27,对皮肤的不利影响,化妆品对皮肤有刺激性的成分，给人体带来的多种危害。例如：皮肤角质化、过敏、黑变、粗糙、皮肤癌变等。,2007-1-27,化妆品的发展趋势是向疗效性、功能性和天然性方向发展。,2007-1-27,世界级化妆品品牌,1.法国 lancome(兰蔻),2.美国 esteel auder(雅诗兰黛）,镇牌之宝 睫毛膏 独特的刷头设计，层次分明，纤维超幼细，无人能及。其中，淡妆是首选de精密睫毛膏，晚装等场合首选3d立体睫毛膏。,镇牌之宝adbanced night repair (anr晚间特润修护露。创下全球每十秒销售一瓶的佳绩。,“如果你16年前已经用上了anr系列，那么十六年后的今天，你的皮肤依然和16年前一样细腻娇嫩。,2007-1-27,安热沙防晒露 spf30+ pa+,迪奥甜心 miss dior cherie,3. 日本 shiseido (资生堂）,亚洲最老牌的殿堂级化妆品，一优雅、品味、有效、安全而深入人心。,4. 法国dior(迪奥，cd）,经典与高贵是其代名词，如今， dior更是时尚和创新的代表之一。,2007-1-27,5. 法国 chanel （香奈儿）,以高级成衣起家。在美容领域最大的产品为香水。 镇牌之宝no.5 香水，性感女神梦露的那句”我，只穿no.5入睡，让这款女士香水名垂百年。,6. 美国 clinique（倩碧）,以过敏度低、不含香料、无刺激的护理理念闻名于世。 镇牌之宝护肤三部曲，秉承“洁面皂，化妆水，特效润肤乳”的组合。,2007-1-27,7. 日本sk-,高级保养品牌，其专利成分pitera，提取自米酒的天然酵母。 镇牌之宝护肤精华露（神仙水），内含高达90%以上的pitera，能调整肌肤的ph，帮助其恢复天然的水油平衡。,8.法国 biotherm(碧欧泉）,碧欧泉卓越的护肤功效，来自温泉中提取的精华petp(矿泉有机活性因子），富含多种微量元素、矿物质和蛋白质成分。 镇牌之宝活泉水分露，每一瓶都富含相当于5000l的温泉水中所含的petp。,2007-1-27,赫莲娜hr胶原蛋白弹力抗皱精华,伊丽莎白 雅顿 8小时润泽霜,9. hr( 赫莲娜）,品牌名字取自其创立者 helena rubinstein女士，她也是世界上第一家美容院的创立者，以“追求完美”著称。被欧莱雅集团收购后，成为该集团的科技先锋，以一流的抗皱、修复系列品德研制为长。,10.美国 ekizabeth arden (伊丽莎白 雅顿）,早在上世纪二十年代，它已经是一个全球知名的品牌，一度垄断整个高级美容护肤市场。 镇牌之宝8小时润泽霜，有“万能霜”的美誉。可用于脸、手、颈等部。滋润度持久而有效。,5.4 表面活性剂在食品加工中的应用,表面活性剂在食品中作为添加剂，它起调节、改良食品特性的作用；它还应用于食品加工过程中，有利生产进行。由于食品是人类赖以生存的物质，不论是以何种形式利用表面活性剂，要求其在产品中最终含量越低越好。选择时，不但需满足必要特性的要求，还需遵守有关的食品卫生法规。表面活性剂在食品中大部分是做为乳化剂。此外，作为增稠稳定剂，膨松剂，消泡剂和脱模剂等。,2007-1-27,抗粘剂41种,面粉处理剂7种,面团改良剂34种,洗涤去皮剂22种,乳化剂19种,加工助剂、消泡剂42种,澄清剂25种,脂肪结晶改良剂4种,1988年，世界卫生组织(who)和粮农组织共同批准在食品中允许使用的表面活性剂有:,2007-1-27,食品添加剂的一般要求:,1 毒理学鉴定，在限量范围内人体长期摄入无毒无害,2 能正常参与人体代谢或能被正常解毒排出体外,或不参与消化直接排出体外,不能在体内分解或与其他物质反应生成有毒物质,3 不能破坏食品营养，不能影响食品质量和风味,2007-1-27,4 应该在低剂量下长生相应效果,且不能用于掩盖食品腐败变质的缺陷,5 最好在达到效果后被除去不进入人体,6 添加后能被分析鉴定出来,2007-1-27,起泡剂,蓬松剂,2007-1-27,澄清剂,2007-1-27,增稠剂,乳化剂,色素,甜味素,5.6 表面活性剂与石油化学工业,钻井化学品,钻井用化学品主要用于配制钻泥浆。美国石油学会将钻井用化学品分16个大类，其10个大类都与表面活性剂有关。泥浆中所用的消泡剂、乳化剂、杀菌剂、增粘剂、稀释分散剂、降水失水剂、润滑剂、防腐蚀剂等都与表面活性剂密切相关。,表面活性剂用于采油过程,油田投产后需要多种化学药剂以维持正常生产和提高原油采收率，按其应用可分为驱油剂、固砂剂、堵水剂、破乳剂、乳化剂、降阻剂、缓蚀剂、粘土稳定剂、水质处理剂和酸化、压裂液等。在化学上它们分为无机物质、水溶性高分子和表面活性剂三大类，其中用量较大的是表面活性剂。表面活性剂能降低原油与亲水泥浆溶液之间的界面张力，从而使原油发生自乳化，改变油水溶液间的界面流变性，调节岩石孔的润湿性，便于石油排出。,（1） 驱油剂 采油通常可分为三个阶段。第1、2次采油的原理为物理方法采油，一般只能采出约30%原油；第3次采油为强化采油，其措施是用化学方法驱油，它可使原油采收率提高到80%-85%。作驱油剂的表面活性剂的品种很多，主要有石油磺酸盐、烷基或芳基磺酸盐和硫酸盐、聚氧乙烯型非离子表面活性剂，以及表面活性剂复配物等。 表面活性剂驱油 表面活性剂驱油是在油层中注入表面活性剂水溶液的采油方法，所采用的表面活性剂hlb值在8-13范围内。常用的有木质素亚硫酸盐、脂肪酸皂、有机全氟化物、石油磺酸盐、烷在基芳基磺酸盐、烷基磺酸盐等。,碱水驱油 碱水驱油是利用原油中的环烷酸类与碱作用形成具表面活性的环烷酸皂类，这种采油方法成本低，但一般还需要加入一些辅助表面活性剂和水溶性高分子才更有效。 微乳状液驱油 微乳状液驱油是3次采油中一种较先进的方法，可使原油采收率提高到80%-90%。微乳状液驱油是微乳状液和水或油混溶，消除了油水间的界面张力，洗油效力极大地提高。这是提高采收率幅度最大的方法，但耗费表面活性剂量大，成本高。,（2）清蜡防蜡剂 原油流出后，由于压力和温度变化，油中石蜡会析出，堵塞输油管道。因此，需加入清蜡防蜡剂，保证正常生产，常用的清蜡防蜡剂是石油磺酸钙、烷基三甲基氯化铵、平平加、吐温等表面活性剂，它们在管壁和蜡晶上定间排列，形成极性表面层，原油析出的石蜡，便不能附着在上，达到清蜡防蜡目的。 （3）降粘剂 原油粘度过高，开采运输困难，加入表面活性剂可降低粘度。原油化学降粘分为乳化降粘和润湿降在粘两种方法。,表面活性剂用于原油破乳：,原油中的盐水与油形成稳定型的乳液，其原因是原油中含有树脂、胶质等天然表面活性物质，它们吸附在水珠的表面，形成界面而生成乳液。在乳化原油中加入表面活性剂后，它能强烈地吸附于油水界面同时顶出原来的保护层，并使沥青类物质分散，原有保护膜作用减弱，有利于破乳。,5.7 表面活性剂在采矿、选矿和煤炭工业中的应用,矿山作业除尘 浮选和矿粉富集 水煤浆制造,浮游选矿的起源,19世纪末期，有一位美国小学女教师，名叫凯莉艾巴瑟，有一天，当她想清洗原来装满黄铜矿的沾满油污的袋子时，他发现黄铜矿的小颗粒能附着在肥皂泡上而浮在水面上，这个偶然的发现，就是浮游选矿新技术的起源。,浮游选矿的定义,浮游选矿又称浮选，是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，按矿物可浮性的差异进行分选的方法。一般而言，从水的悬浮液中（称矿物和水的悬浮液为矿浆）浮出固体的过程称为浮选。,浮选的基础,经研究发现矿物的可浮性与其对水的亲和力大小有关，凡是与水亲和力大，容易被水润湿的矿物，难于附着在气泡上，难浮。而与水亲和力小，不易被水润湿的矿物，容易上浮。因此可以说，浮选是以矿物被水润湿性不同为基础的选矿方法。,浮选的一般过程,将矿石弄碎，和水、油一起放进槽内。包含有效成分的矿石小颗粒，就会被一层稀薄油膜包起来，不致被水弄湿。这时，在这种混合液中吹入空气，再用力搅拌，就会产