一种表面活性剂临界胶束浓度的检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种表面活性剂临界胶束浓度的检测系统及方法，检测系统包括原液罐、蠕动泵、乳胶管、超滤膜、超滤液罐、检测器、数据运算器和数据显示器，其中：待测表面活性剂溶液储存在原液罐经蠕动泵泵出，通过乳胶管通过超滤膜经滤液出口进入超滤液罐，检测器对超滤液中表面活性剂进行检测，检测信号通过数据运算器输出到数据显示器上，当超滤液中表面活性剂物化参数趋于稳定时，且与原液物化参数有明显的差异，此时超滤液中的待检测表面活性剂浓度，即为表面活性剂临界胶束浓度，此发明专利技术方法可靠、灵敏度高，适用于阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，检测系统包括原液罐、蠕动泵、乳胶管、超滤膜、超滤液罐、检测器、数据运算器和数据显示器，其中：待测表面活性剂溶液储存在原液罐经蠕动泵泵出，通过乳胶管通过超滤膜经滤液出口进入超滤液罐，检测器对超滤液中表面活性剂进行检测，检测信号通过数据运算器输出到数据显示器上，当超滤液中表面活性剂物化参数趋于稳定时，且与原液物化参数有明显的差异，此时超滤液中的待检测表面活性剂浓度，即为表面活性剂临界胶束浓度，此专利技术方法可靠、灵敏度高，适用于阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂。【专利说明】
本专利技术涉及表面活性剂临界胶束浓度技术，尤其涉及一种基于超滤膜分离原理的表面活性剂临界胶束浓度检测系统及方法，属于表面活性剂领域。
技术介绍
表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性:一端为亲水基团，另一端为憎水基团。表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度(criticalmicelle concentration cmc)。表面活性剂的表面活性源于其分子的两亲结构,亲水基团使分子有进入水中的趋势，而憎水基团则竭力阻止其在水中溶解而从水的内部向外迁移，有逃逸水相的倾向。这两种倾向平衡的结果使表面活性剂在水表富集，亲水基伸向水中，憎水基伸向空气，其结果是水表面好像被一层非极性的碳氢链所覆盖，从而导致水的表面张力下降。表面活性剂在界面富集吸附一般的单分子层，当表面吸附达到饱和时，表面活性剂分子不能在表面继续富集，而憎水基的疏水作用仍竭力促使基分子逃离水环境，于是表面活性剂分子则在溶液内部自聚，即疏水基聚集在一起形成内核，亲水基朝外与水接触形成外壳，组成最简单的胶团。而开始形成胶团时的表面活性剂的浓度称之为临界胶束浓度，简称cmc。当溶液达到临界胶束浓度时，溶液的表面张力降至最低值，此时再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力不再降低而是大量形成胶团，此时溶液的表面张力就是该表面活性剂能达到的最小表面张力，用cmc表示。目前表面活性剂的临界胶束浓度的检测方法主要分为以下几种:1、表面张力用表面张力与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度增加而急剧下降，到达一定浓度(即cmc)后则变化缓慢或不再变化。因此常用表面张力-浓度对数图确定cmc。此方法简单方便，对各类表面活性剂普遍适用。2、电导率用电导率与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为临界胶束浓度。此法只限于测定离子型表面活性剂。3.染料法某些染料在水中和胶团中的颜色有明显差别的性质，采用滴定的方法测定cmc。此方法有时颜色变化不够明显，使cmc不易准确测定。4.浊度法非极性有机物如烃类在表面活性剂稀溶液(< cmc)中一般不溶解，体系为浑浊状。当表面活性剂浓度超过cmc后，溶解度剧增，体系变清。这是胶团形成后对烃起到了加溶作用的结果。 5.光散射法胶团为几十个或更多的表面活性剂分子或离子的缔合体，其尺寸进入光波波长范围，而具有较强的光散射，利用散射光强度-溶液浓度曲线中的突变点可以测定cmc。目前表面活性剂的临界胶束的检测方法普遍存在灵敏度偏低的问题，这主要是因为表面活性剂在达到临界胶束浓度后呈现出的是单分子-小分子聚集的胶束-大分子聚集的胶束的过程，而目前的检测手段多是针对大分子聚集胶束形成时的浓度进行检测，而形成小分子聚集的胶束的浓度则无法检测，这是因为此时溶液体系的物化性质并没有发生突发性的改变。本专利技术根据表面活性剂在溶液中的存在状态的变化，即表面活性剂分子大小的变化，采用超滤膜截留筛分的作用，对形成小分子聚集的胶束截留，根据溶液前后的溶液组成变化，判断表面活性剂的临界胶束浓度，这是目前的检测方法所不能达到的。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的缺陷，而提出一种检测灵敏度高的表面活性剂临界胶束浓度的检测系统及方法。一种表面活性剂临界胶束浓度的检测系统包括:原液罐、蠕动泵、乳胶管、超滤膜、超滤液罐、检测器、数据运算器和数据显示器，其中:待测表面活性剂溶液储存在原液罐经蠕动泵泵出，通过乳胶管通过超滤膜经滤液出口进入超滤液罐，检测器对原液和超滤液进行检测，检测信号通过数据运算器输出连接数据显示器。超滤膜的截留分子量为IKDa~300KDa。检测器为激光粒径检测器、内毒素检测器和紫外检测器中的I种或I种以上。检测器可以检测表面活性剂的浓度、粒径、折光度、吸光度的物化参数的I种或I种以上。表面活性剂临界胶束浓度的检测方法内容如下:I)、配制饱和的待检测表面活性剂溶液，检测器检测其物化参数，标记为原液Kig液；2)、选择超滤膜的截留分子量从高到低的原则，将原液置于原液罐中，在固定温度环境下，开启蠕动泵，原液经乳胶管进入超滤膜中，超滤液罐收集超滤液，检测器检测超滤液其物化参数K超滤液；3)、数据运算器计算超滤液中待检测表面活性剂的物化参数Ksa的差值或比值，将结果展现在数据显示器上；4)、当Keisa数值趋于稳定时，且Kiga有明显的差异，此时超滤液中的待检测表面活性剂浓度，即为表面活性剂临界胶束浓度；检测方法步骤4)中Kiga有明显的差异，二者的比值大于2或小于0.5。且其中Kgil?趋于稳定，与不同截留分子量超滤制备的超滤液中KgisaW比值在0.5~2之间。本方法适用于阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂。技术效果:本专利技术根据表面活性剂在溶液中的存在状态的变化，即表面活性剂分子大小的变化，采用超滤膜截留筛分的作用，对形成小分子聚集的胶束截留，根据溶液前后的溶液组成变化，判断表面活性剂的临界胶束浓度，这是目前的检测方法所不能达到的。从而实现了真实的表面活性剂临界胶束浓度的检测，此方法灵敏度高，可靠性好。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术系统的组成结构示意图，图中标号名称:1、原液罐；2、蠕动泵；3、乳胶管；4、超滤膜；5、超滤液罐；6、检测器；7、数据运算器；8、数据显示器。【具体实施方式】实施例1:本专利技术表面活性剂临界胶束浓度的检测系统的结构如图1所示，包括原液罐1、蠕动泵2、乳胶管3、超滤膜4、超滤液罐5、检测器6、数据运算器7和数据显示器8，其中:待测表面活性剂溶液储存在原液罐I经蠕动泵2泵出，通过乳胶管3通过超滤膜4经滤液出口进入超滤液罐5，检测器6对原液和超滤液进行检测，检测信号通过数据运算器7输出连接数据显示器8。本专利技术是在常规的超滤膜分离系统上，基于表面活性剂在溶液中的存在状态在超滤膜中的透过行为进行检测分析，实现的表面活性剂真实临界胶束浓度的计算。原液罐I为和超滤液罐5为常用的玻璃、塑料或金属类容器；蠕动泵采用默克密理博公司可调速蠕动泵；超滤膜4采用默克密理博公司的改良纤维素材质的超滤膜；检测器6采用天大天发公司生产的内毒素检测仪用于内毒素的检测，岛津公司生产的SPD-10AVvp紫外检测器用于有紫外吸收的表面活性剂检测、英国马尔文生产的Nano NS3600激光粒径检测器检测表面活性剂的粒径分布；数据运算器7内嵌数据比较处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面活性剂临界胶束浓度的检测系统及方法，其特征在于：检测系统包括原液罐(1)、蠕动泵(2)、乳胶管(3)、超滤膜(4)、超滤液罐(5)、检测器(6)、数据运算器(7)和数据显示器(8)，其中：待测表面活性剂溶液储存在原液罐(1)经蠕动泵(2)泵出，通过乳胶管(3)通过超滤膜(4)经滤液出口进入超滤液罐(5)，检测器(6)对原液和超滤液进行检测，检测信号通过数据运算器(7)输出连接数据显示器(8)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李存玉，彭国平，李贺敏，李红阳，郑云枫，
申请(专利权)人：南京中医药大学，
类型：发明
国别省市：