(2-乙基己基)膦酸单(2-乙基己基)酯(H EHEHP,P507)是一种重要的酸性萃取剂。其钠盐具有两亲性,是一种阴离子表面活性剂,可单独形成胶团或与非离子表面活性剂形成混合胶团,把溶液中的某些金属离子和有机污染物同时配合和增溶。本研究探讨了NaEH EHP与聚丙烯酰胺在水溶液中的相互作用,为胶团的超滤分离提供实验依据。
1 实验部分
1.1 试剂
HEHEHP[P 507，（2-乙基乙酯）膦酸单（2-乙基已基）酯],中国科学院上海有机化学研究所生产,工业品,用中相微乳液法提纯,纯度达99%以上。
NaEHEHP,自制,浅黄色蜡状固体,纯度99%以上。
聚丙烯酰胺(PAM),上海化学试剂采购供应站分装厂产品。分子量大于3×106,水解度30%。水为二次蒸馏水。
1.2 实验方法
2 结果与讨论
2.1 PAM对萃取剂钠盐界面性质的影响
图1给出NaEHEHP水溶液的表面张力与浓度的关系,从图1
中曲线的折点即可得到CMC值。同法测得不同浓度PAM溶液中NaEHEHP的CMC值,列于表1。
从表1数据可看出,NaEHEHP的CMC为0.020mol·L-1,比较大,这说明胶团的形成不很容易。NaEHEHP的结构为分子带有一个“离子头”,两个憎水烷基支链,憎水支链的空间位阻和“离子头”的静动电斥力都不利于胶团的形成。PAM系水溶性大分子,溶于水后,大分子的亲水基团周围吸附了大量的水分子,形成较厚的水化膜,使大分子具有较大的水动力学体积,致使流动阻力大,宏观上表现出较大的粘度。
NaEHEHP溶液的CMC值随PAM浓度增大而改变不大,由此推测聚合物大分子吸附在胶团“界面”上,或分散在水中,对NaEHEHP胶团的内部影响很小。
2.2 粘度法研究NaEHEHP与PAM的相互作用
测定了浓度为
测定了NaEHEHP浓度分别为0.012,0.024,0.036,0.048mol·L-1的PAM溶液的粘度,其ηsp/CP与Cp的关系见图2(b)。在0.012mol·L-1NaEHEHP的PAM溶液中,ηsp/Cp与Cp的关系仍符合Huggins方程,其它三条线出现了反常现象。NaEHEHP的加入,降低了聚合物的粘度。但有趣的是在NaEHEHP为0.012mol·L-1时,ηsp/Cp的关系为线性,其它三条不再为直线。分析NaEHEHP的浓度,只有0.012mol·L-1小于其CMC值,而其它三个值皆大于CMC值。
小于CMC的NaEHEHP的加入,使PAM溶液粘度降低,而没表现反常现象,说明此浓度范围内,PAM没有与NaEHEHP结合,或者是结合的极少,对大分子形态的影响甚微。但是,NaEHEHP的加入,增加了体系中Na+与EHEHP-的浓度,它们均具有较强的水化能力,会夺取PAM分子周围的水化水,破坏水化膜,使PAM大分子链卷曲,水动力学体积减小,从而表现
出流动阻力降低,粘度下降。
大于CMC的NaEHEHP的加入,体系的粘度表现出反常现象,在PAM浓度较稀的范围内,萃取剂钠盐的浓度越大,溶液粘度的反常现象越甚。此现象与Lewis等对SOS-甲基纤维素体系及徐桂英等对十二烷基磺酸钠-PAM体系的研究结果颇为相似。他们均认为离子型表面活性剂可以结合到聚合物分子链上,带有电荷的大分子链在溶液中处于舒展状态,当PAM浓度降低时,聚离子链上被固定的反离子减少,大分子链上的净电荷增多,导致ηsp/Cp增大,所以ηsp/Cp与Cp的关系出现反常,即产生电粘效应。NaEHEHP浓度越大,PAM分子链上结合的NaEHEHP越多,静电斥力越大,电粘效应越甚。说明NaEHEHP与PAM发生了相互作用。
柔顺且具有较高极性基团的聚合物可与完整的表面活性剂胶束在胶束的极性区发生缔合。可以推断NaEHEHP与PAM的相互作用是柔顺性较甚的PAM分子链缠绕在EHEHP-胶束周围,形成了PAM-EHEHP-胶束聚集体。这种缠绕并不影响阴离子表面活性剂的自聚,即CMC值。但荷负电的胶束使PAM分子链伸展,体系被稀释时该聚集体间的静电斥力增大,从而表现出粘度反常现象。PAM的浓度较大时,大分子链本身的柔顺性使其蜷缩成团,不易缠绕在EHEHP-胶束上,故电粘现象不发生或不明显。
3 结论
NaEHEHP为阴离子表面活性剂,其CMC为0.020mol·L-1,PAM的加入对其影响不大。NaEHEHP与PAM之间的相互作用发生在NaEHEHP的CMC以上,是柔性性较高的PAM分
子链缠绕在EHEHP-胶团周围,形成PAMˉEHEHP-胶团聚集体造成的。
