表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用

任俐萍

摘 要：表面活性劑具有特殊的化學(xué)性質(zhì)，能夠促進(jìn)發(fā)泡、乳化等過(guò)程，在食品、化工等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。其實(shí)，人類應(yīng)用表面活性劑的歷史十分悠久，能夠追溯到公元前兩千多年，人們利用草木灰和羊油成功研制出肥皂，用于清潔身體。而在我國(guó)農(nóng)村中，用草木灰洗滌含有油污的碗筷也是普遍的做法。但表面活性劑中有許多成分不可被自然降解，若大量流入水源，會(huì)產(chǎn)生一定的危害，需要嚴(yán)格控制用量。分析了表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并提出幾種表面活性劑的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：表面活性劑;化學(xué)結(jié)構(gòu);作用

油脂類有機(jī)物不能與水互溶，但在很多時(shí)候都需要促使兩者結(jié)合，從而去除油脂或者達(dá)到其他目的，隨著化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，能夠改變油水特性、達(dá)到分離或者混合目的的表面活性劑在生活中得到了廣泛的應(yīng)用，例如用于制作洗滌劑、洗衣液、洗發(fā)露等，去除餐具和衣物、頭發(fā)表面的油脂，或者用于制作化妝品，對(duì)肌膚起到滋潤(rùn)、防護(hù)和保濕作用。可以說(shuō)，表面活性劑已經(jīng)成為工業(yè)中必不可少的工具，但其對(duì)環(huán)境會(huì)造成一定污染，因此需要對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并進(jìn)行合理添加。

一、表面活性劑簡(jiǎn)介

分子表面含有疏水基團(tuán)或者親水基團(tuán)，其中與水結(jié)構(gòu)相似，或者基團(tuán)化學(xué)鍵與水的H-O鍵相似的物質(zhì)大多數(shù)易溶于水，而與水結(jié)構(gòu)相差較多、化學(xué)鍵也大不相同的則不溶于水。所謂表面活性劑，指的就是能夠改變?nèi)芤后w系的界面狀態(tài)、使原本不相溶的物質(zhì)能夠互溶、或者分離兩種相融物質(zhì)的化學(xué)藥劑，它的分子結(jié)構(gòu)既有親水性也有疏水性，因此能夠與不同物質(zhì)相結(jié)合，達(dá)到去除或者聚合的效果。

二、表面活性劑的應(yīng)用

1.洗滌劑

洗滌劑可以說(shuō)是使用最為廣泛的表面活性劑，家家戶戶都會(huì)使用，它們存在于肥皂、洗潔精、洗衣液等生活用品中，例如制作肥皂的工藝流程是先利用油脂的反應(yīng)特性，以皂化反應(yīng)獲得高級(jí)脂肪酸，然后對(duì)其進(jìn)一步加工以減少油脂含量，再靜置、切塊包裝。在使用時(shí)，由于肥皂中含有表面活性劑，在經(jīng)過(guò)摩擦后它們會(huì)進(jìn)入油水混合液，其親水基與分散在水中的表面活性劑結(jié)合，使之能夠形成聚合物，然后用水沖洗，即可將表面活性劑與油脂一同清除。此外，為了使表面活性劑更好地發(fā)揮功效，時(shí)常添加輔助成分，例如在含磷洗衣粉中，有一定的磷酸鹽成分，磷酸根會(huì)與自來(lái)水中的鈣鎂離子結(jié)合，從而對(duì)環(huán)境造成污染，因此制造含磷洗衣粉時(shí)需要對(duì)其中的離子濃度進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算和控制，從而提高其清潔度，并防止雜質(zhì)干擾表面活性劑的作用。

2.化妝品的制作

人的皮膚有不同性質(zhì)，因此需要不同種類的化妝品，在制作時(shí)需要讓它們呈現(xiàn)油性或者水性，以起到保護(hù)皮膚、保持濕潤(rùn)的目的，添加表面活性劑就可以實(shí)現(xiàn)化妝品性質(zhì)的改變，使之形成膠束，包裹有效成分，完成乳化。但當(dāng)化妝品中的油性成分過(guò)多時(shí)，會(huì)影響化妝品的品質(zhì)和手感，同時(shí)無(wú)法起到保濕效果，對(duì)肌膚的防護(hù)作用明顯下降。因此在制作化妝品時(shí)，需要嚴(yán)格控制表面活性劑的劑量，對(duì)陰陽(yáng)離子數(shù)目進(jìn)行調(diào)控，使之保持中性，增強(qiáng)化妝品的防護(hù)作用。

除了化妝品外，洗發(fā)露和護(hù)發(fā)素也使用了表面活性劑，由于洗發(fā)時(shí)頭發(fā)之間會(huì)不可避免地產(chǎn)生摩擦，若表面活性劑中電荷量不平衡，就會(huì)在摩擦?xí)r致使頭發(fā)互相排斥，因此還需要注意平衡電荷，減少斥力作用。

3.表面活性劑型阻垢劑

目前，我國(guó)正在運(yùn)行中的油田一般使用燃煤注汽鍋爐，它們能夠以煤和重油、天然氣等作為燃料，降低開(kāi)采稠油的成本，為我國(guó)油田資源開(kāi)采事業(yè)提供了強(qiáng)大助力，但由于鍋爐爆管事故的頻繁發(fā)生所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失也是一個(gè)不容小覷的數(shù)字。爆管的根本原因是內(nèi)壁結(jié)垢，污垢附著在內(nèi)壁上，久而久之，會(huì)造成堵塞。此外，結(jié)垢現(xiàn)象還會(huì)降低設(shè)備與氣體、水體的接觸面，使得熱交換效率隨之降低，增加能源和電力的消耗，提升油田的開(kāi)采運(yùn)營(yíng)成本，消耗我國(guó)財(cái)力資源。為了減少甚至杜絕此類事故的發(fā)生，提升鍋爐系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，并減少無(wú)謂的經(jīng)濟(jì)損失，必須做好污水處理工作，防止大面積結(jié)垢現(xiàn)象的產(chǎn)生。阻垢劑能夠抑制無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢和沉淀，能夠保護(hù)設(shè)備的傳熱效果，并防止爆管。其中表面活性劑型阻垢劑乃是應(yīng)用廣泛、效果較好的一種，最常見(jiàn)的乃是有機(jī)磷系列阻垢劑，它能夠與油田污水中的Ca、Mg等離子結(jié)合形成合離子并分散，阻止它們聚合，合離子還能形成鏈條，被碳酸鹽晶體吸附且代替碳酸根的位置，利用置換反應(yīng)防止碳酸鹽晶體擴(kuò)大。同時(shí)它能夠使碳酸鹽失去晶核作用，改變其晶體結(jié)構(gòu)使之轉(zhuǎn)化為不易契合的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而抑制碳酸鹽晶體的生長(zhǎng)并將其轉(zhuǎn)化為疏松分散的物質(zhì)。

4.消毒殺菌劑

在醫(yī)藥行業(yè)中，表面活性劑還能制作消毒殺菌劑，這是由于細(xì)菌中都含有蛋白質(zhì)，它們的生物膜也主要是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，表面活性劑可以與蛋白質(zhì)膜進(jìn)行作用，使之失去活性甚至變質(zhì)，起不到防護(hù)效果，因此在手術(shù)前可以用一定濃度的表面活性劑對(duì)傷口進(jìn)行消毒或者用其制作殺菌藥劑。

三、結(jié)束語(yǔ)

表面活性劑幾乎不具備腐蝕性，且造價(jià)低廉，作用多樣，隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展，表面活性劑的使用會(huì)愈發(fā)廣泛，但在使用的過(guò)程中必須注意它對(duì)環(huán)境的污染并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，要在保護(hù)環(huán)境的前提下發(fā)展經(jīng)濟(jì)。

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編輯 張佳琪