摘要：在室溫下，用滴重法測(cè)定不同濃度的表面活性劑—ATMP（氨基三甲叉膦酸）、IDPA（亞氨基二甲叉膦酸）及PAA（聚丙烯酸）水溶液的表面張力，發(fā)現(xiàn)表面活性劑的阻垢性能、緩蝕性能、協(xié)同效應(yīng)與其表面張力之間存在著一定的關(guān)系。測(cè)定添加表面活性劑后水的表面張力的變化，將有助于預(yù)測(cè)表面活性劑在工業(yè)水處理方面的應(yīng)用。

評(píng)定藥劑對(duì)水質(zhì)穩(wěn)定作用的大小或復(fù)合配方的優(yōu)劣，一般需經(jīng)過多次旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)、靜態(tài)阻垢試驗(yàn)及最后動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)。為節(jié)省時(shí)間和人力物力，我們探索了用測(cè)定表面張力的方法，去初步預(yù)測(cè)藥劑或復(fù)合配方的阻垢性能和緩蝕性能的可能性。

表面活性劑的表面張力與其濃度、pH值及含碳的原子數(shù)等因素有關(guān)。本文測(cè)定了聚羧酸化合物PAA及有機(jī)多元膦酸化合物ATMP、IDPA的表面張力與其濃度的關(guān)系，利用這種關(guān)系可以預(yù)測(cè)水質(zhì)穩(wěn)定藥劑或復(fù)合配方的阻垢性能和緩蝕性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

我們用滴重法測(cè)定ATMP、IDPA及PAA在不同濃度下的表面張力，然后測(cè)定對(duì)應(yīng)濃度下它們的靜態(tài)阻垢性能和緩蝕性能，以便找出表面張力與其阻垢性能和緩蝕性能之間的關(guān)系。對(duì)在較低濃度的復(fù)合配方也進(jìn)行了上述測(cè)定。

通過對(duì)表面張力的研究，來探討表面活性劑對(duì)另一表面活性劑，或添加劑對(duì)表面活性劑的影響有著重要的意義。這種研究有助于搞清表面活性劑復(fù)配的基本規(guī)律，以獲得較佳的復(fù)合配方。

1.1 液體密度的測(cè)定

在用滴重法測(cè)定表面張力之前，首先要測(cè)定試樣（待測(cè)溶液）的密度。

用蒸餾水標(biāo)定比重瓶的體積，再測(cè)定出同體積試樣的質(zhì)量后便可求得待測(cè)溶液試樣的密度。

將比重瓶洗凈烘干，帶塞稱重（稱準(zhǔn)至0.0002克）。將剛煮沸并冷卻至室溫（25±0.1℃）的蒸餾水注滿比重瓶，裝好后立即浸入（25±0.1℃）的恒溫水浴中，用濾紙擦去溢出毛細(xì)管外的水，控制水位在比重瓶的刻度處，靜置15~20分鐘后取出，并擦干稱重。然后以試樣代替水，操作同上。將所測(cè)得的數(shù)據(jù)代入下列公式即可求得在（25±0.1℃）下試樣的密度ρ。

公式 (1)

ρ = (m? + A) / (m? + A) * ρ?

式中：

m? — (25±0.1℃) 時(shí)，裝滿比重瓶所需試樣的質(zhì)量；

m? — (25±0.1℃) 時(shí)，裝滿比重瓶所需蒸餾水的質(zhì)量；

ρ? — (25±0.1℃) 時(shí)，蒸餾水的密度；

ρ — (25±0.1℃) 時(shí)，待測(cè)試樣的密度；

A — 校正系數(shù)，可通過下式求得：

公式 (2)

A = V * ρ_空氣

式中，V是待測(cè)試樣或蒸餾水裝滿比重瓶的體積，ρ_空氣是空氣的密度。

1.2 表面張力的測(cè)定

測(cè)定表面張力的方法有：（1）滴重法；（2）環(huán)法；（3）吊片法；（4）最大氣泡壓力法；（5）滴外形法（停滴法及懸滴法）。本文采用芬蘭Kibron公司生產(chǎn)的Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀（基于最大氣泡壓力法）來測(cè)定表面張力。

最大氣泡壓力法的原理是通過測(cè)量浸入待測(cè)液體的毛細(xì)管尖端產(chǎn)生氣泡所需的最大壓力來測(cè)定表面張力。該最大壓力與液體的表面張力成正比，并通過儀器的傳感器和內(nèi)置算法直接計(jì)算得出表面張力值。使用Delta-8型儀器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同濃度溶液表面張力的快速、自動(dòng)測(cè)量。測(cè)量在（25±0.1℃）恒溫條件下進(jìn)行。

對(duì)表面活性劑PAA、ATMP測(cè)定了加入Ca2?（1 mg/ml， pH=10~10.2，取10ml用蒸餾水稀釋至100ml，則溶液中含100mg/l）、HCO??（4mg/ml， pH=4，取10ml用蒸餾水稀釋至100 ml，則溶液中含400mg/l）和未加入Ca2?、HCO??兩種情況下溶液的表面張力。還測(cè)定了經(jīng)一步合成得到的IDPA(Ⅰ)、IDPA(Ⅱ)（僅合成的最終溫度不同）加入Ca2?（同上）、HCO??（同上）后溶液的表面張力。測(cè)定結(jié)果列于表1、表2中。