2.2 溫度對(duì)氨水表面張力的影響

不同溫度下的氨水表面張力值見圖3。

圖3 不同溫度下氨水的表面張力

由圖3可知，隨著溫度增加，氨水表面張力均呈下降趨勢(shì)。當(dāng)氨水濃度為5%時(shí)，其表面張力在20.5℃為67.6mN/m，45℃時(shí)為61.4mN/m；濃度升高至20%，在20.5~45℃范圍，氨水表面張力由63.6mN/m降至56.3mN/m，降幅為11.48%。根據(jù)測(cè)試濃度氨水表面張力變化趨勢(shì)特點(diǎn)，將其分為三個(gè)階段:較低氨水濃度(5%和10%)整體變化趨勢(shì)一致，在20.5~25.5℃時(shí)，下降幅度較大，分別下降2.51%和2.56%；25.5~35℃，表面張力下降趨勢(shì)變緩；35~45℃，表面張力下降幅度增加，降幅達(dá)4.66%和4.82%。而較高氨水濃度(15%和20%)的表面張力值在前兩個(gè)階段下降趨勢(shì)與較低濃度氨水保持一致，但降幅偏大，在35℃以后，氨水表面張力值降幅趨于平緩。

溫度的升高導(dǎo)致分子運(yùn)動(dòng)加劇，在平衡位置振動(dòng)幅度增大，分子間距增大，分子引力減弱，擴(kuò)散速度加快；另一方面，熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能較大的分子能克服液體間的分子引力蒸發(fā)，氣液兩相間的密度差減小造成分子的引力減小，表面位能降低，致使反應(yīng)液表面張力減小。由圖3可知，35℃時(shí)氨水濃度對(duì)表面張力的影響最大，此溫度下氨水濃度由5%升至20%時(shí)，溶液表面張力值下降6.8mN/m，降幅為10.56%。

2.3 表面活性劑對(duì)氨水表面張力的影響

不同表面活性劑及添加量對(duì)氨水表面張力的影響見圖4。

圖4 不同表面活性劑及添加量對(duì)氨水表面張力的影響

由圖4可知，添加少量表面活性劑，會(huì)使氨水溶液的表面張力顯著降低。添加表面活性劑后溶液內(nèi)一部分表面活性劑分子自動(dòng)聚集于氨水表面層定向排列，其兩性基團(tuán)在氣液界面層大量鋪展。因表面活性劑親水基與水分子的親和力比周圍水分子間的親和力更強(qiáng)，使界面不飽和力場(chǎng)得到某種程度的補(bǔ)償，從而使氨水表面張力顯著降低。當(dāng)表面活性劑濃度達(dá)到一定值后，溶液表面張力變化幅度減小，最終趨于穩(wěn)定，此時(shí)溶液表面層中的表面活性劑已達(dá)到臨界膠束濃度(CMC)。

由圖4可知，在表面活性劑含量處于0~1.4mg范圍內(nèi)，CAB-35對(duì)氨水表面張力的降低幅度最為顯著，且在含量為0.6mg時(shí)基本達(dá)到臨界膠束濃度，添加量為1.4mg時(shí)，含CAB-35的氨水溶液表面張力值為36.8mN/m，降幅高達(dá)44.83%。而SDS則在含量為0.8mg時(shí)達(dá)到臨界膠束濃度，其余3種表面活性劑在此范圍內(nèi)未曾達(dá)到。含ACS-12的氨水表面張力降幅除在0~0.25mg范圍內(nèi)略高于含APG0810的氨水表面張力降幅之外，其對(duì)表面張力值的削弱影響最不顯著。

氨水中表面活性劑含量在0~0.2mg范圍內(nèi)，含SDS的氨水表面張力降幅僅比含CAB-35的氨水表面張力降幅小。0.1mg時(shí)，LHSB和APG0810降低氨水表面張力的幅度相同(5.10%)，繼續(xù)升高表面活性劑添加量，相同濃度下含LHSB的氨水表面張力降幅均比含APG0810的氨水表面張力降幅大。當(dāng)含量大于0.8mg時(shí)，氨水溶液表面張力值降低幅度的大小關(guān)系為CAB-35 > LHSB > APG0810 > SDS > ACS-12。

添加量1.4mg時(shí)，含LHSB和APG0810的溶液表面張力值分別為48.0，48.5mN/m，下降28.04%，27.29%；含SDS和ACS-12的溶液表面張力分別下降了14.4，12.0mN/m，降幅為21.59%，17.99%，均小于44.83%。故實(shí)際應(yīng)用中可優(yōu)先選取CAB-35。

3 結(jié)論

(1)室溫下，隨著氨水濃度的增加溶液表面張力值呈下降趨勢(shì)，當(dāng)濃度升至6%時(shí)，溶液表面張力值下降5.5mN/m；而濃度從7%升高至25%，表面張力值僅降低5.3mN/m。溶液表面張力越小，液體在鉑金板上浸潤(rùn)的高度越高，潤(rùn)濕性能越好。

(2)隨著溫度升高，不同濃度下的氨水表面張力值均呈下降趨勢(shì)，且下降過程可分為3個(gè)階段。溫度小于35℃時(shí)，各濃度下前兩階段下降趨勢(shì)相似，降幅先大后小；35~45℃范圍，5%和10%的氨水表面張力值降幅增加，而15%和20%的氨水表面張力值降幅減小，并趨于穩(wěn)定。

(3)不同含量的SDS、ACS-12、LHSB、APG0810和CAB-35表面活性劑均能使氨水溶液的表面張力顯著下降，其中，同含量下含有CAB-35的氨水溶液表面張力值降幅最大。