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(jiàn)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(jiàn)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?chē)肿娱g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(guò)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。