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在石油化工行业，采油污水、溢油事故以及炼油废水等对水资源产生严重的污染。新疆是石油资源丰富而水资源相对匮乏的地区，在石油化工行业中实现减排等环保措施具有重要的现实意义。油水分离是石油污水处理过程中的重要环节之一，其中涉及到很多水-油界面的基本问题。因此，研究表面活性剂和水-油界面的作用机理对开展含油污水处理过程中油水分离工作具有重要的意义。 中国科学院新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室科研人员运用二次谐波（SHG）方法探测了常用表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）和十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）等在十六烷-水界面的吸附动力学过程。科研人员发现以疏水长链离子为主的初始吸附过程，在无其他离子干扰的情况下，通过SHG强度的变化和表面活性剂浓度的依赖关系，可以有效地估算表面活性剂在界面的吸附自由能，随后产生对离子和疏水长链离子共同吸附过程。这两个过程和十六烷-水乳液Zeta电位表征结果一致，其中初始吸附过程在之前的实验中尚未被观测到，这些结果证明了SHG方法研究表面活性剂在水-油界面吸附过程的灵敏性和可靠性。 此外，科研人员还利用此方法分析了两种油溶性表面活性剂油酸和油胺在十六烷-水界面的吸附过程，并计算得到了相应的吸附自由能，首次揭示了表面活性剂从油相吸附到界面的吸附动力学过程。研究人员通过SHG信号随十六烷-水体系离子强度的变化分析了界面SHG信号来源于界面电场存在下水分子的取向。因此，通过SHG方法表征常用表面活性剂在水-油界面的吸附动力学过程，分析界面离子组成和结构，为进一步探测表面活性剂和水-油界面的作用机理提供了新的思路。 该研究成果已于近期发表在J. Phys. Chem. C上。 相关工作得到国家“青年千人计划”、国家自然科学基金、中国科学院“百人计划”、新疆维吾尔自治区科技创新人才培养工程-杰出科技青年人才项目等的支持。 表面活性剂在十六烷/水界面吸附过程示意图 论文链接 |
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