表面活性劑在β-2CaO_SiO2界面吸附行為熱力學(xué)與電化學(xué)研究.pdf

1、表面活性劑加入到氧化鋁燒結(jié)熟料的溶出系統(tǒng)中，可顯著降低因二次反應(yīng)造成的氧化鋁損失，但對(duì)其作用機(jī)理的研究尚缺乏深入探索。本文選取可用于工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯酸鈉（PAAS）和聚乙二醇(PEG)為研究對(duì)象，探討了β-2CaO·SiO2對(duì)PAAS、PEG和兩者1∶1混合添加劑的吸附行為，同時(shí)根據(jù)Gibbs吸附公式計(jì)算吸附對(duì)界面張力的影響，并通過(guò)電性變化規(guī)律探討PAAS和PEG的界面吸附行為，為表面活性劑的篩選提供理論指導(dǎo)。
　　PAAS在β-

2、2CaO·SiO2上的吸附等溫線呈“L”型，發(fā)生飽和吸附，符合Langmuir單分子層吸附模型，原因在于PAAS中-COO基團(tuán)間的靜電斥力導(dǎo)致分子舒展結(jié)構(gòu)導(dǎo)致β-2CaO·SiO2表面發(fā)生單分子層吸附。PEG在β-2CaO·SiO2的吸附等溫線呈典型的“S”型，符合Freundlich方程，發(fā)生多分子層飽和吸附，分子通過(guò)醚氧鍵（-O-）形成氫鍵吸附在β-2CaO·SiO2顆粒上同時(shí)PEG分子鏈尾端-OH可形成分子間氫鍵相連，高濃度時(shí)吸附

3、量急劇上升可歸因于分子間的氫鍵作用導(dǎo)致分子發(fā)生聚集。PAAS與PEG為1∶1混合使用時(shí)，吸附等溫線和吸附模型均不改變，但由于PAAS配位鍵形成對(duì)PEG吸附的增強(qiáng)作用，導(dǎo)致Freundlich方程中Kf較單組份相比明顯增大。同時(shí)，由于分子間作用導(dǎo)致等溫線向原點(diǎn)方向萎縮，也呈現(xiàn)飽和吸附的特點(diǎn)。
　　由Gibbs吸附膜公式得出β-2CaO·SiO2界面的π-σ曲線，表明活性劑可降低2CaO·SiO2的界面張力，且π-σ曲線變化趨勢(shì)與吸附

4、等溫線呈現(xiàn)一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系，飽和吸附時(shí)界面張力趨于穩(wěn)定，分子間占據(jù)面積得到最大壓縮。
　　PAAS在β-2CaO·SiO2上吸附導(dǎo)致ζ-電位和吸附顆粒等電點(diǎn)(pHIEP)均降低，這與2CaO·SiO2表面-COOCa配位鍵形成有關(guān)，同時(shí)分解產(chǎn)物XPS發(fā)現(xiàn)Ca2p、Si2p和O1s結(jié)合能變化絕對(duì)值均大于分析誤差(±0.2eV)，因而PAAS在β-2CaO·SiO2上發(fā)生化學(xué)吸附，吸附產(chǎn)物為內(nèi)層絡(luò)合物。PEG的吸附作用對(duì)ζ-電位和吸附顆