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肉豆蔻酰基氨基酸表面活性剂泡沫性能及其离子特异性效应

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精细化工 2021年第1期38卷 103-109页

作者：孙立杰姚开心李春瑞王钰昭刘畅瑶徐宝财北京工商大学轻工科学技术学院北京100048

采用吊片法和鼓气法分别测定两类表面活性剂——肉豆蔻酰基β-丙氨酸钾/钠(MAP/MAS)和肉豆蔻酰基牛磺酸钾/钠(MTP/MTS)的表面张力和泡沫性能,并研究添加无机盐和有机铵盐对MAS与MTS泡沫性能的影响。结果表明,两类表面活性剂的临界胶束浓... 详细信息

采用吊片法和鼓气法分别测定两类表面活性剂——肉豆蔻酰基β-丙氨酸钾/钠(MAP/MAS)和肉豆蔻酰基牛磺酸钾/钠(MTP/MTS)的表面张力和泡沫性能,并研究添加无机盐和有机铵盐对MAS与MTS泡沫性能的影响。结果表明,两类表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)与反离子类型相关,MTP的起泡性弱于MTS但稳泡性高于MTS;除四丁基溴化铵(TBAB)外,盐的添加均可显著提升两种表面活性剂的稳泡性,而对起泡性的影响不明显;添加阳离子对两种表面活性剂的泡沫性能的影响与其亲水基类型相关,MTS/盐体系的离子特异性效应比MAS/盐体系更为显著,其稳泡性在添加K+时达到峰值,而MTS/TBAB的消泡性能最为显著。

关键词：氨基酸型表面活性剂泡沫离子特异性效应牛磺酸盐

离子特异性效应对崩岗红土层土壤胀缩性能的影响机制研究

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离子特异性效应对崩岗红土层土壤胀缩性能的影响机制研究

作者：杨阳福建农林大学

学位级别：硕士

土壤水分变化导致崩岗土体中离子浓度发生变化,由于离子特异性效应会导致土壤内力发生差异,从而对土壤宏观力学性质产生影响。因此本试验以崩壁红土层土壤为研究对象,通过进行室内无荷膨胀和线性收缩试验,研究不同离子对红土层土壤胀缩... 详细信息

土壤水分变化导致崩岗土体中离子浓度发生变化,由于离子特异性效应会导致土壤内力发生差异,从而对土壤宏观力学性质产生影响。因此本试验以崩壁红土层土壤为研究对象,通过进行室内无荷膨胀和线性收缩试验,研究不同离子对红土层土壤胀缩性能的影响。计算并分析各离子对红土层土壤表面电化学性质的影响,结合不同离子体系下的土壤内力(范德华引力和静电斥力),与土壤胀缩性能相联系,从微观角度出发解释离子对红土层土壤胀缩性能的影响机制。结果表明:(1)NO、HPO和HPO浓度与红土层土壤无荷膨胀率之间存在着显著的指数递减关系,其拟合所得回归方程均符合:δ=ae(-x/b))+c。在离子浓度相同的情况下,红土层土壤无荷膨胀率整体趋势表现为HPO>NO>HPO。随着离子浓度的增大,土壤无荷膨胀率变化幅度表现为HPO>NO>HPO。(2)NO、HPO和HPO浓度与红土层土壤线性收缩率之间存在着显著的指数递增关系,其拟合所得回归方程均符合:δ=ae(x/b))+c。随着各离子浓度的增加,土壤体积收缩率均逐渐增加。在离子浓度相同的情况下,土壤的线性收缩率和体积收缩率整体趋势均表现为HPO>NO>HPO。随着离子浓度的增加,土壤线性收缩率与体积收缩率变化幅度均表现为HPO>NO>HPO。(3)根据红土层土壤在不同离子条件下土壤颗粒间静电斥力和范德华引力的变化可知,随着各离子浓度的降低,土壤颗粒间的静电斥力均逐渐增大。各离子体系下土壤的静电斥力均随土壤颗粒间距离的增大而降低。在离子浓度以及颗粒间距离相同的情况下,各离子体系下土壤的静电斥力大小为HPO>NO>HPO。土壤颗粒间的范德华吸引力随着土壤胶体颗粒间距离的增加而降低。当两个土壤颗粒相距较近时,颗粒间会产生非常大的范德华吸引力,可将周围相近的土壤颗粒牢固地结合在一起。随着红土层土壤中离子浓度的降低,土壤胶体颗粒间的静电斥力增加,以及水分的进入,导致土壤胶体颗粒间的距离增大,范德华吸引力因此降低,进一步增大颗粒间距,从而容易导致土壤颗粒发生分散,而颗粒的分散在宏观上的表现则为土壤膨胀。随着土壤中离子浓度的增大,土壤胶体颗粒间的静电斥力降低,以及水分的散失,导致土壤胶体颗粒间的距离减小,范德华吸引力因此增加,进一步减小颗粒间距,从而容易导致土壤颗粒发生聚集,而颗粒的聚集在宏观上的表现则为土壤收缩。土壤水分的变化会对离子浓度产生影响,而离子浓度的改变则会引起土壤内力的改变,从而对土壤膨胀收缩造成影响。

关键词：离子特异性效应崩岗土壤胀缩特性土壤电场

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蒙脱石纳米颗粒聚集中的离子特异性效应

土壤学报 2018年第3期55卷 673-682页

作者：刘汉燚刘新敏田锐李航李睿土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室西南大学资源环境学院重庆400715

原子力显微镜(AFM)是一种研究颗粒聚集与黏附力比较直观的显微工具。运用原子力显微镜观察测定了几种碱金属氯化盐溶液处理的蒙脱石颗粒在风干条件下的形貌图和黏附力。结果发现,蒙脱石颗粒聚集存在明显的离子特异性效应。在50 mmol L^(... 详细信息

原子力显微镜(AFM)是一种研究颗粒聚集与黏附力比较直观的显微工具。运用原子力显微镜观察测定了几种碱金属氯化盐溶液处理的蒙脱石颗粒在风干条件下的形貌图和黏附力。结果发现,蒙脱石颗粒聚集存在明显的离子特异性效应。在50 mmol L^(-1)的高浓度条件下,CsCl体系中蒙脱石颗粒聚集的高度、直径以及针尖与颗粒的黏附力均存在离子特异性效应,其序列满足LiCl离子特异性效应不明显。影响颗粒聚集中的离子特异性效应的主要因素为离子体积和量子涨落效应,在低浓度下量子涨落和体积效应作用弱,因此聚集行为差异不明显;在高浓度下离子体积和量子涨落贡献大,导致了不同离子体系下颗粒聚集体以及与针尖的黏附力差异增大。

关键词：原子力显微镜(AFM) 蒙脱石聚集离子特异性效应黏附力

黄壤颗粒表面离子吸附动力学中的离子特异性效应

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土壤学报 2018年第6期55卷 1450-1459页

作者：吴英博刘新敏李睿杜伟田锐李航西南大学资源环境学院土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室重庆400715

基于考虑离子非经典极化作用的离子吸附动力学模型,以可变电荷黄壤颗粒为代表材料,研究了锂离子(Li+)、钠离子(Na+)和铯离子(Cs+)在黄壤颗粒表面的吸附动力学特征,进一步计算了离子在土壤/水界面的扩散距离与表面电化学参数。结果表明:(... 详细信息

基于考虑离子非经典极化作用的离子吸附动力学模型,以可变电荷黄壤颗粒为代表材料,研究了锂离子(Li+)、钠离子(Na+)和铯离子(Cs+)在黄壤颗粒表面的吸附动力学特征,进一步计算了离子在土壤/水界面的扩散距离与表面电化学参数。结果表明:(1)Li+、Na+和Cs+在黄壤颗粒表面吸附仅存在一级动力学过程并存在明显的离子特异性差异,这种差异随着电解质浓度降低而增大;(2)离子非经典极化与体积效应的共同作用决定了离子在固/液界面的扩散距离,在较高浓度电解质中,Na+和Li+的离子体积和极化效应基本平衡,导致Na+和Li+离子间差异不显著,但Cs+由于强烈的非经典极化作用,扩散距离表现为:Cs+>Na+≈Li+;在低浓度电解质中,离子非经典极化作用占主导,扩散距离表现为:Cs+> Na+> Li+,表明离子扩散距离在低浓度下差异大,而高浓度下差异不显著;(3)离子扩散距离的差异导致固/液界面电位的不同,Stern电位、电荷密度和电场强度均受到离子扩散距离的影响,表面电位(绝对值)在各个浓度下均表现为:Li+> Na+> Cs+,说明表面电位仅受非经典极化作用的影响。本研究将对土壤/水界面反应理论的完善提供新思路。

关键词：离子吸附极化表面电位离子特异性效应电场

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崩岗土壤液塑限的离子特异性效应

森林与环境学报 2024年第4期44卷 387-394页

作者：黄碧妃钟洪林张越蒋芳市林金石黄炎和福建警察学院刑事科学技术系福建福州350007 福建农林大学金山水土保持科教园福建福州350002

为探究崩岗土壤液塑限的离子特异性效应,选取福建省长汀县河田镇一处稳定型崩岗的3个土层土壤(红土层、砂土层和碎屑层)为研究对象,用液塑限联合测定仪对不同离子(Li^(+)、Na^(+)和K^(+))盐溶液交换处理后的土壤液塑限进行分析。结果表... 详细信息

为探究崩岗土壤液塑限的离子特异性效应,选取福建省长汀县河田镇一处稳定型崩岗的3个土层土壤(红土层、砂土层和碎屑层)为研究对象,用液塑限联合测定仪对不同离子(Li^(+)、Na^(+)和K^(+))盐溶液交换处理后的土壤液塑限进行分析。结果表明,红土层的土壤塑限、液限和塑性指数均显著高于砂土层和碎屑层(P离子交换量以及高岭石含量呈正相关关系,其中,土壤塑限与黏粒含量和阳离子交换量呈显著正相关关系(P离子对碎屑层土壤液塑限的影响不显著。不同离子对同一土层土壤液塑限的影响不同,K^(+)交换处理后红土层、砂土层的土壤液塑限总体高于Li^(+)和Na^(+)交换处理,即较Li^(+)和Na^(+)而言,K^(+)可提高崩岗土壤液塑限。

关键词：崩岗离子特异性效应液限塑限塑性指数锂离子钠离子钾离子

离子特异性效应对月桂酰基谷氨酸钠泡沫性能的影响

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中国洗涤用品工业 2022年第9期 68-74页

作者：陈泽玉刘畅瑶王策徐宝财北京工商大学轻工科学技术学院北京100048

利用泡沫扫描分析仪(FOAMSCAN)采用鼓气法测定了月桂酰基谷氨酸钠(LES)在不同阳离子条件下的泡沫性能,对比了无机盐和有机盐对表面活性剂泡沫稳定性的影响,发现除四丁基溴化铵(TBAB)外,添加盐能够明显促进表面活性剂泡沫的稳定性,而对... 详细信息

利用泡沫扫描分析仪(FOAMSCAN)采用鼓气法测定了月桂酰基谷氨酸钠(LES)在不同阳离子条件下的泡沫性能,对比了无机盐和有机盐对表面活性剂泡沫稳定性的影响,发现除四丁基溴化铵(TBAB)外,添加盐能够明显促进表面活性剂泡沫的稳定性,而对起泡性的影响不明显,TBAB体现明显的消泡性。此外,盐的浓度同样对表面活性剂的泡沫性能有影响。实验结果表明,大部分盐随着浓度的增加,表面活性剂泡沫的稳定性先增加后减弱。

关键词：离子特异性效应泡沫氨基酸表面活性剂月桂酰基谷氨酸钠盐

黄壤颗粒表面离子吸附动力学中的离子特异性效应

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黄壤颗粒表面离子吸附动力学中的离子特异性效应

作者：吴英博西南大学

学位级别：硕士

离子在土壤/水界面的交换吸附是一个非常重要的物理化学过程。它不仅是土壤具有供应、保蓄肥力,对无机/有机污染化合物物具有一定自净能力和环境容量的根本原因,而且与土壤侵蚀、土壤团聚体的形成与稳定,以及土壤水分入渗和土壤物质迁... 详细信息

离子在土壤/水界面的交换吸附是一个非常重要的物理化学过程。它不仅是土壤具有供应、保蓄肥力,对无机/有机污染化合物物具有一定自净能力和环境容量的根本原因,而且与土壤侵蚀、土壤团聚体的形成与稳定,以及土壤水分入渗和土壤物质迁移等宏观现象的具有密切的关系。过去学者们提出了一系列描述土壤界面离子交换吸附模型。虽然土壤离子交换吸附的已有许多经验或半经验模型,然而离子交换吸附是由几种单一反应同时作用的复杂过程,因此离子界面反应复杂的微观机制很难用这些经验或半经验模型描述。近年来,土壤离子吸附机制研究方面取得了一些重要进展,包括:(1)离子在土壤颗粒表面的吸附是土壤强电场作用下的离子扩散与吸附过程;(2)弱静电力吸附和强作用力(静电和非静电)吸附过程的动力学描述等。以上进展仅仅基于恒电荷表面,然而自然界中土壤颗粒表面大多数为可变电荷表面,如各种金属氧化物、有机质及硅酸盐矿物等。因此离子在可变电荷表面的吸附研究对评估土壤/水界面电化学性质、颗粒间相互作用以及酸碱缓冲性能等提供重要的理论依据。本研究基于考虑离子非经典极化作用的离子吸附动力学模型,以可变电荷黄壤颗粒为代表材料,研究了Li、Na、Cs和H在黄壤颗粒表面的吸附动力学特征,进一步计算了离子在固/液界面的扩散距离与表面电化学参数,获得了H与Li、Na、Cs离子在扩散层与双电层的吸附选择性,并对碱金属离子在黄壤颗粒表面吸附存在特异性效应做出了解释,根据实验结果得出以下结论:(1)在pH=6.5条件(原液条件下的pH)和pH=4.0条件下,Li、Na和Cs在K饱和的黄壤表面的吸附均只存在一级动力学过程,并存在强烈的离子特异性效应。当电解质浓度为1×10 mol·L和1×10 mol·L时,平衡吸附量和吸附速率呈现为Cs>Li>Na;当电解质浓度为1×1044 mol·L时,平衡吸附量和吸附速率则呈现为Cs>Na>Li,表现为离子间差异随着电解质浓度降低而增大。对比pH=6.5与pH=4.0两个条件下碱金属离子的吸附动力学特征,发现pH=4.0条件下Li、Na和Cs的吸附量均小于pH=6.5条件下,说明H的存在对其在黄壤颗粒表面的吸附具有显著的抑制作用。(2)pH=4.0条件下H出现了强的零级吸附动力学特征,在浓度为1×10mol·L的Li/H、Na/H、Cs/H体系中,H的吸附动力学从零级向一级的转折点的出现时间分别为27min、18min和12min,在浓度为1×10 mol·L临界时间分别为54min、30min和27min,在浓度为1×1044 mol·L分别为45min、40min和30 min。结果表明在不同浓度下与H竞争强度为Cs>Na>Li,同一离子竞争能力随着浓度的增加而增大;并且H的零级吸附速率常数均保持在20mmol·min·m左右,可见Li、Na和Cs只影响H的强吸附时间对吸附速率影响很小。(3)通过对Stern层厚度的计算发现随着电解质浓度升高Stern层厚度减小,由于扩散距离受到离子非经典极化与空间位阻的共同作用的影响导致在高电解质浓度的体系中离子体积效应占主导,所以d>d>d,在低电解质浓度的体系中离子非经典极化作用占主导导致d>d>d,但由于Cs非经典极化作用远远强于Na和Li所以其Stern层厚度最窄。(4)对表面电化学参数的计算发现同一浓度不同电解质类型体系中,表面电位大小顺序为φ0(Li))>φ0(Na))>φ0(Cs)),说表面电位只受非经典极化作用影响,体积效应对其影响很小,并且pH=4.0条件下表面电位均小于pH=6.5条件下;两个条件下Stern电位(绝对值)整体上表现为φS(Li))>φS(Na))>φS(Cs)),但在1×10 mol·L的低浓度下为φS(Na))>φS(Li))>φS(Cs)),因为离子体积效应导致Stern层厚度不同所致,从而也证明了离子非经典极化与离子体积效应共同控制着离子-表面相互作用。(5)在扩散层中,Cs、Na和Li离子的吸附选择性均大于H,非经典极化作用越强的离子(如Cs)吸附选择性越大,表明扩散层中离子特异性效应主要受离子极化效应控制。在双电层中,Cs、Na和Li离子吸附选择性小于H(1×10mol·L的Cs/H除外),表明H的强吸附能力发生在Stern层中,且受到离子极化作用和体积效应的共同影响,由于H的选择吸附性更大说明在Stern层中碱金属离子的体积效应占主导。然而,在1×1044 mol·L的强电场体系中,极化作用最强的Cs吸附仍然稍强于H,表明尽管Cs的空间位阻使其在双电层中的吸附能力减弱,且H的配位吸附也使Cs吸附的竞争能力下降,但是Cs的非经典极化强烈增大了其吸附能力,足以克服体积效应。因此我们推测在黄壤颗粒表面,极化作用强的离子在强电场体系中可能形成类似配位吸附。本研究根据不同酸度条件下碱金属离子

关键词：离子吸附极化表面电位离子特异性效应电场

基于离子特异性效应调控聚电解质络合物水凝胶自修复性能（英文）

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Chinese Journal of Chemical Physics 2016年第6期 725-728+768页

作者：刘慧丽刘光明张广照中国科学技术大学化学物理系华南理工大学材料科学与工程学院

通过两步聚合法制备了甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MPTC)和苯乙烯磺酸钠(NaSS)聚电解质络合物(PMPTC/PNaSS)水凝胶,研究了基于离子特异性效应调控聚电解质络合物水凝胶的自修复性能.通过不同种类离子对PMPTC/PNaSS水凝胶的特异性掺杂... 详细信息

通过两步聚合法制备了甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MPTC)和苯乙烯磺酸钠(NaSS)聚电解质络合物(PMPTC/PNaSS)水凝胶,研究了基于离子特异性效应调控聚电解质络合物水凝胶的自修复性能.通过不同种类离子对PMPTC/PNaSS水凝胶的特异性掺杂,可影响水凝胶中聚电解质链间静电相互作用以及链的运动能力,从而控制水凝胶的力学性能以及自修复性能.结果表明,当掺杂阴离子从结构构造型的强水化离子变为结构破坏型的弱水化离子,聚电解质络合物水凝胶的自修复效率会逐渐增加.主要是由于结构破坏型阴离子可以更加有效地打开水凝胶中的离子键,提高聚电解质链的运动能力和自修复效率.

关键词：聚电解质水凝胶自修复离子特异性效应力学性能反离子

“生物炭—蒙脱石”混合胶体凝聚的离子特异性效应

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“生物炭—蒙脱石”混合胶体凝聚的离子特异性效应

作者：唐嘉西南大学

学位级别：硕士

土壤中的矿物、有机、微生物颗粒间的相互作用影响了土壤团聚体的形成、稳定与分散,进而影响了土壤系列宏观过程的发生。土壤胶体颗粒间的相互作用不仅受到离子浓度,化合价,pH等因素的影响,而且也会受到离子种类的影响,而表现出离子特... 详细信息

土壤中的矿物、有机、微生物颗粒间的相互作用影响了土壤团聚体的形成、稳定与分散,进而影响了土壤系列宏观过程的发生。土壤胶体颗粒间的相互作用不仅受到离子浓度,化合价,pH等因素的影响,而且也会受到离子种类的影响,而表现出离子特异性效应或Hofmeister效应。离子特异性效应在土壤体系中是普遍存在的。新的研究表明,源自于界面附近离子的强极化效应可能是离子特异性效应发生的内在本质。由于土壤颗粒带有大量负电荷,在其表面附近可以产生很强的静电场,而在这个电场中的吸附态阳离子将发生强烈的非经典极化。极化后的阳离子在表面所受到的作用力强度将远远超过该离子所受到的静电力,从而增强了阳离子屏蔽土壤颗粒周围负电场的能力,进而影响土壤颗粒之间的静电排斥力、水合排斥力和分子引力,最终影响了土壤颗粒间的相互作用和土壤颗粒的凝聚。生物炭是生物质材料在缺氧或绝氧环境中,经高温热裂解后生成的粒径在纳米至微米级的固态颗粒,而且其颗粒表面通常带负电荷。生物炭广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等,可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关注的热点问题提供解决方案。生物质热解生产的生物炭越来越受到社会各界的关注。随着生物炭在土壤中的应用越来越多,会形成和积累更多的纳米级生物炭,从而使其对环境的影响更加显著。生物炭颗粒一旦暴露在土壤中,就不可避免地与土壤矿物质接触。生物炭与矿物相互作用可能使土壤有机质进入生物炭-矿物复合体。矿物与生物炭的结合不仅提高了生物炭的抗氧化性,而且可以提高土壤团聚体的结构稳定性。由于生物炭颗粒与土壤矿物颗粒都带有负电荷,因而其颗粒表面及表面附近介质中都存在电场。因此,生物炭与矿物颗粒间的相互作用可能存在由离子非经典极化所引发的离子特异性效应。因此开展生物炭与黏土矿物颗粒相互作用的离子特异性效应研究,对于深入揭示生物炭与土壤颗粒间的相互作用机制、促进生物炭的合理利用都将具有重要意义。本文基于生物炭和蒙脱石胶体颗粒相互作用的动态光散射实验,通过测定不同阳离子条件下生物炭和蒙脱石混合胶体体系的凝聚动力学过程,阐明“生物炭-黏土矿物”凝聚的离子特异性效应,取得了以下研究结果:(1)单一矿物胶体蒙脱石凝聚过程中,离子特异性效应影响着凝聚速率、临界聚沉浓度和活化能。蒙脱石颗粒凝聚速率的Hofmeister序列为Li+Na+>K>Cs>>Ca。(2)500℃的生物炭胶体凝聚过程中,凝聚速率的Hofmeister序列为Li+离子特异性效应顺序为Li+/Na+/K+/Cs+离子特异性效应,具体表现为:凝聚过程中混合胶体凝聚体的生长速度的Hofmeister序列为Li+Na>K>Cs>>Ca。(5)“生物炭-蒙脱石”混合胶体颗粒表面带负电,不同离子存在时混合胶体颗粒平均ζ电位的Hofmeister序列为Li>Na>K>Cs>>Ca。(6)胶体凝聚的Homfeister序列与离子非经典极化的Hofmeister序列一致。综合上述结果,我们可得出以下结论:(1)添加生物炭能增强蒙脱石胶体悬液的稳定性;(2)“生物炭-蒙脱石”凝聚过程受离子特异性效应所支配;(3)离子半径越大,非经典极化率越高,离子在颗粒表面的吸附力越强,该离子屏蔽电场的能力就越强场,因此,离子界面反应中的离子特异性效应是胶体凝聚的离子特异性效应的原因。

关键词：生物炭蒙脱石离子特异性效应动态光散射