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    表面活性剂分子在气液界面发生吸附

    发布日期： 2023-03-13 00:00:00 来源： 翊成网络g 点击：

    表面活性剂分子在气液界面发生吸附，图7是表面活性剂分子在吸附过程中的示意图。浓度很稀时吸附量小，表面吸附分子较少，可以平躺在气液界面；随着浓度增高，在中等浓度，时表面吸附分子在溶液表面的取向性有较大的随意性，同时存在平躺、斜立和直立3种取向；当浓度继续增大到饱和吸附时，表面吸附分子逐渐向分界面靠拢，疏水基指向气相，亲水基指向体相形成直立状态较为紧密的定向排列；继续增大浓度到高浓度，表面活性剂溶液浓度过高会减弱与水分子间氢键的作用，降低了水合物生成的推动力，降低水合物生成速率。同时浓度过高也会使表面活性剂分子在成核初期阶段，大量的聚集于气液界面，阻碍了水合物进一步生成，这正是高浓度体系中，在初期阶段出现了短暂诱导期的原因。


    表面活性剂


    达到饱和吸附浓度时，可以有效地降低气液界面层的界面张力，使气体分子迅速地进入界面层并达到饱和状态形成气泡，在界面层上与水分子形成水合物晶核。在水分子与气体分子的作用下晶核表面开始形成水合物薄层，从而增加了2个界面：气体—水合物界面和水合物—水界面。当界面张力降到最低时，表面活性剂分子会在溶液中形成胶束。长碳链表面活性剂分子的胶束聚集数较多，形成的胶束较大，这些分子相互把疏水基靠在一起，亲水基指向外侧形成了球体，胶束模型如所示。

    溶液中的水分子与形成球面的亲水基结合，气体分子被包裹在空腔里，起到了良好的增溶作用。随着表面活性剂分子运动到气体—水合物界面与气体分子接触，增大了气液接触面积，从而提高了水合物的生长速率。当表面活性剂分子碳链长度较短时，胶束聚集数较少，无法形成球体胶束，不能有效地促进水分子与气体分子的接触。

    而此时溶液浓度正是饱和吸附浓度，吸附分子以较为紧密的直立状态定向的排列在界面上，在液面形成了一层致密的单分子膜，使得水合物仅仅在气—液界面上生成。随着界面处水合物的逐渐增多，会起到“固封”的作用，阻隔了甲烷气体分子与水分子之间进一步的传质，传热，使水合物生成速率逐渐降低，直至停止生成。


    标签

    硅酮结构胶
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