洗衣粉中表面活性劑的分析

1、洗衣粉中表面活性劑的分析      表面活性劑是一類非常重要的化工產(chǎn)品，它的應(yīng)用幾乎滲透到所有技術(shù)經(jīng)濟部門。世界上表面活性劑總產(chǎn)量的約 20用于洗滌劑工業(yè)，它是洗滌劑中主要活性成分之一，它的種類、含量直接影響洗滌劑的質(zhì)量和成本。因此，本實驗旨在通過洗衣粉中表面活性劑的分析，使學(xué)生初步了解表面活性劑的分離、分析方法。 一、實驗?zāi)康?#160;  1學(xué)習(xí)液-固萃取法從固體試樣中分離表面活性劑。   2學(xué)習(xí)表面活性劑的離予型鑒定方法。   3學(xué)習(xí)用紅外光譜法和核磁共振法測定表而活性劑的結(jié)構(gòu)。

2、 二、實驗原理   l表面活性劑的分離：洗衣粉除了以表面活性劑為主要成分外，還配加有三聚磷酸鈉、純堿、羧甲基纖維素等無機和有機助劑以增強去污能力，防止織物的再污染等。因此要將表面活性劑與洗衣粉屮的其他成分分離開來。通常采用的方法是液-固萃取法。可用索氏萃取器（Soxhlets extactor） 連續(xù)萃取，也可用回流方法萃取。萃取劑可視具體倩況選用95的乙醇、95的異丙醇、丙酮、氯仿或石油醚等。2表面活性劑的離子型鑒定：表面活性劑的品種繁多，但按其在水中的離子形態(tài)可分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑兩大類。前者又可以分為陰離子型、陽離子型和兩性型三種。利用表

3、面活性劑的離子型鑒別方法快速、 簡便地確定試祥的離子類型，有利于限定范圍，指示分離、分析方向。    確定表面活性劑的離子型的方法很多，在此介紹最常用的酸性亞甲基藍試驗。染料亞甲基藍溶于水而不溶于氯仿，它能與陰離子表面活性劑反應(yīng)形成可溶于氯仿的藍色絡(luò)合物，從而使藍色從水相轉(zhuǎn)移到氯仿相。本法可以鑒定除皂類之外的其他廣譜陰離子表面活性劑。非離子型表面活性劑不能使藍色轉(zhuǎn)移，但會使水相發(fā)生乳化；陽離子表面活性劑雖然也不能使藍色從水相轉(zhuǎn)移到氯仿相，但利用陰、陽離子表面活性劑的相互作用，可以用間接法鑒定。    3波譜分析法鑒定表面活性劑的結(jié)構(gòu)：

4、紅外光譜、紫外光譜、核磁共振譜和質(zhì)譜是有機化合物結(jié)構(gòu)分析的主要工具。 在表面活性劑的鑒定中，紅外吸收光譜的作用尤為重要。這是因為表面活性劑中的主要官能團均在紅外光譜中產(chǎn)生特征吸收，據(jù)此可以確定其類型，進一步借助于紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖可以確定其結(jié)構(gòu)。表面活性劑的疏水基團通常有一個長鏈的烷基，該烷基的碳數(shù)不是單一的，而是具有一定分布的同系物。該烷基的碳數(shù)多少和分布的狀況影響表面活性劑的性能。用紅外光譜很難獲得這方面的信息，而核磁共振譜測定比較有效。因為核磁共振氫譜中積分曲線高度比代表了分子中不同類型的氫原子數(shù)目之比，所以可用來測定表面活性劑疏水基團中碳鏈的平均長度。 三、實驗裝置和儀器設(shè)備

5、60;   1回流裝置    2蒸餾裝置    3紅外光譜儀    4核磁共振譜儀 四、試劑和器材試劑：95%乙醇，無水乙醇，四氯化碳，四甲基硅烷，亞甲基藍試劑，氯仿，陰、陽離子和非離子表面活性劑對照液器材：100ml燒瓶2個，25ml燒杯2個，5ml帶塞小試管2支，冷凝管，蒸餾頭，接受管，沸石，水浴，研缽，天平等 五、實驗步驟    1.表面活性劑的分離：（1）取一定量的洗衣粉試祥于研缽屮研細。然后稱取2g放入100ml燒瓶屮，加入3

6、0ml乙醇。裝好回流裝置，打開冷卻水，用水浴加熱，保持乙醇回流15分鐘。（2）撤去水浴。在冷卻后取下燒瓶，靜置幾分鐘。待上層液體澄清后，將上層提取的清液轉(zhuǎn)移到l0OmL燒瓶中（小心傾倒或用滴管吸出）。（3）重新加入20mL95的乙醇，重復(fù)上述回流和分離操作，兩次提取液合并。（4）在合并的提取液屮放人幾粒沸石，搭裝好蒸餾裝置。用水浴加熱，將提取液中的乙醇蒸出，直至燒瓶中殘余12ml為止。（5）將燒瓶屮的蒸餾殘余物定量轉(zhuǎn)移到干燥并已稱量過的25mL的燒杯屮。（6）將小燒杯置于紅外燈下，烘去乙醇。 稱量并計算表面活性劑的百分含量。計算公式如下：    

7、0; 洗衣粉中表面活性劑的含量=(W1-W2)/Q×1OO%      其屮 Q稱取的洗衣粉的量(g)； Wl空燒杯的重量(g)， W2-裝有表面活性劑的燒杯重量(g)。    2表面活性劑的離子型鑒定     （1）已知試祥的鑒定:      ·陰離子表面活性劑的鑒定:    取亞甲基藍溶液和氯仿各約lmL，置于一帶塞的試管中，劇烈振蕩，然后放置分層，氯仿層無色。將濃度約1的

8、陰離子表面活性劑試樣逐滴加入其中，每加一滴劇烈振蕩試管后靜置分層，觀察并記錄現(xiàn)象，直至水相層無色，氯仿層呈深藍色。      ·陽離子表面活性劑的鑒定：    在上述試驗的試管中，逐滴加入陽離于表面活性劑（濃度約1），每加一滴劇烈振蕩試管后靜置分層，觀察并記錄兩相的顏色變化，直至氯仿層的藍色重新全部轉(zhuǎn)移到水相。      ·非離子表面活性劑的鑒定：    另取一帶塞的試管，依次加入亞甲基藍溶液和氯訪各約lmL，劇烈振

9、蕩，然后放置分層，氯仿層無色。將濃度約 1的非離于表面活性劑試樣逐滴加入其中，每加一滴劇烈振蕩試管后靜置分層，觀察并記錄兩相顏色和狀態(tài)的變化。     （2）未知試樣的鑒定：      ·取少許從洗衣粉中提取的表面活性劑，溶于23mL蒸餾水中，按上述辦法進行鑒定和判別其離子類型。      ·取適量（約10 mg）洗衣粉溶于 5mL蒸餾水中作為試樣，重復(fù)上述操作，觀察和記錄現(xiàn)象。以考察洗衣粉中的其它助劑對此鑒定是否有干擾。 &

10、#160;   3表面活性劑的結(jié)構(gòu)鑒定（1）紅外光譜測定 按照所用紅外光譜儀的操作規(guī)程打開和調(diào)試好儀器。用液膜法制樣測定其紅外光譜。在譜圖上標(biāo)出主要吸收峰的歸屬。制樣方法：用幾滴無水乙醇將小燒杯中的試樣（提取物）溶解，將試樣的濃溶液滴在打磨透明的溴化鉀鹽片上，置于紅外燈下烘去乙醇。（2）核磁共振氫譜的測定：按照所使用的核磁共振儀的操作規(guī)程調(diào)試好儀器，并測1HNMR譜。配制樣品的方法：在烘去溶劑的試樣（提取物）中加入約1ml的四氯化碳，攪拌使其充分的溶解。小心將溶液轉(zhuǎn)移到核磁樣品管（直徑為5mm）中，溶液高度約為 30mm，然后滴加23滴TMS（四甲基硅烷）的四氯化碳溶液。蓋

11、好蓋子，振蕩，使其混合均勻。（3）譜圖解析紅外吸收峰的歸屬峰號峰位置(cm-1)峰強度*對應(yīng)官能團1   2   3   *峰強度可用符號表示：s一強，m一中強，w一弱。 核磁共振譜信息峰號化學(xué)位移(ppm)積分線高度質(zhì)子數(shù)偶合裂分結(jié)構(gòu)信息1     2     3     根據(jù)已確定的離子類型以及紅外，核磁譜圖提供的信息，通過查閱資料推測其可能結(jié)

12、構(gòu)，然后查閱紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖驗證。 六、思考題1為什么用回流法進行液-固萃取時，燒瓶內(nèi)可不加沸石？蒸餾時是否也可以不加沸石？2. 本實驗是否可用索氏萃取器提取洗衣粉中的表面活性劑？試將回流法與其作一比較。3. 本實驗中，紅外光譜制樣時為什么要用無水乙醇作溶劑？用95的乙醇行不行？4在核磁共振氫譜的測定中，加四甲基硅烷門（TMS）的作用是什么？ 附錄  常見表面活性劑的紅外特征吸收表面活性劑由疏水基和親水基兩大部分組成，它們的類刑和結(jié)構(gòu)決定表面活性劑的性質(zhì)。大部分表面活性劑的疏水基是碳氫基團，主要有以下三類：1. 脂肪族碳氫鏈（飽和或不飽和），通常是C18C18。2.

13、芳香族烴基（單環(huán)或多環(huán)）。3. 烷基芳烴基（如烷基苯類）。親水基的種類很多，主要由它們決定表面活性劑的種類，以下兩張表分別列出了表面活性劑中常見的親水基團及其在紅外光譜中的特征吸收帶：                        表一  表面活性劑中常見的親水基團親水基的類型親水基團陰離子型羧酸鹽-COOM+，磺酸鹽-SO3M+，硫酸酯鹽-OSO3M+，磷

14、酸酯鹽-PO32M2+，乙醇胺類*M主要是Na+，K+，NH4+陽離子型伯、仲、叔胺鹽，季胺鹽RnH4-nA（n:14）砒啶鹽兩性型氨基酸，甜菜堿非離子型聚乙二醇（或稱聚氧乙烯醚）-(C2H4O)nH多元醇（如甘油，丙二醇，山梨糖醇，氨基醇等） 表二 表面活性劑中常見親水基團的紅外吸收帶基團振動形式吸收帶（cm-1）-COOvasvs16101540  b.s14701370  b.m-s-SO3vasvs11901180  b.v.s10601030  b.m-s-OSO3vasvs12701220  b.v.s11001060  b.m-s-OPO3vP=OvPOC12501220  b.s10601030&