表面活性劑P42

1、第十五章 表面活性劑,第一節(jié) 概述,一、表面活性劑的概念 表面活性劑是分子中同時具有親水基團和疏水基團的物質(zhì)。“工業(yè)味精”。 能使液體的表面張力顯著下降、具有分散或聚集、起泡或增加溶解力的作用。,十二烷基苯磺酸鈉 洗衣粉、肥皂、洗潔精,肥皂之所以能去污，是因為它有特殊的分子結(jié)構(gòu)，分子的一端有親水性，另一端則有親油脂性，在水與油污的界面上，肥皂使油脂乳化，讓油脂溶于肥皂水中；原先不溶于水的污垢，因肥皂的作用，無法再依附在衣物表面，而溶于肥皂泡沫中，最后被整個清洗掉。,表面活性劑分子,二、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點,非極性烴鏈,極性基團,非極性烴鏈： 8個碳原子以上烴鏈 極性基團：羧酸、磺酸、硫酸、氨基

2、或胺基及其鹽，也可是羥基、酰胺基、醚鍵等。,第二節(jié) 表面活性劑的分類,根據(jù)分子組成特點和極性基團的解離性質(zhì)：,離子表面活性劑 非離子表面活性劑,陽離子表面活性劑,陰離子表面活性劑,兩性離子表面活性劑,表面活性劑,一、離子表面活性劑,起表面活性作用的部分是陰離子。 1、高級脂肪酸鹽： 通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸鹽 分類：一價金屬皂(鉀、鈉皂)；二價或多價皂(鉛、鈣、鋁皂)；有機胺皂(三乙醇胺皂) 應(yīng)用：具有一定的刺激性，只供外用。,（一）陰離子表面活性劑,2、硫酸化物： 通式：ROSO3-M+ 分類：硫酸化油(硫酸化蓖麻油稱土耳其紅油)；高級脂肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸鈉) 。 應(yīng)用：代替

3、肥皂洗滌皮膚；有一定刺激性，主要用于外用軟膏的乳化劑。,（一）陰離子表面活性劑,3、磺酸化物： 通式：RSO3-M+ 分類：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺的鈉；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸鈉，常用洗滌劑；烷基苯磺酸化物；膽酸鹽，如?；悄懰徕c。 應(yīng)用： 用作胃腸脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。,（一）陰離子表面活性劑,起表面活性作用的是陽離子，亦稱陽性皂。 1.結(jié)構(gòu)：主要是有機胺的衍生物，含有N5+。 2.特點：水溶性大，在酸性和堿性溶液中較穩(wěn)定具有良好的表面活性和殺菌作用。 3.應(yīng)用：具有很強的殺菌作用。苯扎氯銨(潔爾滅)；苯扎溴銨 (新潔爾滅),（二）陽離子表面活

4、性劑,分子結(jié)構(gòu)上同時具有正負(fù)電荷基團的表面活性劑，隨介質(zhì)的pH值可成陽或陰離子型，結(jié)構(gòu)和氨基酸類似。 最大優(yōu)點：適用于任何pH溶液，在等電點時也無沉淀。 性質(zhì)：起泡性良好、去污力亦強； 酸性水溶液中呈陽離子性質(zhì)，殺菌力很強，毒性小。,（三）兩性離子表面活性劑,在水溶液中不解離，以分子態(tài)存在。 1.結(jié)構(gòu)組成： 親水基團 (甘油、聚乙二醇、山梨醇)； 親油基團(長鏈脂肪酸、長鏈脂肪醇、烷基或芳基)； 酯鍵、醚健 2.性質(zhì)： 毒性，溶血作用較小，化學(xué)上不解離，不易受電解質(zhì)，pH值的影響；能與大多數(shù)藥物配伍，應(yīng)用廣泛（外用、內(nèi)服、注射）。,二、非離子表面活性劑,第三節(jié) 表面活性劑的來源及污染,洗衣粉、

5、洗發(fā)水、牙膏、肥皂、洗面奶等都含有大量的陰離子表面活性劑，隨著時間的推移大部分會被生物降解。 各類工廠如紡織、印染、造紙等行業(yè)廢水中也會排放大量的表面活性劑。 據(jù)中國權(quán)威部門統(tǒng)計，2000年洗滌用品總量達到360萬噸，其中合成洗滌劑將達到65.5萬噸。,1、表面活性劑對土壤環(huán)境的危害,在土壤上的吸附能夠改變土壤的物理化學(xué)性質(zhì)。 降低土壤粒子與溶液間的界面張力，導(dǎo)致原有顆粒更易濕潤，減小土壤團聚體的穩(wěn)定性。 改變土壤溶液的pH值，長期澆灌含表面活性劑水可使土壤pH值變化。,2、表面活性劑對水體環(huán)境的危害,當(dāng)表面活性劑的濃度達到1 mg/L時，水體就可能出現(xiàn)持久性泡沫，這些泡沫在水面形成隔離層，減

6、弱了水體與大氣之間的氣體交換，致使水體發(fā)臭，妨礙水體生物處理的凈化效果 。 當(dāng)進入污水處理廠污水中的表面活性劑達到一定濃度時，會影響曝氣、沉淀、污泥硝化等諸多過程，飲用水中含有過多表面活性劑時會有不良的嗅和味，有油膩感。 富營養(yǎng)化。,3、表面活性劑對生物的危害,影響水體中的藻類和微生物的生長，破壞水生生物的食物鏈。 POD（過氧化物酶）是植物起主導(dǎo)作用的保護酶，它通過增加植物組織的木質(zhì)化程度、使細(xì)胞的通透性降低等方式來保護細(xì)胞，但當(dāng)植物處于逆境中超過生物體內(nèi)在的防御能力時，就會發(fā)生損傷。,遭受污染的魚類通過食物鏈進入人體，對人體內(nèi)各種酶產(chǎn)生抑制作用，影響肝臟和消化系統(tǒng)，降低人體對疾病的抵抗能力

7、。 表面活性劑可使鳥類和爬蟲動物的性別比例異常，降低動物機體免疫能力，影響其神經(jīng)系統(tǒng)。,表面活性劑對人體的影響主要可分為對皮膚的影響和進入體內(nèi)產(chǎn)生的影響兩方面： 對皮膚產(chǎn)生刺激作用，使表皮老化，產(chǎn)生一定程度的損傷，重者可引起表皮壞死、腐肉形成和斷裂； 在一定濃度下，表面活性劑使原本不該活化的酶被激活，而在高于一定濃度時，酶的活性又被抑制，打亂了人體正常的生理功能，,第四節(jié) 表面活性劑的降解,表面活性劑的降解一般包括生物降解法和光降解法。 完整的表面活性劑生物降解需經(jīng)歷3個過程：初級生物降解（母體分子結(jié)構(gòu)消失， 特性發(fā)生改變）；達到環(huán)境可以接受的程度（降解得到的任何產(chǎn)物不再導(dǎo)致污染）；最終生物降

8、解（完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等無機質(zhì)和代謝物）。,現(xiàn)在人們對 LAS（直鏈烷基苯磺酸鹽）的降解研究得最多，3種作用機理： 通過-氧化作用使烷基鏈上末端甲基氧化及通過-氧化作用或-氧化作用使長鏈分子斷開形成短鏈的磺基苯羧酸； 氧化開裂作用使苯環(huán)打開； 脫磺酸過程去除取代的磺酸鹽。,甲基氧化（W-氧化）：指疏水基團末端的甲基發(fā)生氧化轉(zhuǎn)變成羧基的過程。 RCH2CH2CH3 RCH2CH2CH2OH RCH2CH2CHO RCH2CH2COOH,-氧化：指表面活性劑分子中的羧酸在HSCoA作用下被氧化，使末端第二個碳鏈斷裂的過程。(P195),RCH2CH2CH2CH2COOH RCH2CH2CH2C

9、H2COSCoA+H2O RCH2CH2CH=CHCOSCoA+2H RCH2CH2CHCH2COSCoA OH (加H2O) RCH2CH2CCH2CSCoA+2H O O RCH2CH2CSCoA+CH3-C-SCoA O O,芳香族化合物的氧化：詳見p200（圖12.6） 脫磺化過程,GB/T 15818-2006 陰離子或者非離子表面活性劑生物降解實驗方法,光催化降解表面活性劑 光催化降解的優(yōu)點是成本低，反應(yīng)條件溫和，不會形成二次污染。許多難于生物降解的物質(zhì)都能通過光催化降解。降解率不高(80)。 光催化降解表面活性劑在今后的一段時間內(nèi)將是一個熱點。,降解利？弊？,正面效應(yīng)是表面活性劑

10、被去除，可使其它污染物作為協(xié)同代謝物被降解。負(fù)面效應(yīng)表現(xiàn)為： （1）表面活性劑降解產(chǎn)生的代謝中間產(chǎn)物的毒性可能比原有表面活性劑的毒性更大。 （2）表面活性劑作為優(yōu)先生物可利用的基質(zhì)被降解，從而延遲了土壤中其他有機污染物的降解。,綠色表面活性劑是指由天然或再生資源加工的, 對人體刺激性小和易于生物降解的表面活性劑，具有天然性、溫和性、刺激性小等優(yōu)良特點。 常見的綠色表面活性劑有-磺基脂肪酸甲酯(MEC)、烷基糖多苷(APG)、葡萄糖酰胺(APA)、醇醚羧酸鹽(AEC)、單烷基磷酸酯(MAP)、烷基葡萄糖酰胺(MECA)。,為了消除土壤中有機污染物，可用綠色表面活性劑使土壤中的有機污染物分散、增溶、乳化，使污染物在最短的時間內(nèi)實現(xiàn)生物降解，甚至完全消失。APG 的生物降解性良好, 在廢水廠模擬生物降解實驗中達到了OECD (歐盟)的要求。在生態(tài)學(xué)方面，APG對周圍動、植物的毒性很低, 在整個生命周期中對周圍環(huán)境產(chǎn)生的危害也很小。,第十六章 環(huán)境激素,環(huán)境激素：進入人體后能對人類的生殖系統(tǒng)產(chǎn)生惡性影響、導(dǎo)致遺傳疾病的發(fā)生、擾亂內(nèi)分泌的物質(zhì)。 繼臭氧層破壞、溫室效應(yīng)之后的第三大環(huán)境問題。,雌雄同體、生殖力下降、“陰盛陽衰”。 目前，與環(huán)境激素有關(guān)的物質(zhì)約有145種，多為人工合成的。 在這其中，雌激素是最重要的一類。（p271）,環(huán)境激素的作用機理 激素過少，失調(diào)；激素過多，亢進。 與