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研究生: 蘇啟明
Chi-Ming Su
論文名稱: 正十二胺、正壬醇界面活性劑之吸附動力學探討
Adsorption Kinetic of 1-Dodecylamine and 1-Nonanol
指導教授: 林析右
Shi-Yow Lin
口試委員: 王孟菊
Meng-Jiy Wang
陳立仁
Li-Jen Chen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 化學工程系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 正十二胺正壬醇動態表面張力吸附
外文關鍵詞: dodecylamine, nonanol, mixed surfactant, surface tension, dynamic surface tension
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  • 本研究探討正十二胺陽離子型界面活性劑(以下簡稱DDA)在氣-液界面及固-液界面的吸附行為。利用懸掛氣泡數位影像測量儀及表面張力計來量測DDA的動態暨平衡表面張力,並進而探討DDA的吸附行為。
    動態表面張力數據顯示,DDA水溶液在溫度為25oC,在張力為43.7 mN/m 有一plateau區域,推論可能是相變化的行為。在長時間的量測中,動態張力曲線先降至一最低點,而後回升至72 mN/m。我們猜測DDA界劑分子在水溶液本體相的濃度變得越來越低,推論是DDA界劑分子傾向吸附在石英表面。本研究藉由加入鋼珠或玻璃珠於水溶液中,並量測平衡張力的變化來計算DDA分子在鋼珠及玻璃珠的表面吸附量。
    另外,將DDA溶於乙二醇(以下簡稱EG)中,量測其動態表面張力及平衡表面張力,並比較其溶於水中與溶於EG中的不同。繼而使用Phase transition 理論模式來模擬描述其吸附動力學。
    本文之第三部份探討正壬醇的吸附動力學。輔以不同的吸附模式來模擬正壬醇的動態暨平衡表面張力。模擬結果顯示generalized-Frumkin模式最能描述其吸附行為。
    最後,本文探討聚氧乙烯系非離子型界劑CiEj以不同比例相互混合時,其動態表面張力之變化情形。藉由動態表面張力的實驗數據可獲知,在此混合界劑系統中,不論在哪種情況下,動態表面張力受表面張力較低的一方影響較大。


    This study investigates the adsorption kinetics of cationic surfactant 1-dodecylamine (DDA) and 1-nonanol. We measured the dynamic and equilibrium surface tension by using the pendant bubble tensiometer and surface tensiometer (CVBP-A3), then discussed the relaxations of surface tension different surfactant concentrations.
    There exists a plateau at surface tension γ = 43.7 mN/m in the dynamic surface profiles of aqueous DDA solutions at 25oC. This plateau phenomenon implies the existence of a phase transition for the DDA molecules adsorbed at air-water interface. Another novel phenomenon was also observed that γ(t) decreases from 72 mN/m (the surface tension of solvent) once the air-water interface been generated, reaches a minimum γ, then γ(t) increases with time. At the end of the adsorption process, γ(t) always comes back to 72 mN/m. This γ(t) data implies that the DDA molecules preferred to adsorbed on quartz surface instead of air-water interface, even DDA does adsorb on air-water surface. To clarify this point, we added a lot of glass or stainless steel beads in aqueous DDA solutions and measured their equilibrium surface tensions. The surface concentrations for DDA adsorbed on glass and stainless steel surface were then evaluated from the change of equilibrium based on the mass balance calculation.
    At the end of this study, DDA molecules were also dissolved in ethyl glycol (EG), and the dynamic and equilibrium surface tensions were measured to investigate the adsorption kinetics of DDA in EG.

    目 錄 中文摘要 I 英文摘要 II 目 錄 III 表 目 錄 V 圖 目 錄 VI 第一章 簡介 1 1.1 界面活性劑的特性 1 1.2 界面活性劑分類 3 1.3 有關正十二胺之文獻回顧 3 第二章 文獻回顧 5 2.1 氣-液界面吸附 5 2.2 質傳理論 7 2.2.1 Langmuir adsorption model 9 2.2.2 Frumkin and generalized Frumkin models 9 2.2.3 Phase transition models 12 a Henry-Frumkin 模式 13 b Langmuir-Langmuir 模式 14 2.3 表面張力之量測 15 2.4 固-液界面吸附 16 2.5 固-液界面吸附之應用 17 2.6 研究主題 18 第三章 研究方法 20 3.1 懸掛氣泡影像數位化測量儀 20 3.1.1懸掛氣泡法量測界面張力之理論 20 3.1.2硬體設備 22 3.2 表面張力計測量原理 25 3.3 其它儀器 26 3.4 實驗藥品 26 3.5 實驗方法 27 3.5.1 溶液配製 27 3.5.2 實驗流程 28 a 懸掛氣泡影像數位化測量儀 28 b 表面張力計 30 第四章 DDA吸附行為探討 32 4.1 以懸掛氣泡法量測DDA水溶液的表面張力 32 4.2 以表面張力計量測DDA水溶液的表面張力 36 第五章 DDA溶於EG在氣-液界面之吸附動力學 44 第六章 正壬醇在氣-液界面之吸附動力學 48 第七章 C10E8與C12E6混合界劑在氣-液界面之動態表面張力 52 第八章 結論與建議 54 8.1 結論 54 8.2 建議 55 參考文獻 56 表目錄 表1.1常見界劑親水基化學結構 3 表1.2常見界劑疏水基化學結構 4 表2.1不同模式之吸附等溫線及其狀態方程式 16 表2.2界劑在固液界面上的一些應用 18 表4.1鋼珠與玻璃珠以及石英的組成 36 表4.2 DDA吸附至石英cell表面的實驗數據整理 40 表4.3 DDA吸附至pyrex表面的實驗數據整理 41 表4.4 DDA吸附至玻璃珠表面的實驗數據整理 42 表4.5 DDA吸附至鋼珠表面的實驗數據整理 43 表5.1 DDA溶於EG在25oC下以phase transition 模式模擬之最佳參數 45 表6.1以不同理論模式模擬正壬醇在氣-液界面吸附行為之最佳參數 49 表7.1 C10E8與C12E6之濃度及其混合比例 52 圖目錄 圖1.1界面活性劑基本結構 1 圖1.2界劑分子聚集情況與平衡表面張力隨界劑濃度變化情形。 2 圖2.1界劑吸附至乾淨界面的過程 6 圖2.2界劑從界面脫附的過程 6 圖2.3在壓縮單分子層時,各個階段的相變化情形 7 圖2.4界劑分子在次界面層與流體界面之間,其吸/脫附能障示意圖 12 圖2.5離子交換:由帶相同電荷的界劑分子取代了基材上的離子 17 圖2.6靜電作用:帶電的界劑分子吸附到相反電荷的基材表面上 17 圖2.7疏水基之間的吸引力:溶液中界劑分子的疏水基與已被吸附至基材上之 界劑分子的疏水基之間產生吸引力 18 圖3.1懸垂液滴的形狀及座標 20 圖3.2懸掛氣泡影像數位化量測儀(a)示意圖;(b)裝置圖 24 圖3.3表面張力計(Surface tensiometer, Face, CVBP-A3)之實驗設備圖 26 圖4.1 DDA吸附在乾淨空氣-水界面上之動態表面張力變化 32 圖4.2 DDA溶液經過時間增長的動態張力圖 34 圖4.3在不同濃度下,t’與該氣泡的最低張力之關係圖 34 圖4.4 DDA水溶液的pH值與濃度的關係 35 圖4.5 (a)DDA,不同濃度之動態表面張力;(b)平衡表面張力與濃度關係圖 36 圖4.6量測張力的各種狀態(a)cell, (b)cell+玻璃珠,(c)pyrex, (d)cell+鋼珠 37 圖4.7在各種狀態下測得的DDA平衡表面張力 37 圖4.8表面張力計所測量的DDA水溶液動態張力 38 圖4.9 cell與pyrex的界面吸附量與濃度關係圖 40 圖4.10粒徑分佈(a)玻璃珠及(b)鋼珠 41 圖4.11界面吸附量與原始濃度關係圖 (a)為Γ0 (b)為Γ1(10-10mol/cm2) 43 圖5.1 DDA溶於EG之動態表面張力實驗結果 44 圖5.2 DDA溶於EG之平衡表面張力與濃度的關係圖 45 圖5.3不同濃度DDA溶於EG之動態表面張力實驗結果 45 圖5.4 DDA in EG之擴散係數 47 圖6.1不同濃度下動態張力隨時間變化的情形 49 圖6.2不同濃度時,不同氣泡之實驗結果與各模式之模擬情形 49 圖6.3正壬醇之平衡表面張力與濃度關係圖,並以數種模式模擬之 51 圖6.4正壬醇的擴散係數 51 圖7.1 C10E8與C12E6混合界劑在不同比例之動態張力曲線 53

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    無法下載圖示 全文公開日期 2012/07/28 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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