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本论文以双水相应用研究为背景,首先考察了传统阴离子表面活性剂一十二烷基硫酸钠(SDS)和带有相反电荷的阳离子表面活性剂包括传统阳离子表面活性剂一十二烷基三甲基溴化铵和偶联阳离子表面活性剂(12-3-12、C120H、C140H)混合体系双水相的相行为及性质。结果表明,在适当的条件下,偶联正离子表面活性剂-12-3-12、C120H、C140H和传统的正离子表面活性剂相似,能与负离子表面活性剂(SDS)混合形成平衡共存的双水相体系。但双水相的性质与传统表面活性剂双水相的性质有很大的差异。此体系中双水相区域为单一的阳离子表面活性剂双水相区域,且成相区内两表面活性剂混合比随溶液浓度改变基本呈线性变化。该混合体系双水相的成相时间较长,而且随着溶液浓度和混合比的变化而改变。形成双水相的表面活性剂最低浓度要求与混合体系的临界胶束浓度有关,临界胶束浓度越大,对应的形成双水相的表面活性剂最低浓度要求越高。对于疏水性较强的表面活性剂混合体系,由于两者相互作用较强导致乳白凝胶物甚至是白色沉淀出现,而引起双水相的缺失,提高体系温度可以获得双水相。
在此基础上,以CTAB/SDS/H20及Gemini/SDS/H20为研究对象,探讨了聚合物PEG对表面活性剂双水相性质的影响。研究表明,聚合物PEG的加入一方面可以改变溶剂的性质,另一方面影响正、负离子表面活性剂之间的相互作用,进而影响双水相相区的分布。此外,聚合物PEG的加入在较大程度上提高了溶液的粘度导致溶液中各种聚集体运动缓慢,达到平衡的时间相对较长,最终延长了双水相的成相时间。
在考察盐对聚合物/表面活性剂双水相体系(Gemini(12-3-12,2Br-)/SDS/PEG)性质的影响时发现,盐对12-3-12,2Br-/SDS/PEG体系双水相性质有重要的影响,首先体现在原有阳离子双水相区域(ATPS-C)的拓展(形成双水相的最低表面活性剂总浓度降低,两表面活性剂的配比范围加宽)且其具有向阳离子偶联表面活性剂含量增大的方向移动的趋势,加宽程度及移动幅度与阴离子半径的大小有关;其次是新双水相区域(ATPS-A)的出现,即盐的加入使原本缺失的阴离子双水相区域出现。盐的加入使形成双水相的时间及双水相达到平衡所需的时间均大大缩短。与无盐体系相比,含盐体系的双水相有更强的萃取作用。
对同时含有离子液体和表面活性剂的混合体系性质研究表明,离子液体C6[MIM]Br、C8[MIM]Br和币离子表面活性剂相似,它们也能与传统负离子表面活性剂十二烷基硫酸钠SDS混合水溶液在适当的条件下形成双水相。混合溶液性质随着离子液体中碳链的变化而表现出明显的差异;离子液体的取代烷基链长是双水相形成与否的重要影响因素,当烷基取代基的碳数大于或等于6时,双水相/才会形成。
特殊的复配体系离子液体(C8[mim]Br)/偶联阴离子表面活性剂(C12H25OOCCH2(COONa)-CH2(COONa)COOCl2H25.2Br/水在一定条件下也能够形成双水相,且双水相性质与传统正、负离子表面活性剂形成的双水相的性质相似。这些研究无论对于理论发展还是实际应用都将具有重大的意义。
此外,还以异丙醇及硫酸铵混合水溶液体系为研究对象,研究该体系双水相的相图及一些基本性质,为其进一步在萃取、分离方面的应用提供基础数据。