影响天然气水合物形成的添加剂研究综述本研究为国家973计划项目2009CB219500、国土资源部公益性科研专项200811014和天然气水合物118专项GZH200200201联合资助。
王力峰陆敬安梁金强
（广州海洋地质调查局广州510760）
第一作者简介：王力峰（1978—），男，博士，工程师，主要从事海洋地质和天然气水合物研究，E-mail:
摘要天然气水合物作为未来新的能源增长点，长期受到科研界和工业界的关注，有关该物质的添加剂研究正逐渐受到各个方面的重视。本文以综述的形式展示添加剂在天然气水合物研究过程中的重要性，主要侧重简单体系和表面活性剂的研究方向。前者在工业生产中具有广泛的应用前景，不但可有效降低管道阻塞，还可增加储气能力；后者在地质勘探中则解释了天然气水合物聚集成藏的模式之一，即海底世界中丰富的自养生物分泌的表面活性剂具有独立地加速水合物形成并稳定的特殊作用。
关键词天然气水合物添加剂简单体系表面活性剂
1前言
天然气水合物简称为水合物，由水分子组成的笼状构架包裹其他气体组成，通常在高压低温的环境下赋存，在自然界分布范围较广，尤其在海底大陆架区域资源量丰富[1]。目前发现的水合物站位样品化学成分分析表明，其包裹的气体主要以甲烷分子为主，并且储量巨大，科学界估计这些能源可能为已发现的常规能源的两倍，具有重要的能源战略研究意义，是当代地球科学和能源工业发展的热点[2]。水合物研究涉及新能源的勘查开发、温室效应、全球碳循环和气候变化、古海洋环境、海洋地质灾害、天然气运输、油气管道堵塞和军事防御等课题，并可能对地质学、环境科学和能源工业的发展产生深刻的影响。
天然气水合物添加剂研究是一项基础工作，为水合物后续开发利用提供基本物理化学参数。研究内容主要是测定添加剂对水合物稳定平衡的影响作用。早在上个世纪六十年代，工业界关注水合物仅是为了解决因其导致的油气输送管道和设备堵塞，在储气设备、管道中形成水合物堵塞影响生产，甚至造成管线乃至整个油井报废；随着科研界近些年对水合物不断加深认识，水合物添加剂研究逐渐成为核心的研究问题之一，未来的水合物矿产开采储运等将建立在其基础研究之上[3]。因此通过添加剂控制水合物的生成条件（温度、压力等），抑制或者加速水合物的形成，具有重要的实际意义。目前有关天然气水合物的添加剂研究可分为两大类，即以烷烃类为主的简单体系和实验室或者自然界的生物合成衍生物为主的表面活性剂体系。前者是工业界研究重点方向，其有利于解决天然气水合物管道阻塞和长距离天然气储运技术的突破；后者是科研界关注的重点，对于解决水合物海底富集成藏系统提供了一种可行解释方案。
2简单体系
作为新能源物质，天然气水合物所包裹的甲烷分子是最主要的经济产物，因此科研界和工业界的实验和勘探开采设计中假象对象多以烷类水合物为主。但是自然界中单纯的甲烷水合物比较少见，尤其以来自深层热分解气源的水合物，会含有其他的烃类或者简单分子，本节主要概述甲烷与其他烃类气体等组合共存时的形成稳定研究。
烷类体系
Englezos等[4]研究了三种不同组成比例的甲烷—乙烷混合物的三相平衡条件（图1），当压力＜ Pa下，随着混合物组成中甲烷含量的增加，在相同压力条件下水合物的平衡温度不断降低，在相同温度条件下压力不断升高，表明低压下甲烷水合物平衡温度比乙烷水合物平衡温度低，而甲烷水合物平衡压力比乙烷水合物平衡压力高。Sugahara等[5]单一乙烷组分水合物平衡中也证实了这一点。当压力＞ M Pa，温度＞290 K 时，在相同压力条件下乙烷水合物形成的温度比甲烷水合物的温度低。
图1 甲烷＋乙烷水合物三相平衡图（引自文献[4]） Phase Equilibrium for methane+ethane hydrates
Holder等[6]在研究中发现随着乙烷—丙烷混合物中丙烷摩尔分数的增加，相同温度下水合物平衡压力逐渐降低。在低压条件下随着烷烃摩尔质量的增加，烷烃水合物平衡温度逐渐升高，压力不断降低。即形成水合物烷烃的摩尔质量越大，其水合物稳定存在的范围越大。其中丙烷的摩尔分数＞时生成的水合物均为结构Ⅱ型；丙烷的摩尔分数＜15%时则为结构I型；当丙烷的摩尔分数介于两者之间时，低温生成的水合物为结构II型，而较高温度为结构Ⅰ型，但是在丙烷的摩尔分数为出现了异常，生成的水合物均为结构Ⅱ型。
二氧化碳体系
Adisasmito等[7]在研究甲烷—二氧化碳水合物的相平衡时发现（图2）：压力＜9 MPa时随着混合物中所含二氧化碳的摩尔分数的增加，等温下生成水合物的压力降低。而Sug-ahara等[5]却发现在压力约＞ MPa，温度＞ K 时，相同压力下二氧化碳形成水合物的温度更低，而在低于此温压条件下，其水合物形成温度比乙烷的低，比甲烷高。这表明了二氧化碳与甲烷形成水合物的难易程度顺序与压力有很大的关系，在利用二氧化碳置换自然生成的天然气水合物来进行天然气水合物开采时要考虑压力的因素。
Adisasmito等[8]又研究了二氧化碳对乙烷、丙烷、异丁烷和丁烷形成水合物相平衡的影响。随着体系平衡时气相中二氧化碳的含量的增加，相同温度下水合物平衡的压力逐渐降低。在相同温度体系平衡时并且气相中二氧化碳的含量相等条件下，水合物平衡所需的压力大小顺序为：乙烷＞丙烷＞异丁烷＞丁烷，这与不含二氧化碳的简单体系的变化规律是一致的，说明二氧化碳虽然使水合物的形成向高温、低压方向移动，但是并没有改变烷烃形成水合物的温度压力变化规律。
图2 甲烷＋二氧化碳水合物平衡等温线图（引自文献[7]） Isotherm diagram of methane+carbon dioxide hydrate
其他有机体系
Jager等[9]研究发现在2～14 MPa压力条件下，水—甲烷—1,4－二氧杂环己烷（C4H8O2）体系的水合物相平衡稳定性与水溶液相中1,4－二氧杂环己烷浓度密切相关（图3）。通过van-der-Waals和Platteeuw理论进行了模拟，液相的活度系数取决于水—1,4－二氧杂环己烷气液相平衡，实验结果和模拟结果取得了较好的一致性。当溶液中1,4－二氧杂环己烷浓度在1%～7%之间时，在相同温度下甲烷水合物的平衡压力最低。1,4－二氧杂环己烷浓度从7%增加到30%，在相同温度下甲烷水合物的平衡压力升高。这表明在利用二氧杂环己烷作为水合物形成的抑制剂时，要保证其添加浓度高于7%，这样才能取得预期的效果，否则，不但起不到抑制水合物生成的效果，还会起到促进作用。
醇类是常用的水合物抑制剂，甲醇可溶于烃类液体中且价格经济，是最为常见的抑制剂。Ng等[10]研究了甲醇对甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳形成水合物平衡条件影响发现，随着溶液中甲醇浓度的增加，形成水合物平衡温度降低，压力增高，水合物稳定存在的范围逐渐变小。
图3 甲烷＋1,4－二氧杂环己烷水合物平衡等温线图（引自文献[9]） Phase Equilibrium for methane+1,4-dioxane hydrates
Mooijer等[11]研究了添加剂为环状物质，例如形成结构II型水合物的四氢吡喃（THP）、环丁酮（CB）；形成结构H 型的甲基环己胺（MCH）以及可以形成结构I型和结构II型水合物的氟代烷：三氟甲烷和四氟甲烷等对水合物的稳定平衡影响。结果表明添加剂的使用均降低了水合物平衡的压力，伴随平衡压力的下降，水合物的储气量也有较大的降低。添加剂对水合物平衡压力的降低效应高低顺序为：四氢吡喃＞环丁酮＞甲基环己胺（MCH）＞三氟甲烷＞四氟甲烷，对储气量的降低效应顺序为：四氢吡喃＞环丁酮＝甲基环己胺（MCH）＞四氟甲烷＞三氟甲烷。
3表面活性剂
表面活性剂是第二次世界大战后随着石油化工的极速发展而兴起的一类新型化学品，由于其在工业中的广泛应用而具有“工业味精”的称号。能使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性，把具有表面活性的物质称为表面活性物质。在水中溶入某些物质时，水溶液表面张力发生变化，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等作用，达到实际应用要求。
为了提高天然气水合物的生成量，减少实验的合成等待时间，室内研究时会使用机械搅拌（m echanically stirring）装置作为辅助，缩短水合物的实验周期。水合物生成气多为难溶性的小分子物质，例如甲烷，水中溶解度较小，主要集中在水—气界面，随着实验进程中水合物的生成，界面上会形成一层薄幕，阻止水合物生成气进入液相中，进而阻碍了水合物生成量，延缓生成时间。虽然机械搅拌可加速水合物的生成速度，但是其生产成本、效率以及在深海开采过程中的技术难度限制其应用。首先，在自然状态下，水合物并没有外界加速搅拌过程促进大量生长；其次，在工业项目的储气过程中，过滤水合物与同时过冷条件下所产生的冰难以分离，增加此工艺流程必定消耗掉大量时间；最后，由于表层冰的存在必然促使机械搅拌的能量消耗上升，产生额外的开销。因此无论能源寻矿、还是储气环保，都需要有一个更加合适的水合物合成加速方式。
Kalogerakis等[12]进行了利用阴离子作为表面活性剂，提高气水合物的生成量从而提高效率的研究。此后这方面的研究得到了飞速发展。表面活性剂的研究也逐渐由人工合成制剂（synthetic surfactant）转如到自然界的生物制剂（biosurfactant）。
化学表面活性剂
Rogers等[13]进行了有关化学表面活性剂的对比试验研究。在没有添加表面活性剂的器皿中，经过5天时间仍然没有形成大范围的水合物。但是在添加特定表面活性剂之后，情况大有改变，很大程度上促进了天然气水合物的生成速度。在实验中加入浓度为282 ppm 十二烷基硫酸钠（SDS,sodium dodecyl sulfate）后，在先前的同样实验环境中，仅用3小时便形成了充满整个器皿的天然气水合物，时效性非常高（图4）。
图4 无表面活性剂5天后水合物器皿（左图）；有表面活性剂3小时后水合物器皿（右图）（引自文献[13]） Hydrates formed after 5 days without surfactant（left）;Hydrates formed after 3 hours with surfactant（right）
为了跟踪实验的进程和记录效率，全程除了测试温度压力等仪器外，还使用光纤做成的光学孔径检测仪（boroscope）研究天然气水合物在溶液内部生长情况。通过判断反射光的强度，可看到在液面内部任何位置都可形成水合物，由于其密度小于水的密度，很多快速形成的小的晶粒浮在水面上，当电荷消退后加速聚集强度，并不断地集附在不锈钢的内表面形成更大的絮凝状的固体，整个生长系统表现为对称形式。生成的水合物多以絮状结构漂浮在液面，天然气还可以不断渗透到这些组织继续与孔隙水反应，增大形成的质量。后期的计算处理显示，孔隙水几乎全部与天然气反应。上述的实验观察表明表面活性剂有效地把结构水（structured water）和天然气分别吸附在它的亲水基和亲油基两个区域，实际上形成了气水合物结核中心。
生物表面活性剂
虽然实验室中化学表面活性剂可以催化天然气水合物的生成，地质学家开始关注海底自养生物活性剂是否也能加速原位水合物的形成。研究表明水生微生物可分泌生物表面活性剂，该种物质除了可降解土壤中的有毒物质，还可以使水中难以溶解的碳有机质聚合成团。研究发现部分地区的水合物中吸附的天然气来自于生物，而微生物群落也多在水合物丘附近生存繁盛[14]。
目前来看，有三种生物表面活性剂值得研究它们对水合物的促进作用：
1）Surfactin该物质由枯草杆菌（bacillus subtilis）分泌，在医学上是一种非常有效的抗生素，同时具有抗血栓功能。
2）R ham nolipid该物质来自于绿脓杆菌（pseudom onas aeruginosa）分泌的物质，化工生产中用于洗面奶的应用。
3）E m ulsan该物质由醋酸钙不动杆菌（acinotobacter calcoaceticus）分泌，是良好的石油乳化剂，可大面积的清除海中石油污染。
其中surfactin和rham nolipid在水溶液中溶解量较低时可形成胶束；em ulsan（分子量几乎为106量级）不会形成胶束。以上三种物质皆为阴离子，可通过不同方式增加天然气水合物在孔隙介质中的生成速率，缩短了其合成诱导时间。
图5 表面活性剂促进水合物生长图（引自文献[13]） Hydrates for bentonite with rham nolipid
生物表面活性剂在无外界搅动情况下，可有效加速气水合物的生成，图5为在斑脱土中添加rham nolipid后天然气水合物的生成图片，在加入表面活性剂的一侧可看见白色的水合物大片存在，在没有添加表面活性剂的一侧则几乎没有水合物的存在。这个实验说明在同样的实验条件下，表面活性剂的确加速了水合物的合成速度以及产量。
在墨西哥湾获取的含有天然气水合物的泥层中，辨认出两种生物微生物，和，它们在天气水合物合成过程中所起的加速作用也已经得到证实。为了评定这些微生物在深海环境下对天然气水合物的影响，在实验室里培养了一段时间后，在培养集中获得了大量的surfactin，该物质目前是最有效的生物表面活性剂，实验证明其可使水的表面张力从72mN/m降到27m N/m，仅需要达到25ppm 浓度即可形成临界胶束浓度（CMC,critical micelle concentratio）。在低于CMC浓度时，水的表面张力对于水中surfactin浓度极其敏感，因此通过检测培养基中水的表面张力，利用W ilhelnlv Plate方法可跟踪水中的surfactin浓度。
培养基中的水表面张力变化以及表面活性剂的浓度变化逐渐增加，当surfactin浓度达到CM C时，水的表面张力降到了30mN/m，整个实验过程历时4天。培养完成后，sur-factin从培养基中分离，再经过蒸馏水的稀释后使其降低达到CMC浓度。实验的器皿被分成三个小格，分别盛有sand,kaolin/sand，和bentonite/sand三种孔隙介质（图6）。在使用含有90%甲烷、6%乙烷、4%丙烷作为气源密封加压后，可观测到天然气水合物在bentonite/sand的孔隙介质中大量生成，其他两种介质的生成量相对较小。这个实验表明了生物表面活性剂在浓度要求不是太高的情况下即可有助于生成天然气水合物，并且气水合物的生长栖息介质具有选择性，此特性的机理还可有待于进一步的研究。
图6 水合物形成对孔隙介质的趋向性（引自文献[13]） H ydrates show surface specificity for bentonite
同时作为对比实验研究，实验所使用的器材和过程基本相同，仅是天然气组分变为使用无机物的二氧化碳，正如预期的设想情况一样，由于二氧化碳对生物表面活性剂的亲油基的非亲和性，导致活性剂不能集中聚拢二氧化碳物质，因此不能有效地合成二氧化碳为客气体的气水合物。
促进机理
表面活性剂是碳氢化合物分子上的一个或几个氢分子被极性基团取代而构成的物质。因此它的分子构成一般由极性基和非极性基构成，具有不对称性。极性基容易溶于水，具有亲水性质，所以称为亲水基；非极性基很难溶于水，易溶解于非极性的溶剂中，例如油类等，具有亲油性质，故称为亲油基。表面活性剂分子具有“两亲结构”，而且水是极强性液体，当表面活性剂溶于水时表现出一种特殊的吸附现象Seddon[15]。
关于表面活性剂对天然气水合物的生成速率和生成量的促进机理，有如下的微观解释：
（1）表面活性剂对天然气水合物成核的影响
水合物反应阶段的前期是晶核的形成阶段，形成速度由诱导时间的长短来反映，诱导时间短，成核速度快，反之，成核速度慢。表面活性剂从总体上促进水合物晶核快速形成，大大地缩短了诱导时间，这种现象以二次成核理论以及表面活性剂的性质得到解释：在诱导时间内的成核初期，由于晶核浓度低、尺寸小，不可能分裂，而在成核晚期，由于晶核浓度有所增加，特别是在气相和液相交界处，不仅晶核浓度、尺寸足以促使其生长，而且在该处有较高浓度的反应物浓度，因此有可能稳定地生长为水合物。
同时，由于表面活性剂具有低浓度时能显著降低其表面张力的性质，使得水合物晶体不会在两相交界处停留而被迫离开相交界面，这样的扰动存在使晶体和晶体间以及晶体与反应釜壁间产生剧烈地碰撞，这些晶体又被再次分裂为水合物晶核，从而使得晶核成长速度急剧增加，从而使诱导时间急剧缩短，有时只有几分钟或者十几分钟，同时也由于表面活性剂的性质与其浓度有一定的关系导致水合物诱导时间也与浓度有一定的依赖关系。
（2）表面活性剂对天然气水合物生长速率的改善
加入表面活性剂后，水合物的晶体生长速率大大加快。在通常状态下天然气和水是互不相溶的两相，而天然气水合物的生成是由天然气气体分子融合在水的包络状晶体中。在水合物反应前，天然气和水是互不相溶的两相，只是在界面上两者才有互相作用并实现水合反应。如何降低表面张力使气相物质能更好地增溶到液相中，气体分子进入水的包络状晶体中，这时恰好为气体水合物生成过程的关键。表面活性剂可起到这种作用，添加适当的表面活性剂能在互不相溶的两相中产生增溶作用，从而大大扩大了两相的有效接触面积，使得结晶生成速度加快。
另一方面，由于水合物反应是在两相界面处发生的，表面活性剂具有较小表面张力的特性使得它有一个重要作用：越是在水合物成核后期，二次成核所引起的成核速度增加的幅度越大，这种影响继续作用到水合物生长的初期，在表面活性剂的作用下，界面上形成的天然气水合物晶体及时离开界面，同时将反应放出的潜热传递出去，起到减少传热阻力的作用。
化学与生物催化作用的异同点
两者的催化机理相同，表面活性剂均由具有不对称的基团组成，在天然气水合物形成适宜的环境下形成胶束，天然气集中溶进在由胶束链形成的球形空间中。通常烷基形成指向内部的亲油基，亲水基则形成于胶束的外部。胶束形成了天然气水合物的生长点，是集中天然气高浓度的液相场所。两者皆通过改变有效浓度以及缩短诱导时间的方式加速了天然气水合物的形成。
化学表面活性剂是未来天然气储运或者二氧化碳废气深埋等工业界关注的重点，它可大规模的投资生产来实现经济性的效益，但对于深海天然气水合物的催化作用研究和实现尚不够成熟。而生物表面活性剂的发现则对深海天然气水合物形成提供了十分有意义的解释，深海生物的多样性不但以天然气水合物形成的微观生化环境为栖息场所，同时其生物进化适应环境的能力导致天然气水合物的加速形成，这种有趣的现象为勘探开发该种矿产提供了新的研究思路。
4结语
天然气水合物添加剂研究是一项基础的学科，伴随水合物的研究而逐步发展形成特色领域。在工业应用中，通过添加剂中简单体系的多参数实验，表明了添加剂可有效改变工业中的水合物合成条件和速率。天然气水合物在加入表面活性剂之后，在没有外界机械搅拌的情况下促进了天然气水合物的生成。另外，海底微生物分泌物相关的表面活性剂的发现，突出显示了天然气水合物形成的复杂性和多变性。对比实验研究表明生物表面活性剂在无外界机械搅拌的情况下，可提高天然气水合物的形成速度和产量。这一现象对于工业生产或是未来海底探寻该矿源都有积极的意义。
参考文献
[1]Sloan E hydrates of natural gases,second edition[M].New York:Marcel Dekker Inc,1998,19～23
[2]Mikov A estimates of hydrate-bound gas in marine sediments:how much is really out there?[J].Earth Science Reviews,2004,66（3）:183～197
[3]Lederhos J P,Long J P,Sum A,Christiansen E kineticinhibitorsfor gas hydrates[J].Chemical Engineering Science,1996,51（8）:1221～1229
[4]Englezos P,Kalogerakis N,Dholabhai P D,Bishnoi P of formation of methane and ethane gas hydrates[J].Chemical Engineering Science,1987,42（11）:2647～2658
[5]Sugahara T,Morita K,Ohgaki boudaries and small hydrate-cage of ethylene hydrate system[J].Chemical Engineering Science,2000,55（24）:6015～6020
[6]Ho1der G D,Hand J equilibria in hydrates from methane,ethane,propane and wave mixtures[J].AlChe Journal,1982,28（3）:400～447
[7]Adisasmito S,Robert J,Sloan E of carbon dioxide and methane mixtures[J].Journal Chemistry Engineering Data,1991,36（1）:68～71
[8]Adisasmito S,Sloan E of hydrocarbon gases containing carbon dioxide[J].Journal Chemistry Engineering Data,1992,37（3）:343～349
[9]Jager M D,Deugd RM,Peter J,Swaan A,Sloan E determination and modeling of structure II hydrates in mixtures of methane+water+1,4-dioxane[J].Fluid Phase Equilibria,1999,165（2）:209～223
[10]Ng H J,Robinson D drate formation in systems containing methane,ethane,propane,carbon dioxide or hydrogen sulfide in the presence of methanol[J].Fluid Phase Equilibria,1985,21（1）:145～155
[11]Mooijer M M,Heuvel V D,Peters C of water-insoluble organic components on the gas hydrate equilibrium conditions of methane[J].Fluid Phase Equilibria,2000,172（1）:73～91
[12]Kalogerakis N,Jamaluddin A K,Dholabhai P D,Bishinoi P of surfactants on hydrate formation kinetics[M].SPE international symposium on oilfield Orleans
[13]Rogers R,ZhangG Z,Dearman J,Woods C,Investigationsinto surfactant/gas hydrate relationship[J].Journal of petroleum science and （3）:82～85
[14]Lanoi B D,Roger S,Myron T,Stephen and archaea physically associated with Gulf of Mexico gas hydrates[J].Applied and Environmental Microbiology,2001,67:5143～5153
[15]Zhong,Y and Ronger effects on gas hydrate formation[J].Chemical Engineering Science,2000,55:4175～4187
Reviews of Additives Effects on Formation of Gas Hydrate
Wang Lifeng,Lu Jingan,Liang Jinqiang（Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510760）
Abstract:As gas hydrate,considered as the new type of energy in the future,has been the growing concern in academic and industry comm unities,the research in additives of that substance is gradually becoming more important than paper reviewed the forms of additives in gas hydrate,and mainly focused on the simple system and the surfactant showing the importance of such former in the industrial production has wide application,not only can effectively reduce the pipeline obstruction,but also increase the storage capacity for gas;the latter can be used as one way to explain gas hydrate accumulation of modes in the geological exploration that namely in various underwater environment the autotrophs surfactant can independently accelerate formation and maintain stability for gas hydrate.
Key words:Gas hydrate;Additives;Simple system;Surfactant
表面活性剂在工业生产和日常生活中占有非常重要的地位，目前合成的表面活性剂近6000种，广泛应用于乳化，分散，增溶，发泡，洗涤，柔软等各个方面，素有“工业味精”的称号。表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团……
表面活性剂概述： 1.概念： 表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。 2.组成：分子结构具有两亲性 非极性烃链： 8个碳原子以上烃链 极性基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。 3.吸附性： 溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性 固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附， 极性固体表面可发生多层吸附[编辑本段]表面活性剂的分类 表面活性剂的分类方法很多， 根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等； 根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等； 有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。 按极性基团的解离性质分类 1、阴离子表面活性剂 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠 2、阳离子表面活性剂：季铵化物 3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型 4、非离子表面活性剂： 脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温） 阴离子表面活性剂 1、肥皂类 系高级脂肪酸的盐，通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析 。 碱金属皂：O/W 碱土金属皂：W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂 2、硫酸化物 RO-SO3-M 主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。脂肪烃链R在12~18个碳之间。 硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。 高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠） 乳化性很强，且较稳定，较耐酸和钙、镁盐。在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。 3、磺酸化物 R-SO3 - M 属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。 常用品种有：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT），十二烷基苯磺酸钠，甘胆酸钠 阳离子表面活性剂 该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。 常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。 两性离子表面活性剂 这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。 1、卵磷脂：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料 2、氨基酸型和甜菜碱型： 氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－ 甜菜碱型：R-N+(CH3)2-COO—。 在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。 非离子表面活性剂 1.脂肪酸甘油酯： 单硬脂酸甘油酯； HLB为3~4，主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂。 2.多元醇 蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂 聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化剂 3.聚氧乙烯型：Myrij(长链脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯） 4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物： Poloxamer 能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂[编辑本段]表面活性剂的基本性质 1.临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。 2.亲水亲油平衡值（HLB）：表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。根据经验，将表面活性剂的HLB值范围限定在0-40，非离子型的HLB值在0-20。 混合加和性：HLB=（HLBa Wa+HLBb /Wb） / （Wa+Wb） 理论计算：HLB=∑（亲水基团HLB值）+∑（亲油基团HLB）-7 表面活性剂的基本性质 3、增溶作用 1）胶束增溶：水不溶性、微溶性药物在胶束溶液中溶解度显著增加 非洛地平吐温-----10倍 （表）亲水基团---亲油基团， （药）极性基团---非极性基团 cmc，“表”的量，胶束，增溶量，最大增溶浓度（MAC）[编辑本段]表面活性剂的应用 1.增溶：C>CMC （ HLB13~18） 增溶体系为热力学平衡体系 CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高 温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度 Krafft点：离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点， Krafft点越高，其临界胶束浓度越小 昙点：对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。 2.乳化： HLB：3-8 W /O型乳化剂：Tween；一价皂 HLB：8-16 O/W型乳化剂：Span；二价皂 3.润湿：（HLB：7-9） 4.助悬： 5.起炮和消泡 6.消毒、杀菌 7.去污剂[编辑本段]表面活性剂的结构 传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入，目前一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。 无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”（amphiphilic structure），表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。 根据所需要的性质和具体应用场合不同，有时要求表面活性剂具有不同的亲水亲油结构和相对密度。通过变换亲水基或亲油基种类、所占份额及在分子结构中的位置，可以达到所需亲水亲油平衡的目的。经过多年研究和生产，已派生出许多表面活性剂种类，每一种类又包含众多品种，给识别和挑选某个具体品种带来困难。因此，必须对成千上万种表面活性剂作一科学分类，才有利于进一步研究和生产新品种，并为筛选、应用表面活性剂提供便利。[编辑本段]表面活性剂的历史发展 表面活性剂和合成洗涤剂形成一门工业得追溯到本世纪30年代，以石油化工原料衍生的合成表面活性剂和洗涤剂打破了肥皂一统天下的局面。经过60余年的发展，1995年世界洗涤剂总产量达到4300万吨，其中肥皂900万吨。据专家预测，全世界人口从2000年到2050年将翻一番，洗涤剂总量将从5000万吨增加到12000万吨，净增培，这是一个令人鼓舞的数字。 中国的表面活性剂和合成洗涤剂工业起始于50年代，尽管起步较晚，但发展较快。1995年洗涤用品总量已达到310万吨，仅次于美国，排名世界第二位。其中合成洗涤剂的生产量从1980年的40万吨上升到1995年的230万吨，净增倍，并以年平均增长率大于10%的速度增长。据中国权威部门预测，2000年洗涤用品总量将达到360万吨，其中合成洗涤剂将达到万吨。其中产量超万吨的表面活性剂品种计有：直链烷基苯磺酸钠（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵（AESA）、月桂醇硫酸钠（K12或SDS）、壬基酚聚氧乙烯（10）醚（TX-10）、平平加O、二乙醇酰胺（6501）硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐（石油磺酸盐）、扩散剂NNO、扩散剂MF、烷基聚醚（PO-EO共聚物）、脂肪醇聚氧乙烯（3）醚（AEO-3）等。 表面活性剂的化学结构与性能的关系 1．亲疏平衡值与性能之间的关系 H·L·B值：表示表面活性剂的亲水疏水性能 （Hydrophile-Lipophile Balance） 表面活性剂要呈现特有的界面活性，必须使疏水基和亲水基之间有一定的平衡。 石蜡HLB值=0（无亲水基） 聚乙二醇HLB值=20（完全亲水） 对阴离子表面活性剂，可通过乳化标准油来确定HLB值。 HLB值 15~18 13~15 8~8 7~9 用途 增溶剂 洗涤剂 油/水型乳化剂 润湿剂 水/油乳化剂 消泡剂 HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。 3． 疏水基种类与性能 疏水基按应用分四种 （1） 脂肪烃： （2） 芳烃： （3） 混合烃： （4） 带有弱亲水性基 （5） 其他：全氟烃基 疏水性大小：（5）>（1）>（3）>（2）>（4） 3．亲水基的位置与性能 末端：净洗作用强，润湿性差；中间：相反。 4．分子量与性能 HLB值、亲水基、疏水基相同，分子量小，润湿作用好，去污力差； 分子量大，润湿作用差，去污力好。 5．浊点 对非离子表面活性剂来说，亲水性取决于醚键的多少，醚与水分子的结合是放热反应。 当温度↑，水分子逐渐脱离醚建，而出现混浊现象，刚刚出现混浊时的温度称浊点。此时表面活性剂失去作用。浊点越高，使用的温度范围广。
阳离子表面活性剂在电技术上的应用—表面物理化学在微电子学上的应用摘要：阳离子表面活性剂的极性基带正电荷,因而更易在带负电的表面上吸附形成吸附膜并呈现出独特的性能:固体表面疏水化、杀菌、抗静电、柔软等。其在表面活性剂这一大类中也占着重要的位置，阳离子表面活性剂在电技术上也有一定应用，例如：制造硅片表面保护板的重要成分；作为洗涤剂用于清洗电子元件及设备。另外,全氟阳离子表面活性剂用作电子元件助焊剂; 季铵盐用于陶瓷成型及电工陶瓷的制造；在一种具有很好的电流变性效果和稳定性的电黏流体中含有～10%(w%)的阳离子表面活性剂。关键词：阳离子表面活性剂 作用 电技术前言：近年来,阳离子表面活性剂(阳离子表面活性剂)的增长速度要比阴离子和非离子快得多。阳离子表面活性剂的极性基带正电荷,因而更易在带负电的表面上吸附形成吸附膜并呈现出独特的性能:固体表面疏水化、杀菌、抗静电、柔软等。这些性能不仅构成了阳离子表面活性剂在传统应用领域中的应用基础,而且使其应用领域不断拓宽,在近年来发展起来的高新技术中获得了广泛的应用。素有“工业味精”之称的表面活性剂(表面活性剂)与高新技术的结合将是一种必然趋势,也是表面活性剂领域本身发展的一种需要。正文表面活性剂1.概念：表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。2.组成：分子结构具有两亲性非极性烃链： 8个碳原子以上烃链极性基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。3.吸附性：溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性，固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附。表面活性剂按照其极性基团的结构可分为以下几类。1、阳离子型表面活性剂 2、阴离子型表面活性剂 3、两性表面活性剂 4、非离子型表面活性剂 5、特殊类表面活性剂。阳离子型表面活性剂生产阳离子表面活性剂所用的原料: 硫酸二甲酯 。阳离子表面活性剂其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带阳电荷的。亲油基一般是长碳链烃基。亲水基绝大多数为含氮原子的阳离子，少数为含硫或磷原子的阳离子。分子中的阴离子不具有表面活性，通常是单个原子或基团，如氯、溴、醋酸根离子等。阳离子表面活性剂带有正电荷，与阴离子表面活性剂所带的电荷相反，两者配合使用一般会形成沉淀，丧失表面活性。它能和非离子表面活性剂配合使用。阳离子型具有表面活性的是阳离子部分。几乎所有的阳离子表面活性剂都是含氮化合物，就是有机胺的衍生物。主要有季铵盐、烷基吡啶盐。阳离子表面活性剂可以作为杀菌剂，也有柔软、脱脂、破乳、抗静电作用。一般来说它不具备去污能力，不能和阴离子表面活性剂配伍使用。（1）有机胺的盐酸盐或醋酸盐（RNH2•HCI或RNH2•HAC）。它可在酸性介质中用作乳化、分散、润湿剂，也常用作浮选剂以及作为颜料粉末表面改性剂。其缺点是当溶液的pH> 7时，自由胺容易析出，从而失去表面活性。（2）季铵盐（R1R2N＋R3R4）。一般常用的阳离子表面活性剂为季铵盐。四个R基中，一般只有1～2个R基是长碳氢链．其余的R基的碳原子数大多为1～2个，如十六烷基三甲基溴化铵（俗称1631）季铵盐不受pH值变化的影响，不论在酸性、中性，碱性介质中，均无变化。季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好，既耐酸又耐碱且大多数具有杀菌作用。由于大部分纤维表面带负电，用季铵盐阳离子表面活性剂可中和其电荷，因此有较好的抗静电作用。它们能在纤维表面形成疏水油膜，降低纤维的摩擦系数使之具有柔软、平滑的效果所以可作柔软剂。这种表面活，生剂除可作抗静电剂柔软剂外，还可作护发产品中的头发定型调理剂，纺织工业中的匀染固色剂。（3）吡啶盐（NC5H5的衍生物）。季铵盐的一种如十二烷基吡啶盐酸盐：C12H25（NC5H5十Cl－。在电子技术中的应用1、在电子技术中,基于阳离子表面活性剂的抗静电性和固体表面疏水化特性,阳离子表面活性剂是制造硅片表面保护板的重要成分。阳离子表面活性剂的极性基带正电荷,因而更易在带负电的表面上吸附形成吸附膜并呈现出独特的性能:固体表面疏水化。季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好，既耐酸又耐碱且大多数具有杀菌作用。由于大部分纤维表面带负电，用季铵盐阳离子表面活性剂可中和其电荷，因此有较好的抗静电作用。2、阳离子表面活性剂也可作为洗涤剂用于清洗电子元件及设备。如：.聚氧乙烯基阳离子、双生和三生阳离子、酯基季铵盐阳离子。他们洗涤作用的基本步骤为1）吸附 洗涤剂分子或离子在污垢及纤维的界面上发生定向吸附。2）润湿与渗透 由于洗涤剂分子的定向吸附，洗涤剂渗透到污垢和纤维之间使污垢与纤维被润湿，从而减弱了污垢在纤维上的附着力。3）污垢的脱落 因洗涤剂减弱了污垢与纤维表面的附着力，再施以机械作用就促使污垢从纤维表面脱落。4）污垢的分散与稳定 由于洗涤剂的胶体性质，使脱离纤维表面的污垢分散在洗涤液中，并被乳化，或在胶束中被增溶，形成稳定的分散体系，已经乳化的污垢就不再附着于纤维上面。洗涤作用的第一步是洗涤液润湿被洗物品表面,第二步是油污的去除。液体油污的去除是通过“蜷缩”机理而实现的。对固体污垢的去除，主要是由于表面活性剂在固体污垢质点及固体表面的吸附在洗涤过程中，首先，发生的是洗涤液对污垢质点和固体表面的润湿。根据，如洗涤液中有表面活性剂存在，由于表面活性剂在固／液界面及溶液表面的吸附，γs-w、γw-G大大下降，因此铺展系数S可能变得大于零，洗涤液因此就能很好地润湿污垢质点表面，由于润湿后，表面活性剂分子会进一步插入污垢质点及织物间，使得污垢质点在织物表面的粘附力变弱，经机械作用，也比较容易自固体表面上除去。3、全氟阳离子表面活性剂用作电子元件助焊剂.如：N－[3－（二甲氨基）－丙基]全氟辛基磺酰胺碘化物结构式: C8F17SO2NH(CH2)3N+(CH3)2I-|CH3分子量: 726外观: 黄色膏体/固体离子性: 阳离子含量: 90－95% 以上稳定性: 长期存放表面张力mN/m(25°C，水溶液）： 17用途: 主要用于电子元件助焊剂，降低了助焊剂的表面张力，增强被焊点的湿润性提高了表面的吸附能力，可使焊点饱满、焊剂残留物少、干燥快、消光性好、避免了虚焊、连焊、漏焊等缺陷；用于碱性电池改善电池放电、充电的循环功能，抑制电极氧化、延长电池使用寿命。表面活性剂的湿润作用：固体表面能愈高，即γs-g越大，愈易润湿。即高表面能固体比低表面能固体易于润湿。高能固体表面与一般液体接触，体系表面的吉布斯白由能将有较大降低，故能为一般液体所润湿；低能固体表面一般润湿性能不好。为了改变液体对固体表面的润湿性能，常于液体中加入某种表面活性剂。它主要起两方面的作用。（1） 在固体表面发生吸附，改变固体表面性质。（2） 提高液体的润湿能力表面活性剂的乳化作用：为了得到稳定的乳状液，常加入表面活性剂，其作用是：（1）增加界面强度。（2）降低界面张力表面活性剂在相界面上会发生吸附。由于吸附，表面活性剂分子定向、紧密地吸附在油／水界面上，使界面能降低，防止了油或水聚集。（3）界面电荷的产生。4、季铵盐用于陶瓷成型及电工陶瓷的制造。5、在一种具有很好的电流变性效果和稳定性的电黏流体中含有～10%(w%)的阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂的应用范围十分广泛，在电子技术上的应用只是其的冰山一角，它更广泛地应用于新材料技术、能源技术、生命科学与生物技术。阳离子表面活性剂还能直接或间接地用于其他领域,如航空航天､海洋工程等。阳离子表面活性剂成功地应用于电子技术领域仅是一系列典型的例子而已。事实上,整个表面活性剂工业将逐渐融入高新技术领域。因而,表面活性剂工业应抓住机遇,搭上高新技术产业高速发展的便车以谋求自身更大的发展。这也正是表面活性剂工业未来之希望。
《表面活性剂》论文 表面活性剂的分类及应用 摘要： 表面活性剂的应用范围涵盖了人们生活和工作的各个方面，在20事迹90年代人们已经开始系统的研究表面活性剂。可以说没有表面活性剂就没有现在干净的我们，现在我们对表面活性剂的认识只是停留在表面没有更深入的研究，下面是对表面活性剂一些基础认识。 关键词： HLB值，分类，应用 一、 HLB 值 ----HLB值越大代表亲水性越强，HLB值越小代表亲油性越强，一般而言HLB值从1 ~ 40之间。亲水亲油转折点HLB为10。HLB小于10为亲油性,大于10为亲水性。 1~--3作消泡剂 3~--6作W/O型[乳化剂 司盘（脱水山梨醇脂肪酸酯）是w/o型乳化剂，具有很强的乳化、分散、润滑作用，可与各类表面活性剂混用，尤其适应与吐温－60， HLB值。 7~--9作润湿剂； 8~--18作O/W型乳化剂，也叫吐温型乳化剂， 为司盘（Span，山梨醇脂肪酸酯）和环氧乙烷的缩合物，为聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯的一类非离子型去污剂；常作为水包油（O/W）型， 药用： （1）可作某些药物的增溶剂。 （2）有溶血作用，以吐温-80作用最弱。 （3）水溶液加热后可产生混浊，冷后澄明，不影响质量。 （4）在溶液中可干扰抑菌剂的作用 13~-18作增溶剂。 二、分类及常用 ： 1、阴离子表面活性剂 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠 2、阳离子表面活性剂：季铵化物 3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型 4、非离子表面活性剂： 脂肪酸甘油酯， 脂肪酸山梨坦（司盘）， 聚山梨酯（吐温） 阴离子表面活性剂： 1 、肥皂类 ：碱金属皂：O/W ，碱土金属皂：W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂 2 、硫酸化物 ：硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。 十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠） 3 、磺酸化物 ：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT） 十二烷基苯磺酸钠 甘胆酸钠 阴离子表面活性剂 阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。 常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。 两性离子表面活性剂 同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。 1 、卵磷脂 ：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料 2 、氨基酸型和甜菜碱型 ： 氨基酸型 甜菜碱型： 在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用； 在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。 非离子表面活性剂 1. 脂肪酸甘油酯 ：单硬脂酸甘油酯；HLB为3~4主用作W/O型乳剂辅助乳化剂。 2.多元醇 蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂 聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化剂 3. 聚氧乙烯型 ：Myrij(卖泽类，长链脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯） 4. 聚氧乙烯 - 聚氧丙烯共聚物 ： 能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂 应用 表面活性剂一般是低分子量分散剂。表面活性剂分子具有改性作用，特别是降低颜料和树脂溶液间表面张力。 表面活性剂结构上含有两种溶解性或极性相反的基团，使表面活性增加。在水性体系中，极性基团是一些亲水基，非极性的则是憎水基或亲油基。在非水性体系中，极性基团是憎油基，非极性的为亲油基。表面活性剂按其化学结构分类，特别是极性基团包括：阴离子、阳离子、电中性粒子和非离子。 聚合物分散剂作用下效力由以下因素确定： 颜料表面极性基团的吸附作用。锚固基团可以是氨基、羧酸、磺酸、磷酸及其盐。 介质中围绕在微粒周围的非极性链段的行为。分子的一些部分(脂肪族或脂肪族-芳香族片断)必须与粘接剂体系高度的相容。 类似表面活性剂的分散剂的稳定机理是静电稳定：围绕颜料粒子的极性基团形成了双层带电的结构。由于布朗运动，液体介质中颜料粒子时常碰撞在一起，因此在其减速进程中具有强烈的重絮凝趋势。 根据其化学结构(如：低的分子量)和静电稳定理论，表面活性剂有以下缺陷： ·水敏感性：表面活性剂通常使最终涂层产生水敏感性，不适于室外应用。 ·易产生泡沫：许多表面改性剂会产生泡沫，在涂层上产生缺陷(如鱼眼、凹坑)。如果泡沫在研磨进程出现，则导致生产能力的下降。 ·干扰涂层间的粘接。 经过多年发展，特殊的表面活性剂得到改进，使涂层缺陷最大程度地降低，并且某些还能使涂层具有一些别的优点，如消泡/抗腐蚀能力或使基材难以润湿。 用于颜料分散作用的最常用表面活性剂有如下品种： 脂肪酸衍生物，磷酸酯，聚丙烯酸钠/聚丙烯酸，乙炔二醇和大豆卵磷脂。表面活性剂发展方向 1.烷基磷羧酸盐(AEC)工业化制造 随着科技飞速发展和现代文盟的不断进步，人们对表面活性剂使用要求也越来越高，即温和、易生物降解和多功能性，强调使用安全、生态保护和提高效率。烷基醇醚羧酸盐(AEC)是8O年代以来，发达国家积极研究开发的优质表面活性剂热点品种，它与烷基多苷和醇醚磷酸单酯同被称为“表面活性剂90年代的绿色品种”。 烷基醚羧酸盐的生产。一般采用以脂肪醇或烷基酚为原料，经乙氧基化和羧甲基化，制备AEC和APEC。烷基醚羧酸盐在化学结构上与皂类似，在疏水基和亲水基之间，嵌入一定加成数环氧乙烷，从而使其兼有阴离子和非离子表面活性剂中许多优良性能，成为多功能性品种。它在金属加工用方面，效果比相应的醇(酚)醚表面活性剂更好，它具有： (1)对皮肤和眼的刺激性很小。 (2)清洗性能，受pH值和温度影响较小。 (3)对酸、碱、氯较为稳定。 (4)生物降解性能优异。 图1 表面活性剂结构示意图 烷基醚羧酸盐国内的应用市场还远远落后于发达国家，随着环保意识的不断加强和人民物质文化水平的不断提高，这类集温和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性剂，在金属加工领域内，将发挥更大作用。 2.新一代表面活性剂Gemini 目前已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的是二聚体，结构示意图见图1，二聚表面活性剂最早被合成于1971年[4-5]，后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini(英文是双子星之意)表面活性剂。 表面活性剂Gemini(或称dimeric)是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过化学键联接而成，因而阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大地提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试，如添加盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合相比较，Gemini表面活性剂是概念上的突破，因而被誉为新一代的表面括性剂。 在Gemini表面活性剂中，两个离子头基是靠联接基团通过化学键而连接的，由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链问的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱，这就是Gemlrd表面活性剂和单链单头基表面括性剂相比较，具有高表面括性的根本原因。另一方面。在两个离子头基问的化学键联接不破坏其亲水性，从而为高表面活性的C~mini表面活性剂的广泛应用提供了基础。通过化学键联接方法提高表面活性和以往通常应用的物理方法不同，在概念上是一个突破。 图2 炔醇类Gemini表面活性剂 Genfini表面活性剂的优良性质： 实验表明，在保持每个亲水基团联接的碳原子数相等条件下，与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，离子型Gemini表面活性剂具有如下特征性质： (1)更易吸附在气／液表面，从而更有效地降低水溶液表面张力。 (2)更易聚集生成胶团。 (3)Gemini降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。 (4)具有很低的Krat~相转移点。 (5)对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，Gemini和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。 (6)具有良好的钙皂分散性质。 (7)在很多场台，是优良的润湿剂。 从理论上讲，在极性头基区的化学键台阻抑了原先单链单头基表面活性荆彼此头基之间的分离力，因而必定增强碳链之间的结台。实验证明这是提高表面活性的一个重要突破，而且为实际应用开辟了新的途径 另一方面，由于键台产生的新分子几何形状的改变，带来了若干新形态的分子聚集体，这大大丰富了两亲分子自组织现象，通过揭示新分子结构和自组织行为间的联系有助于深刻认识两亲分子自组织机理。为此Gemini表面活性剂正在成为世界胶体和界面科学领域各主要小组的研究方向。 型嵌段高分子表面活性剂 涂料中颜填料的分散先后使用过聚磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等无机分散剂，传统小分子表面活性剂和聚羧酸盐、聚丙酸酸盐等高分子化合物。高分子化合物主要利用空间位阻使颜填料颗粒稳定，效果好于小分子表面活性剂的静电排斥作用。研究表明，在众多类型的高分子分散剂中，效果最好、效率最高的是AB型嵌段高分子表面活性剂。从分子结构上看，AB型嵌段高分子就是超大号的表面活性剂，A嵌段和B嵌段分别类似于表面活性剂的亲水头基和疏水尾链。AB嵌段高分子表面活性剂在颜填料表面采取尾型吸附形态，A嵌段是亲颜料的锚固基团，B嵌段是亲溶剂的溶剂化尾链。A嵌段可以是酸、胺、醇、酚等官能团，通过离子键、共价键、配位键、氢键及范德华力等相互作用吸附在颗粒表面，由于含有多个吸附点，可以有效地防止分散剂分子脱附，使吸附紧密且持久。B嵌段可以是聚醚、聚酯、聚烯烃、聚丙烯酸酯等基团，分别适用于极性和非极性溶剂。典型的AB嵌段型高分子表面活性剂结构如图3所示。稳定颗粒主要依靠B嵌段形成的吸附层产生的空间位阻作用，所以对作为溶剂化尾链的B嵌段的长度和均一性有极高的要求，希望可以形成厚度适中且均一的吸附层，如果B段过长，可能会起架桥作用，引起分散体系黏度增加，甚至絮凝沉淀。通常认为位阻层的厚度为20nm时，可以达到最好的稳定效果。 图3 AB嵌段型高分子表面活性剂 合成分子结构明确和相对分子质量可控的AB型嵌段高分子表面活性剂是涂料分散助剂的发展方向，这需要用到受控聚合技术。基团转移聚合(GTP)、原子转移游离基聚合(ATRP)、硝酰基聚合(NMP)和可逆加成分裂链段转移聚合(RAFT)是当今最常用的受控聚合技术，利用这些技术，选用合适的方法和设备可得到想要的聚合物结构，可以选择不同的单体，按设计的次序进行排列，最终合成特定结构、相对分子质量分布窄、近单分散的聚合物，如果采用常规的方法，即使花大量的时间、精力、材料也无法做到这样。目前仅有BYK、Ciba、Rhodia等少数几个公司拥有受控聚合技术。深圳海川公司正在开发的新型分散剂也是AB型嵌段高分子表面活性剂。
摘要：综述了生物表面活性剂的种类及其生产菌，介绍了目前常用的两种生产方法：微生物发酵法和酶法合成生物表面活性剂。总结了其在环境工程中的应用，如在废水处理中浮选去除重金属离子，在污染场地的生物修复中用于促进烷烃、多环芳烃(PAHs)的降解，修复受重金属污染的土壤等，并对今后的研究方向做了探讨。 关键词：生物表面活性剂 生物修复 重金属 多环芳烃 生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时，在代谢过程中分泌的具有表面活性的代谢产物。与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有许多独特的属性，如：结构的多样性、生物可降解性、广泛的生物活性及对环境的温和性等[1]。由于化学合成表面活性剂受原材料、价格和产品性能等因素的影响，且在生产和使用过程中常会严重污染环境及危害人类健康。因此，随着人类环保和健康意识的增强，近二十多年来，对生物表面活性剂的研究日益增多，发展很快，国外已就多种生物表面活性剂及其生产工艺申请了专利[2]，如乙酸钙不动杆菌生产的一种胞外生物乳化剂已经有了成品出售。国内对生物表面活性剂的研制和开发应用起步较晚，但近年来也给予了高度重视，其中研究最多的就是生物表面活性剂在提高石油采收率以及生物修复中的应用。 1 生物表面活性剂的种类及其生产菌 生物表面活性剂的种类 化学合成表面活性剂通常是根据它们的极性基团来分类，而生物表面活性剂则通过它们的生化性质和生产菌的不同来区分。一般可分为五种类型：糖脂、磷脂和脂肪酸、脂肽和脂蛋白、聚合物和特殊表面活性剂[1]。 生物表面活性剂的生产菌 大多数生物表面活性剂是细菌、酵母菌和真菌的代谢产物。这些生产菌大多是从油类污染的湖泊、土壤或海洋中筛选得到的。如Banat等[3]从油泥污染的土壤中分离得到两株生物表面活性剂的菌株：芽孢杆菌AB-2和Y12-B。表1列出了一些主要的生物表面活性剂的种类及其生产菌[2,4]。 表1 生物表面活性剂的种类及其生产菌生物表面活性剂 生产菌 海藻糖脂 石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus) 棒状杆菌(Corynebacterium spp.) 红平红球菌(Rhodococus erythropolis) 鼠李糖脂 铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa) 槐糖脂 解脂假丝酵母(Candida lipolytica) 球拟酵母(Torulopsis bombicola) 葡萄糖、果糖、蔗糖脂 棒状杆菌(Corynebacterium spp.) 红平红球菌(R.. erythropolis) 纤维二糖脂 玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis) 脂多糖 乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus RAG1) 假单胞菌(Pseudomonas spp.) 脂肽 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis) 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) 鸟氨酸，赖氨酸，缩氨酸 氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans) 盐屋链霉菌(Streptomyces sioyaensia) 葡萄糖杆菌(Gluconobacter cerinus) 磷脂 氧化硫硫杆菌(T. thiooxidans) 脂肪酸 野兔棒状杆菌(Corynebacterium lepus) 石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus) 2 生物表面活性剂的生产 目前，可以通过两种途径生产生物表面活性剂:微生物发酵法和酶法。 采用发酵法生产时，生物表面活性剂的种类、产量主要取决于生产菌的种类、生长阶段，碳基质的性质，培养基中N、P 和金属离子Mg2+、Fe2+的浓度以及培养条件(pH、温度、搅拌速度等)。 如Davis等[5]在成批培养枯草芽孢杆菌时发现，在溶解氧耗尽和限氮条件下可得最大浓度( mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等[6]利用南极假丝酵母的休止细胞生产甘露糖赤藓糖醇脂，对培养条件进行优化后，最高产量可达140 g/L。发酵法生产生物表面活性剂的优点在于生产费用低、种类多样和工艺简便等，便于大规模工业化生产，但产物的分离纯化成本较高。 与微生物发酵法相比，酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子，但同样具有优良的表面活性。其优点在于产物的提取费用低、次级结构改良方便、容易提纯以及固定化酶可重复使用等，且酶法合成的表面活性剂可用于生产高附加值产品，如药品组分。尽管现阶段酶制剂成本较高，但通过基因工程技术增强酶的稳定性与活性，有望降低其生产成本。 3 生物表面活性剂的提取 发酵产物的提取(也称下游处理)费用大约占总生产费用的60%，这是生物表面活性剂产品商业化的一个主要障碍。生物表面活性剂的最佳提取方法随发酵操作及其物理化学性质的不同而不同。其中溶剂萃取是最常用的提取方法，如Kuyukina等[7]利用甲基-叔丁基醚萃取红球菌生产的生物表面活性剂，可以获得较高产率10 mg/L。超滤是用于提取生物表面活性剂的一种新方法。Lin等[8]用分子量截止值为30000 Da的超滤膜从发酵液中提取枯草芽孢杆菌产生的脂肽类生物表面活性剂莎梵婷，收率达95%。Mattei等设计了一套连续提取生物表面活性剂的装置，应用切面流过滤法能连续提取产物，产率高达3 g/L[1]。能与连续发酵生产配套的产物提取方法有泡沫分离、离子交换树脂法等。Davis等[9]用泡沫分离法连续提取枯草芽孢杆菌产生的莎梵婷,收率达。鼠李糖脂的提取过程是先离心过滤除去细胞，再通过吸附色谱将鼠李糖脂浓缩在安珀莱特XAD-2树脂上，后用离子交换色谱法提纯，最后将液体蒸发和冷冻干燥可得纯度为90%的成品，收率达60%[2]。 4 生物表面活性剂在环境工程中的应用 许多化学合成表面活性剂由于难降解、有毒及在生态系统中的积累等性质而破坏生态环境，相比之下，生物表面活性剂则由于易生物降解、对生态环境无毒等特性而更适合于环境工程中污染治理。如：在废水处理工艺中可作为浮选捕收剂与带电胶粒相吸以除去有毒金属离子，修复受有机物和重金属污染的场地等。 在废水处理工艺中的应用 用生物法处理废水时，重金属离子对活性污泥中的微生物菌群常会产生抑制或毒害作用，因此，在用生物法处理含重金属离子的废水时须进行预处理。当前，常用氢氧化物沉淀法除去废水中的重金属离子，但其沉淀效率受氢氧化物溶解度的限制，应用效果不甚理想；浮选法用于废水预处理时又常因所用浮选捕收剂在其后续处理过程中难降解(如化学合成表面活性剂十二烷基磺酸钠)，易产生二次污染而受限制，因此，有必要开发易生物降解、对环境无毒害的替代品，而生物表面活性剂恰好具有这一优势。但是，国内外对这一方面的应用研究很少，直到最近才有报道。Zouboulis 等[10]研究了生物表面活性剂作为捕收剂除去广泛存在于工业废水中的两种有毒金属离子：Cr4＋和Zn2＋。结果表明,莎梵婷和地衣芽孢杆菌素在pH为4 时均能很好地从废水中分离吸附了Cr4＋的αFeO(OH)或Cr4＋与 FeCl3•6H2O形成的螯合物，极大地提高了Cr4＋(50 mg/L)的去除率，几乎可达100%；在pH为6时，莎梵婷对螯合物中的Zn2＋(50 mg/L)去除率高达96%，而在相同条件下，地衣芽孢杆菌素的处理效果不明显，去除率为50%左右。
《表面活性剂》论文 表面活性剂的分类及应用 摘要： 表面活性剂的应用范围涵盖了人们生活和工作的各个方面，在20事迹90年代人们已经开始系统的研究表面活性剂。可以说没有表面活性剂就没有现在干净的我们，现在我们对表面活性剂的认识只是停留在表面没有更深入的研究，下面是对表面活性剂一些基础认识。 关键词： HLB值，分类，应用 一、 HLB 值 ----HLB值越大代表亲水性越强，HLB值越小代表亲油性越强，一般而言HLB值从1 ~ 40之间。亲水亲油转折点HLB为10。HLB小于10为亲油性,大于10为亲水性。 1~--3作消泡剂 3~--6作W/O型[乳化剂 司盘（脱水山梨醇脂肪酸酯）是w/o型乳化剂，具有很强的乳化、分散、润滑作用，可与各类表面活性剂混用，尤其适应与吐温－60， HLB值。 7~--9作润湿剂； 8~--18作O/W型乳化剂，也叫吐温型乳化剂， 为司盘（Span，山梨醇脂肪酸酯）和环氧乙烷的缩合物，为聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯的一类非离子型去污剂；常作为水包油（O/W）型， 药用： （1）可作某些药物的增溶剂。 （2）有溶血作用，以吐温-80作用最弱。 （3）水溶液加热后可产生混浊，冷后澄明，不影响质量。 （4）在溶液中可干扰抑菌剂的作用 13~-18作增溶剂。 二、分类及常用 ： 1、阴离子表面活性剂 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠 2、阳离子表面活性剂：季铵化物 3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型 4、非离子表面活性剂： 脂肪酸甘油酯， 脂肪酸山梨坦（司盘）， 聚山梨酯（吐温） 阴离子表面活性剂： 1 、肥皂类 ：碱金属皂：O/W ，碱土金属皂：W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂 2 、硫酸化物 ：硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。 十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠） 3 、磺酸化物 ：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT） 十二烷基苯磺酸钠 甘胆酸钠 阴离子表面活性剂 阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。 常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。 两性离子表面活性剂 同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。 1 、卵磷脂 ：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料 2 、氨基酸型和甜菜碱型 ： 氨基酸型 甜菜碱型： 在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用； 在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。 非离子表面活性剂 1. 脂肪酸甘油酯 ：单硬脂酸甘油酯；HLB为3~4主用作W/O型乳剂辅助乳化剂。 2.多元醇 蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂 聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化剂 3. 聚氧乙烯型 ：Myrij(卖泽类，长链脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯） 4. 聚氧乙烯 - 聚氧丙烯共聚物 ： 能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂 应用 表面活性剂一般是低分子量分散剂。表面活性剂分子具有改性作用，特别是降低颜料和树脂溶液间表面张力。 表面活性剂结构上含有两种溶解性或极性相反的基团，使表面活性增加。在水性体系中，极性基团是一些亲水基，非极性的则是憎水基或亲油基。在非水性体系中，极性基团是憎油基，非极性的为亲油基。表面活性剂按其化学结构分类，特别是极性基团包括：阴离子、阳离子、电中性粒子和非离子。 聚合物分散剂作用下效力由以下因素确定： 颜料表面极性基团的吸附作用。锚固基团可以是氨基、羧酸、磺酸、磷酸及其盐。 介质中围绕在微粒周围的非极性链段的行为。分子的一些部分(脂肪族或脂肪族-芳香族片断)必须与粘接剂体系高度的相容。 类似表面活性剂的分散剂的稳定机理是静电稳定：围绕颜料粒子的极性基团形成了双层带电的结构。由于布朗运动，液体介质中颜料粒子时常碰撞在一起，因此在其减速进程中具有强烈的重絮凝趋势。 根据其化学结构(如：低的分子量)和静电稳定理论，表面活性剂有以下缺陷： ·水敏感性：表面活性剂通常使最终涂层产生水敏感性，不适于室外应用。 ·易产生泡沫：许多表面改性剂会产生泡沫，在涂层上产生缺陷(如鱼眼、凹坑)。如果泡沫在研磨进程出现，则导致生产能力的下降。 ·干扰涂层间的粘接。 经过多年发展，特殊的表面活性剂得到改进，使涂层缺陷最大程度地降低，并且某些还能使涂层具有一些别的优点，如消泡/抗腐蚀能力或使基材难以润湿。 用于颜料分散作用的最常用表面活性剂有如下品种： 脂肪酸衍生物，磷酸酯，聚丙烯酸钠/聚丙烯酸，乙炔二醇和大豆卵磷脂。表面活性剂发展方向 1.烷基磷羧酸盐(AEC)工业化制造 随着科技飞速发展和现代文盟的不断进步，人们对表面活性剂使用要求也越来越高，即温和、易生物降解和多功能性，强调使用安全、生态保护和提高效率。烷基醇醚羧酸盐(AEC)是8O年代以来，发达国家积极研究开发的优质表面活性剂热点品种，它与烷基多苷和醇醚磷酸单酯同被称为“表面活性剂90年代的绿色品种”。 烷基醚羧酸盐的生产。一般采用以脂肪醇或烷基酚为原料，经乙氧基化和羧甲基化，制备AEC和APEC。烷基醚羧酸盐在化学结构上与皂类似，在疏水基和亲水基之间，嵌入一定加成数环氧乙烷，从而使其兼有阴离子和非离子表面活性剂中许多优良性能，成为多功能性品种。它在金属加工用方面，效果比相应的醇(酚)醚表面活性剂更好，它具有： (1)对皮肤和眼的刺激性很小。 (2)清洗性能，受pH值和温度影响较小。 (3)对酸、碱、氯较为稳定。 (4)生物降解性能优异。 图1 表面活性剂结构示意图 烷基醚羧酸盐国内的应用市场还远远落后于发达国家，随着环保意识的不断加强和人民物质文化水平的不断提高，这类集温和、易生物降解和多功能性于一身的表面活性剂，在金属加工领域内，将发挥更大作用。 2.新一代表面活性剂Gemini 目前已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的是二聚体，结构示意图见图1，二聚表面活性剂最早被合成于1971年[4-5]，后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini(英文是双子星之意)表面活性剂。 表面活性剂Gemini(或称dimeric)是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过化学键联接而成，因而阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大地提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试，如添加盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合相比较，Gemini表面活性剂是概念上的突破，因而被誉为新一代的表面括性剂。 在Gemini表面活性剂中，两个离子头基是靠联接基团通过化学键而连接的，由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链问的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱，这就是Gemlrd表面活性剂和单链单头基表面括性剂相比较，具有高表面括性的根本原因。另一方面。在两个离子头基问的化学键联接不破坏其亲水性，从而为高表面活性的C~mini表面活性剂的广泛应用提供了基础。通过化学键联接方法提高表面活性和以往通常应用的物理方法不同，在概念上是一个突破。 图2 炔醇类Gemini表面活性剂 Genfini表面活性剂的优良性质： 实验表明，在保持每个亲水基团联接的碳原子数相等条件下，与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，离子型Gemini表面活性剂具有如下特征性质： (1)更易吸附在气／液表面，从而更有效地降低水溶液表面张力。 (2)更易聚集生成胶团。 (3)Gemini降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。 (4)具有很低的Krat~相转移点。 (5)对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，Gemini和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。 (6)具有良好的钙皂分散性质。 (7)在很多场台，是优良的润湿剂。 从理论上讲，在极性头基区的化学键台阻抑了原先单链单头基表面活性荆彼此头基之间的分离力，因而必定增强碳链之间的结台。实验证明这是提高表面活性的一个重要突破，而且为实际应用开辟了新的途径 另一方面，由于键台产生的新分子几何形状的改变，带来了若干新形态的分子聚集体，这大大丰富了两亲分子自组织现象，通过揭示新分子结构和自组织行为间的联系有助于深刻认识两亲分子自组织机理。为此Gemini表面活性剂正在成为世界胶体和界面科学领域各主要小组的研究方向。 型嵌段高分子表面活性剂 涂料中颜填料的分散先后使用过聚磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐等无机分散剂，传统小分子表面活性剂和聚羧酸盐、聚丙酸酸盐等高分子化合物。高分子化合物主要利用空间位阻使颜填料颗粒稳定，效果好于小分子表面活性剂的静电排斥作用。研究表明，在众多类型的高分子分散剂中，效果最好、效率最高的是AB型嵌段高分子表面活性剂。从分子结构上看，AB型嵌段高分子就是超大号的表面活性剂，A嵌段和B嵌段分别类似于表面活性剂的亲水头基和疏水尾链。AB嵌段高分子表面活性剂在颜填料表面采取尾型吸附形态，A嵌段是亲颜料的锚固基团，B嵌段是亲溶剂的溶剂化尾链。A嵌段可以是酸、胺、醇、酚等官能团，通过离子键、共价键、配位键、氢键及范德华力等相互作用吸附在颗粒表面，由于含有多个吸附点，可以有效地防止分散剂分子脱附，使吸附紧密且持久。B嵌段可以是聚醚、聚酯、聚烯烃、聚丙烯酸酯等基团，分别适用于极性和非极性溶剂。典型的AB嵌段型高分子表面活性剂结构如图3所示。稳定颗粒主要依靠B嵌段形成的吸附层产生的空间位阻作用，所以对作为溶剂化尾链的B嵌段的长度和均一性有极高的要求，希望可以形成厚度适中且均一的吸附层，如果B段过长，可能会起架桥作用，引起分散体系黏度增加，甚至絮凝沉淀。通常认为位阻层的厚度为20nm时，可以达到最好的稳定效果。 图3 AB嵌段型高分子表面活性剂 合成分子结构明确和相对分子质量可控的AB型嵌段高分子表面活性剂是涂料分散助剂的发展方向，这需要用到受控聚合技术。基团转移聚合(GTP)、原子转移游离基聚合(ATRP)、硝酰基聚合(NMP)和可逆加成分裂链段转移聚合(RAFT)是当今最常用的受控聚合技术，利用这些技术，选用合适的方法和设备可得到想要的聚合物结构，可以选择不同的单体，按设计的次序进行排列，最终合成特定结构、相对分子质量分布窄、近单分散的聚合物，如果采用常规的方法，即使花大量的时间、精力、材料也无法做到这样。目前仅有BYK、Ciba、Rhodia等少数几个公司拥有受控聚合技术。深圳海川公司正在开发的新型分散剂也是AB型嵌段高分子表面活性剂。
肥皂的去污是高级脂肪酸钠在起作用的，它可以分成两个部分，一部分是极性的亲水基-COONa，是溶于水的，另一部分是非极性的链状烃基-R，是憎水基，具有亲油性。
在洗涤的时候，油污和肥皂接触，-R就可以插入油滴里面，而溶于水的-COONa就被摆在了油滴的外面，这样油就被肥皂分子包围起来，再经过摩擦等，大的油污就被分散得很小的油珠，最后脱离衣服，分散到水中形成乳浊液，属于乳化反应，是物理变化。
扩展资料
据史料记载，最早的肥皂配方起源于西亚的美索不达米亚，大约在公元前3000年的时候，人们便将1份油和5份碱性植物灰混合制成清洁剂。
考古学家在意大利的庞贝古城遗址中发现了制肥皂的作坊。说明罗马人早在公元2世纪已经开始了原始的肥皂生产。中国人也很早就知道利用草木灰和天然碱洗涤衣服，人们还把猪胰腺、猪油与天然戌混合，制成块，称 “胰子”。
早期的肥皂是奢侈品，直至1791年法国化学家卢布兰用电解食盐方法廉价制取火碱成功，从此结束了从草木灰中制取碱的古老方法。1823年，德国化学家契弗尔发现脂肪酸的结构和特性，肥皂即是脂肪酸的一种。19世纪末，制皂工业由手工作坊最终转化为工业化生产。
肥皂的材料来源，是从橡树、山毛榉等木材中提炼涩汁，做为碱汁的来源，如果不够，就从暖炉的灰烬中添加。有了碱汁，再从动物脂肪或是料理用的植物油取得油脂，但一旦油水分离，就得再重头来过，到了19世纪，才有企业投资肥皂的生产。
参考资料来源：百度百科--肥皂
肥皂是高级脂肪酸的钠盐，它的分子可分为两部分：一部分是极性的羧基，它易溶于水，是亲水而憎油的，叫做亲水基；另一部分是非极性的烃基，它不溶于水而溶于油，是亲油而憎水的，叫做憎水基。例如：
当肥皂溶于水时，在水面上，肥皂分子中亲水的羧基部分倾向于进入水分子中，而憎水的烃基部分则被排斥在水的外面，形成定向排列的肥皂分子。这种高级脂肪酸盐层的存在，削弱了水表面上水分子与水分子之间的引力，所以肥皂可以强烈地降低水的表面张力，因而是一种表面活性剂。当肥皂在水中的浓度较低时，肥皂分子是以单分子形式存在的，这些分子聚集在水的表面，即亲水基团进入水中，憎水基团被排斥在水的外面。当水中肥皂的浓度逐渐增大时，水的表面上聚集的肥皂分子逐渐增多而形成单分子层。继续增大肥皂的浓度时，由于水的表面已被占满，水溶液内部的肥皂分子中憎水的烃基开始彼此靠范德瓦尔斯力聚集在一起，而亲水的羧基包裹在外面，形成胶体大小的聚集粒子，称为胶束。肥皂的胶束呈球形，如图：
形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。达到临界胶束浓度时，水的表面已被占满，水的表面张力降至最低。超过了临界胶束浓度，再增大水中肥皂的浓度，只能增加溶液中胶束的数量。 在洗涤衣物时，肥皂分子中憎水的烃基部分就溶解进入油污内，而亲水的羧基部分则伸在油污外面的水中，油污被肥皂分子包围形成稳定的乳浊液。通过机械搓揉和水的冲刷，油污等污物就脱离附着物分散成更小的乳浊液滴进入水中，随水漂洗而离去。这就是肥皂的洗涤原理，如图所示：
在临界胶束浓度前后，去污能力与肥皂的浓度有很大的关系：低于临界胶束浓度，去污能力随肥皂的浓度的下降而急剧下降；超过临界胶束浓度，去污能力几乎不能随肥皂的浓度而改变。其他的洗涤剂也是如此。肥皂虽然具有优良的洗涤作用，但也还有一些缺点。例如，肥皂不宜在酸性或硬水中使用，因在酸性水中能形成难溶于水的脂肪酸，而在硬水中能生成不溶于水的脂肪酸钙盐和镁盐。这样不仅浪费肥皂，而且去污能力也大大降低。另外，生产肥皂要消耗大量的食用油脂。所以近年来，根据肥皂的洗涤原理，合成了许多具有表面活性作用的物质，这些物质就叫做合成表面活性剂，它不仅可供洗涤用，而且还有其他方面的用途。
肥皂是阴离子型的表面活性剂。
表面活性剂，是指是能使目标溶液表面张力显著下降的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。
表面活性剂的分子结构具有两性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。
表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。
传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入，一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。
表面活性剂有天然的，如磷脂、胆碱、蛋白质等，但更多的是人工合成的，如十八烷基硫酸钠C18H37SO4Na、硬脂酸钠C17H35COONa等。
表面活性剂范围十分广泛（阳离子、阴离子、非离子及两性），为具体应用提供多种功能，包括发泡效果，表面改性，清洁，乳液，流变学，环境和健康保护。
表面活性剂概述： 1.概念： 表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。 2.组成：分子结构具有两亲性 非极性烃链： 8个碳原子以上烃链 极性基团：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。 3.吸附性： 溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性 固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附， 极性固体表面可发生多层吸附[编辑本段]表面活性剂的分类 表面活性剂的分类方法很多， 根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等； 根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等； 有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等，还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。 按极性基团的解离性质分类 1、阴离子表面活性剂 ：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠 2、阳离子表面活性剂：季铵化物 3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型 4、非离子表面活性剂： 脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温） 阴离子表面活性剂 1、肥皂类 系高级脂肪酸的盐，通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析 。 碱金属皂：O/W 碱土金属皂：W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂 2、硫酸化物 RO-SO3-M 主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。脂肪烃链R在12~18个碳之间。 硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油。 高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠） 乳化性很强，且较稳定，较耐酸和钙、镁盐。在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。 3、磺酸化物 R-SO3 - M 属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。 常用品种有：二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT），十二烷基苯磺酸钠，甘胆酸钠 阳离子表面活性剂 该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。 常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。 两性离子表面活性剂 这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。 1、卵磷脂：是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料 2、氨基酸型和甜菜碱型： 氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－ 甜菜碱型：R-N+(CH3)2-COO—。 在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。 非离子表面活性剂 1.脂肪酸甘油酯： 单硬脂酸甘油酯； HLB为3~4，主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂。 2.多元醇 蔗糖酯：HLB（5~13）O/W乳化剂、分散剂 脂肪酸山梨坦（Span） ：W/O乳化剂 聚山梨酯（Tween） ： O/W乳化剂 3.聚氧乙烯型：Myrij(长链脂肪酸酯）;Brij （脂肪醇酯） 4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物： Poloxamer 能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂[编辑本段]表面活性剂的基本性质 1.临界胶束浓度（CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。 2.亲水亲油平衡值（HLB）：表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。根据经验，将表面活性剂的HLB值范围限定在0-40，非离子型的HLB值在0-20。 混合加和性：HLB=（HLBa Wa+HLBb /Wb） / （Wa+Wb） 理论计算：HLB=∑（亲水基团HLB值）+∑（亲油基团HLB）-7 表面活性剂的基本性质 3、增溶作用 1）胶束增溶：水不溶性、微溶性药物在胶束溶液中溶解度显著增加 非洛地平吐温-----10倍 （表）亲水基团---亲油基团， （药）极性基团---非极性基团 cmc，“表”的量，胶束，增溶量，最大增溶浓度（MAC）[编辑本段]表面活性剂的应用 1.增溶：C>CMC （ HLB13~18） 增溶体系为热力学平衡体系 CMC越低、缔合数越大，增溶量（MAC）就越高 温度对增溶的影响：温度影响胶束的形成，影响增溶质的溶解，影响表面活性剂的溶解度 Krafft点：离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点， Krafft点越高，其临界胶束浓度越小 昙点：对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高到一定程度时，溶解度急剧下降并析出，溶液出现混浊，这一现象称为起昙，此温度称为昙点。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。 2.乳化： HLB：3-8 W /O型乳化剂：Tween；一价皂 HLB：8-16 O/W型乳化剂：Span；二价皂 3.润湿：（HLB：7-9） 4.助悬： 5.起炮和消泡 6.消毒、杀菌 7.去污剂[编辑本段]表面活性剂的结构 传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。随着对表面活性剂研究的深入，目前一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。 无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，便又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂的这种特有结构通常称之为“双亲结构”（amphiphilic structure），表面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。 根据所需要的性质和具体应用场合不同，有时要求表面活性剂具有不同的亲水亲油结构和相对密度。通过变换亲水基或亲油基种类、所占份额及在分子结构中的位置，可以达到所需亲水亲油平衡的目的。经过多年研究和生产，已派生出许多表面活性剂种类，每一种类又包含众多品种，给识别和挑选某个具体品种带来困难。因此，必须对成千上万种表面活性剂作一科学分类，才有利于进一步研究和生产新品种，并为筛选、应用表面活性剂提供便利。[编辑本段]表面活性剂的历史发展 表面活性剂和合成洗涤剂形成一门工业得追溯到本世纪30年代，以石油化工原料衍生的合成表面活性剂和洗涤剂打破了肥皂一统天下的局面。经过60余年的发展，1995年世界洗涤剂总产量达到4300万吨，其中肥皂900万吨。据专家预测，全世界人口从2000年到2050年将翻一番，洗涤剂总量将从5000万吨增加到12000万吨，净增培，这是一个令人鼓舞的数字。 中国的表面活性剂和合成洗涤剂工业起始于50年代，尽管起步较晚，但发展较快。1995年洗涤用品总量已达到310万吨，仅次于美国，排名世界第二位。其中合成洗涤剂的生产量从1980年的40万吨上升到1995年的230万吨，净增倍，并以年平均增长率大于10%的速度增长。据中国权威部门预测，2000年洗涤用品总量将达到360万吨，其中合成洗涤剂将达到万吨。其中产量超万吨的表面活性剂品种计有：直链烷基苯磺酸钠（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵（AESA）、月桂醇硫酸钠（K12或SDS）、壬基酚聚氧乙烯（10）醚（TX-10）、平平加O、二乙醇酰胺（6501）硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐（石油磺酸盐）、扩散剂NNO、扩散剂MF、烷基聚醚（PO-EO共聚物）、脂肪醇聚氧乙烯（3）醚（AEO-3）等。 表面活性剂的化学结构与性能的关系 1．亲疏平衡值与性能之间的关系 H·L·B值：表示表面活性剂的亲水疏水性能 （Hydrophile-Lipophile Balance） 表面活性剂要呈现特有的界面活性，必须使疏水基和亲水基之间有一定的平衡。 石蜡HLB值=0（无亲水基） 聚乙二醇HLB值=20（完全亲水） 对阴离子表面活性剂，可通过乳化标准油来确定HLB值。 HLB值 15~18 13~15 8~8 7~9 用途 增溶剂 洗涤剂 油/水型乳化剂 润湿剂 水/油乳化剂 消泡剂 HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据。 3． 疏水基种类与性能 疏水基按应用分四种 （1） 脂肪烃： （2） 芳烃： （3） 混合烃： （4） 带有弱亲水性基 （5） 其他：全氟烃基 疏水性大小：（5）>（1）>（3）>（2）>（4） 3．亲水基的位置与性能 末端：净洗作用强，润湿性差；中间：相反。 4．分子量与性能 HLB值、亲水基、疏水基相同，分子量小，润湿作用好，去污力差； 分子量大，润湿作用差，去污力好。 5．浊点 对非离子表面活性剂来说，亲水性取决于醚键的多少，醚与水分子的结合是放热反应。 当温度↑，水分子逐渐脱离醚建，而出现混浊现象，刚刚出现混浊时的温度称浊点。此时表面活性剂失去作用。浊点越高，使用的温度范围广。
摘要：综述了生物表面活性剂的种类及其生产菌，介绍了目前常用的两种生产方法：微生物发酵法和酶法合成生物表面活性剂。总结了其在环境工程中的应用，如在废水处理中浮选去除重金属离子，在污染场地的生物修复中用于促进烷烃、多环芳烃(PAHs)的降解，修复受重金属污染的土壤等，并对今后的研究方向做了探讨。 关键词：生物表面活性剂 生物修复 重金属 多环芳烃 生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时，在代谢过程中分泌的具有表面活性的代谢产物。与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有许多独特的属性，如：结构的多样性、生物可降解性、广泛的生物活性及对环境的温和性等[1]。由于化学合成表面活性剂受原材料、价格和产品性能等因素的影响，且在生产和使用过程中常会严重污染环境及危害人类健康。因此，随着人类环保和健康意识的增强，近二十多年来，对生物表面活性剂的研究日益增多，发展很快，国外已就多种生物表面活性剂及其生产工艺申请了专利[2]，如乙酸钙不动杆菌生产的一种胞外生物乳化剂已经有了成品出售。国内对生物表面活性剂的研制和开发应用起步较晚，但近年来也给予了高度重视，其中研究最多的就是生物表面活性剂在提高石油采收率以及生物修复中的应用。 1 生物表面活性剂的种类及其生产菌 生物表面活性剂的种类 化学合成表面活性剂通常是根据它们的极性基团来分类，而生物表面活性剂则通过它们的生化性质和生产菌的不同来区分。一般可分为五种类型：糖脂、磷脂和脂肪酸、脂肽和脂蛋白、聚合物和特殊表面活性剂[1]。 生物表面活性剂的生产菌 大多数生物表面活性剂是细菌、酵母菌和真菌的代谢产物。这些生产菌大多是从油类污染的湖泊、土壤或海洋中筛选得到的。如Banat等[3]从油泥污染的土壤中分离得到两株生物表面活性剂的菌株：芽孢杆菌AB-2和Y12-B。表1列出了一些主要的生物表面活性剂的种类及其生产菌[2,4]。 表1 生物表面活性剂的种类及其生产菌生物表面活性剂 生产菌 海藻糖脂 石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus) 棒状杆菌(Corynebacterium spp.) 红平红球菌(Rhodococus erythropolis) 鼠李糖脂 铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa) 槐糖脂 解脂假丝酵母(Candida lipolytica) 球拟酵母(Torulopsis bombicola) 葡萄糖、果糖、蔗糖脂 棒状杆菌(Corynebacterium spp.) 红平红球菌(R.. erythropolis) 纤维二糖脂 玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis) 脂多糖 乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus RAG1) 假单胞菌(Pseudomonas spp.) 脂肽 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis) 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) 鸟氨酸，赖氨酸，缩氨酸 氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans) 盐屋链霉菌(Streptomyces sioyaensia) 葡萄糖杆菌(Gluconobacter cerinus) 磷脂 氧化硫硫杆菌(T. thiooxidans) 脂肪酸 野兔棒状杆菌(Corynebacterium lepus) 石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus) 2 生物表面活性剂的生产 目前，可以通过两种途径生产生物表面活性剂:微生物发酵法和酶法。 采用发酵法生产时，生物表面活性剂的种类、产量主要取决于生产菌的种类、生长阶段，碳基质的性质，培养基中N、P 和金属离子Mg2+、Fe2+的浓度以及培养条件(pH、温度、搅拌速度等)。 如Davis等[5]在成批培养枯草芽孢杆菌时发现，在溶解氧耗尽和限氮条件下可得最大浓度( mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等[6]利用南极假丝酵母的休止细胞生产甘露糖赤藓糖醇脂，对培养条件进行优化后，最高产量可达140 g/L。发酵法生产生物表面活性剂的优点在于生产费用低、种类多样和工艺简便等，便于大规模工业化生产，但产物的分离纯化成本较高。 与微生物发酵法相比，酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子，但同样具有优良的表面活性。其优点在于产物的提取费用低、次级结构改良方便、容易提纯以及固定化酶可重复使用等，且酶法合成的表面活性剂可用于生产高附加值产品，如药品组分。尽管现阶段酶制剂成本较高，但通过基因工程技术增强酶的稳定性与活性，有望降低其生产成本。 3 生物表面活性剂的提取 发酵产物的提取(也称下游处理)费用大约占总生产费用的60%，这是生物表面活性剂产品商业化的一个主要障碍。生物表面活性剂的最佳提取方法随发酵操作及其物理化学性质的不同而不同。其中溶剂萃取是最常用的提取方法，如Kuyukina等[7]利用甲基-叔丁基醚萃取红球菌生产的生物表面活性剂，可以获得较高产率10 mg/L。超滤是用于提取生物表面活性剂的一种新方法。Lin等[8]用分子量截止值为30000 Da的超滤膜从发酵液中提取枯草芽孢杆菌产生的脂肽类生物表面活性剂莎梵婷，收率达95%。Mattei等设计了一套连续提取生物表面活性剂的装置，应用切面流过滤法能连续提取产物，产率高达3 g/L[1]。能与连续发酵生产配套的产物提取方法有泡沫分离、离子交换树脂法等。Davis等[9]用泡沫分离法连续提取枯草芽孢杆菌产生的莎梵婷,收率达。鼠李糖脂的提取过程是先离心过滤除去细胞，再通过吸附色谱将鼠李糖脂浓缩在安珀莱特XAD-2树脂上，后用离子交换色谱法提纯，最后将液体蒸发和冷冻干燥可得纯度为90%的成品，收率达60%[2]。 4 生物表面活性剂在环境工程中的应用 许多化学合成表面活性剂由于难降解、有毒及在生态系统中的积累等性质而破坏生态环境，相比之下，生物表面活性剂则由于易生物降解、对生态环境无毒等特性而更适合于环境工程中污染治理。如：在废水处理工艺中可作为浮选捕收剂与带电胶粒相吸以除去有毒金属离子，修复受有机物和重金属污染的场地等。 在废水处理工艺中的应用 用生物法处理废水时，重金属离子对活性污泥中的微生物菌群常会产生抑制或毒害作用，因此，在用生物法处理含重金属离子的废水时须进行预处理。当前，常用氢氧化物沉淀法除去废水中的重金属离子，但其沉淀效率受氢氧化物溶解度的限制，应用效果不甚理想；浮选法用于废水预处理时又常因所用浮选捕收剂在其后续处理过程中难降解(如化学合成表面活性剂十二烷基磺酸钠)，易产生二次污染而受限制，因此，有必要开发易生物降解、对环境无毒害的替代品，而生物表面活性剂恰好具有这一优势。但是，国内外对这一方面的应用研究很少，直到最近才有报道。Zouboulis 等[10]研究了生物表面活性剂作为捕收剂除去广泛存在于工业废水中的两种有毒金属离子：Cr4＋和Zn2＋。结果表明,莎梵婷和地衣芽孢杆菌素在pH为4 时均能很好地从废水中分离吸附了Cr4＋的αFeO(OH)或Cr4＋与 FeCl3•6H2O形成的螯合物，极大地提高了Cr4＋(50 mg/L)的去除率，几乎可达100%；在pH为6时，莎梵婷对螯合物中的Zn2＋(50 mg/L)去除率高达96%，而在相同条件下，地衣芽孢杆菌素的处理效果不明显，去除率为50%左右。