JARC.

Transcript

1 JARC کردن پاک برای سطحی فعال مواد مخلوط در شده تشکیل میسلهای پایداری بر نمک اثر چربی لکههای 2 و* سهرابی بهشته و 1 معلمی مریم ايران تهران ایران صنعت و علم دانشگاه شیمی دانشکده فيزيك شيمي ارشد كارشناس 1- ايران تهران ایران صنعت و علم دانشگاه شیمی دانشکده سطح شیمی تحقیقاتی آزمایشگاه فيزيك شيمي استاديار مرداد پذیرش: 1391 تير دوم: بازنگری 1390 بهمن اول: بازنگری 1390 اردیبهشت دریافت: فعال مواد مخلوط جذب و میسل تشکیل منظور این برای است. شده بررسی نمک حضور در سطحی فعال مواد یونی مخلوط مقاله این در چکیده: به نمک متفاوت غلظتهای در آب هوا- مشترک فصل در )SDS( سولفات دودسیل سدیم و )CTAB( برمید آمونیم متیل تری دسیل هگزا سطحی میسل تشکیل بحرانی غلظت بهوسیلهی G ( mic ( شدن میسلی مخلوط آزاد انرژی است. گرفته قرار بررسی مورد رساناییسنجی و سطحی کشش روش آزاد انرژیهای بین تفاوت شدن میسلی فرایند روی بر نمک تأثیر تعیین برای بررسی این در شدهاند. تعیین )α( مخالف یون تفکیک درجه و )CMC( هک SDS و CTAB سطحی فعال ماده دو مخلوط شدهاند. محاسبه آب/نمک مخلوطهای بین CTAB/SDS و SDS/CTAB شدن میسلی مخلوط لکههای میتوانند میسلها اینکه به نظر میدهند. تشکیل میسل نام به ساختارهایی خارجی انرژی به نیاز بدون است مشهور کاتانیونیکی مخلوط به نمک حضور در میسلها ترمودینامیکی پایداری تجربی روش دو کمک به است شده سعی مقاله این در کنند حل هیدروکربنی( )فاز خود درون را چربی شوند. بررسی لباس روی از چربی لکههای کردن پاک برای سطحی کشش کاتیونی سطحی فعال ماده از غنی آنیونی سطحی فعال ماده از غنی سطحی فعال مواد یونی مخلوط کلیدی: واژههای سنجی هدایت سطح اضافی غلظت مقدمه یک سطحی فعال مواد میسلی ویژگیهای و سطحی فعالیت است. گرفته قرار دانشمندان توجه مورد که بوده مهم توانایی غلظت یک از پس محلولها در سطحی فعال مواد در شدن میسلی فعال ماده مولکولی ساختار به پدیده این که میافتد اتفاق 1 بحرانی شاخهای هیدروکربن زنجیر طول )مانند آبگریزی ساختار سطحی زنجیر( بودن اشباعی غیر یا اشباعی زنجیر بودن زنجیری یا دارد. بستگی الکترولیتها و آلی افزودنی مواد و دما ph فشار سطح در شیمیایی فیزیکی- ویژگی یک عنوان به سطحی کشش بدون CMC مقدار تعیین برای گسترده طور به مایع گاز- مشترک کشش نمودار چه اگر میشود. استفاده جدی مشکل هیچگونه منحنی صورت به سطحی فعال مواد غلظت مقابل در سطحی میتوان آن روی از را جذب ترمودینامیکی پارامترهای اما است ]1[. آورد بهدست ورود با میدهد نشان سطحی فعال مواد سامانههای مطالعه گروههای و آب مولکولهای بین برهمکنش محلول به مواد این 1. CMC sohrabi_b@iust.ac.ir مکاتبات: *عهدهدار 91 پاییز 3 شماره ششم سال 65

2 ... مخلوط در شده تشکیل میسلهای پیداری بر نمک اثر طرفی از مییابد. افزایش ΔG نتیجه در یافته افزایش آبگریز بنابراین است. یافته کاهش سطحی کشش میسل تشکیل با پی در میشود. تشکیل میسل صورت بدین و مییابد کاهش ΔG )عامل مییابد افزایش آب مولکولهای آنتروپی میسل تشکیل تجمع علت به مونومرها آنتروپی همچنین میسل( تشکیل با موافق برهمکنش میسل( تشکیل با مخالف )عامل مییابد کاهش آنها کاهش ΔG نتیجه در یافته کاهش آبدوست و آبگریز گروههای تشکیل میسل زمانی میسل(. تشکیل با موافق )عامل مییابد ]2[. کنند غلبه مخالف عاملهای بر موافق عاملهای که میشود میسلها تعداد سطح کننده فعال مولکولهای غلظت افزایش با با برابر بهتقریب و ثابت آزاد منومرهای تعداد اما مییابد افزایش ]3[. است CMC نقطه در آنها مقدار ساختار محلول شرایط به بسته میتوانند میسلی نانوساختارهای متفاوت توزیع دامنهی با اندازههایی نیز و متفاوت شکلهای و بسیاری کننده تعیین آبی محیط در میسلها شکل باشند. دارا را استفاده نوع کننده تعیین آن از پیروی به و آنها ویژگیهای از مثال برای است. دارویی و صنعتی مقاصد برای آنها کاربرد و عنوان به نیز و سلولی غشاهای عملکرد مطالعه برای میسلها از میشود. استفاده دارو حاملهای بهصورت یا مجزا بهطور میتوان را سطحی کننده فعال مواد فیلها آمفی وقتی دارد. قرار مطالعه مورد چند( یا )دو مخلوط کوچک هیدروکربن زنجیر یک ولی بزرگ بهینه سطح یک دارای که مولکولهایی بیشتر میدهند. تشکیل کروی میسل هستند حجم با هیدروکربن زنجیر دارای میدهند تشکیل کروی میسل راب حامل آنها سر که آمفیفیلهایی همچنین هستند. کوچک سطح افزایش و آب به سرها بیشتر تمایل دلیل به است الکتریکی عاملها این از یکی اگر میدهند. تشکیل کروی میسل بهینه اگر و شد خواهد ناقص کره یک صورت به میسل ساختار نباشد شود تشکیل نتواند هم ناقص کره که باشد حدی در عاملها کمبود شد. خواهد تشکیل استوانهای یا سیلندری میسل صورت این در در است کوچکتر بهینه سطح مساحت سیلندری میسلهای در و نمک افزایش با میسازند کروی میسل که آمفیفیلهایی نتیجه خواهند تشکیل سیلندری میسل شده باردار سر آبدوستی کاهش سطح مساحت کاهش و هیدروکربن زنجیر حجم افزایش با داد. ود دارای مولکولها آن در که میشود تشکیل دوالیهای فاز بهینه بیشتر آبگریزی موجب بیرونی زنجیر هستند. هیدروکربن زنجیر سر هرگاه میشود. آنها طول به حجم نسبت افزایش نتیجه در هیدروکربنی زنجیرهای و آنیونی یا کوچک آمفیفیل مولکول این میشود. تشکیل مسطح دوالیهای آنگاه باشند اشباع آن ]4[. نمیدهند تشکیل وسیکل و دارند کمی تحرک دوالیهایها تصادفی بهطور سطحی فعال مواد مونومرهای کم غلظتهای در فعال مواد مونومر غلظت افزایش با اما میشوند. توزیع محلول در دیسکی یا و شکل میلهای کرهای متفاوت: شکلهای به سطحی سبب میسل تشکیل مییابند. تجمع میشوند نامیده میسل که تشکیل برنده پیش عامل بنابراین میشود. سامانه آنتروپی افزایش بعضی در است. آنتروپی افزایش سطحی فعال مواد در میسل دارد. اثر واکنش سرعت روی میسل شکل و نوع واکنشها از در که است مولکول از بخشی بودن نمایانتر احتمال به آن دلیل قطبی گروههای از الیهای میسل سطح در است. درگیر واکنش به که آبگریزی دمهای آن داخلی بخش در و آب در شده حل میسلها میگیرند. قرار شدهاند پوشیده آبدوست سرهای وسیله 2 حدود قطری آنها کوچکترین که دارند متفاوتی اندازههای ]5[. دارد ترانس پیوندهای با هیدروکربن زنجیر یک طول برابر سطحی فعال ماده قطبی سر بار کردن خنثی دلیل به نمکها CMC کاهش برای بنابراین میشوند. دافعه اثر شدن کم باعث این به کرد استفاده نمک و سطحی فعال ماده مخلوط از میتوان از هم و کاستهایم سطحی فعال مواد محیطی اثرات از هم ترتیب افزایش برای آنها از همچنین است. صرفه به مقرون قیمت لحاظ امولسیون محلولهای کردن پایدار سطوح کنندگی مرطوب قابلیت افزایشقدرتشویندگیترکیباتپاککننده شناورسازیکانیهای و روغن بازیافت افزایش بهداشتی و آرایشی فراوردههای معدنی ]6[. میشود استفاده دارو حاملهای عنوان به دارویی صنایع در دوخ درون را چربی لکههای میتوانند میسلها اینکه دلیل به کمک به است شده سعی مقاله این در کنند حل هیدروکربنی( )فاز 91 پاییز 3 شماره ششم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 66

3 بهشته سهرابی و مریم معلمی دو روش تجربی پایداری ترمودینامیکی میسلها در حضور نمک برای پاک کردن لکههای چربی از روی لباس بررسی شوند. بخش تجربی مواد مصرفی 1- هگزا دسیل تری متیل آمونیم برماید )CTAB( ساخت شرکت مرک با خلوص باالی 99 درصد 2- سدیم دودسیل سولفات )SDS( ساخت شرکت مرک با خلوص 98 درصد 3- سدیم برماید )NaBr( ساخت شرکت مرک با خلوص باالی 99 درصد در این مقاله به علت وجود ناخالصی در SDS کمینهای در نمودار کشش سطحی در مقابل لگاریتم غلظت SDS ظاهر میشود که متأسفانه با چند بار خالص سازی هم حذف نشده است. به احتمال این کمینه به خاطر فعالیت سطحی باالی مولکولهای دودسیل الکل است. دودسیل الکل ممکن است بهعنوان یک ناخالصی در نمونه از اول حضور داشته یا اینکه ممکن است در اثر آبکافت در محلول به وجود آمده باشد. دودسیل الکل به خاطر فعالیت سطحی باال باعث پایین آوردن کشش سطحی SDS میشود. وقتی که میسلها شروع به تشکیل شدن میکنند ناخالصیها در میسل حل میشوند که در نتیجه این عمل غلظت دودسیل الکل هم در محلول و هم در سطح کاهش پیدا میکند. بنابراین کشش سطحی دوباره شروع به افزایش میکند اما CTAB بدون خالصسازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفت ]7[. شرایط محیطی ابتدا محلولهای خالص 30 میلیموالری ستیل تری متیل آمونیم برماید و سدیم دودسیل سولفات و سپس مخلوط کاتانیونیک در ناحیه غنی از ماده فعال سطحی آنیونی )SDS( و در ناحیه غنی از ماده فعال سطح کاتیونی )CTAB( با کسر مولیهای 01( 0 / و )0 / 99 02( 0 / و )0 / 98 03( 0 / و )0 / 97 04( 0 / و )0 / 96 )05 0 / و 0( / 95 )کاتیونی/آنیونی( و )آنیونی/کاتیونی( در غلظتهای متفاوت مخلوط آب و نمک )8 )mm و در غلظتهایی باالتر از نقطه CMC با حجمی معین )25 و 50 میلی لیتر( ساخته شده و محلولهای تهیه شده 24 ساعت بعد به بهطور کامل آب مقطر شسته و سپس با استون شستشو داده شد سپس حلقه پالتینی را بر روی شعله حرارت داده تا آلودگیهای احتمالی بهطور کامل از بین برود. برای کالیبره کردن دستگاه و همچنین مطمئن بودن از تمیزی سل داخل سل دستگاه 25 میلی لیتر از آب دو بار تقطیر ریخته شده و کشش سطحی آن مورد اندازهگیری قرار میگیرد. آنگاه محلول تهیه شده را با سرنگ هامیلتونی به ظرف آزمایش منتقل کرده و در هر مرحله با سرنگ حدود 40 میکرولیتر به سل دستگاه افزوده و کشش سطحی نمونه افزوده شده سه بار اندازهگیری شد. تا غلظت ماده فعال سطحی افزایش و به نقطه CMC برسد چند نقطه بعد از CMC هم اندازه گرفته شده تا بهطور کامل اطمینان بهدست آید که کشش سطحی محلول ثابت و بهوسیلهی حمام ترموستات و با عبور از سل دو جداره کنترل شد. کلیه آزمایشها در این مطالعه در دمای 25 درجه سانتیگراد انجام گرفته است. برای محلول سازی از آب دو بار تقطیر استفاده شد. روشهای مورد استفاده روش کشش سطحی اندازهگیریهای کشش سطحی یکی از روشهای معمول برای تخمین CMC و همچنین تعیین عاملهای سطح است. مزیت این روش بررسی همزمان دو فاز میسلی و تک الیه است. کشش سطحی با تعریفی متداول میزان نیرویی است که از طرف توده مایع بر سطح وارد میشود. از آنجاییکه نیروهای وارد بر مولکولها در توده محلول در تمام جهات یکسان است برآیند کل نیروهای وارد بر یک مولکول صفر erg J و در CGS 2 است. واحد کشش سطحی در دستگاه SI 2 cm m است که واحدهای انرژی بر سطح هستند. در این مقاله اندازهگیریهای کشش سطحی با استفاده از دستگاه تنسیومتر سیگما 700 انجام شد. از بین روشهای متفاوت اندازهگیری کشش سطحی روش حلقه روش صفحه و روش نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال ششم شماره 3 پاییز 91 67

4 ... مخلوط در شده تشکیل میسلهای پیداری بر نمک اثر شد. گرفته بهکار اندازهگیریها برای حلقه روش قطره و دستگاه کردن کالیبره برای دستگاه آمادهسازی از پس ظرف داخل در ابتدا حلقه و نمونه ظرف بودن تمیز از اطمینان سطحی کشش و شد ریخته تقطیر بار دو آب میلیلیتر 25 نمونه غلظت با مادر محلولهای نمونه هر از سپس شد. اندازهگیری آن حجم هامیلتونی سرنگ از استفاده با گاه آن شد تهیه مشخص نمونه ظرف درون که حالل از میلیلیتر 25 به محلولها از معینی زدن هم ثانیه 15 از پس شد. افزوده بود شده ریخته دستگاه اندازهگیری نمونهها سطحی کشش مغناطیسی همزن با محلول که آمده بهدست نمودار که جایی تا شد تکرار آنقدر روند این شد. هب است پیگیری و رؤیت قابل آزمایش حین در همزمان بهطور طریق از و متفاوت روابط با برسد. CMC نقطه از بعد مسطح ناحیه عاملهای و ویژگیها از بسیاری آزمایش هر از آمده بهدست نمودار است. استخراج قابل A min و Γ max γcmc CMC مانند سطح رساناییسنجی روش بهوسیله معمول بهطور الکترولیت محلول الکتریکی مقاومت دوگانه مولکولهای انتقال میشود. تعیین یونی گونههای حرکت تحرک و اندازه در تغییر شامل میسلها درون به محلول از دوست مقاومت در تغییر بهصورت فرایند این تأثیر است. یونی گونههای بهوسیله میتواند پدیده این شد. خواهد پدیدار محلول الکتریکی شود. داده نشان k ویژه رسانایی اندازهگیریهای حسب بر ویژه رسانایی مقادیر ترسیم با رساناییسنجی روش در شکست نقطه که میآید بهدست منحنی محلول کل غلظت از نمونه یک دهنده نشان 1 شکل است. CMC منحنی این است. رسانایی اندازهگیریهای از آمده بهدست منحنیهای از زیر رابطه بهوسیلهی نیز α مخالف یون تفکیک درجه است. محاسبه قابل رساناییسنجی نمودارهای dk dc dk dc ) ( C CMC /) ( C CMC )1( ماده غلظت افزایش با است مشخص 1 شکل از که همانطور فعالسطحیرساناییمحلولباشیببهنسبتتندیافزایشمییابد. تشکیل با همزمان و بعد به آن از و دارد ادامه CMC نقطه تا روند این مییابد. افزایش کمتری شیب با رسانایی محلول درون میسلها آنها مخلوط و خالص سطحی فعال مواد رسانایی تعیین برای رسانایی منظور این برای شد. استفاده رساناییسنجی روش از در ترموستات حمام یک به متصل دوجداره سل یک در نمونهها جن 4510 مدل سنج رسانایی با سانتیگراد درجه 25 ثابت دمای شد. گیری اندازه وی کالیبره برای ابتدا که شد انجام شکل این به اندازهگیریها اندازهگیری بشر در تقطیر بار دو آب میلیلیتر 25 دستگاه کردن مادر محلولهای از سپس شد. صفر دستگاه رسانایی و شد ریخته آب میلیلیتر 25 به معینی حجم مرحله هر در معین غلظت با هم ثانیه 15 از پس شد. اضافه دستگاه دوجداره سل در موجود محلول رسیدن تعادل به برای توقف ثانیه 60 همچنین و زدن شده خوانده رساناییهای رسم از شد. اندازهگیری رساناییها فعال ماده کل غلظت حسب بر ویژه( )رساناییهای دستگاه از مانند اطالعاتی میتوان که شد حاصل نمودارهایی سطحی موجود روابط از استفاده با را ΔG mic و مستقیم طور به را α CMC دمای در نیز روش این با آزمایشها تمام کرد. استخراج آنها از آزمایشها طول در دما این که گرفت انجام سانتیگراد درجه 25 شد. داشته نگاه ثابت ترموستات حمام بهوسیلهی سطحی فعال ماده غلظت حسب بر رسانایی کلی نمودار 1 شکل بحث و نتیجهها LiCl NaBr KCl مانند: قلیایی هالیدهای نمک افزودن تجمعی خود ساختارهای ایجاد در را سطحی فعال مواد تمایل تشکیل به شدید تمایل دلیل به مخلوط سامانههای در میبرد. باال بسیار سطحی کشش و میسل تشکیل بحرانی غلظت تجمعها 91 پاییز 3 شماره ششم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 68

5 بهشته سهرابی و مریم معلمی کمتر از حالت خالص آنها است و کم بودن کشش سطحی یکی از شرایط بهبود در خاصیت شویندگی کف کنندگی و... است. البته مطالعات نشان داده نوع نمک نیز در این مطالعات اثر دارد. در این مقاله از نمک NaBr استفاده کردیم که کاتیون آن با کاتیون ماده فعال سطحی آنیونی و آنیون آن با آنیون ماده فعال سطحی کاتیونی مشترک است. با کمک دادههای کشش سطحی و همچنین دادههایی که از راه رساناییسنجی بهدست آمد مقادیر CMC در سامانه )نقطه شکست در نمودار کشش سطحی و نمودار رساناییسنجی( کاتانیونیک در ناحیه غنی از آنیون و کاتیون تعیین گردید و همچنین از اطالعات بهدست آمده از روش رساناییسنجی میتوان درجه یونیزاسیون یون مخالف )α( را محاسبه کرد. آنگاه تأثیر نمک و بر روی CMC و α در سامانه مواد فعال سطحی در مخلوط کاتانیونیک بررسی شده است. در ادامه تأثیر الکترولیت بر روی برهمکنش دو ماده فعال سطحی آنیونی و کاتیونی و پایداری میسلهای مخلوط مورد مطالعه قرار گرفته است. برای محاسبه مقادیر CMC در روش رساناییسنجی بهطور معمول از نقطه شکست در نمودار رسانایی بر حسب غلظت استفاده میشود که به آن روش ویلیام گفته میشود. اثر نمک بر غلظت بحرانی تشکیل میسل مقادیرCMC کهبهوسیلهی روشکششسطحیورساناییسنجی در دو ناحیه غنی از ماده فعال سطحی آنیونی و کاتیونی بهدست آمدهاند در جدولهای 1 و 2 ارایه شده است. این مقادیر نشان دهنده مقادیر CMC در غلظتهای متفاوت نمک برای دو ماده فعال سطحی CTAB و SDS در دو ناحیه غنی از ماده فعال سطحی آنیونی و کاتیونی بدون نمک و در حضور نمک است. از مقادیر جدول 1 میتوانفهمیدکه درهمهیسامانههایمخلوطموادفعالسطحی به دلیل وجود اثر سینرژی مقادیر CMC کمتر از مقادیر غلظت بحرانی تشکیل میسل برای مواد فعال سطحی خالص است )شکل 2 و 3(. نمودارهای کشش سطحی بر حسب لگاریتم غلظت ماده فعال سطحی رسم شده است. کشش سطحی محلول با افزایش ماده فعال سطحی با شیب بهنسبت شدیدی کاهش مییابد این روند تا ناحیه تشکیل میسل ادامه دارد و از آن نقطه به بعد کشش سطحی بهتقریب ثابت میماند دلیل کاهش شدید کشش سطحی جذب مواد فعال سطحی در سطح مشترک مایع هوا است مقدارهای CMC با تعیین نقطه تقاطع دو خطی که از نقطههای یاد شده پیش و پس از CMC عبور میکند تعیین میشود و حضور نمک باعث تشکیل تجمع در غلظتهای کمتر میشود )شکل 4(. جدول 1 غلظتهای بحرانی تشکیل میسل در غلظتهای متفاوت نمک )ناحیه غنی از ماده فعال سطحی آنیونی( * CMC ب ثش حؼت ) ثش یتش( ؼت ذ. غلظت نمک )مول بر لیتر( 0 0/ 008 0/ 02 0 / 05 * CMCs.t CMCc CMCs.t CMCc CMCid CMCs.t CMCc CMCid CMCs.t CMCc CMCid وؾ ػغحی ; CMCst سػب بییػ دی ; CMCc نسبت مولی SDS 6/78 3/21 2/57 2/09 0/99 3/84 4/81 2/90 2/41 3/03 2/09 1/68 2/42 1/92 1/92 1/81 0/98 3/71 3/75 2/88 2/25 2/87 2/01 1/59 2/29 1/84 1/42 1/60 0/97 3/70 3/45 2/01 2/09 2/73 1/60 1/42 2/17 1/51 1/25 1/43 0/96 2/53 3/41 1/59 1/34 2/60 1/42 1/26 2/07 0/90 0/87 1/30 0/95 1/95 3/05 0/73 0/81 2/49 1/25 0/96 1/97 0/73 0/61 1/19 نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال ششم شماره 3 پاییز 91 69

6 ی و اثر نمک بر پیداری میسلهای تشکیل شده در مخلوط... جدول 2 غلظتهای بحرانی تشکیل میسل در غلظتهای متفاوت نمک )ناحیه غنی از ماده فعال سطحی کاتیونی( غلظت ومک )م ل تر لیتر( * CMCs.t 0 0/008 0/02 0/05 CMCc CMCs.t CMCc CMCi CMCs.t CMCc CMCi CMCs.t CMCc CMCid وسثت م لی CTAB 0/910 0/474 0/369 0/130 0/99 0/731 0/787 0/370 0/413 0/478 0/248 0/297 0/372 0/119 0/119 0/131 0/98 0/763 0/810 0/388 0/443 0/482 0/278 0/238 0/375 0/129 0/125 0/132 0/97 0/787 0/823 0/406 0/449 0/486 0/313 0/240 0/378 0/131 0/127 0/133 0/96 0/811 0/884 0/453 0/414 0/490 0/280 0/188 0/382 0/136 0/129 0/135 0/95 0/835 0/892 0/471 0/472 0/495 0/345 0/223 0/385 0/145 0/149 0/136 γ γ سطحی ) CTAB97/SDS3 (کاتی 38 ضکل 5- کطص سطحی در واحی غىی از ماد فعال داس بی وؾ ػغحی ثش حؼت بسیت غ ظت بد فؼب 33 ػغحی سػ ؿذ اػت. وؾ ػغحی ح ثب افضایؾ بد فؼب ػغحی ثب ؿیت ؼجتب ؿذیذی وب ؾ ییبثذ ای س ذ تب 28 بحی تىی یؼ ادا داسد اص آ مغ ث ثؼذ وؾ ػغحی [surfactant]mm (mn/m) [surfactant] (mn/m) ث تمشیت ثبثت mm ی ب ذ د ی وب ؾ ؿذیذ وؾ ػغحی خزة اد فؼب ػغحی دس ػغح تشن بیغ ا اػت مبدیش در غلظت ای متفايت ومک CMC شکل ثب 2 تؼیی کشش مغ سطحی در تمبعغ د ناحیه غنی خغی از و ماده اصفعال مبط سطحی ضث س لج پغ اص CMC شکل 3 ػج سکشش یو ذ سطحی تؼیی در ناحیه یؿ د غنی از ماده حض سفعال ه سطحی ثبػث ) CTAB97/SDS3 (کاتیونی در غلظتهای متفاوت نمک CTAB3( )SDS97 آنیون در غلظتهای متفاوت نمک تىی تد غ دس غ ظت بی و تش یؿ د. γ CTAB99,SDS1 CTAB98,SDS2 CTAB97,SDS3 CTAB96,SDS4 CTAB95,SDS surfactant [Surfactant] (mn/m) mm شکل 4 کشش سطحی در ترکیب درصدهای متفاوت ناحیه غنی از ماده فعال سطحی کاتیونی با غلظت نمک 0 / 008 موالر ضکل 6- کطص سطحی در ترکیة درصذ ای متفايت واحی غىی از ماد فعال سطحی کاتی وی تا غلظت ومک 0/008 م الر نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال ششم شماره 3 پاییز تید ب ب ید ذ CMC ػیؼت بی خ ط اص CMC خب ق دس حض س ه و تش اػت صیشا دس ػیؼت خ ط دس حض س ه دافؼ ا ىتش ػتبتیه ثی ش بی ػشو ؿذ یؼ ب دس غ ظت بی و تشی تىی یؿ ذ. خذا )1( )2( دس د

7 معلمی مریم و سهرابی بهشته CMC از مخلوط سامانههای CMC میدهد نشان نتیجهها حضور در مخلوط سامانه در زیرا است کمتر نمک حضور در خالص میسلها و شده سرکم گروههای بین الکتروستاتیک دافعه نمک 2 و 1 جدولهای میشوند. تشکیل کمتری غلظتهای در نشان کاتیونی و آنیونی سطحی فعال ماده از غنی ناحیهی دو در الکترولیت حضور در سطحی فعال مواد مخلوط CMC که میدهد کاهش این مییابد افزایش نمک غلظت هرچه و مییابد کاهش افزایش Br - و Na + یونهای باالتر غلظت در زیرا میشود بیشتر و مییابد کاهش بیشتر سر گروههای الکتروستاتیک دافعه یافته 5(. )شکل مییابد کاهش CMC نتیجه در با سطحی کشش از آمده بهدست CMC دادههای مقایسه رساناییسنجی دادههای رد رساناییسنجی و سطحی کشش از آمده بهدست دادههای غلظتهای شامل کاتانیونیک مخلوط و SDS CTAB سامانه مولیهای کسر برای سانتیگراد درجه 25 دمای در نمک متفاوت آمده بهدست دادههای از شد. مقایسه CTAB و SDS متفاوت سطحی کشش دادههای از آمده بهدست CMC که میشود مشاهده کاتانیونیک مخلوط در مخلوط و خالص سطحی فعال مواد برای دارد. خوبی مطابقت رساناییسنجی از آمده بهدست دادههای با رابطهی از CTAB و SDS مخلوط نوع دو برای CMC مقدارهای شدهاند. مقایسه تجربی مقدارهای با و شده محاسبه نیز کلینت رد میشود مشاهده 2 و 1 جدولهای مقدارهای از همانطورکه در تجربی مقدارهای کاتیون از غنی و آنیون از غنی ناحیه دو نتیجه این که هستند کمتر شده محاسبه مقادیر از موارد بیشتر سطحی فعال مواد بین جاذبهای برهمکنشهای به میتوان را وارد کلینت محاسبههای در که داد نسبت میسلها مخلوط در میگیریم نظر در را میسلها مخلوط ایدهآل حالت ابتدا نمیشوند. هک میشود استفاده کلینت معادلهی از ایدهآلی حالت بررسی برای است. فازی شبه ترمودینامیک مدل اساس بر معادله این )2( cmc id cmc1 cmc2 کاتیونی و آنیونی سطحی فعال مواد مولی کسرهای α 2 و α 1 که است. محلول در CMC 2 و CMC 1 و ایدهآل مخلوط CMC CMC id و آنیونی سطحی فعال مواد شدن میسلی بحرانی غلظتهای میدهند. نشان را کاتیونی مخالف یون تفکیک درجه تعیین کاتانیونیکی مخلوط مخالف یون تفکیک درجه 3 جدول در و آنیونی سطحی فعال ماده از غنی ناحیه دو در SDS و CTAB رساناییسنجی روش از استفاده با نمک غیاب و حضور در کاتیونی است. آمده بهدست در مخالف یون تفکیک درجه که میشود مشاهده 3 جدول در مخلوط از کوچکتر کاتیونی سطحی فعال ماده از غنی مخلوط علت به SDS مولکول در است آنیونی سطحی فعال ماده غنی مولکول در اما است پخش مولکول سر در بار رزونانس وجود γ γ CTAB99,SDS1 CTAB98,SDS2 CTAB97,SDS3 CTAB96,SDS4 CTAB95,SDS surfactant [Surfactant] (mn/m) mm CTAB99,SDS1 CTAB98,SDS2 CTAB97,SDS3 CTAB96,SDS4 CTAB95,SDS [surfactant] (mn/m) mm )الف( )ب( از غنی ناحیه متفاوت درصدهای ترکیب در رساناییسنجی نمودار 5 شکل موالر 0 / 02 ب( و موالر 0 / 008 الف( نمک غلظت با کاتیون 91 پاییز 3 شماره ششم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 71

8 اثر نمک بر پیداری میسلهای تشکیل شده در مخلوط... تعیین انرژی آزاد با در نظر گرفتن اثر یون مخالف به دلیل وجود یون مخالف در ساختار مواد فعال سطحی یونی میتوان رابطه تشکیل میسل را به صورت زیر در نظر گرفت: G ) 2 ( RT ln) CMC( )3( که در آن α درجه تفکیک یونهای متصل به ماده فعال سطحی است که با کمک دادههای رساناییسنجی بهدست آمده است مقدار α به دانسیته بار سطح میسل وابسته است با زیاد شدن یونها در محلول بارهای با بار مخالف تمایل بیشتری دارند که به سرهای قطبی مواد فعال سطحی بچسبند در نتیجه درجه تفکیک یونهای با بار مخالف کاهش مییابد. به طور کلی SDS دارای CMC باالیی است ولی پس از افزودن CTAB مشاهده میشود که مقدار CMC سامانه خیلی پایین میآید وقتی نمک به این سامانه افزوده میشود با کاهش دافعه بین گروههای سر تشکیل میسل در غلظتهای پایینتری صورت گرفته در نتیجه تشکیل میسل خودبه خودیتر میشود. در ضمن هرچه طول زنجیر بیشتر باشد )CTAB( انرژی آزاد منفیتر و میسل پایدارتر میشود پس مقدارهای انرژی میسلی شدن در ناحیه غنی از کاتیون منفیتر است مقادیر این عامل در جدول 4 آورده شده است. CTAB بار در سر متمرکز است. بنابراین جدا شدن یون مخالف در SDS نسبت به CTAB راحتتر است. با افزایش غلظت نمک در مواد فعال سطحی خالص مشاهده میشود که درجه یونش یون مخالف کاهش یافته است. نمک باعث کاهش بار در سطح میسل میشود که نشان دهنده افزایش درجه پیوند یون مخالف به دلیل خنثی شدن سطح است. از اینرو درجه یونش یون مخالف کاهش مییابد. جدول 3 درجه تفکیک یون مخالف در غلظتهای متفاوت نمک )ناحیه غنی از آنیون و کاتیون( غلظت ومک )م ل تر لیتر( 0 0/008 0/02 0/05 α α α α وسثت م لی SDS CTAB 0/99 0/431 0/573 0/214 0/182 0/98 0/632 0/622 0/513 0/352 0/97 0/753 0/713 0/675 0/202 0/96 0/853 0/398 0/401 0/174 0/95 0/872 0/292 0/282 0/172 0/99 0/415 0/393 0/507 0/137 0/98 0/373 0/134 0/144 0/123 0/97 0/353 0/203 0/251 0/178 0/96 0/361 0/230 0/227 0/192 0/95 0/376 0/262 0/264 0/216 وتیج گیری جدول 4 مقدارهای عامل انرژی آزاد میسلی شدن در غلظتهای متفاوت نمک )ناحیه غنی از آنیون و کاتیون( غلظت ومک )م ل تر لیتر( 0 0/008 0/02 0/05 α Gmic(kj/mol) α Gmic(kj/mol) α Gmic(kj/mol) α Gmic(kj/mol) نشریه پژوهشهای کاربردی در شیمی )JARC( سال ششم شماره 3 پاییز وسثت م لی 0/99 0/431-26/10 0/573 34/86 0/214-45/08 0/182 46/27 0/98 0/632-32/59 0/622 33/68 0/513-37/67 0/352 42/11 SDS 0/97 0/753-29/71 0/713 32/61 0/675-34/32 0/202 46/83 0/96 0/853-28/40 0/398 41/52 0/401-41/89 0/174 49/90 0/95 0/872-28/66 0/292 47/55 0/282-45/55 0/172 50/90 0/99 0/415-45/13 0/393 47/45 0/507-45/57 0/137 60/25 0/98 0/373-44/13 0/134 54/88 0/144-56/12 0/123 60/33 CTAB 0/97 0/353-45/55 0/203 52/65 0/251-52/37 0/178 58/49 0/96 0/361-42/21 0/230 51/38 0/227-53/58 0/192 57/87 0/95 0/376-44/68 0/264 51/56 0/262-50/28 0/216 56/82

9 معلمی مریم و سهرابی بهشته گیری نتیجه نقش حبابها تشکیل و پایدارسازی برای سطحی فعال مواد مهمی پارامتر میسلی بحرانی غلظت آنها در که دارند عمدهای اطالعات دارد. ذرات اندازه توزیع روی زیادی تأثیر که است درک نظر نقطه از چه و علمی جهت از چه مقدار این مورد در حایز میکنند رفتار چگونه سطحی فعال مواد اینکه عملی دما الکترولیت افزایش قبیل از زیادی عاملهای است. اهمیت حضور و آبی محلول یونی قدرت آلی اصالحکنندههای افزایش خالص آب در آن واقعی مقدار از را مقدار این متفاوت افزودنیهای میکند. متفاوت بزرگتر باعث سطحی فعال مواد مخلوط در نمک از استفاده زا استفاده بنابراین میشود. وسیکلها و میسلها اندازه شدن آلودگی از بیشتری مقدار کردن حل سبب شوینده صنایع در آنها نتیجههای به توجه با همچنین و میشود ساختارها این درون نمک افزودن میسل تشکیل آزاد انرژی عامل از آمده بهدست غلظت میشود. ساختارها این تشکیل شدن خودبهخودیتر باعث رساناییسنجی و سطحی کشش از که میسل تشکیل بحرانی نمک غلظت افزایش با که است آن بیانگر آوردیم بهدست مواد از کمتری مقدار با بنابراین میشوند. تشکیل زودتر میسلها دادهایم. افزایش را آنها پاککنندگی کارایی سطحی فعال مراجع [1] Schramm, L.; surfactants: fundamentals and applications in the petroleum industry, United Kingdom, 24, , فعال مواد مخلوط فازی دیاگرام "بررسی ب. سهرابی ]2[ دانشگاه پایه علوم دانشکده مایی" محلولهای در سطحی تهران مدرس تربیت [3] Mittal, K.L.; Shah, D.O.; "adsorption and aggregation of surfactant in solution", Marcel Dekker, New York, Basel, , [4] Hird, M.; Collings, P.J.; "Introduction to Liquid Crystals Chemistry and Physics", London, Taylor and Francis, , [5] Croce, V.; Cosgrove, T.; Dreiss, C.A.; Langmuir, 20, , [6] Zana, R.; "Dynamics of surfactant self-assemblies: micelles, microemulsions, vesicles, and lyotropic phases", 125, , [7] Javadian, S.; Gharibi, H.; Broomand, Z.; Sohrabi, B.; J. Colloid and Interface Science, 318, , پاییز 3 شماره ششم سال )JARC( شیمی در کاربردی پژوهشهای نشریه 73

10 JARC The salt effect on the formed micelles stability in the mixed surfactants for removing oily dirt B. Sohrabi 1, * and M. Moallemi 2 1. MSc in Physical Chemistry, Department of chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran 2. Assistant Prof. Physical Chemistry, Surface Chemistry Research Laboratory, Department of chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran Recieved: April 2011, First Revised: February 2012, Second Revised: July 2012, Accepted: August 2012 Abstract: The effect of salt concentration on thermodynamic stability of aggregations in anionic and cationic-rich mixtures of CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) and SDS (sodium dodecyl sulfate) were investigated using conductometryand surface tension. The micellization free energy ( G mic ) by critical micellization concentration (CMC) and degree of counter ion binding were determined. The results showed that the formation of mixed aggregates was more spontaneous in anionic-rich than cationic rich region. Also, electrostatic repulsion between head groups was reduced by using salt addition and micelle was formed. It was observed that, for both the planar air/aqueous interface and micellar systems, the nonideality decreased as the amount of electrolyte in the aqueous medium was increased. This was attributed to a decrease of the surface charge density caused by increasing the concentration of bromide ions. Also, the thermodynamic stability of micelles in presence of salt for removing oily dirt was investigated Keywords: Catanionic mixtures, Anionic-rich, Cationic-rich, Surface tension, Surface excess concentration, Conductometry *Corresponding author sohrabi_b@iust.ac.ir Journal of Applied Researches in Chemistry 76