2.2 溫度對氨水表麵張力的影響

不同溫度下的氨水表麵張力值見圖3。

圖3 不同溫度下氨水的表麵張力

由圖3可知，隨著溫度增加，氨水表麵張力均呈下降趨勢。當氨水濃度為5%時，其表麵張力在20.5℃為67.6mN/m，45℃時為61.4mN/m；濃度升高至20%，在20.5~45℃範圍，氨水表麵張力由63.6mN/m降至56.3mN/m，降幅為11.48%。根據測試濃度氨水表麵張力變化趨勢特點，將其分為三個階段:較低氨水濃度(5%和10%)整體變化趨勢一致，在20.5~25.5℃時，下降幅度較大，分別下降2.51%和2.56%；25.5~35℃，表麵張力下降趨勢變緩；35~45℃，表麵張力下降幅度增加，降幅達4.66%和4.82%。而較高氨水濃度(15%和20%)的表麵張力值在前兩個階段下降趨勢與較低濃度氨水保持一致，但降幅偏大，在35℃以後，氨水表麵張力值降幅趨於平緩。

溫度的升高導致分子運動加劇，在平衡位置振動幅度增大，分子間距增大，分子引力減弱，擴散速度加快；另一方麵，熱運動動能較大的分子能克服液體間的分子引力蒸發，氣液兩相間的密度差減小造成分子的引力減小，表麵位能降低，致使反應液表麵張力減小。由圖3可知，35℃時氨水濃度對表麵張力的影響最大，此溫度下氨水濃度由5%升至20%時，溶液表麵張力值下降6.8mN/m，降幅為10.56%。

2.3 表麵活性劑對氨水表麵張力的影響

不同表麵活性劑及添加量對氨水表麵張力的影響見圖4。

圖4 不同表麵活性劑及添加量對氨水表麵張力的影響

由圖4可知，添加少量表麵活性劑，會使氨水溶液的表麵張力顯著降低。添加表麵活性劑後溶液內一部分表麵活性劑分子自動聚集於氨水表麵層定向排列，其兩性基團在氣液界麵層大量鋪展。因表麵活性劑親水基與水分子的親和力比周圍水分子間的親和力更強，使界麵不飽和力場得到某種程度的補償，從而使氨水表麵張力顯著降低。當表麵活性劑濃度達到一定值後，溶液表麵張力變化幅度減小，最終趨於穩定，此時溶液表麵層中的表麵活性劑已達到臨界膠束濃度(CMC)。

由圖4可知，在表麵活性劑含量處於0~1.4mg範圍內，CAB-35對氨水表麵張力的降低幅度最為顯著，且在含量為0.6mg時基本達到臨界膠束濃度，添加量為1.4mg時，含CAB-35的氨水溶液表麵張力值為36.8mN/m，降幅高達44.83%。而SDS則在含量為0.8mg時達到臨界膠束濃度，其餘3種表麵活性劑在此範圍內未曾達到。含ACS-12的氨水表麵張力降幅除在0~0.25mg範圍內略高於含APG0810的氨水表麵張力降幅之外，其對表麵張力值的削弱影響最不顯著。

氨水中表麵活性劑含量在0~0.2mg範圍內，含SDS的氨水表麵張力降幅僅比含CAB-35的氨水表麵張力降幅小。0.1mg時，LHSB和APG0810降低氨水表麵張力的幅度相同(5.10%)，繼續升高表麵活性劑添加量，相同濃度下含LHSB的氨水表麵張力降幅均比含APG0810的氨水表麵張力降幅大。當含量大於0.8mg時，氨水溶液表麵張力值降低幅度的大小關係為CAB-35 > LHSB > APG0810 > SDS > ACS-12。

添加量1.4mg時，含LHSB和APG0810的溶液表麵張力值分別為48.0，48.5mN/m，下降28.04%，27.29%；含SDS和ACS-12的溶液表麵張力分別下降了14.4，12.0mN/m，降幅為21.59%，17.99%，均小於44.83%。故實際應用中可優先選取CAB-35。

3 結論

(1)室溫下，隨著氨水濃度的增加溶液表麵張力值呈下降趨勢，當濃度升至6%時，溶液表麵張力值下降5.5mN/m；而濃度從7%升高至25%，表麵張力值僅降低5.3mN/m。溶液表麵張力越小，液體在鉑金板上浸潤的高度越高，潤濕性能越好。

(2)隨著溫度升高，不同濃度下的氨水表麵張力值均呈下降趨勢，且下降過程可分為3個階段。溫度小於35℃時，各濃度下前兩階段下降趨勢相似，降幅先大後小；35~45℃範圍，5%和10%的氨水表麵張力值降幅增加，而15%和20%的氨水表麵張力值降幅減小，並趨於穩定。

(3)不同含量的SDS、ACS-12、LHSB、APG0810和CAB-35表麵活性劑均能使氨水溶液的表麵張力顯著下降，其中，同含量下含有CAB-35的氨水溶液表麵張力值降幅最大。