اين دو نوع سورفکتانت را نمي توان با هم به کار برد. با اين حال، اگر با هم مخلوط شوند، فقط رسوب خواهند داد. محلول آبي سورفکتانت هاي کاتيوني معمولا اسيدي هستند و در مقابل سورفکتانت هاي آنيوني عموما خنثي يا الکلي هستند. بنابراين، سورفکتانت هاي کاتيوني به بازهاي ضعيف تر و اسيد هاي قوي تر يونيزه مي شوند و سورفکتانت هاي آنيوني به اسيد هاي ضعيف تر وباز هاي قوي تر تجزيه مي شوند.
جدول (2-3) طبيعت محلول سورفکتانت هاي کاتيوني و آنيوني را نشان ميدهد.
انواع سورفکتانت
مثال
طبيعت محلول آبدار
ترکيبات ساده هم ارز
سورفکتانت هاي انيوني
RCOONa
(صابون)
ROSO3Na
)نمک استر سولفوريک بيشتر الکول ها)
قليايي ضعيف
خنثي
Na2co3
Na2so4
سورفکتانت هاي کاتيوني
RN(CH3)3CL
(نمک امونيوم چهار جزئي)
RNH2.HCL(RNH3+.CL-)
خنثي(اسيد ضعيف)
اسيدي ضعيف
NaCL
(CH3)4N+.CL-
NH4CL
جدول (2-3) طبيعت محلول آبي سورفکتانت هاي آنيوني و کاتيوني
2-8-1-3 سورفکتانت هاي آمفوتريک
سورفکتانت هاي امفوتريک شامل همه هيبريد هايي است که به طور همزمان مي توانند داراي طبيعت انيوني، کاتيوني و غير يوني باشد. طبقه بندي سورفکتانت امفوتريک در جدول(2-4) امده است.
سورفکتانت
انواع
آمفوتريک
آمفوتريک هاي نوع کربوکسيلات
آمفوتريک هاي نوع سولفات
آمفوتريک هاي نوع فسفات
جدول (2-4) طبقه بندي سورفکتانت هاي آمفوتريک
بيشتر خانواده سورفکتانت هاي آمفوتريک از نوع کربوکسيلات است که به دو زير بخش نوع اسيد امينو و نوع بتائين تقسيم مي شوند.
نوع اسيد آمينو در نقطه ايزوالکتريک شان رسوب مي دهند،اما نوع بتائين در آب به سادگي حل مي شوند،حتي در نقطه ايزوالکتريک شان نوع بتائين از نظر اثرات نفوذ کنندگي، پاک کنندگي و اثر انتي استاتيک از نوع اسيد آمينو بهتر است. اين سورفکتانت ها به عنوان نرم کننده در صنعت نساجي، محلول هاي خشک شويي، محصولات ارايشي، مواد ضد حساسيت و مرطوب کننده کارايي دارند.
2-8-2 سورفکتانت هاي غير يوني
سورفکتانت هاي غير يوني دسته اي از سورفکتانت ها هستند که وقتي در آب حل مي شوند يونيزه نمي شوند. گروه هاي آب دوست شان داراي گروه هاي اتمي مانند پليمر هاي اتيلن اکسايد
(-CH2CH2O-) و گروه هاي هيدروکسيل( -OH ) هستند که وقتي در آب حل مي شوند،يونيزه نمي شوند. مواد فعال کننده سطحي غير يوني معمولا توانايي امولسيونه کردن، مانند مواد يوني را ندارند و در بعضي از موارد لازم است انتهاي آب دوست از لحاظ فيزيکي در مقايسه با فعال کننده هاي يوني طولاني تر باشد. اين سورفکتانت ها کمتر کف مي کنند ودر مقابل سختي آب حساسيت کمتري دارند. از نظر کاربرد متناسب با ساختار و خواص شان متنوع اند. اين سورفکتانت ها داراي خواص پاک کنندگي و پخش کنندگي هستند و به دليل سمي نبودن، در صنايع غذايي به عنوان اموليسفاير و هم چنين در ساخت لوازم آرايشي، صنايع دارويي و کشاورزي کارايي دارند. سورفکتانت هاي غير يوني به دو گروه عمده تقسيم مي شوند.
1-توليدات نوع پلي اتيلن گليکول که شديدا در آب حل مي شوند و در ابتدا به عنوان پاک کننده و ماده امولسيون کننده استفاده مي شده اند اما به ندرت از ان ها به عنوان نرم کننده پارچه استفاده مي شود.
2-نوع پلي هيدريک الکل که غير قابل حل در آب اند ودر ابتدا به عنوان نرم کننده پارچه و امولسيون کننده استفاده مي شده است. نوع خاصي از آن ها به عنوان پاک کننده نيز استفاده مي شده است. سورفکتانت هاي غيريوني نوع پلي اتيلن گليکول کارايي بالايي دارندو از آن ها استفاده هاي زيادي مي شود. از سورفکتانت هاي غير يوني مي توان به (CH3CH2…CH2-O(CH2CH2O)nH)اتيلن اکسايد يکي از الکل هاي خيلي چرب،اشاره کرد.
2-9 خواص سورفکتانت ها
نتايجي که مستقيم با خواص پايه اي سورفکتانت ها ارتباط دارند.
1-اثر نفوذ پذيري و تر سازي
2-اثر کف کنندگي، ضد کف کنندگي
3-اثر شويندگي
4-اثر تغيير امولسيون، پراکنده سازي و پايه سازي
نتايجي که غير مستقيم با خواص پايه اي سورفکتانت ها ارتباط دارد.
1-اثر صاف کنندگي و روان کنندگي
2-اثر ميکروب کشي
3-اثر ضد زنگ زدن
4-اثر هم سطح کردن، تثبيت و تخليه الکتريکي رنگ
5-اثر آنتي استاتيک
2-10 کاربرد سورفکتانت ها
نوع سورفکتانت و خصوصيات ان در تعيين نوع کاربرد سورفکتانت مهم است. براي مثال سورفکتانت هاي کوتاه زنجير براي تهيه مواد شوينده مورد استفاده در آب سرد به کار مي روند و يا در دارو سازي به منظور جلوگيري از تخريب مسيل در خون، از سورفکتانت هايي با مقادير C.M.C پايين استفاده مي شود که معمولا در محدوده هاي ميلي مولاري است. سورفکتانت ها در زمينه مختلفي کاربرد دارند [22]..ازجمله کاربردها:
-جهت جداسازي نفت از آب هاي الوده
-در رسانش دارويي به منظور کاهش دادن تخريب و اتلاف دارو
-در تهيه مواد کف زا،گونه هاي مرطوب کننده، صابون ها، شامپوها و ساير مواد بهداشتي
-در مناطق خشک براي کاهش تبخير آب
-در کشاورزي براي افزايش کارايي سموم و کود ها
2-11 ستيل تري متيل آمونيوم برمايد(CTAB)
ستيل تري متيل آمونيوم برمايد به عنوان يک سورفکتانت کاتيوني عمل مي کند. اولين بار در سال 1943 توسط اسکالمن به کار برده شد و از ان زمان تحقيقات گسترده اي بر روي ان انجام شد. به دليل خاصييت نرم کنندگي زياد و گندزدايي که باعث از بين بردن ميکروارگانيسم ها، باکتري ها و قارچ ها مي شود، کاربرد بسيار گسترده اي در صنايع دارد. استفاده از مواد فعال سطحي به خاطر توليد نانو ذرات با اندازه يکسان و با مورفولوژي منظم و جلوگيري از آگلومره شدن ذرات صورت مي گيرد [23]. . در اين کار تحقيقاتي از ستيل تري متيل امونيوم برومايد به عنوان مواد فعال سطحي براي بهينه نانو ذرات اکسيد اهن استفاده شده است که ساختار شيميايي ان در جدول(2-5) امده است.
Cetyltrimethyl ammonium bromide(CTAB)
نام هاي ديگر
ساختار
فرمول شيميايي
Cetrimonium bromide
(ستريمونيوم برومايد)
(C16H33)N(CH3)3Br
Hexadecyltrimethylammonium bromide
(هگزا دسيل تري متيل امونيوم برومايد)
جدول(2-5) ساختار و فرمول شيميايي ستيل تري متيل امونيوم برمايد
2-12 نانو ذرات مغناطيسي
در ميان انواع نانو ذرات مغناطيسي، نانو ذرات اکسيد آهن به ويژه نانو ذرات سوپر پارا مغناطيسي Fe3O4 بيش ترين کاربرد را در زندگي روزمره دارند که به دليل عدم سميت، انطباق پذيري زيستي خوب و عدم حفظ مغناطيس باقيمانده بعد از حذف ميدان خارجي، آنها بوده است ]24[.هم چنين با اصلاح سطح، مي توان نانو ذرات مغناطيسي اکسيد آهن را با گروه هاي ويژه اي مانند -NH – COOHO – OHعامل دار نمود تا براي اتصال بيشتر با مولکول هاي فعال زيستي، با کاربردهاي گوناگون، مناسب باشند ]25[. در سال هاي اخير حضور نانو ذرات مغناطيسي Fe3O4 با توجه به خواص شيميايي، مغناطيسي، الکتريکي متفاوت با حالت کپه اي توجه فراوان بسياري را به خود جلب کرده است. اين نانو ذرات معمولا به عنوان حامل هاي دارو به منظور انتقال کنترل شده عوامل درماني به موضوع بيماري در پزشکي، به عنوان جاذب فلزات سنگين و مواد آلوده کننده محيط زيست، در فرآيند تصفيه پساب هاي صنعتي و در فرآيند ذخيره سازي اطلاعات بکار مي رود
]26-31[.
در شکل (2-2 ) اثر ميدان مغناطيسي بر ذرات مغناطيسي ارائه شده است.
شكل( 2-2) اثر ميدان مغناطيسي بر ذرات مغناطيسي
2-13 روش هاي سنتز نانوذرات مغناطيسي اکسيد آهن
روش هاي متفاوتي جهت سنتز نانو ذرات مغناطيسي اکسيدآهن وجود دارد. ازجمله مي توان به نمونه هاي زير اشاره کرد.
هم‌رسوبي،
ريزامولسيون18،
سل-ژل19،
حلال- گرمايي20، [40،39].
صوت شيميايي21، به كمك مايكروويو22،
ترسيب شيميايي بخار23، [41].
سنتز احتراقي24،
قوس كربن25
پيروليز ليزري26.
در ادامه چند روش به طور مختصربيان شده است.
2-13-1 روش سل – ژل
يکي از روش هاي مناسب براي ساخت نانو ذرات مغناطيسي روش سل -ژل است. چرا که در فرآيندهاي شيميايي مربوطه به دو نوع فاز مي توان ايجاد کرد، فاز مهمان که همان محلول اوليه حاوي ترکيبات سيليکون و فاز دوم ترکيبات آهن داراست و در واقع به توليد ذرات آهن با مقياس فوق العاده نيز منجر مي شود ]35[.علاوه بر اين ها پايداري فاز اکسيدي مورد نظر از اهميت ويژه اي برخورداراست. چراکه دردماهاي معمولي گذار فاز ? – Fe3O4 به ? – Fe3O4 به راحتي اتفاق مي افتد. براي جلوگيري از اين تغيير فاز و پايدارکردن فاز دلخواه نانو ذرات به روش سل – ژل در داخل پليمر جاسازي مي کند و به آن ها پايداري دمايي مي بخشد ]36[.
2-13-2 روش هم‌رسوبي
هم‌رسوبي يك روش ساده و ارزان براي تهيه نانوذرات مغناطيسي اكسيد فلزات و فريت‌ها مي‌باشد در اين روش رسوب‌دهي نانوذرات تحت شرايط بازي و در جو بي‌اثر انجام مي‌گيرد. سنتز معمولاً در دماي محيط انجام مي‌گيرد ولي گاهي از دماهاي بالاتر نيز استفاده مي‌شود.
مهمترين عامل در اندازه نانوذرات ، نسبت مولي نمك‌هاي اوليه يعني آهن (III) كلرايد و آهن (II) كلرايد مي‌باشد. اين پارامتر همچنين بر روي خواص مغناطيسي نانوذرات مربوطه اثر حياتي دارد.
سنتز نانوذرات در دماي رسوب‌دهي زير انجام گيرد و مقدار باز كافي نباشد، رسوب حاصل به رنگ قهوه‌اي در مي‌آيد كه نشانه توليد گونه‌‌هاي مي‌باشد.
با افزايش سرعت هم زدن محلول، اندازه نانوذرات حاصل كوچكتر مي‌شود. اين اثر مخصوصاً در شرايطي كه باز به محلول نمك‌ها اضافه مي‌شود اثر حياتي دارد.
از مزاياي روش هم رسوبي مي‌توان به سادگي، توانايي انجام در شرايط دما و فشار محيط، تك‌مرحله‌اي و كوتاه بودن زمان سنتز اشاره كرد. عيب مهم اين روش آن است كه نمي‌توان اندازه ذرات را به طور دقيق كنترل كرد و بنابراين همواره گستره‌اي از اندازه ذرات را در بر خواهد داشت. [32، -34].
2-13-3 روش ريزامولسيون
ريزامولسيون شامل يك محلول پايدار و همگن از روغن، آب و يك سورفكتانت مي‌باشد. محلول آبي ممكن است شامل نمك و يا افزودني‌هاي ديگر باشد. روغن مي‌تواند تركيبي از انواع هيدروكربن‌ها باشد. به طور معمول دو نوع ريزامولسيون وجود دارد؛ ريزامولسيون مستقيم يا روغن- آب27 (o/w) كه از پخش كردن روغن در آب حاصل مي‌شود و ريزامولسيون معكوس يا آب- روغن28 w/o كه از پخش كردن آب در روغن به دست مي‌آيد. در اين سيستم‌ها يك تركيب دوفازي شامل روغن و آب داريم كه تركيبات سورفكتانت در مرز اين دو فاز بر اساس سرهاي قطبي و غيرقطبي خود صف‌آرايي كرده‌اند [37].
ريزامولسيون آب- روغن (w/o) به طور وسيعي براي سنتز نانوذرات مغناطيسي با توزيع سايز همگن استفاده شده است. مولكول‌هاي سورفكتانت كشش سطحي بين آب و روغن را كاهش مي‌دهند كه در نهايت يك محلول شفاف حاصل مي‌شود. نانو قطره‌هاي آب كه شامل عوامل واكنش‌دهنده هستند به عنوان يك نانوراكتور29عمل مي‌كند. اين شرايط سبب مخلوط شدن هرچه بهتر و سريع‌تر واكنش‌گرها شده و نانوذرات تك اندازه همگن به دست مي‌آيد. به دور هر نانو قطره آب مولكول‌هاي سورفكتانت از طريق سرهاي قطبي خود صف‌آرايي كرده‌اند كه از جمع شدگي و

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید