表面活性劑的化學結構和應用

任俐萍

摘 要：表面活性劑具有特殊的化學性質，能夠促進發泡、乳化等過程，在食品、化工等行業有廣泛的應用。其實，人類應用表面活性劑的歷史十分悠久，能夠追溯到公元前兩千多年，人們利用草木灰和羊油成功研制出肥皂，用于清潔身體。而在我國農村中，用草木灰洗滌含有油污的碗筷也是普遍的做法。但表面活性劑中有許多成分不可被自然降解，若大量流入水源，會產生一定的危害，需要嚴格控制用量。分析了表面活性劑的化學結構，并提出幾種表面活性劑的應用。

關鍵詞：表面活性劑;化學結構;作用

油脂類有機物不能與水互溶，但在很多時候都需要促使兩者結合，從而去除油脂或者達到其他目的，隨著化工產業的不斷發展與進步，能夠改變油水特性、達到分離或者混合目的的表面活性劑在生活中得到了廣泛的應用，例如用于制作洗滌劑、洗衣液、洗發露等，去除餐具和衣物、頭發表面的油脂，或者用于制作化妝品，對肌膚起到滋潤、防護和保濕作用。可以說，表面活性劑已經成為工業中必不可少的工具，但其對環境會造成一定污染，因此需要對它的結構進行分析，并進行合理添加。

一、表面活性劑簡介

分子表面含有疏水基團或者親水基團，其中與水結構相似，或者基團化學鍵與水的H-O鍵相似的物質大多數易溶于水，而與水結構相差較多、化學鍵也大不相同的則不溶于水。所謂表面活性劑，指的就是能夠改變溶液體系的界面狀態、使原本不相溶的物質能夠互溶、或者分離兩種相融物質的化學藥劑，它的分子結構既有親水性也有疏水性，因此能夠與不同物質相結合，達到去除或者聚合的效果。

二、表面活性劑的應用

1.洗滌劑

洗滌劑可以說是使用最為廣泛的表面活性劑，家家戶戶都會使用，它們存在于肥皂、洗潔精、洗衣液等生活用品中，例如制作肥皂的工藝流程是先利用油脂的反應特性，以皂化反應獲得高級脂肪酸，然后對其進一步加工以減少油脂含量，再靜置、切塊包裝。在使用時，由于肥皂中含有表面活性劑，在經過摩擦后它們會進入油水混合液，其親水基與分散在水中的表面活性劑結合，使之能夠形成聚合物，然后用水沖洗，即可將表面活性劑與油脂一同清除。此外，為了使表面活性劑更好地發揮功效，時常添加輔助成分，例如在含磷洗衣粉中，有一定的磷酸鹽成分，磷酸根會與自來水中的鈣鎂離子結合，從而對環境造成污染，因此制造含磷洗衣粉時需要對其中的離子濃度進行嚴格計算和控制，從而提高其清潔度，并防止雜質干擾表面活性劑的作用。

2.化妝品的制作

人的皮膚有不同性質，因此需要不同種類的化妝品，在制作時需要讓它們呈現油性或者水性，以起到保護皮膚、保持濕潤的目的，添加表面活性劑就可以實現化妝品性質的改變，使之形成膠束，包裹有效成分，完成乳化。但當化妝品中的油性成分過多時，會影響化妝品的品質和手感，同時無法起到保濕效果，對肌膚的防護作用明顯下降。因此在制作化妝品時，需要嚴格控制表面活性劑的劑量，對陰陽離子數目進行調控，使之保持中性，增強化妝品的防護作用。

除了化妝品外，洗發露和護發素也使用了表面活性劑，由于洗發時頭發之間會不可避免地產生摩擦，若表面活性劑中電荷量不平衡，就會在摩擦時致使頭發互相排斥，因此還需要注意平衡電荷，減少斥力作用。

3.表面活性劑型阻垢劑

目前，我國正在運行中的油田一般使用燃煤注汽鍋爐，它們能夠以煤和重油、天然氣等作為燃料，降低開采稠油的成本，為我國油田資源開采事業提供了強大助力，但由于鍋爐爆管事故的頻繁發生所導致的經濟損失也是一個不容小覷的數字。爆管的根本原因是內壁結垢，污垢附著在內壁上，久而久之，會造成堵塞。此外，結垢現象還會降低設備與氣體、水體的接觸面，使得熱交換效率隨之降低，增加能源和電力的消耗，提升油田的開采運營成本，消耗我國財力資源。為了減少甚至杜絕此類事故的發生，提升鍋爐系統的安全性和穩定性，并減少無謂的經濟損失，必須做好污水處理工作，防止大面積結垢現象的產生。阻垢劑能夠抑制無機鹽結垢和沉淀，能夠保護設備的傳熱效果，并防止爆管。其中表面活性劑型阻垢劑乃是應用廣泛、效果較好的一種，最常見的乃是有機磷系列阻垢劑，它能夠與油田污水中的Ca、Mg等離子結合形成合離子并分散，阻止它們聚合，合離子還能形成鏈條，被碳酸鹽晶體吸附且代替碳酸根的位置，利用置換反應防止碳酸鹽晶體擴大。同時它能夠使碳酸鹽失去晶核作用，改變其晶體結構使之轉化為不易契合的結構，進而抑制碳酸鹽晶體的生長并將其轉化為疏松分散的物質。

4.消毒殺菌劑

在醫藥行業中，表面活性劑還能制作消毒殺菌劑，這是由于細菌中都含有蛋白質，它們的生物膜也主要是由蛋白質構成，表面活性劑可以與蛋白質膜進行作用，使之失去活性甚至變質，起不到防護效果，因此在手術前可以用一定濃度的表面活性劑對傷口進行消毒或者用其制作殺菌藥劑。

三、結束語

表面活性劑幾乎不具備腐蝕性，且造價低廉，作用多樣，隨著化工行業的不斷發展，表面活性劑的使用會愈發廣泛，但在使用的過程中必須注意它對環境的污染并采取相應的防護措施，要在保護環境的前提下發展經濟。

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編輯 張佳琪