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超临界二氧化碳微乳液的相行为研究

周永晟  
【摘要】:本文自行设计了用于测定混合流体密度和组成的微型注射器,用于研究超临界流体相行为的可变体积可视相态釜,用于溶剂化显色探针溶解性质及化学反应的高压在线紫外检测池。搭建了较为完备的,以研究超临界二氧化碳微乳液体系的物理化学性质为目的的相态研究装置,以及在超临界二氧化碳或超临界二氧化碳微乳液中进行的化学反应紫外在线检测装置。 本文采用食品级表面活性剂2-(2-乙基已基)磺基琥珀酸钠(Aerosol-OT,AOT)和乙醇在超临界二氧化碳中形成稳定的scCO_2/H_2O/AOT/C_2H_5OH反相微乳体系。采用测定体系浊点压力的方法(浊点法)考察了该四元微乳液体系的密度、温度、醇浓度、水浓度以及表面活性剂浓度等因素对浊点压力的影响,系统的研究了该微乳体系在较宽范围内(10~45℃,6~23MPa)的相行为。研究结果表明,增加体系的密度可以降低浊点温度,增加水在体系中的溶解度;浊点压强和温度的关系在不同的水含量下表现出不同的趋势,与之对应的是体系中占主导的微结构也随之变化。较高水含量和较低温度的情况下,微乳液结构在体系中占据主导地位;而在较低水含量和较高温度的情况下,水更倾向于溶解在超临界流体连续相中。乙醇作为助溶剂增加AOT在超临界二氧化碳中的溶解度,同时作为助表面活性剂直接参与微乳液池的构建以及对体系的微结构变化有着重要的影响。在不同的乙醇浓度下,体系对水的增溶作用表现出两种不同的机理。本文首次利用浊点压强的突变测定了一定条件下scCO_2/乙醇/水/AOT微乳体系的临界微乳液浓度(cμc)。临界微乳液浓度几乎不受温度的影响,但随着体系中水含量和乙醇浓度的增大都略有增大。在临界微乳液浓度附近,浊点压强的突变随着体系水含量的增大而变得更加的明显,而浊点现象也随着温度的降低而显著,这与低温易于形成微乳液滴和高含水量的体系容易吸收更多的表面活性剂构成相界面的事实一致。通过中等极性的溶剂化显色探针甲基橙(MO)在该微乳液体系的紫外吸收变化,探索了水含量、醇浓度变化对体系微环境的影响,同时由MO吸光度与表面活性剂浓度之间的相互关系得到了临界微乳液浓度,该数值与浊点法得到的数值相一致。


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