阳离子型gemini表面活性剂的生物降解性研究文献综述

 2021-09-30 10:09

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文 献 综 述

1. 前言

表面活性剂在全球的使用量非常大,任何事物都有其两面性,表面活性剂特别是具有较高生物毒性的阳离子表面活性剂,在使用后大量排放到环境中,如果不能快速降解,则会对环境和人体带来一定危害。利用微生物可以分解表面活性剂,最终得到二氧化碳和水,该过程就是表面活性剂的生物降解。而关于阳离子型gemini表面活性剂的生物降解研究很少。因此开展具有高性能的gemini表面活性剂的生物降解性研究,对于gemini表面活性剂的发展具有重大意义。

2. 双子表面活性剂

2.1. 双子表面活性剂的结构与特点

1974年,戴尼格(Deinega)首次成功合成了双子表面活性剂;随后,日本的欧卡汉日(Okahara)以及美国的F M门格(Menger)、C.A李涛(Littau)等也系统地合成了双子表面活性剂,并确定了它们的基本性质;将其命名为Gemini型表面活性剂(双子表面活性剂),又称孪联表面活性剂、二聚表面活性剂等。

双子表面活性剂是由两个亲水头基和两个疏水尾基通过一个连接基在其亲水头基或靠近亲水头基处连接而成的一类新型表面活性剂(图 1) [1], 通常表示为m-s-m', 其中m, m', s分别代表两侧疏水链及中间连接基上的碳原子个数. 如果 m=m', 称为对称型双子表面活性剂; m≠m'则为不对称型双子表面活性剂. 同常规表面活性剂一样, 根据亲水头基的性质, 双子表面活性剂可以分为阳离子、阴离子、非离子和两性离子型四大类.

Gemini表面活性剂因其特有的双疏水长链和双亲水链构型,与普通表面活性剂相比,呈现出了许多独特的性能[2、3、4、5、6]:(1)、容易吸附于两相界面,而且形态多样,其溶液界面活性高。(2)、极易聚集形成胶团,临界胶束浓度(CIVIC)低;较传统表面活性剂低23个数量级,使用浓度可大大降低。(3)、具有很低的Krafft点,水溶性好;其水溶性随亲水基的类别和含量而变化。(4)、增溶性好,对有机物质的增溶能力随烷基疏水长链的增大而增大(以阳离子Gemini为例)。(5)、与其它常规表面活性剂协同效应强。(6)、具有独特的流变性和粘弹性;1%时,即可生成巨大的线形胶团,具有明显的粘弹特性。从而使双子表面活性剂在油田开发中具有巨大的潜在应用前景[6]

2.2. 双子表面活性剂的合成

对称型双子表面活性剂是指分子结构中含有相同的极性头基和相同的疏水尾链的表面活性剂 ,与非对称gemini表面活性剂比较,由于合成和分离比较容易,对这类表面活性剂的研究比较广泛, 已合成的表面活性剂有阴离子型 、 阳离子型和非离子型等。对称型阳离子双子表面活性剂的合成,在阳离子gemini表面活性剂研究中,报道最多的 是二季铵基卤化物。在图 2中介绍一种具有抑菌性的含酰胺基溴化物gemini[7]的合成路线

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