阳离子表面活性剂

阳离子表面活性剂，是其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带正电荷的表面活性剂。亲油基一般是长碳链烃基。亲水基绝大多数为含氮原子的阳离子，少数为含硫或磷原子的阳离子。分子中的阴离子不具有表面活性，通常是单个原子或基团，如氯、溴、醋酸根离子等。阳离子表面活性剂带有正电荷，与阴离子表面活性剂所带的电荷相反，两者配合使用一般会形成沉淀，丧失表面活性。它能和非离子表面活性剂配合使用。

概念

起作用的部位为阳离子，带有正电荷，又称为阳性皂，其分子结构的主要部分是一个五价氮原子，故又称为季铵化合物。水溶性大，酸碱中均较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌，防腐作用，但与大分子的阴离子药物合用产生结合而失去活性，甚至产生沉淀。此类表面活性剂毒性较大，只能外用，临床上主要用于皮肤、黏膜和手术器材的消毒。

用途

用作织物柔软剂、油漆油墨印刷助剂、抗静电剂、杀菌剂、沥青乳化剂、护发素、焗油膏。

因为一般基质的表面带有负离子，当带正电的阳离子表面活性剂与基质接触时就会与其表面的污物结合，而不去溶解污物所以一般不做洗涤剂。

分类

阳离子表面活性剂在水溶液中电离时生成的表面活性离子带正电荷，其疏水基与阴离子表面活性剂相似。阳离子表面活性剂的亲水基离子中含有氮原子，根据氮原子在分子中的位置不同分为胺盐、季铵盐和杂环型三类。

胺盐是用酸中和烷基伯胺、仲胺、叔胺或乙醇胺得到的产物。根据胺的不同分为脂肪胺盐、乙醇胺盐和聚乙烯多胺盐。

(1)脂肪胺盐，脂肪胺盐是用盐酸、甲酸、乙酸中和烷基伯胺、仲胺和叔胺得到的产物，如:

60～70℃

C12H25NH2+CH3COOH========C12H25NH+3·CH3COO-

(2)乙醇胺盐，是酸与一、二、三乙醇胺反应的产物，如

R—N(CH2CH20H)2+HCl===[R--NH(CH2CH20H)2]+C1-

(二乙醇胺)

纺织工业中常用的柔软剂索罗明A也属于这一’类。如索罗明A的制法为：

CH2CH20H CH2CH20H

C17HasCOOHd-《CHaCH20H1C17HasCOOCH2CHzN二—HCOOH，

CH2CH20H CH2CH20H

(三乙醇胺)

CH2CH20H

C17H35COOCH2CH2N·HC00H(索罗明A)

CH2CH20H

(3)聚乙烯多胺盐，卤代烷与二乙三胺、三乙四胺反应可得到不同的N—烷基多胺，如：

R—X+NH2CH2CH2NHCH2CH2NH2==R—NHCH2CH2NHCH2CH2NH2

(二乙三胺)(N—烷基二乙三胺)

RNH2+nCH2—CH2==R—RH(CH2CH2NH)．

(亚乙基亚胺)(N—烷基多乙多胺)

这些胺与酸反应得到聚乙烯多胺盐都是表面活性剂。

胺盐型阳离子表面活性剂水溶性较小，在酸性介质中较稳定；在中性、碱性介质中会发生水解析出胺，通常只适合作纤维柔软剂，不适合作洗涤剂。

季铵盐型阳离子表面活性剂通式为[]x-，式中R为C10～C18。长链烷基，Rl、R2、R3一般是甲、乙基，也可以有一个是苄基或长链烷基，X是氯、溴、碘或其他阴离子基团：多数情况下是氯或溴。

季铵盐型阳离子表面活性剂是产量高、应用广的阳离子表面活性剂。一般由叔胺与醇、卤代烃、硫酸二甲酯等烃基化试剂反应制得。

吡啶(C5H5N)也可以看成一种特殊的叔胺，通常把吡啶与卤代烷的反应产物也归于季铵盐中。如溴代十六烷与吡啶反应得到的产物十六烷基溴化吡啶是一种常用的杀菌剂。

季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好，既耐酸又耐碱且大多数具有杀菌作用。由于大部分纤维表面带负电，用季铵盐阳离子表面活性剂可中和其电荷，因此有较好的抗静电作用。它们能在纤维表面形成疏水油膜，降低纤维的摩擦系数使之具有柔软、平滑的效果所以可作柔软剂。这种表面活性剂除可作抗静电剂柔软剂外，还可作护发产品中的头发定型调理剂，纺织工业中的匀染固色剂。但它有使机械生锈的缺点，价格也较贵。在清洗剂中常与非离子表面活性剂复配成杀菌、消毒清洗剂。

杂环类阳离子表面活性剂可以有咪唑啉、吗啉胍类、三嗪类衍生物等。

眯唑啉是含有二个氮原子的五元杂环的单环化合物，如2—烷基咪唑啉，它与硫酸二甲酯肛反应可生成季铵盐；如脂肪酸与二亚乙基三胺反应生成2—烷基氨基乙基咪唑啉，得到的产物乙酰化再与甲酸中和或季铵化都得到阳离子表面活性剂。它们都可做纤维柔软剂或杀菌剂。

一般阳离子表面活性剂去污力较差，因此通常不用阳离子表面活性剂作洗涤剂。但在特殊的清洗剂中如杀菌消毒洗涤剂中会加入阳离子特别是季铵盐型阳离子表面活性剂。

阳离子

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)是线型高分子化合物，由于它具有多种活泼的基团，可与许多物质亲和、吸附形成氢键。主要是絮凝带负电荷的胶体，具有除浊、脱色、吸附、粘合等功能，适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理，特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。

特点

1、水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

2、添加少量阳离子聚丙烯酰胺产品，即可受到极大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分发挥作用。

3、同时使用阳离子聚丙烯酰胺产品和无机絮凝剂（聚合硫酸铁，聚合氯化铝，铁盐等），可显示出更大的效果。

功能

由于阳离子聚丙烯酰胺具有以下作用：

1、澄清净化作用；

2、沉降促进作用；

3、过滤促进作用；

4、增稠作用及其它作用。

因此能够充分满足在废液处理、污泥浓缩脱水、选矿、洗煤、造纸等方面的要求。

使用流程

聚丙烯酰胺的使用要遵循如下原则：

1、颗粒状聚丙烯酰胺絮凝剂不能直接投加到污水中。使用前必须先将它溶解于水，用其水溶液去处理污水。

2、溶解颗粒状聚合物的水应该是干净（如自来水），不能是污水。常温的水即可，一般不需要加温。水温低于5℃是溶解很慢。水温提高溶解速度加快，但40℃以上会使聚合物加快降解，影响使用效果。一般自来水都适合于配制聚合物溶液。强酸、强碱、高含盐的水不适于用来配制。

3、聚合物溶液浓度的选择，乐邦公司建议为0.1%—0.3%，即1升水中加1g—3g聚合物粉剂。

PAM浓度选择要考虑如下因素：

配制罐小而每天用药量大，建议配的稍浓一些（如0.3%）。

聚合物分子量很高时，建议配的稍稀一些（如0.1%）。

聚合物溶液投到污水中，如因设备原因分散状况不太好时，建议配的稍稀一些。

总之，聚合物浓度过大，会造成搅拌器马达负荷过大，也会造成进入污水后分散状况不好，影响使用效果。配得稀一些有助于提高使用效果。

4、配成的溶液不要用离心泵转移，以免高速旋转的叶片造成聚合物的剪切降解。配制的具体方法如下：

在溶器（如实验室的烧杯，工厂的配制罐）中加入一定量的清水，按清水量及浓度计算所需的粉状聚合物量，称出聚合物