一、实验目的
1. 掌握表面活性剂的基本性质，了解其前沿研究动态
2. 学会运用称量法配制三元相行为中的特定样品，运用恒温法得到双水相
3. 学会用分光光度法测定双水相两相中被萃取物质的浓度，并学会萃取效率和分配系数的计算方法
二、实验原理
表面活性剂是一大类有机化合物，它的性质极具特色，应用广泛。表面活性剂的分子特点是具有不对称。整个分子可分为两部分，一部分为亲油的非极性集团，叫做亲油基（hydrophobic group）；另一部分是亲水的，叫亲水基(hydrophilic group)。因此，表面活性分子具有两亲性。
表面活性剂溶于水后，当其浓度很小（小于临界胶束浓度CMC ）时，其在溶液中主要以单分子状态或少数几个分子聚集在一起的形式存在。当其浓度超过临界胶束浓度CMC 时，表面活性剂自发聚集成胶束。表面活性剂在形成胶束前后，一系列的性质会发生突变，如表面张力、电导、渗透压等。
表面活性剂按极性基团的解离性质分类：
1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠
2、阳离子表面活性剂：季铵化物
3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型
4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）
表面活性剂在工农业中已经得到了广泛的应用，实用中的表面活性剂几乎都是混合物。两种或两种以上的表面活性剂混合物往往显示出更加优良的表面活性。同系混合物为表面活性剂产品中常见的混合物；与单一的表面活性剂相比，正负离子表面活性剂混合物系统形成胶束的能力大为增强。
在适当的具体条件下，正负离子表面活性剂与负离子表面活性剂是可以混合使用，并且在混合溶液中存在强烈的相互作用。这种作用的本质是电性相反的表面活性离子静电作用及其疏水性碳链间的相互作用。与单一表面活性离子键的作用相比，混合表面活性剂离子间的相互作用不但没有相同电荷间的斥力，反而增加了相反电荷间的引力，从而大大促进了两种不同电荷离子间的缔合，在溶液中更易形成胶束，产生更高的表面活性。
双水相体系（aque two phase systems，简称ATPS ）是指某些物质的水溶液在一定条件下自发分离形成两个互相不相容的水相系统。正负离子表面活性剂混合体系的水溶液在适当的条件下能形成双水相。这一发现为正负离子表面活性剂理论的研究提出了新的课题，一直被应用领域忽视的正负离子表面活性剂混合体系因此而受到了极大的关注。近几年双水相系统在
理论领域[2,3]和应用领域[4,5]中被极大地关注。由于表面活性剂溶液中的胶束结构在不同的条件下组装形式不同, 这使得表面活性剂双水相系统对物质萃取的选择性具有可调节性。利用该系统萃取生物大分子物质如牛血清蛋白、胰蛋白酶等的研究已有报道。
无外加盐系统
该系统有两个溶液分相区, 分别在SDS 过量区(CSDS∶
CCTAB>1)和CTAB 过量区(CSDS∶CCTAB
在CTAB 过量区, 当表面活性剂总浓度较小时, 上相为乳白色溶液, 下相为澄清、透明、均相溶液, 或者略带淡蓝色乳光。随着表面活性剂总浓度的升高, 上、下相均为带蓝色或淡蓝色乳光的透明溶液, 有时两相的外观差别很小, 需仔细观察。实验结果表明, 该区域也属LCST 型分相区, 但分相温度比SDS 过量区域高。由图可见, 双水相是两个狭长的区域, 表明能够形成双水相的正、负离子表面活性剂的混合摩尔比n 的范围是比较窄的, 这就是人们长期没有发现正、负离子表面活性剂双水相系统的原因。 外加盐系统
考察了外加盐对SDS-CTAB-水系统相图的影响, 外加盐的正、负离子与正、负离子表面活性剂的反离子相同, 即硫酸钠, 其浓度为0.1mol/kg。与不含外加盐系统的相图相比, 分相区域的基本形状没有大的变化, 但区域大小和位置发生了较大的改变。
SDS 过量时, 其上、下相的外观与相应的不加盐系统相似, 但分相区域向SDS 比例增大的方向移动。在CTAB 过量区, 与不含外加盐系统有显著的不同, 上相为蓝色或淡蓝色乳光的透明溶液, 下相为澄清、透明的均相溶液, 但分相区域向CTAB 比例增大方向移动, 且移动的程度比SDS 过量区域大。加入硫酸钠后, 形成双水相所需的最小表面活性剂总浓度降低, 可形成双水相的区域明显扩大, 而且两相的分相速度大大加快。在CTAB 过量区, 不加盐时分相时间约需十几小时, 两相的外观差别较小; 加盐后, 大约十几分钟至半小时就能分相, 两相外观差别非常明显, 界面十分清晰。硫酸钠的加入对SDS 过量区分相速度的影响比较小。
SDS/CTABH2O/Na2SO4拟三元相行为的测定:以
0·2mol ·L-1Na2SO4溶液为溶剂配制0·2mol ·L-1SDS 溶液及0·2mol ·L-1CTAB 溶液, 将这两种溶液视为两个纯组分, 在三元相图中分别占据两个顶点, 以0·2mol ·L-1Na2SO4溶液为三元相图的另一个顶点, 在三元相图中取点, 配置不同配比的样品, 所有样品于40℃恒温24小时后, 观察现象, 绘制相图。相同现象的样品位于同一区域。
三、仪器与药品
电子天平；磁力加热搅拌器；721型分光光度计；厚度规格0.5cm 、1.0cm 比色皿若干；干燥器；恒温水浴箱；塑料保鲜膜；剪刀；橡皮筋12个；圆柱形玻璃小瓶12个；玻璃棒4根；长吸管一支；注射器2支；100ml 烧杯14个；250ml 烧杯2个；100ml 容量瓶2个；500ml 容量瓶1个；5ml 移液管一支；10ml 移液管2支；刻度尺1把；洗耳球1个。
SDS （分析纯，99%）；CTAB （分析纯，99%）；Na2SO4（分析纯，99%）；10-mol/L罗丹明B ；蒸馏水。
四、实验步骤
1、溶液配制
(1).用电子天平准确称取14.243gNa2SO4固体，于100ml 烧杯中加入一定量蒸馏水溶解，将磁子放入，放在磁力加热搅拌器上加热搅拌，使其充分溶解后转移至500mL 容量瓶中，加蒸馏水定容、摇匀，得到0.2mol/l的Na2SO4溶液。
(2).准确称取5.768gSDS 粉末，取配好的0.2mol/l的Na2SO4溶液50-70ml 倒入100ml 烧杯中，并将烧杯置于磁力加热搅拌器上加热搅拌。缓慢加入SDS ，使其溶解。，全部溶解后转移至100mL 容量瓶中，并将容量瓶置于40℃恒温水浴中定容，摇匀后用洗耳球吹去溶液表面的泡沫，的0.2mol/l的SDS 溶液。继续恒温备用。
(3).准确称取7.290gCTAB 粉末，按步骤2配制溶液。
2、配制双水相
（1）.SDS 和CTAB 均40度恒温满15min 后，用移液管移取2.1mLSDS 和7.9mLCTAB 于100mL 小烧杯中，再滴加5滴罗丹明B 。用玻璃棒快速搅匀，立即倒入圆柱形小瓶中，用塑料保鲜膜及橡皮筋封口，记录样品现象。
（2）. 迅速将圆柱形小瓶放入恒温箱中恒温2h 。
（3）. 按照步骤1、2依下表比例移取溶液，配制其他11组混合液。并放入40℃恒温箱中恒温。
（4）. 观察双水相形成过程，2h 后双水相达到平衡，记录下各个小瓶样品现象。
3、测定吸光度
（1）. 取出1个出现双水相的圆柱形小瓶，用直尺测量上下相高度，记作h1、h2，然后放入恒温水浴中恒温。
（2）调节分光光度计。打开仪器开关，预热20min 。将灵敏度调至1档，波长为553nm ，将暗箱盖打开，调节透光率为0。将盛有蒸馏水的比色皿放入暗箱，盖上箱盖，调节透光率为100。再打开箱盖调0，再盖上箱盖调100。反复调节。
（3）用注射器吸取上相溶液，若溶液颜色很浅，直接放入比色皿中，测其吸光度；若溶液颜色深，较粘稠，则先称量100mL 小烧杯中质量，去皮。再将溶液放入，记下质量m1。加一定量蒸馏水稀释，再记下质量m2。将稀释后溶液倒入比色皿中，测其吸光度A1。吸光度在0.2-0.8之间即可，若吸光度大于0.8，继续稀释至吸光度在0.2-0.8范围内，记录吸光度值，算出稀释倍数记作n1。
（4）按步骤3测下相吸光度A2，稀释倍数n2并记录。
（5）将所有出现双水相的体系按照步骤3、4测出并记录它们的吸光度。
（6）关闭电源，整理仪器。
一、实验目的
1. 掌握表面活性剂的基本性质，了解其前沿研究动态
2. 学会运用称量法配制三元相行为中的特定样品，运用恒温法得到双水相
3. 学会用分光光度法测定双水相两相中被萃取物质的浓度，并学会萃取效率和分配系数的计算方法
二、实验原理
表面活性剂是一大类有机化合物，它的性质极具特色，应用广泛。表面活性剂的分子特点是具有不对称。整个分子可分为两部分，一部分为亲油的非极性集团，叫做亲油基（hydrophobic group）；另一部分是亲水的，叫亲水基(hydrophilic group)。因此，表面活性分子具有两亲性。
表面活性剂溶于水后，当其浓度很小（小于临界胶束浓度CMC ）时，其在溶液中主要以单分子状态或少数几个分子聚集在一起的形式存在。当其浓度超过临界胶束浓度CMC 时，表面活性剂自发聚集成胶束。表面活性剂在形成胶束前后，一系列的性质会发生突变，如表面张力、电导、渗透压等。
表面活性剂按极性基团的解离性质分类：
1、阴离子表面活性剂：硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠
2、阳离子表面活性剂：季铵化物
3、两性离子表面活性剂：卵磷脂，氨基酸型，甜菜碱型
4、非离子表面活性剂：脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦（司盘），聚山梨酯（吐温）
表面活性剂在工农业中已经得到了广泛的应用，实用中的表面活性剂几乎都是混合物。两种或两种以上的表面活性剂混合物往往显示出更加优良的表面活性。同系混合物为表面活性剂产品中常见的混合物；与单一的表面活性剂相比，正负离子表面活性剂混合物系统形成胶束的能力大为增强。
在适当的具体条件下，正负离子表面活性剂与负离子表面活性剂是可以混合使用，并且在混合溶液中存在强烈的相互作用。这种作用的本质是电性相反的表面活性离子静电作用及其疏水性碳链间的相互作用。与单一表面活性离子键的作用相比，混合表面活性剂离子间的相互作用不但没有相同电荷间的斥力，反而增加了相反电荷间的引力，从而大大促进了两种不同电荷离子间的缔合，在溶液中更易形成胶束，产生更高的表面活性。
双水相体系（aque two phase systems，简称ATPS ）是指某些物质的水溶液在一定条件下自发分离形成两个互相不相容的水相系统。正负离子表面活性剂混合体系的水溶液在适当的条件下能形成双水相。这一发现为正负离子表面活性剂理论的研究提出了新的课题，一直被应用领域忽视的正负离子表面活性剂混合体系因此而受到了极大的关注。近几年双水相系统在
理论领域[2,3]和应用领域[4,5]中被极大地关注。由于表面活性剂溶液中的胶束结构在不同的条件下组装形式不同, 这使得表面活性剂双水相系统对物质萃取的选择性具有可调节性。利用该系统萃取生物大分子物质如牛血清蛋白、胰蛋白酶等的研究已有报道。
无外加盐系统
该系统有两个溶液分相区, 分别在SDS 过量区(CSDS∶
CCTAB>1)和CTAB 过量区(CSDS∶CCTAB
在CTAB 过量区, 当表面活性剂总浓度较小时, 上相为乳白色溶液, 下相为澄清、透明、均相溶液, 或者略带淡蓝色乳光。随着表面活性剂总浓度的升高, 上、下相均为带蓝色或淡蓝色乳光的透明溶液, 有时两相的外观差别很小, 需仔细观察。实验结果表明, 该区域也属LCST 型分相区, 但分相温度比SDS 过量区域高。由图可见, 双水相是两个狭长的区域, 表明能够形成双水相的正、负离子表面活性剂的混合摩尔比n 的范围是比较窄的, 这就是人们长期没有发现正、负离子表面活性剂双水相系统的原因。 外加盐系统
考察了外加盐对SDS-CTAB-水系统相图的影响, 外加盐的正、负离子与正、负离子表面活性剂的反离子相同, 即硫酸钠, 其浓度为0.1mol/kg。与不含外加盐系统的相图相比, 分相区域的基本形状没有大的变化, 但区域大小和位置发生了较大的改变。
SDS 过量时, 其上、下相的外观与相应的不加盐系统相似, 但分相区域向SDS 比例增大的方向移动。在CTAB 过量区, 与不含外加盐系统有显著的不同, 上相为蓝色或淡蓝色乳光的透明溶液, 下相为澄清、透明的均相溶液, 但分相区域向CTAB 比例增大方向移动, 且移动的程度比SDS 过量区域大。加入硫酸钠后, 形成双水相所需的最小表面活性剂总浓度降低, 可形成双水相的区域明显扩大, 而且两相的分相速度大大加快。在CTAB 过量区, 不加盐时分相时间约需十几小时, 两相的外观差别较小; 加盐后, 大约十几分钟至半小时就能分相, 两相外观差别非常明显, 界面十分清晰。硫酸钠的加入对SDS 过量区分相速度的影响比较小。
SDS/CTABH2O/Na2SO4拟三元相行为的测定:以
0·2mol ·L-1Na2SO4溶液为溶剂配制0·2mol ·L-1SDS 溶液及0·2mol ·L-1CTAB 溶液, 将这两种溶液视为两个纯组分, 在三元相图中分别占据两个顶点, 以0·2mol ·L-1Na2SO4溶液为三元相图的另一个顶点, 在三元相图中取点, 配置不同配比的样品, 所有样品于40℃恒温24小时后, 观察现象, 绘制相图。相同现象的样品位于同一区域。
三、仪器与药品
电子天平；磁力加热搅拌器；721型分光光度计；厚度规格0.5cm 、1.0cm 比色皿若干；干燥器；恒温水浴箱；塑料保鲜膜；剪刀；橡皮筋12个；圆柱形玻璃小瓶12个；玻璃棒4根；长吸管一支；注射器2支；100ml 烧杯14个；250ml 烧杯2个；100ml 容量瓶2个；500ml 容量瓶1个；5ml 移液管一支；10ml 移液管2支；刻度尺1把；洗耳球1个。
SDS （分析纯，99%）；CTAB （分析纯，99%）；Na2SO4（分析纯，99%）；10-mol/L罗丹明B ；蒸馏水。
四、实验步骤
1、溶液配制
(1).用电子天平准确称取14.243gNa2SO4固体，于100ml 烧杯中加入一定量蒸馏水溶解，将磁子放入，放在磁力加热搅拌器上加热搅拌，使其充分溶解后转移至500mL 容量瓶中，加蒸馏水定容、摇匀，得到0.2mol/l的Na2SO4溶液。
(2).准确称取5.768gSDS 粉末，取配好的0.2mol/l的Na2SO4溶液50-70ml 倒入100ml 烧杯中，并将烧杯置于磁力加热搅拌器上加热搅拌。缓慢加入SDS ，使其溶解。，全部溶解后转移至100mL 容量瓶中，并将容量瓶置于40℃恒温水浴中定容，摇匀后用洗耳球吹去溶液表面的泡沫，的0.2mol/l的SDS 溶液。继续恒温备用。
(3).准确称取7.290gCTAB 粉末，按步骤2配制溶液。
2、配制双水相
（1）.SDS 和CTAB 均40度恒温满15min 后，用移液管移取2.1mLSDS 和7.9mLCTAB 于100mL 小烧杯中，再滴加5滴罗丹明B 。用玻璃棒快速搅匀，立即倒入圆柱形小瓶中，用塑料保鲜膜及橡皮筋封口，记录样品现象。
（2）. 迅速将圆柱形小瓶放入恒温箱中恒温2h 。
（3）. 按照步骤1、2依下表比例移取溶液，配制其他11组混合液。并放入40℃恒温箱中恒温。
（4）. 观察双水相形成过程，2h 后双水相达到平衡，记录下各个小瓶样品现象。
3、测定吸光度
（1）. 取出1个出现双水相的圆柱形小瓶，用直尺测量上下相高度，记作h1、h2，然后放入恒温水浴中恒温。
（2）调节分光光度计。打开仪器开关，预热20min 。将灵敏度调至1档，波长为553nm ，将暗箱盖打开，调节透光率为0。将盛有蒸馏水的比色皿放入暗箱，盖上箱盖，调节透光率为100。再打开箱盖调0，再盖上箱盖调100。反复调节。
（3）用注射器吸取上相溶液，若溶液颜色很浅，直接放入比色皿中，测其吸光度；若溶液颜色深，较粘稠，则先称量100mL 小烧杯中质量，去皮。再将溶液放入，记下质量m1。加一定量蒸馏水稀释，再记下质量m2。将稀释后溶液倒入比色皿中，测其吸光度A1。吸光度在0.2-0.8之间即可，若吸光度大于0.8，继续稀释至吸光度在0.2-0.8范围内，记录吸光度值，算出稀释倍数记作n1。
（4）按步骤3测下相吸光度A2，稀释倍数n2并记录。
（5）将所有出现双水相的体系按照步骤3、4测出并记录它们的吸光度。
（6）关闭电源，整理仪器。