2.2表面活性劑不同濃度對水溶液表面張力的影響

為了考察固體粉末懸浮液和水溶液中加入表面活性劑，對溶液表面張力的影響，測試了不同表面活性劑濃度在26℃(室溫)時水溶液的表面張力，結果如圖1所示。從表面張力曲線的變化趨勢的拐點處，可得該條件下表面活性劑臨界膠束濃度的測得值CMC，列于表1。加入少量表面活性劑即可降低水的表面張力，達到拐點后繼續增加表面活性劑，表面張力反而增加或趨于不變走平。六偏磷酸鈉以及檸檬酸三鈉水溶液在濃度為0.0~2.0 g/L之間時，表面張力隨濃度增加而減小，濃度繼續增加，表面張力不再有明顯變化趨于平穩。聚氧化乙烯與聚丙烯酸鈉水溶液在濃度分別為0.0~1.5 g/L、0.0~4.0 g/L之間時，其表面張力隨濃度的增加而明顯減小，然后表面張力隨著濃度的增加不再減小反而有所增大。進一步試驗了表面活性劑的不同濃度對分散液霧化效率的影響。

圖1表面活性劑不同濃度與水溶液表面張力的關系

1—聚丙烯酸鈉；2—聚氧化乙烯；3—六偏磷酸鈉；4—檸檬酸三鈉。

2.3表面活性劑不同濃度對水溶液霧化效率的影響

為了考察水溶液的表面張力對其霧化效率的影響，測試了不同表面活性劑濃度在26℃時水溶液的霧化效率，結果如圖2所示。隨著表面活性劑濃度的增大，六偏磷酸鈉和檸檬酸三鈉水溶液的霧化效率略有增大；聚氧化乙烯的濃度在0.0~1.5 g/L之間時，霧化效率隨濃度的增大而增大，當濃度大于2.5 g/L后，霧化效率隨濃度的增大而有所減小。對于聚丙烯酸鈉水溶液的霧化效率，在濃度為0.0~5.0 g/L之間時，隨濃度的增大而增大，在濃度為5.0 g/L時相對有最大的霧化效率達20.5%，濃度再增大霧化效率略微下降。一般在表面活性劑的CMC處附近，試液的霧化效率趨于最大。霧化效率的增大，是由于表面活性劑的加入，溶液表面張力下降，使氣溶膠微粒平均直徑減小，霧化量增加，提高了霧化效率。表面活性劑的質量濃度超過一定范圍后，其霧化效率隨著濃度的增大反而開始減小，認為是由于分散劑粘度的增加而導致的。因而在CMC濃度以下有利于霧化效率的提高。

圖2不同濃度表面活性劑的霧化效率

1—聚丙烯酸鈉；2—聚氧化乙烯；3—六偏磷酸鈉；4—檸檬酸三鈉。

2.4表面活性劑不同濃度對鉛鋅礦實樣懸浮液霧化效率的影響

進一步考察了不同濃度的表面活性劑與實際樣品鉛鋅礦粉末組成的懸浮液在室溫下的霧化效率，結果如圖3所示。結合圖2、圖3可以看出，懸浮液的霧化效率隨表面活性劑濃度的變化趨勢與純表面活性劑水溶液大致相同，但是懸浮液的霧化效率變化趨勢波動相對較大，并且在相同表面活性劑的濃度下，懸浮液的霧化效率略小于表面活性劑水溶液的霧化效率，認為是由于體系中加入礦物粉體后，使得試液穩定性降低，微粒表面吸附表面活性劑分子以及水分子，降低了表面活性劑的有效濃度，同時微粒在重力作用下有沉降的趨勢，導致霧化效率降低。同樣的質量濃度下，以聚丙烯酸鈉或聚氧化乙烯為分散劑的懸浮液的霧化效率明顯大于以六偏磷酸鈉或檸檬酸三鈉為分散劑的懸浮液的霧化效率。當表面活性劑的質量濃度小于2.0 g/L時，以聚丙烯酸鈉或聚氧化乙烯為分散劑的懸浮液的霧化效率相差不大，但是表面活性劑的濃度繼續增大，以聚氧化乙烯為分散劑的懸浮液的霧化效率明顯大于以聚丙烯酸鈉為分散劑的懸浮液的霧化效率。由此，對于鉛鋅礦而言，采用聚氧化乙烯或聚丙烯酸鈉作為分散劑可以得到較好的霧化效率；當采用較高濃度配制懸浮液時，聚丙烯酸鈉比聚氧化乙烯有更高的霧化效率。

圖3廣東凡口(a)和云南蘭坪(b)鉛鋅礦懸浮液霧化效率

1—聚丙烯酸鈉；2—聚氧化乙烯；3—六偏磷酸鈉；4—檸檬酸三鈉。

3.結論

用聚丙烯酸鈉、聚氧化乙烯、六偏磷酸鈉和檸檬酸三鈉等表面活性劑能夠與鉛鋅礦粉末樣品制備成一定時間(>20 min)下穩定的懸浮液，并能提高原子光譜測定時的霧化效率。隨著表面活性劑濃度的增加，水溶液及懸浮液的霧化效率增大，達最大值后，濃度繼續增加，其霧化效率反而減小，最大霧化效率一般表現在臨界膠束濃度CMC附近。由于不同的樣品其表面性狀和活性不同，選擇合適的表面活性劑種類和濃度，有利于提高懸浮液的穩定性和霧化效率，對懸浮液進樣的光譜測定能起到一定的增敏作用。所建立的方法可用于鉛鋅礦等樣品的原子光譜測定，其樣品前處理方法具有操作簡單、環境友好符合綠色分析化學發展的方向。