Mixed adsorption of ionic and nonionic surfactants on active carbon

Summary

Adsorption depends mainly on the relative amounts of anionic and nonionic surfactants present, the equilibrium concentration and the duration of exposure. In the case of similar hydrophobic chain lengths nonionic surfactants will be adsorbed more strongly than anionic compounds, thus displacing the latter from the carbon surface.

The difference in the attraction to the carbon surface can be such, that significant adsorption of anionics is only observed where anionics are present in considerable excess.

Under such conditions, anionics will diffuse more rapidly into the pore system of the adsorbant than nonionics. Therefore, the surface coverage with anionics will be higher after short exposure than after a longer period of time, when replacement by nonionics has started.

At very low equilibrium concentrations (corresponding to low surface coverage), adsorption of anionics will be even increased by the presence of nonionics. This is due to the formation of mixed layers and the fact that in such layers the repulsion between the charged hydrophilic groups of the anionic surfactants will decrease.

Zusammenfassung

Die Adsorption hängt entscheidend von dem Mischungsverhältnis Aniontensid/ nichtionogenes Tensid, der Gleichgewichtskonzentration und der Adsorptionszeit ab. Bei annähernd gleicher hydrophober Kette werden nichtionogene Tenside stärker adsorbiert als Aniontenside und verdrängen diese von der Kohlenstoffoberfläche. Der Unterschied in der Attraktion zur Kohlenstoffoberfläche ist so groß, daß eine signifikante Adsorption von Aniontensiden erst bei hohem Überschuß in der Mischung im Vergleich zum nichtionogenen Tensid beobachtet werden kann. Unter diesen Verhältnissen diffundieren Aniontenside schneller in das Porensystem des Adsorbens, so daß im Bereich kurzer Zeiten, bevor die Verdrängung durch das nichtionogene Tensid einsetzt, an der Oberfläche Aniontenside stärker adsorbiert sind. Im Bereich sehr geringer Gleichgewichtskonzentrationen und dementsprechend geringen Oberflächenbelegungen wird jedoch wegen der Bildung von Mischfilmen beider Tensidarten und Verminderung der gegenseitigen Abstoßung der gleichsinnig geladenen hydrophilen Gruppen des Aniontensides durch das nichtionogene Tensid die Adsorption des Aniontensids sogar gesteigert.