活性劑（Surfactants）的分子結(jié)構(gòu)兼具親油（疏水）和親水（疏油）兩個(gè)部分的兩親分子，能吸附在兩相界面上，呈單分子排列使溶液的表面張力降低，這一性質(zhì)稱(chēng)為表（界）面活性，具有表面活性的物質(zhì)叫做表面活性劑。表面活性劑主要用作洗滌劑，此外還用作乳化劑、分散劑、浮選劑、柔軟劑、抗靜電劑、防水劑等，除洗滌劑外，還廣泛用于紡織、食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化妝品、建筑、采礦、石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域。
　　基本性質(zhì) 表面活性劑的基本性質(zhì)是由其分子結(jié)構(gòu)決定的。分子結(jié)構(gòu)中都有具有親水的和疏水的兩種基團(tuán)，溶解于水時(shí)，不論離解與否，兩種基團(tuán)同時(shí)對(duì)水產(chǎn)生了相反的作用。親水基團(tuán)受水的吸引而伸向水溶液，疏水基團(tuán)則受水的排斥而向空氣，整齊地排列在溶液的表面而生成為單分子層的薄膜和膠束（見(jiàn)圖），溶液的表面張力逐漸下降，達(dá)到某一最低濃度后便不再下降，這時(shí)的溶液濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度（CMC）。不同的表面活性劑有不同的臨界膠束濃度，且隨溫度而異。達(dá)到臨界膠束濃度后，溶液中的表面活性劑離子或分子便自行締合而成為球狀（有時(shí)也成為層狀或棒狀）的聚集體，即所謂膠束，以疏水基團(tuán)朝內(nèi)，親水基團(tuán)向外，如表面活性劑是離子型的，則離解出來(lái)的離子（如Na+和Cl-等）部分包圍在膠束之內(nèi)，部分?jǐn)U散在膠束外層。
　　膠束使溶液具有膠體的性質(zhì)，對(duì)去污性至關(guān)重要。因?yàn)槿芤褐械哪z束存在，和溶液表面上的單分子膜保持平衡使溶液的表面張力保持在最低值。另外，膠束既以疏水端朝向內(nèi)部而形成一種具有烴類(lèi)性質(zhì)的溶劑層，對(duì)油性的污垢有良好的溶解性，能裹住油污，在洗滌過(guò)程中被洗滌液帶走。
　　表面活性劑在水溶液中除降低表面張力外，其它性能如滲透、吸附、潤(rùn)濕、分散、乳化、膠溶、起泡等在臨界膠束濃度附近都將發(fā)生明顯的變化。
　　表面活性劑不是很純凈的單一化合物，常含有或多或少的相鄰的同系物。
　　分類(lèi) 通常按離子類(lèi)型分類(lèi)：在水中能電離而生成離子的叫離子表面活性劑；不能電離的叫非離子表面活性劑。在離子表面活性劑中，親油和親水基團(tuán)都在陰離子上的叫陰離子表面活性劑；都在陽(yáng)離子上的叫陽(yáng)離子表面活性劑。視溶液酸堿度不同而離解成陰離子或陽(yáng)離子的則稱(chēng)為兩性表面活性劑。
　　陰離子表面活性劑（Anionic surfactants）
　　它是在水中能離解出具有表面活性的陰離子的一類(lèi)表面活性劑。按其親水基可分為羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸（酯）鹽型和磷酸（酯）鹽型等。羧酸鹽型的親油基主要由天然油脂提供；磺酸鹽型的親油主要由石油化學(xué)品如正構(gòu)烷烴、α-烯烴、直鏈烷基苯等提供。
　　陰離子表面活性劑品種很多，其中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的是磺酸鹽，主要品種有直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS）、α-烯基磺酸鈉（AOS）、烷基磺酸鈉（SAS）、琥珀酸酯磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、α-磺基脂肪酸甲酯（單）鈉鹽（MES）、脂肪酸的磺烷基酯（Igepon A系列）和脂肪酸的磺烷基酰胺（Igepon T系列）等。羧酸鹽型中主要是脂肪酸鹽。硫酸酯鹽型中有脂肪醇硫酸（酯）鹽（FAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、烷基磷酸酯等。
　　直鏈烷基苯磺酸鈉的原料烷基苯(LAB)，經(jīng)歷了四聚丙烯烷基苯、氯化法烷基苯、蠟裂解烷基苯到烷烴脫氫法烷基苯的轉(zhuǎn)變，并且脫氫催化劑實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。磺化技術(shù)從發(fā)煙硫酸磺化進(jìn)步到三氧化硫降膜式磺化，其典型代表有雙膜式和多管式。直鏈烷基苯和三氧化硫磺化技術(shù)大大提高了直鏈烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量，大規(guī)模生產(chǎn)又降低了生產(chǎn)成本，為洗滌劑提供了最基本的原料。
　　生產(chǎn)工藝 以直鏈烷基苯磺酸鈉的降膜式生產(chǎn)工藝加以說(shuō)明。
反應(yīng)式
　　整個(gè)工藝流程基本可分為SO3/空氣發(fā)生系統(tǒng)；磺化反應(yīng)系統(tǒng)；尾氣處理系統(tǒng)三個(gè)部分。
　　SO3/空氣發(fā)生系統(tǒng) 洗滌劑廠用硫磺為原料，采用燃燒法來(lái)發(fā)生SO3。硫磺在過(guò)量干空氣中直接燃燒生成二氧化硫，經(jīng)釩催化氧化轉(zhuǎn)成三氧化硫。其工藝流程如框圖。

　　膜式磺化是將烷基苯用分布器均勻分布于直立管壁的周?chē)?，呈膜狀自管壁由上而下流?dòng)。噴入的SO3和烷基苯在膜上相遇而發(fā)生反應(yīng)，至下端出口處反應(yīng)基本完全。由于反應(yīng)是在膜的表面進(jìn)行的，而且是液體的烷基苯和氣體的SO3之間所發(fā)生的液-氣兩相反應(yīng)，因而反應(yīng)時(shí)間很短，僅幾秒鐘便告結(jié)束。產(chǎn)物能迅速離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，所以副反應(yīng)發(fā)生的機(jī)會(huì)很少。膜式磺化反應(yīng)器有雙膜式和列管式之分，其反應(yīng)流程見(jiàn)圖。

　　中和工藝大多采用環(huán)路型的循環(huán)連續(xù)中和工藝，由高剪切力的均質(zhì)器、管殼式換熱器和循環(huán)泵組成。循環(huán)泵的流量大約為單體出料時(shí)的20倍。典型的兩級(jí)中和流程見(jiàn)圖。

　　尾氣凈化系統(tǒng) 由磺化反應(yīng)器排出的尾氣除空氣外，還夾帶少量酸霧及痕量SO3氣體以及SO2氣體，尾氣進(jìn)入靜電除霧器，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下除去酸霧，除霧后的氣體進(jìn)入填料吸收塔，與NaOH水溶液反應(yīng)生成亞硫酸鈉，再經(jīng)氧化塔由空氣氧化成Na2SO4。其流程如圖。

　　非離子表面活性劑(Nonionic surfactants)
　　它不同于離子型表面活性劑，是一種在水中不離解成離子狀態(tài)的兩親結(jié)構(gòu)的化合物。非離子表面活性劑具有高表面活性，其水溶液的表面張力低，臨界膠束濃度低，膠束聚集數(shù)大，增溶作用強(qiáng)，具有良好的乳化力和去污力。非離子表面活性能劑的疏水基原料是具有活潑氫原子的疏水化合物，如高碳脂肪醇、脂肪酸、高碳脂肪胺、脂肪酰胺等物質(zhì)。使用量最大的是脂肪醇，脂肪醇的制造主要有油脂經(jīng)甲酯化后高壓加氫還原制脂肪醇和烷烴脫氫后經(jīng)羰基化合成脂肪醇二類(lèi)。親水基原料有環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、單乙醇胺、二乙醇胺等。非離子表面活性劑品種很多，大體可分為四類(lèi)。
　?。?）聚氧乙烯型是最主要的非離子表面活性劑，包括脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）、聚氧乙烯酰胺、聚氧乙烯脂肪胺、吐溫等。
　?。?）多元醇系，包括脂肪酸乙二醇酯、單脂肪酸甘油酯（單甘酯）、季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等。
　?。?）聚醚型，即環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷嵌段共聚物。
　　（4）烷醇酰胺系，有脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸單乙醇酰胺、氧化胺和烷基多苷（APG）等。
　　聚氧乙烯型非離子表面活性劑的生產(chǎn)工藝，以反應(yīng)物料循環(huán)噴霧反應(yīng)的間歇操作為例，流程見(jiàn)圖。

　　采用反應(yīng)物料循環(huán)噴霧反應(yīng)來(lái)代替攪拌混合。脂肪醇和催化劑先進(jìn)行脫水干燥，然后由循環(huán)泵送入反應(yīng)器中的噴頭，與同時(shí)吸入的氣相環(huán)氧乙烷混合、反應(yīng)、噴出。反應(yīng)物料用泵不斷地從反應(yīng)器抽出，通過(guò)熱交換器進(jìn)行冷卻后，再進(jìn)入噴咀與環(huán)氧乙烷（EO）反應(yīng)并噴入反應(yīng)釜，如此連續(xù)進(jìn)行循環(huán)、反應(yīng)，反應(yīng)溫度維持在150-170℃。反應(yīng)物料的循環(huán)速度決定于物料的粘度，通常反應(yīng)物料完成一個(gè)循環(huán)需1-10min。
　　循環(huán)噴霧反應(yīng)的第二代反應(yīng)器為臥式，內(nèi)裝不同開(kāi)孔度的噴咀管，物料經(jīng)噴咀霧化后與氣相環(huán)氧乙烷接觸。第三代流程中將臥式接受器改為立式接受器，并采取雙循環(huán)體系，以適應(yīng)生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品。
　　陽(yáng)離子表面活性劑(Cationic surfactants) 它在水溶液中離解時(shí)生成的表面活性離子帶正電荷，其中疏水基與陰離子表面活性劑中的相似，親水基主要為氮原子，其中，脂肪醇一步法制長(zhǎng)鏈烷基二甲基胺（叔胺）的技術(shù)開(kāi)發(fā)提高了陽(yáng)離子表面活性劑的質(zhì)量。親水基和疏水基可直接相連，也可通過(guò)酯、醚和酰胺鍵相連。在陽(yáng)離子表面活性劑中，最重要的是含氮的表面活性劑，根據(jù)氮原子在分子中的位置，又可分為常見(jiàn)的直鏈的胺鹽、季銨鹽和環(huán)狀的吡啶型、咪唑啉型等四類(lèi)。
　　兩性表面活性劑(Amphoteric surfactants)
　　是一種溫和性的表面活性劑。兩性表面活性劑分子與單一的陰離子型、陽(yáng)離子型不同，在分子的一端同時(shí)存在有酸性基和堿性基。酸性基大都是羧基、磺酸基或磷酸基；堿性基則為胺基或季銨基，能與陰離子、非離子型表面活性劑混配，能耐酸、堿、鹽以及堿土金屬鹽。兩性表面活性劑有咪唑啉型、甜菜堿型、氨基酸型、磷脂、淀粉、蛋白質(zhì)衍生物等。
　　表面活性劑的工業(yè)應(yīng)用 表面活性劑在工業(yè)上的應(yīng)用極為廣泛，而且，愈來(lái)愈重要。作為助劑，在產(chǎn)品處理或制造過(guò)程中添加極少量，利用其一種或幾種功能，就能產(chǎn)生巨大的作用和效益。目前表面活性劑的品種也愈來(lái)愈多，成為提高產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量不可缺少的工業(yè)助劑。
　　表面活性劑是洗滌劑的主要活性成分，除在家用洗滌劑中大量應(yīng)用外，還應(yīng)用于工業(yè)清洗，如火車(chē)、船舶、交通工具的清洗，機(jī)器及零件的清洗，電子儀器的清洗，印刷設(shè)備的洗滌，油貯罐、核污染物的清洗，鍋爐、羽絨制品、食品設(shè)備的清洗等等。根據(jù)被洗物品的性質(zhì)及特點(diǎn)，而有各種配方，這主要利用表面活性劑的乳化、增溶、潤(rùn)濕、滲透、分散等性能輔以其它有機(jī)或無(wú)機(jī)助劑，達(dá)到清洗去除油漬、銹跡、殺菌及保護(hù)表面層的目的。
　　此外，利用表面活性劑的派生性質(zhì)還可作為工業(yè)助劑使用，應(yīng)用于如潤(rùn)滑、柔軟、催化、殺菌、抗靜電、增塑、消泡、去味、增稠、降凝、防銹、防水、驅(qū)油、防結(jié)塊、浮選、相轉(zhuǎn)移、電子工業(yè)、仿生材料、聚合、基因工程、生物技術(shù)、醫(yī)藥等方面。
　　表面活性劑的發(fā)展傾向于生態(tài)安全、無(wú)環(huán)境污染、生物降解完全、功能性強(qiáng)而成本低的產(chǎn)品。因此原料除了石油外，植物油脂原料受到重視。高分子表面活性劑、元素表面活性劑及生物表面活性劑的開(kāi)發(fā)又成了新的領(lǐng)域。