Главная -> Словарь

Межфазной поверхности

Так, термин «мицелла» впервые был введен Мак-Бэном в 1913 г. для обозначения агрегатов дифильных электролитов в водных растворах. Как известно, фундаментальной характеристикой мицеллообразующих веществ является дифильность их молекул, т. е. наличие в молекуле полярной и неполярной частей. В основе современных представлений о структуре мицеллы лежит модель Дж. Хартли, согласно которой мицеллы имеют жидкоподобное ядро, образованное из полярных головок или углеводородных хвостов . Граничный слой образован соответственно углеводородными частями или полярными группами тех же самых молекул, что формируют ядро мицеллы. Процесс мицеллообразования носит кооперативный характер и начинается по достижении критической концентрации мицеллообразования. Сегодня же понятие «мицелла» используют не только в его первоначальном смысле, но и более широко: для обозначения упорядоченных областей в полимерах, органических коллоидных частиц, обнаруженных в угле, глинах и т. д. Такая трансформация термина «мицелла» не оправдана. Именно поэтому на Международном симпозиуме по мицеллообразованию, солюбилизацин и микроэмульсиям было предложено применять его в первоначальном смысле (((1191.

До самого конца жизни проф. 3. И. Сюняев активно работал — в 1999 г. его последний аспирант А. В. Бобичев защитил кандидатскую диссертацию, посвященную совершенствованию технологии производства синтетических алмазов из нефтяного сырья. По инициативе проф. 3. И. Сюняева в Москве , а потом в Уфе были организованы и проведены международные симпозиумы "Наука и технология углеводородных дисперсных систем". Он мечтал о том, что этот симпозиум станет постоянно действующим и регулярным, а студентам различных факультетов нефтегазового профиля будут читаться дисциплины по теории и технологии НДС. После его доклада на I Международном Симпозиуме по коллоидной химии в нефтедобыче в Рио-де-Жанейро , он был немедленно приглашен в состав Оргкомитета. Как показывает жизнь, он смотрел далеко вперед. Сейчас идет подготовка к проведению следующего симпозиума. В РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина на факультете магистерской подготовки читается курс "Современные представления о НДС" и предполагается открыть прием в аспирантуру по специальности "Коллоидная химия и физико-химическая механика".

Степан Макарович продолжает активную творческую деятельность. В сентябре этого года он выступил с докладом на международном форуме «Жизнь на земле в третьем'тысячелетии» в Таллинне, а в октябре принимал участие в международном симпозиуме по эко-био-энергетике в Сочи.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: Международной конференции «Современная технология и производство экологически чистых топлив в первом десятилетии XXI века» ; IV Международной конференции «Химия нефти и газа» ; Секции В II Конгресса нефтегазопромышленников России «Нефтепереработка и нефтехимия. С отечественными технологиями в 21 век» ; II Международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем» ; Российской конференции «Актуальные проблемы нефтехимии» ; III Конгрессе нефтегазопромышленников России ; XV International Conference on Chemical Reactors «Chemreactor-15» ; научно-практической конференции «Нефтепереработка и нефтехимия» ; научно-практической конференции «Нефтепереработка и нефтехимия» , XVI International Conference on Chemical Reactors «Chemreactor-16» .

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на II Всероссийской научно—технической конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве» ; Международной научно-технической конференции «Современные информационные технологии» ; X Всероссийской научной конференции «Новые достижения в химии карбонильных и гетероциклических соединений» ; Республиканской научно-практической конференции молодых ученых «Молодые ученые — новому тысячелетию» ; II Международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем — 2000», посвященном 10-летию принятия декларации о суверенитете Республики Башкортостан ; XIII Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» ; 1-й международной конференции «Химия и биологическая активность азотистых гетероциклов и алкалоидов» ; Международной научно-практической конференции «Моделирование.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 13-й Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» , II Международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем» , XIII Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» , Всероссийской научной конференции «Тепло- и массообмен в химической технологии» , Международном научно-практическом семинаре «Передовые концепции экономики нефтехимических предприятий» , а также научно-технических конференциях в УГНТУ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: VII научной конференции в рамках выставки "Газ. Нефть - 99" ; Международной конференции «Современная технология и производство экологически чистых топ-лив в первом десятилетии XXI века» ; 51 и 52 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ ; Секции В II Конгресса нефтегазопромышленников России "Нефтепереработка и нефтехимия. С отечественными технологиями в 21 век" ; II Международном симпозиуме "Наука и технология углеводородных дисперсных систем" ; Российской конференции "Актуальные проблемы нефтехимии" ; XV International Conference on Chemical Reactors "Chemreactor- 15" .

докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: Втором Международном симпозиуме "Наука и технология углеводородных дисперсных систем" ; секции Д III Конгресса нефтегазопромышленников России "Нефтепереработка и нефтехимия - проблемы и перспективы" ; 53-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных УГНТУ "Нефтяные топлива и экология" ; XV Международной научно-технической конференции "Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии. "; 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных УГНТУ "Нефтяные топлива и экология" ; IV Конгрессе нефтегазопромышленников России "Наука и образование в нефтегазовом комплексе. Наука - ТЭК" .

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на II Международном симпозиуме "Наука и технология углеводородных дисперсных систем "; III Конгрессе нефтегазопромышленников России "Нефтепереработка и нефтехимия: проблемы и перспективы" ; Всероссийской научно-технической конференции "Нефтяные топлива и экология ".

Основные результаты докладывались на международных, всесоюзных и российских научных и научно-технических конференциях: 2-ой Всесоюзной конференции по физико-химическим основам технологии сегнето-электрических и родственных им материалов ; 23-ем Всесоюзном совещании по физике низких температур ; IV— том Всесоюзном совещании по кристаллохимии неорганических и координационных соединений ; 8-ом Всесоюзном семинаре «Де-зинтеграторная технология» ; Международном симпозиуме «Фундаментальные основы механохимических технологий» ; VI—ой Всероссийской конференции «Физикохимия ультрадисперсных систем» УД С-VI, ; Международной научной конференции «Кристаллизация в наносистемах» ; VIII-th Europian Powder Diffraction conference ; Х-ой Национальной конференции по росту кристаллов ; Международной конференции «Долговечность строительных конструкций. Теория и практика защиты от коррозии» ; XVI Международных научно-технических конференциях «РЕАКТИВ - 2003» и «РЕАКТИВ - 2004» ; XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии ; Научной Сессии МИФИ-2004 «Ультрадисперсные материалы материалы» ; Международной конференции «Mechanochemical Synthesis and Sintering» .

Результаты исследований докладывались на научно-практическом семинаре «Опыт, проблемы и перспективы внедрения виброакустических методов контроля и диагностики машин и агрегатов» ; Втором международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем» ; межрегиональной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех-2001» .

Отечественные блоксополимеры полиоксиал — киленов являются наиболее эффективными и универсальными деэмульгаторами. Высокая их деэмульгиру — ющая эффективность обусловливается по —видимому тем, что гидрофобная часть ПАВ направлена не в глубь нефтяной фазы, как у обычных деэмульгаторов типа ОЖК, а частично распространено вдоль межфазной поверхности эмульсии . Именно этим объясняется очень малый расход деэмульгаторов из блоксополимеров в процессах обезвоживания и обессоливания нефтей . В нашей стране для промышленного применения рекомендованы следующие типы блоксополимеров: 186 и 305 — на основе пропиленгликоля; 157, 385 — на основе этилендиамина ; 116 и 226 — на основе синтетических жирных кислот и 145 и 295 — на основе двухатомных фенолов. Деэмульгирующая ак —

где рсх, — коэффициент массопереноса в фазе L', w отнесено к единице межфазной поверхности. Скорость поступления того же компонента в фазу G можно записать в виде:

В заключение следует отметить, что хотя приведенные выше модели широко используются в расчетах процессов массообмена, они являются приближенными. Задачей автора была демонстрация методов получения математических описаний процессов массообмена, основанных на использовании систем уравнений балансов для каждой фазы. Различные структуры потоков, условия на границах, способы определения межфазной поверхности могут изменить вид уравнений и составляющие математических описаний. Возможные виды математических описаний для разных процессов массообмена рассмотрены в литературе . Однако общий подход остается тем же.

Эмульсии относятся к микрогетерогенным системам, частицы которых видны в обычный оптический микроскоп, а коллоидные растворы принадлежат к ультрамикрогетерогенным системам, их частицы не видны в обычный микроскоп. Хотя по своей природе эти системы близки, но физико-химические их свойства различны и зависят в значительной степени от дисперсности. При образовании эмульсии образуется огромная поверхность дисперсной фазы. Так, количество глобул воды в одном литре 1%-ной высокодисперсной эмульсии исчисляется триллионами, а общая межфазная площадь поверхности - десятками квадратных метров. На такой огромной межфазной поверхности может адсорбироваться большое количество веществ, стабилизирующих эмульсию. В процессе образования эмульсии на диспергирование жидкости затрачивается определенная работа и на поверхности раздела фаз концентрируется свободная поверхностная энергия - избыток энергии, содержащейся в поверхностном слое . Энергия, затраченная на образование единицы межфазной поверхности, называется межфазным поверхностным натяжением. Удельная поверхностная энергия измеряется работой изотермического и обратимого процесса образования единицы поверхности поверхностного слоя и обозначается а.

Как указывалось ранее, лиофобные эмульсии принадлежат к агрега-тивно неустойчивым системам, которые стремятся достигнуть состояния равновесия, что обусловлено избытком свободной энергии на межфазной поверхности.

Исследованиями П. А. Ребиндера и его школы установлено, что основной причиной устойчивости достаточно концентрированных эмульсий нефти типа В/Н является структурно-механический барьер, образующийся вокруг глобул воды в результате адсорбции на межфазной поверхности эмульгаторов , содержащихся в нефти. Остальные факторы стабилизации эмульсий для нефтяных эмульсий типа В/Н являются второстепенными и существенного значения не имеют. По П. А. Ребиндеру стабилизацию нефтяных эмульсий обеспечивают:

Как указывалось выше, основным стабилизирующим фактором нефтяных эмульсий В/Н является прочный структурно-механический барьер вокруг глобул воды» образованный в результате адсорбции на межфазной поверхности гидрофобных веществ — эмульгаторов и стабилизаторов, содержащихся в нефти преимущественно в виде коллоидного раствора - олеофилыюго золя или в виде высокодиспергированных частиц.

Мы считаем, что содержащиеся в заэмульгированной в нефти пластовой воде растворенные соли , которые являются сильными электролитами, способствуют быстрой коагуляции и геле-образованию эмульгаторов, находящихся в нефти в виде олеоэоля и концентрирующихся на межфазной поверхности глобул воды. Известно, что коагуляция золей в гели происходит наиболее быстро и полно под воздействием электролитов , что широко используется во многих отраслях народного хозяйства. Олеофильные золи, так же как и гидрофильные, подчиняются одним и тем же закономерностям коагуляции, происходящей в присутствии электролитов. При смешении нефти с пластовой водой, содержащей электролиты, олеофильные золи адсорбируются на межфазной поверхности и под воздействием электролитов коагулируют, образуя гелеобразные пленки вокруг глобул воды.

В работе приведены результаты исследования состава и строения поверхностно-активных веществ, присутствующих в стабилизаторах нефтяных эмульсий. Авторы делают вывод о том, что поверхностная активность стабилизаторов нефтяных эмульсий определяется не только порфиринами, но и другими компонентами с полярными функциональными группами. Вместе с этими веществами на межфазной поверхности адсорбируются микрокристаллы парафина, церезина и высокодиспергированные механические примеси нефти.

Адсорбция на межфазной поверхности глобул воды высокодиспергированных инертных частиц изучена А. Ф. Корецким и А. Б. Таубманом

На основании изложенного выше материала механизм образования эмульсии воды в нефти можно представить себе следующим образом: на образовавшейся при диспергировании воды в нефти большой межфазной поверхности адсорбируются коллоидно-диспергированные в нефти вещества, обладающие некоторой поверхностной активностью и находящиеся в виде олеозоля. При концентрации на межфазной поверхности адсорбируемый олеозоль под воздействием солей электролитов, растворенных в пластовой воде, превращается в структурированный слой геля . В результате этого вокруг капелек воды в нефтяной эмульсии образуется слой студня-олеогеля, сильно сольватированного дисперсной средой — нефтью и диффузионно переходящего в золь с удалением от поверхности капелек воды.