Главная -> Словарь

Межфазного поверхностного

костей , образуются эмульсии. Чтобы эмульсия была стабильной, в смеси жидкостей должны содержаться ПАВ. Различают эмульсии двух типов. К первому относятся разреженные эмульсии в виде мелких капель одной жидкости, взвешенных в другой. Примером подобной эмульсии могут быть капли масла в воде. В их стабилизации главную роль играют электрические заряды на поверхности. Разреженные эмульсии приближаются к коллоидным системам лиофобного типа. Второй тип представляют стабильные эмульсии, устойчивость которых определяется главным образом природой межфазной поверхностной пленки, отделяющей дисперсную фазу от дисперсионной среды и обычно образуемой третьим веществом, отличающимся от обеих объемных фаз*но слегка растворимым в одной из них. Одна из основных функций этой пленки заключается в понижении межфазного натяжения за счет увеличения адгезии между обеими фазами и, следовательно, в уменьшении работы образования поверхности раздела при диспергировании. Заметную роль в облегчении диспергирования играют также механические свойства этой пленки, ее подвижность и упругость.

Влияние состава ингибиторов коррозии на смачивающую способность нефтепродуктов можно проследить на примере сульфонатов различных металлов. На рис. 6.11 показано изменение силы катодного тока на стальном и бронзовом электрода/ в системе топлива + электролит в присутствии сульфонатов одно- и двухвалентных металлов. Видно, что при введении в топливо сульфонатов одновалентных металлов катодный ток на части электрода, находящейся под пленкой электролита, меньше, чем при введении сульфонатов двухвалентных металлов. Это свидетельствует о лучшей смачивающей способности сульфонатов натрия и лития по сравнению с сульфонатами кальция и магния. Полученные результаты согласуются с данными исследований влияния этих же сульфонатов на изменение межфазного натяжения в системе нефтепродукт + вода. Суль-фонаты одновалентных металлов довольно эффективно взаимодействуют с водой. Прирост диэлектрической проницаемости для 50%-ных бензольных растворов сульфонатов двухвалентных металлов после их контакта с дистиллированной водой значительно меньше.

Растворенные газы понижают поверхностное натяжение нефти , но эффект менее значителен, и изменения, возможно, обусловлены наличием молекул растворенного газа. Этот факт имеет большое значение для промышленности, где вязкость и поверхностное натяжение жидкости могут влиять-на количество нефти, извлеченной при определенных условиях. Большая часть того, что было сказано, относится к межфазному натяжению . В системе нефть — вода рН водной фазы окажет влияние на межфазное натяжение; это изменение не велико для нефтепродуктов с высокой степенью очистки, но увеличение рН, наблюдающееся в случае плохо очищенных или слегка окисленных нефтей, вызовет быстрое уменьшение межфазного натяжения . Изменение поверхностного натяжения на границе раздела нефть — щелочная вода было предложено как метод контроля для последующей очистки, или окисления таких продуктов, как, например, турбинные и изоляторные масла . В тех случаях, когда поверхностное или межфазное натяжение понижается присутствием растворенных веществ, которые имеют тенденцию образовывать поверхностную пленку, требуется некоторое время, чтобы получить конечную концентрацию и, следовательно, — конечное значение натяжения. В таких системах необходимо различать динамическое и статическое натяжения; первое относится к неокисленной поверхности, имеющей

Интересно отметить, что выделенные из нефти вещества обладают свойством обратимо коллоидно растворяться в нефти и нефтепродуктах. При помощи ультрацентрифугирования исследовано также влияние различных деэмульгаторов на коллоидно-диспергированные вещества — эмульгаторы. В выделенных коллоидно-диспергированных веществах спектрофотометрически определено содержание металлопорфи-риновых комплексов, обладающих довольно высокой поверхностной активностью и являющихся одним из компонентов эмульгаторов. Для эмульгаторов нефтяных эмульсий определены изотермы межфазного натяжения на границе вода - нефть , Эмульгаторы растворяли в бензоле и различное количество раствора вносили в нефть. Изотермы межфазного поверхностного натяжения были определены и для диспергированных веществ, выделенных из той же нефти на ультрацентрифуге с разделительной способностью 80 000.

оксиэтиленовых групп 40%, растворяется быстрее, чем L-64, у которого содержание оксиэтиленового компонента то же, а молекулярный вес полиоксипропилен-гликоля больше . Значения поверхностного и межфазного натяжения рас-• творов этих продуктов уменьшаются при увеличении концентрации ПАВ и при уменьшении количества оксиэтиленовых групп. Эта зависимость представлена на рис. 40, 41 и 42. Было обнаружено также, что с увеличением содержания оксиэтиленовых групп усиливается вспенивание этих продуктов,

Рис. 40. Зависимость межфазного натяжения плюроник на границе с медицинским маслом при 30° С:

Рис. 41. Зависимость межфазного натяжения плюроник на границе с воздухом от их концентрации в воде:

Многие блоксополимеры, синтезированные на основе пропилен-гликоля, отличаются высокой поверхностной активностью. На рис. 53 представлены изотермы межфазного натяжения на границе

Рис. 53. Изотермы межфазного натяжения блоксополимеров на границе ромашкинская нефть — вода. Номера кривых соответствуют номерам

Рис. 55. Изотермы межфазного натяжения на границе ромашкинская

Для продуктов характерно снижение межфазного натяжения с увеличением числа оксипропиленовых групп. С ростом числа оксиэтиленовых групп строгой последовательности в изменении межфазного натяжения не наблюдается. Так, значение поверхностного натяжения ЦЛ 157 больше, чем ЦЛ 067. Значения поверхностного натяжения МЦ 037, МЦ 067 и МЦ 157 очень близки.

Для эмульсий характерна большая удельная поверхность раздела фаз. Поэтому любое уменьшение межфазного поверхностного натяжения должно снижать стремление системы к коалесценции и увеличивать ее стабильность. И, наоборот, удаление из смеси эмульгирующих агентов сокращает продолжительность существования эмульсии. Роль эмульгирующего агента показана в табл. 4.1 .

б — коэффициент межфазного поверхностного натяжения, мН/м; d — диаметр капли, см;

Интересно отметить, что выделенные из нефти вещества обладают свойством обратимо коллоидно растворяться в нефти и нефтепродуктах. При помощи ультрацентрифугирования исследовано также влияние различных деэмульгаторов на коллоидно-диспергированные вещества — эмульгаторы. В выделенных коллоидно-диспергированных веществах спектрофотометрически определено содержание металлопорфи-риновых комплексов, обладающих довольно высокой поверхностной активностью и являющихся одним из компонентов эмульгаторов. Для эмульгаторов нефтяных эмульсий определены изотермы межфазного натяжения на границе вода - нефть , Эмульгаторы растворяли в бензоле и различное количество раствора вносили в нефть. Изотермы межфазного поверхностного натяжения были определены и для диспергированных веществ, выделенных из той же нефти на ультрацентрифуге с разделительной способностью 80 000.

Из формулы следует, что критическая напряженность поля повышается с увеличением межфазного поверхностного натяжения и уменьшением радиуса капельки. Это понятно, чем больше силы поверхностного натяжения и чем меньше размер капельки, тем она устойчивее и тем большая требуется напряженность поля для ее разрушения.

Капля, помещенная в электрическое поле напряженностью Е, поляризуется и деформируется, принимая форму эллипсоида, большая ось которого параллельна направлению электрического поля. Степень деформации, которая определяется отношением полуосей эллипсоида, зависит от напряженности поля Е. Существует некоторое значение ?кР, при котором деформация капли может привести к ее разрыву. Условие равновесия для капли реализуется при равенстве суммы внешних сил, действующих на единицу ее поверхности, силе межфазного поверхностного натяжения. Поскольку электрическое поле в окрестности поверхности капли неоднородно, условие равновесия характеризует локальное равновесие, а не равновесие всей капли. В работе это условие равновесия рассмотрено для полюсов и для экватора капли в связи с тем, что именно в этих точках деформации поверхности максимальны. Показано, что устойчивость капли зависит от безразмерного параметра х=? x/2, значение которого в момент потери устойчивости равно 1,625.

Процессы адгезии играют значительную роль в технологии получения текстильных и композиционных материалов, битуминозных материалов для дорожного строительства, новых клеев и т.д. Существующие термодинамические теории адгезии основаны на результатах исследований энергии межфазного поверхностного натяжения, краевых углов на границе «субстрат - адгезив», а также смачивания и растекания адгезива на межфазных границах с учетом вязкости и различного вклада межмолекулярных сил . При этом недостаточно учитывается структура молекулярных растворов полимеров и их отклонения от идеальных.

Измерения электрофизических параметров также дают возможность изучения фазовых переходов «жидкость—пар» в углеводородных системах . Получена экстремальная зависимость энергии активации электрической проводимости при кипении смеси октана с додецилбензолом. В данном случае энергия активации зависит от объема непроводящих включений, которыми являются пузырьки пара. Авторы связывают такой характер зависимости с экстремальным изменением межфазного поверхностного натяжения. Предлагаемая методика измерения электрической проводимости при фазовых переходах «жидкость — пар» актуальна при подборе добавок и присадок для увеличении отбора целевых фракций при перегонке.

о' - коэффициент межфазного поверхностного натяжения, дн/см;

Таким сбразом, метанол в составе бензино-водно-спиртовой эмульсии выполняет функцию не только антидетонационной добавки, но также способствует снижению межфазного поверхностного натяжения между водно-метанольной и бензиновой фазами на границе с воздухом, В результате происходит более мелкое дробление капель воды, повышается оптическая плотность, т.е. степень дисперсности эмульсии, и её устойчивость против седиментации.

б —' коэффициент межфазного поверхностного натяжения, мН/м;

Для исследованных битумов характерно повышение межфазного поверхностного натяжения с увеличением температуры размягчения при температуре измерения ниже 180 °С и понижение межфазного н'атяжения с увеличением температуры размягчения при температуре измерения выше 180 °С,