Главная -> Словарь

Структурными особенностями

В дисперсных системах при достаточно малых размерах частиц дисперсной фазы обнаруживается их участие в тепловом движении. Изучение коллоидных частиц, занимающих промежуточное положение между молекулами, находящимися в постоянном движении в истинных растворах, и крупными структурными образованиями в высокоструктурированных объектах, практически неподвижными в отсутствие внешнего воздействия, показало возможность приложения к коллоидным частицам основных закономерностей для молекул, известных из молекулярно-кинетической теории. Принципиальным выводом стало то, что между молекулярно-кинетическими свойствами истинных растворов и коллоидных систем нет качественной разницы, а различия носят только количественный характер.

Если в этих условиях в систему вводить хороший растворитель, то он будет до некоторой степени насыщения поглощаться структурными образованиями. Этот эффект называется коллоидной растворимостью или солюбилизацией. Коллоидная растворимость является характеристикой дисперсной фазы, а связанным с ней аналогичным понятием для растворителя является растворяющая способность. Это-

Особое место занимают исследования коллоидной структуры нефтяных дисперсных систем методом рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами . Указанный метод проявляет чувствительность к полидисперсности и форме частиц исследуемых объектов, не зависит от их оптической плотности и многокомпонетнос-ти. Однако этим методом можно фиксировать только размеры ядра структурного образования, не включая сорбционно-сольватный слой, что связано с незначительным: расхождением в значениях электронных плотностей сольватной оболочки и дисперсионной среды. Кроме этого, метод малоуглового рассеяния позволяет получать достаточно воспроизводимые результаты в случае слабоструктурированных систем, когда расстояние между соседними структурными образованиями намного превышает их размеры. С помощью рассматриваемого метода изучено распределение по размерам структурных образований в нефтяных профилактических средствах. Показано, что в этих системах размеры частиц дисперсной фазы составляют от 1,7-3 нм до 40 нм, причем основу коллоидной структуры составляют частицы меньших размеров.

родинамической точки зрения позволяет пренебречь взаимным влиянием частиц при течении системы и рассматривать вязкость системы в виде функции концентрации частиц и их объема . Однако при этом необходимо ввести в рассмотрение некоторый коэффициент, являющийся функцией геометрических параметров частицы. Экспериментальными исследованиями было показано, что в случаях сферической формы частиц и малых концентрациях дисперсной фазы этот коэффициент, учитываемый в уравнении Эйнштейна имеет значения близкие к 2,5. Повышение концентрированное™ дисперсных систем, содержание частиц дисперсной фазы различной формы, проявление взаимодействий между ними приводили к отклонениям значений вязкости по отношению к вычисленным по уравнению Эйнштейна . Объяснение подобных отклонений в нефтяных дисперсных системах связано прежде всего с сольватацией частиц дисперсной фазы, иммобилизацией части дисперсионной среды структурными образованиями дисперсной фазы системы. Более того, в случае растворов макромолекул, какие представляют нефтяные дисперсные системы, предположение, что рассматриваемые частицы являются жесткими образованиями, не изменяющими своей формы в потоке, является сильно упрощенным и в известной степени некорректным.

Например, в разреженных газах проявляется слабая корреляция положений отдельных молекул, а в кристалле при низкой температуре, наоборот, возникает сильная корреляция малых флуктуации положений атомов. На уровень интенсивности корреляций оказывают влияние внутренние силы и расстояние между структурными образованиями в системе, а также внешние воздействия на нее.

Под дефектами в данном случае понимается наличие различных включений в каркас структурных образований, пустот или пространственных нарушений в этом каркасе и т.п. Нефтяные дисперсные системы могут характеризоваться дефектами, заключающимися в более компактной и плотной упаковке однородных составляющих структурного образования, или, наоборот, в ?тличии пустых вакантных мест, незанятых структурными образованиями. В то же время возможно замещение некоторых элементов структурных образований другими образованиями с подобной химической природой, либо совершенно различного происхождения в виде примеси и системе. Наглядно возможные варианты существования дефектов в структуре нефтяной дисперсной системы представлены на рис. 7.1.

Значительный интерес в последнее время приобретают комбинированные депрессоры, включающие поверхностно-активный и полимерный компоненты. Предлагается следующий вариант теоретического обоснования действия комбинированых депрессорных присадок. При понижении температуры наличие молекул поверхностно-активного вещества способствует двум взаимно независимым процессам. Во-первых, возможно образование новых центров кристаллизации, которые активно связывают молекулы кристаллизующихся твердых углеводородов, уменьшая их локальную концентрацию и нарушая налаживание прочных связей между ними. Во-вторых, молекулы поверхностно-активного вещества могут сорбироваться на поверхности растущего кристалла, что приводит к образованию в системе более рыхлых пространственных структур дендритного вида. При отсутствии в системе второго компонента на полимерной основе образующиеся в присутствии поверхностно-активного вещества структуры в определенных нефтях тем не менее склонны к интенсивным взаимодействиям посредством связей кристалл-кристалл, кристалл-ПАВ-кристалл, кристалл- ПАВ - ПАВ-кристалл. Крупные молекулы полимера создают стерические затруднения для подобных взаимодействий, во всяком случае сдвигают их в область более низких температур, при достижении структурными образованиями в системе размеров, соизмеримых с сосуществующими полимерными молекулами. Введение в рассматриваемые системы только присадок на полимерной основе оказывает некоторое депрессорное действие, однако высокая концентрация частиц кристаллизующейся фазы способствует их интенсивному взаимодействию и росту с образованием прочной структурной сетки, окклюдирующей в некоторой степени молекулы полимера и купирующей тем самым его депрессорное действие.

Взаимодействие бумаги с краской имеет сложный механизм. Существенное влияние на качество оттиска оказывает взаимодействие компонентов краски, в частности растворителя и высокомолекулярного вещества, растворителя и пигмента-сажи. Несомненно, на этот процесс оказывает влияние взаимодействие между двумя видами дисперсной фазы в краске, сформированными структурными образованиями высокомолекулярных соединений и углеродным пигментом. Подобные вопросы в литературе практически не рассматривались и были поставлены в связи с современным этапом развития коллоидно-химической технологии нефтяного сырья. Рассматривая с этих позиций превращения в композициях краски, можно предположить возможность сорбции высокомолекулярных веществ на саже, выделение фазы из межчастичного пространства сажевых агрегатов и, наконец, образование двух несмешивающихся видов дисперсной фазы в растворе. Указанные превращения играют решающую роль в поведении краски и должны учитываться при выборе оптимальных компонентов красок и решении рецептурной задачи. Были изучены закономерности в реологических свойствах наполненных и ненаполненных сажей растворов высокомолекулярных соединений нефти в минеральных маслах, количественные характеристики удерживающей способности высокомолекулярных соединений нефти по отношению к минеральным маслам, закономерности изменения устойчивости получаемых растворов, определены параметры взаимодействия в этих растворах между высокомолекулярным веществом и пигментом. Практическим выходом работы явилось создание новой рецептуры черной печатной газетной краски на базе побочных продуктов процессов переработки нефти.

Энергия активации вязкого течения растворов асфальтенов растет с увеличением концентрации ВМС в растворах. Это может быть объяснено увеличением числа контактов между структурными образованиями. Подобное объяснение находится в

кажущемся противоречии с повышением расчетного значения объемной доли дисперсной фазы с ростом концентрации ВМС. В этой связи при анализе таких сложных явлений следует иметь в виду, что рост расчетных значений объемной доли дисперсной фазы обязан не только повышению толщины сольватного слоя, но может явиться также результатом увеличения числа контактов между структурными образованиями.

Растворы лакового битума характеризуются низкими значениями величин А и, следовательно, большими размерами агрегированных структур, чем растворы асфальтита. Для неразрушенных структур этот эффект резко усиливается при введении сажи. Аналогичный эффект появляется в растворах асфальтенов. Растворы нефтяного пека при низкой концентрации характеризуются мелкими структурными образованиями, соизмеримыми с агрегатами сажевых частиц. Поэтому при низких концентрациях возможно их взаимодействие с контракцией объема фаз. Расчеты по формуле Муни — Ванда находятся в согласии с таким предположением. Таким образом, уравнения Френкеля — Андраде являются важным инструментом изучения нефтяных дисперсных систем, позволяющим оценить устойчивость и размеры части агрегированных структур в этих системах.

Таким образом, эффективность процесса удаления серы во многом определяется структурными особенностями асфальтенов и смол, зависит от соотношения составляющих компонентов и термической стойкости их.

Объектом глубокого изучения в целом ряде исследований явился катализатор Pt/C. Так, была изучена связь между структурными особенностями платинированных углей, содержащих разное количество металла, распределением в них платины и их активностью в реакциях гидрирования бензола и дегидрирования цик-логексана. Оказалось, что при размере зерен угля 4— 10 мм происходит падение.концентрации Pt от поверхности в глубь зерна; при этом градиент концентрации металла по глубине зерна уменьшается с уменьшением концентрации Pt в исходном растворе. Кроме того, авто-

Разработка методики с последовательным применением хроматографии на полярных и неполярных адсорбентах, комплексооб-разования с карбамидом в сочетании с вакуумной перегонкой и перекристаллизацией полученных фракций из раствора в этиловом эфире позволила Н. И. Черножукову и Л. П. Казаковой провести систематическое исследование твердых углеводородов и дать о них принципиально новое представление как о многокомпонентной смеси . Парафины, церезины и восковые продукты, получаемые на их основе, в зависимости от назначения должны обладать определенной совокупностью свойств, которые обусловлены химическим составом твердых углеводородов и структурными особенностями их компонентов. Многие эксплуатационные свойства парафинов и церезинов зависят от соотношения в них углеводородов—стрямыюг и" разветвленными парафиновыми

Растворяющая способность растворителя обусловлена структурными особенностями его молекул. В порядке возрастания растворяющей способности по отношению к одной и той же масляной фракции растворители образуют следующий ряд: анилин