Использование ПАВ для изменения смачиваемости поверхности

1. В текстильной промышленности - ПАВ используют для обработки синтетических и натуральных волокон

при отмывке сырой шерсти;

«замасливание» - гидрофобизация волокон с целью предохранения их поверхности от повреждения и уменьшения сцепления волокон;

применение ПАВ в процессах крашения тканей и печатания рисунка;

при спец.видах обработки (антистатические и водоотталкивающие покрытия.

2. В химической – для регулирования поверхностных свойств наполнителей резин, полимеров и др. материалов;

для предотвращения слеживаемости гигроскопичных порошков (удобрений) наносят адсорбированные гидрофобизующие слои;

для защиты металлов от коррозии;

Пав вводят в состав клеев на водной основе.

3. В с/х – введение ПАВ в в воду, эмульсии, растворы для обработки растений внекорневыми подкормками, ядохимикатами.

4. Для гидрофилизации поверхностей при тушении пожаров, особенно, торфяных (поверхность торфа гидрофобна).

5. Для гидрофилизации поверхности при и нанесении светочувствительного слоя на кинофотоматериалы.

Избирательное смачивание

Управление избирательным смачиванием с помощью водо- и маслорастворимых ПАВ лежит в основе многих механических процессов:

Добыча нефти (сложная смесь веществ, среди которых есть и природные водо- и маслорастворимые ПАВ). Нефть залегает в гидрофильных породах совместно с засоленной водой.

Адсорбция нефти на породе приводит к её олеофилизации. После бурения скважины для облегчения доступа к нефти закачивают в скважину раствор хемосорбирующегося ПАВ, гидрофобизирующие гидрофильные участки породы и облегчающие поступление нефти по трещинам и капиллярам к скважине. В последствие для полноты извлечения нефти (часто извлекают только 30-40%) используют законтурное заводнение: в ряд вспомогательных скважин закачивают воду, растворы ПАВ, мицеллообразующие растворы, которые улучшают избирательное смачивание водой и оттесняют нефть к промысловой скважине.

Офсетная печать , в которой используют различие в смачиваемости поверхности краской печатающих элементов и пробелов.

Для изготовления пигментов для масляных красок проводится гидрофобизация поверхности гидрофильных порошков с использованием хемосорбирующихся водорастворимых ПАВ.

Флотационное обогащение и разделение минералов. Флотация основана на избирательной смачиваемости водой ценных минералов и пустой породы. Этот метод используют для обогащения 90% руд цветных металлов, и, кроме этого, серы, барита, флюорита и т.д. Используют пенную, пленочную и масляную флотацию.

В основе всех видов флотации лежит различие в смачивании жидкой фазой частиц пустой породы и ценного минерала.

Сущность флотации – мелкие частицы твердой фазы даже большей плотности по сравнению с водой не тонут, если их поверхность гидрофобна, т.к. испытывают действие флотационной силы, направленной перпендикулярно поверхности жидкости.

В пенной и пленочной флотации ценная порода, плохо смачиваемая водой, концентрируется на границе вода/воздух, а пустая гидрофильная порода – уходит в воду.

При пенной флотации измельченная порода перемешивается с водой, через которую барбатируют воздух. Частицы ценного минерала захватываются пузырьками воздуха и выносятся в виде пены на поверхность воды, откуда пена механически удаляется и идет на переработку.

В пленочной флотации частицы породы высыпаются на поверхность текущей воды, частицы ценной породы остаются на поверхности, а пустой породы тонут.

Масляная флотация применяется реже. Для выноса частиц ценных пород используют капельки масла, в этом случае образование пены заменено образованием эмульсии.

Лекция 7

Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем

Броуновское движение

Тепловое движение частиц дисперсной фазы – факт общеизвестный. Английский ботаник Роберт Броун^(*) в 1827 г. под микроскопом наблюдал направленное движение очень малых частичек – спор папоротника, взвешенных в воде. Первые предположения о связи открытия Броуна с тепловым движением молекул были сделаны только в конце 19 в.

Броуновское движение проявляется в хаотическом непрерывном движении частиц дисперсной фазы под действием ударов молекул растворителя, находящихся в состоянии интенсивного молекулярно-теплового движения.

В зависимости от размера частиц траектория их движения может принимать различные формы.

х(путь)

t (время)

Рис.3.1. Траектория движения частицы дисперсной фазы

Количественная мера перемещения частиц – величина среднего смещения за время τ.

Теорию броуновского движения в 1905 – 1906 гг. создали независимо друг от друга А. Эйнштейн и М. Смолуховский^(**). При выводе уравнений они отказались от понятий «траектория» и «скорость» движения. В качестве основной характеристики движения ввели величину среднего сдвига (смещения) частицы D за время t. Это отрезок прямой, соединяющей начальную точку движения (при t = 0) с положением частицы в момент t в плоскости горизонтальной проекции, наблюдаемой в микроскоп. Путь частицы от одного положения частицы до другого при этом может быть каким угодно.

Смещением или сдвигом частицы называют расстояние между проекциями начальной и конечной точек траектории на ось смещений, но Δ может быть равной 0.

В связи с этим вычисляют среднюю квадратичную величину всех смещений без учета направления движения:

(3.1)

Эта величина зависит лишь от свойств среды и размера частицы. Эту зависимость и получили Эйнштейн и Смолуховский:

, (3.2)

R- универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура, h - вязкость среды, r – радиус частицы, N_a- число Авогадро.

Уравнение (3.2) получено Эйнштейном, уравнение Смолуховского отличается от него численным коэффициентом (64/27)². Уравнение Эйнштейна - Смолуховского позволяет измерить радиус частицы.

Дисперсным системам также присущи молекулярно – кинетические свойства. Более того, оказалось возможным их визуальное наблюдение – частицы дисперсной фазы участвуют в броуновском движении. А так как это движение можно было объяснить лишь движением молекул среды, то, по сути, это было первое прямое доказательство существования молекул (ещё в начале XX века в некоторых учебниках химии можно было прочитать следующее определение: «молекулы – это воображаемые частицы, из которых состоят тела»).

Удалось вывести основные законы, общие для молекул и коллоидных частиц. Экспериментальное их подтверждение явилось на рубеже XIX—XX вв. триумфом молекулярно-кинетической теории, завоевавшей всеобщее признание.

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒