Введение к работе
Актуальность проблемы. Многие процессы, связанные с адсорбцией поверхностно-активных веществ ( ПАВ ) на границе раствор-воздух ( смачивание, флотация, экстракция, поверхностное разделение веществ и т.д. ) н многие поверхностные явления в биологических системах протекают в динамических условиях. Исследование динамического поверхностного натяжения и кинетики адсорбции ПАВ необходимо как для понимания механизма их действия в неравновесных технологических и природных процессах, так и для управления действием ПАВ посредством влияния на кинетику адсорбции.
Вследствие сложности проблемы кинетики адсорбции степень ее разработанности остается еде недостаточной, т.е. отсутствуют строгие представления об обших закономерностях процесса адсорбции, позволяющие прогнозировать кинетико-адсорбционное поведение ПАВ на границе раздела фаз. Это обстоятельство выдвигает на первый план проблему экспериментального исследования кинетико-адссрб-ционкых характеристик ПАВ в их связи с природой вещества, составом раствора, структурой-поверхностного слоя и пр.
В неравновесных условиях на поверхностное натяжение может влиять электриэационный эффект: появление свободных зарядов на поверхности. Это явление возникает вследствие того, что .в процессе движения двойного электрического слоя при малой концентрации электролита и большой толщине слоя вследствие существования профиля скоростей внутри слоя и градиента электрического потенциала вдоль " стареющей поверхности " может произойти разделег ние катионов и анионов вдоль поверхности. Известно, например, что при быстром образовании капли жидкости на капилляре, из которой выдавливается капля, останутся заряды одного знака, а на оторвавшейся капле - другого. Электризация поверхности жидкости мало изучена, однако ее влияние может иметь принципиальное значение.
Цель н задачи исследования. Цель работы состояла в исследовании динамического поверхностного натяжения водных растворов и выяснении роли адсорбционного и электризационного эффектов при образовании свежей поверхности. Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи:
- Измерение равновесного и динамического поверхностного натяжения водных растворов катионакяквных ПАВ - бромида цетилтриметил-
аммония ( ЦТАБ ) и бромида цетилпиридиния ( ЦПБ ) при различных концентрациях и температурах.
- Измерение равновесного и динамического поверхностного натяжения водных растворов поветавостно-инактивных веществ - //аС1 и КС1„
Оценка адсорбции из экспериментальных данных о поверхностном натяжении растворов.
Теоретический анализ кинетики адсорбции исследованных ПАВ, расчет динамической адсорбции по уравнению Уорда - Тордея и установление механизма адсорбции ПАВ.
Теоретический анализ' влияния электризации поверхности на поверхностное натяжение. Обоснование эффекта Джонса - Рея.
Научная новизна. Впервые исследовано динамическое поверхностное натяжение водного раствора ВДВ в широком временном интервале от 10 до 5000 с. Измерения динамического поверхностного натяжения водного растЕора ЦТАБ включают ранее не изученный временной интервал от 60 до 120 с.
Измерено динамическое поверхностное натяжение водных растворов А/аС1 и KCI.
Выведено уравнение адсорбции с учетом электризации поверхности. Предложено новое объяснение эффекта Джонса - Рея.
Научно- практическое значение. Полученные кинетико-адсорбцион-ные характеристики водных растворов бйомидов цетилтриметиламмония и цетилпиридиния могут быть использованы в технологических процессах с применением ПАВ.
Уравнение адсорбции, учитывающее электризацию поверхностного слоя, успешно применено для объяснения эффекта Джонса-Рея.
Основные положения, выносимые на защиту:
Уравнение адсорбции.для неравновесного поверхностного слоя с учетом нарушения электронейтральности поверхности. Влияния адсорбционного и электризационного эффектов на динамическое поверхностное натяжение. Количественное обоснование эффекта Джонса -Рея,
Теоретический анализ кинетики адсорбции исследованных ПАВ, расчет динамической адсорбции по уравнению Уорда-Тордея и установление механизма адсорбции ПАВ.
Апообация работы . Материалы диссертации были представлень! в докладах на научных семинарах лаборатории поверхностных явлений к кафедры коллоидной химии химического факультета Санкт-Петербургского Государственного университета, на ХШ конференции молодых ученых ( Белгород, ВНИИ ПАВ, 1990 г.),на ХУШ Межвузовской конференции молодых ученых "Современные проблемы фиэическо 7 химии растворов" (Ленинград, ЛГУ, 1991 г.), на- 1-ой научно-практической и учебно-методической конференции молодых ученых Казахстана ( Москва, ассоциация "Зерде", 1992 г.).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в работах [I - о] .
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обусі'й литературы, описания методов исследования, изложения полученных результатов,их обсуждения, выводов, приложения и списка литературы. Работа изложена на 150 страницах машинописного текс к содержит 25 рисунков и 51 таблицу. Библиография включає Г IG3 наименований.
