Влияние электролитов

Введение электролитов в водные растворы неионногенных ПАВ слабо влияет на ККМ и размер мицеллы. Для ионногенных ПАВ это влияние существенно. С ростом концентрации электролита мицеллярная масса ионногенных ПАВ растет. Влияние электролитов описывается уравнением:

lnККМ=а-bn - kln c (12.5)

а и b - постоянные, имеющие тот же физический смысл, что и в предыдущих уравнениях, k - константа, с - концентрация электролита.

В отсутствии электролита с = ККМ.

Введение неэлектролитов (органических растворителей) тоже приводит к изменению ККМ. При наличии солюбилизации устойчивость мицелл повышается, то есть уменьшается ККМ. Если молекулы растворителя не входят внутрь мицеллы, то они увеличивают ККМ.

Для регулирования свойств ПАВ применяют их смеси, в которых проявляются синергетические или антогонистические эффекты, то есть такие смеси могут иметь значительно более высокую или менее высокую мицеллообразующую, солюбилизирующую способности.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ККМ.

Методы определения ККМ основаны на регистрации резкого изменения свойств растворов ПАВ в зависимости от концентрации (например, поверхностного натяжения, мутности, эквивалентной электропроводности, осмотического давления, показателя преломления).

ГИДРОФОБНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И МОЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ.

Мы уже объяснили механизм гидрофобных взаимодействий с точки зрения термодинамики. Представляет интерес объяснение моющего действия растворов ПАВ. Под моющим действием подразумевают совокупность коллоидно-химических процессов, которые приводят к удалению загрязнений в растворе. Загрязнения представляют собой маслянистые продукты (животные жиры, жирные кислоты, нефтепродукты) в смеси с другими твердыми веществами минерального и органического происхождения.

Стадии моющего действия при удалении жировых загрязнений.

1. Первая стадия - это смачивание твердой поверхности, при этом происходит замена границ раздела: загрязнение - воздух и твердая поверхность - воздух на границы раздела: масло - вода (М - В) и твердая поверхность - вода (Т - В). Улучшение смачивания происходит в результате снижения поверхностного натяжения при адсорбции ПАВ на границе раздела фаз.

2.На второй стадии моющего действия происходит отрыв частиц загрязнений. Для характеристики условий отрыва жировых загрязнений обратимся к уравнению Дюпре-Юнга. Обозначим s₁₂=s_ТМ, s₁₃=s_МВ, и s₂₃=s_ТВ (где М - масляные загрязнения, В - вода, Т - твердая поверхность).

Изменение энергии Гиббса в случае преодоления адгезии масляных загрязнений:

DG_В=(G_В)₂ - (G_В)₁ = - (s_ТВ + s_МВ) + s_ТМ (12.6)

Для самопроизвольного процесса можно написать:

-(s_ТВ + s_МВ) + s_ТМ < 0, или s_ТМ < s_ТВ + s_МВ (12.7)

Для самопроизвольного удаления загрязнений необходимо, чтобы поверхностное натяжение масла s_МВ и твердого тела s_ТВ на границе с водой превышало s_ТМ. Этот процесс осуществляется в результате адсорбции коллоидных ПАВ. Таким образом, первая и вторая стадии моющего действия связаны с поверхностными свойствами коллоидных ПАВ.

За счет механического воздействия, например при стирке, можно усилить моющее действие, особенно в тех случаях, когда не происходит самопроизвольного нарушения адгезионного взаимодействия. В этом случае под действием ПАВ адгезия частиц загрязнений снижается, что способствует удалению их механическим путем.

3.Отличительные особенности коллоидных ПАВ наиболее ощутимы на 3 стадии моющего действия, которая заключается в удержании загрязнений в жидкой среде и в предотвращении их возможного оседания на обрабатываемую поверхность.

Удержание частиц в растворе определяется целым комплексом коллоидных свойств растворов ПАВ. Прежде всего, происходит диспергирование частиц на более мелкие. Комки твердых загрязнений в результате пептизации переходят во взвешенное состояние с одновременном дроблением крупных частиц на более мелкие или разрушением агрегатов. Затем на поверхности частиц образуются адсорбционно-сольватные слои, которые препятствуют агрегации частиц и удерживают их во взвешенном состоянии, т.е. происходит образование стабилизированной суспензии. Пептизация с одновременным суспендирующим действием коллоидных ПАВ способствует удержанию твердых загрязнений.

В случае жидких жировых загрязнений возможно самопроизвольное диспергирование до мелких капель, когда дисперсная система является лиофильной. Капли масляных загрязнений образуют прямую эмульсию М ¤ В, а адсорбционные слои ПАВ способствуют удержанию их в водной среде. Кроме того, особенно для лиофобных систем, масляные загрязнения удерживаются в объеме водной среды за счет солюбилизации. По отношению к твердым загрязнениям коллоидные ПАВ способны обеспечивать стабильность суспензий и способствовать суспендированию.

Коллоидные ПАВ являются еще и пенообразователями. К пузырькам пен прилипают частицы загрязнений, и происходит удержание частиц загрязнений в растворе.

В целом именно на третьей стадии моющего действия в полной мере проявляются объемные свойства растворов коллоидных ПАВ.

В основе моющего действия лежат следующие коллоидно-химические процессы: смачивание, адгезия, адсорбция, пептизация, солюбилизация, эмульгирование, суспендирование, пенообразование.

Дата добавления: 2014-01-13