ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство анионных моющих веществ из "Технология нефтехимического синтеза Издание 2" НОГО комплекса явлений, происходящих в водных растворах синтетических моющих веществ на границе раздела фаз эти явления определяются в первую очередь строением молекулы поверхностно-активных веществ. [c.476] Строение молекулы поверхностно-активного вещества. Независимо от того, относятся поверхностно-активные вещества к классу ионогенных или неионогенных соединений, для них характерна дифильная асимметричная молекула, состоящая из двух резко выраженных частей полярной — гидрофильной, имеющей больщое сродство к воде (растворимой в ней), и неполярной — гидрофобной (рис. 9.3). Эти молекулы располагаются в поверхностном слое раствора так, что гидрофильная группа обращена к воде, а гидрофобная — к менее полярной фазе. Гидрофильная часть содержит в основном анионы, например кислотные остатки (—50з, —ОЗОз, —соо), или многократно повторяющиеся звенья — полиоксиэтиленовые (СНгСНгО) и некоторые другие. Гидрофобная часть представляет собой в больщинстве случаев длинный углеводородный радикал — жирный или жирно-ароматический, состоящий из 10—18 углеродных атомов с длиной цепи (15—23) 10-8 см. [c.476] Такая структура молекулы и определяет все свойства поверхностно-активных веществ, прежде всего поверхностную активность — способность адсорбироваться на поверхностях раздела разных фаз, образовывать на этих поверхностях ориентированные адсорбционные слои и, как следствие такой адсорбции, понижать поверхностное натяжение. Если с гидрофильной группой связан небольшой радикал — метил, этил или пропил, такое соединение нацело растворяется в воде и практически не обладает поверхностной активностью. Если же радикал достаточно велик (Сю—С1в), полного растворения не происходит, а образуется система, имеющая полуколлоидный характер, т. е. являющаяся промежуточной между истинным и коллоидным раствором. [c.476] В такой системе имеется три вида частиц — неогранические ионы, длинноцепочные поверхностно-активные органические ионы и мицеллы, т. е. агрегаты ионизированных и неионизированных молекул поверхностно-активного вещества. Все эти частицы находятся в равновесии, определяемом природой гидрофильных групп, длиной гидрофобных цепей, концентрацией растворенного поверхностно-активного вещества, температурой, наличием растворимых примесей и т. д. [c.476] Кружки — полярные группы овалы — молекулы воды, солюбилизованные в мицеллах палочки — углеводородные цепи. [c.477] Мицеллообразование в разбавленных растворах развивается в очень узкой области концентраций, в которой наблюдается резкое изменение не только объемных свойств этих растворов (плотность, электропроводность), но и поверхностных (моющее действие, поверхностное натяжение) (рис. 9.5). Поэтому изменение любого из этих свойств может быть положено в основу определения критической концентрации мицеллообразования, играющей важную роль при оценке поверхностно-активных веществ. [c.477] Механизм действия синтетических моющих веществ. Современные представления о механизме моющего действия разработаны акад. П. А. Ребиндером и его школой. [c.477] Синтетические моющие вещества на поверхности раздела фаз образуют адсорбционные слои, менее прочные, чем в случае жировых мыл, и в ряде случаев не способны обеспечивать сильную стабилизацию частиц загрязнений. Этим и объясняется необходимость введения в синтетические моющие композиции различных добавок, повышающих стабилизацию. [c.478] Механизм моющего действия упрощенно показан на рис. 9.6. Молекулы моющего вещества благодаря своей дифильности адсорбируются на частице загрязнения. Так как загрязнение имеет неполярный (жировой) характер, гидрофобные части молекул направлены в сторону загрязнения. За счет адсорбции на поверхности раздела фаз загрязнение — раствор молекулы моющего вещества резко уменьшают поверхностное натяжение, что ускоряет смачивание и проникновение раствора в зазор между частицами загрязнений и очищаемой поверхностью. Создание хорошо гидратированного адсорбционного слоя обусловливает возникновение расклинивающего давления, отрыв частиц загрязнения от поверхности и переход их в моющий раствор. [c.478] Загрязнения, как правило, носят жировой, т. е. органический, характер, поэтому моющее действие связано со способностью загрязнений солюбилизироваться в растворах моющих веществ. Органическое вещество при солюбилизации входит внутрь мицеллы. [c.478] Моющее действие поверхностно-активных веществ связано, как уже говорилось, с целым рядом процессов, к которым относятся смачивание, образование эмульсий, диспергирующее действие, создание защитных слоев, препятствующих оседанию загрязнений, ценообразование и т. д. Все эти явления в той или иной степени обусловлены структурой молекулы моющего вещества. [c.479] Смачивание. Под смачиванием понимают вытеснение жидкой фазой какой-либо другой фазы из твердого тела или жидкости. Типичным процессом смачивания является удаление воздуха из ткани при помощи воды или водного раствора моющего вещества. Смачивание зависит от поверхностного натяжения чем меньше натяжение, тем лучше протекает смачивание. Следовательно, наилучшими смачивающими свойствами должны обладать поверхностно-активные вещества с сильно разветвленной структурой, так как они наиболее эффективно снижают поверхностное натяжение. [c.479] Эмульгирующая способность поверхностно-активных веществ характеризуется их способностью переводить жидкие частицы загрязнений с поверхности загрязненного материала в состояние водных эмульсий. [c.479] Эмульгирование во всех случаях, за исключением самопроизвольно образующихся (за счет броуновского движения) эмульсий, требует механического воздействия для раздробления жидких фаз. Процессу эмульгирования способствует снижение поверхностного, натяжения на границе раздела двух фаз, для чего и вводят поверхностно-активные вещества. [c.479] Образование эмульсий и их стабильность зависят от многих факторов (разность плотностей фаз, добавление электролитов и т. д.). Поэтому в поверхностно-активные вещества, используемые в качестве эмульгаторов, вводят различные добавки, способствующие образованию и стабилизации эмульсий. [c.480] Диспергирующее действие поверхностно-активных веществ характеризуется их способностью раздроблять и переводить в водный раствор твердые частицы загрязнений в виде суспензий. Суспендирующая способность возрастает с удлинением гидрофобной части молекулы. При этом проявляется защитное действие поверхностно-активных веществ, которые предотвращают агломерацию коллоидных частиц благодаря образованию на суспендированных частицах двойного электрического слоя. Таким образом, диспергирующее действие поверхностно-активных веществ совпадает с их моющим действием. [c.480] Способность удерживать загрязнения является очень важным свойством моющих веществ, так как это предотвращает повторное осаждение удаленного загрязнения на очищаемой поверхности. Большинство синтетических моющих веществ удерживает загрязнения в растворе хуже, чем жировые мыла. Способность удерживать загрязнения возрастает с удлинением гидрофобной части молекулы, но снижается при переходе от сульфата к сульфонату разветвление гидрофобной части также скижает эту способность. Наибольшей способностью удерживать загрязнения обладают неионогенные моющие вещества, в этом отношении они практически не уступают жировым мылам, а иногда и превосходят их. С возрастанием температуры раствора эта способность снижается. [c.480] Для улучшения способности удерживать загрязнения к синтетическим моющим веществам добавляют различные компоненты, прежде всего карбоксиметилцеллюлозу. [c.480] Пенообразующая способность обусловлена ориентированной адсорбцией молекул поверхностно-активного вещества на границе его водного раствора и воздуха за счет того, что воздух является неполярной средой, гидрофобные части молекул направлены в сторону воздуха, а гидрофильные — в сторону раствора. Такая ориентированная адсорбция приводит к снижению поверхностного натяжения, и при диспергировании воздуха в водном растворе моющего вещества образуется обильная пена. [c.480] Вернуться к основной статье