ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование эмульсий и их классификация из "Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения" Эмульсии представляют собой дисперсные системы двух жидкостей, не растворимых или малорастворимых друг в друге, одна из которых диспергирована в другой в виде мелких капелек (глобул). [c.14] Диспергированная жидкость является внутренней, или дисперсной, фазой, а жидкость, в которой она находится, называется дисперсионной средой внешней, сплошной). [c.14] Свойства эмульсий близки к свойствам коллоидных растворов, хотя величина диспергированных частиц у них различна. Эмульсии относятся к микрогетерогенным системам, частицы которых видны в микроскоп, а коллоидные растворы — к ультрамикрогетерогенным системам, частицы которых в микроскоп не видны [12]. [c.14] При образовании эмульсии увеличивается поверхность дисперсной фазы, поэтому для осуществления процесса эмульгирования должна быть затрачена определенная работа, которая концентрируется на поверхности раздела фаз в виде свободной поверхностной энергии. Энергия, затраченная на образование единицы межфазной поверхности, называется поверхностным межфазным) натяжением. Глобулы дисперсной фазы имеют сферическую форму, так как такая форма имеет наименьшую поверхность и наименьшую свободную энергию для данного объема. [c.14] Свободная энергия капель дисперсной фазы способствует их слиянию (коалесценции), но помехой этому в устойчивых эмульсиях являются стабилизаторы эмульсии. В эмульсиях чистых, несмешивающихся жидкостей, не содержащих эмульгаторов, капли быстро сливаются и эмульсия разрушается. [c.14] Все двухфазные дисперсные системы делятся на две группы по величине удельной свободной межфазной энергии, измеряемой поверхностным натяжением а. К первой группе относятся лиофобные дисперсные системы — термодинамически агрегативно неустойчивые, характеризующиеся некоторым временем существования, с относительно высоким межфазным натяжением а большим граничного значения а . Ко второй группе относятся лиофильные дисперсные системы — термодинамически устойчивые, самопроизвольно образующиеся эмульсии со значением межфазной поверхностной энергии, меньшим граничного значения а ,. [c.15] Лиофильные системы являются полуколлоидами (семиколлоидами) и характеризуются высокой дисперсностью. Предельный случай лиофильных систем соответствует безграничной взаимной растворимости, когда а = О, т. е. образованию однофазной системы — истинного раствора, обычного, или высокомолекулярного, в данной среде. [c.15] Непрерывный переход от лиофобных к лиофильным системам, т. е. от грубодисперсных систем через полуколлоиды к истинным растворам может быть осуществлен различными путями. Лиофильные эмульсии, например, могут образоваться непосредственно из обычных лиофобных эмульсий типа масло в воде при введении поверхностно-активного компонента (мыла) в достаточно большом количестве. При этом межфазное натяжение становится меньше критического значения и самопроизвольное эмульгирование происходит в результате своеобразного обращения фаз наружная среда — вода поглощается масляной фазой, содержащей большое количество коллоидально растворенного мыла. [c.15] Образование обычных лиофобных эмульсий происходит не только при механическом воздействии на систему, но и при действии на каплю силы, способствующей уменьшению прочности стабилизирующей оболочки так, под действием электрического поля высокого напряжения наряду с деэмульгированием происходит диспергирование воды в масле. [c.15] О механизме образования эмульсий имеется много различных гипотез, однако не все они подтверждаются опытными данными. В Советском Союзе большие исследования по этому вопросу были проведены акад. П. А. Ребиндером и его школой [1, 13]. В их трудах механизм образования эмульсии представлен в следующем виде. [c.15] Первой стадией диспергирования является растягивание капли жидкости в цилиндрик, что сопровождается увеличеЕшем поверхности дисперсной фазы и происходит с затратой работы для преодоления молекулярных сил поверхностного натяжения. Вытянутая капля становится неустойчивой и распадается на мелкие частицы, приобретающие сферическую форму. Этот распад является второй стадией процесса, сопровождается уменьшением поверхности и свободной поверхностной энергии. Образующиеся при перемешивании цилиндрики жидкости начинают распадаться на капельки только тогда, когда их длина становится больше длины окружности сечения. В третьей стадии происходят одновременно процессы коалесценции при столкновении капель и диспергирования образовавшихся капель. Однако чем меньше становятся капельки, тем труднее происходит их вытягивание. Под действием увеличивающегося капиллярного давления более мелкие капли делаются все более жесткими, сопротивляющимися изменению формы. Установлено, что диспергирование происходит не только при растяжении капель, но и даже при небольшом сжатии. [c.15] Тип светлых эмульсий можно также определить по их окрашиванию эмульсии В/Н окрашиваются маслорастворимыми красителями (судан III), а Н/В — водорастворимыми красителями (метиленовый голубой). Эмульсии типа Н/В обладают совершенно иными свойствами, чем эмульсии В/Н, и методы разрушения их различны. [c.16] Установлено [13], что тип образуюш ейся эмульсии в значительной степени зависит от соотношения объемов несмешивающихся жидкостей — дисперсионной средой стремится стать та жидкость, объем которой больше. При смешении жидкостей в присутствии эмульгатора значение соотношения объемов жидкостей значительно снижается, а иногда и совсем теряется. Установлено также, что на тип эмульсии влияет гидрофобность или гидрофильность стенок и поверхности мешалки, в которой происходит смешение двух фаз. [c.16] Эмульгаторы, обладающие гидрофобными свойствами, образуют эмульсию типа В/Н, а эмл льгаторы гидрофильные — эмульсию типа Н/В. Необходимо отметить весьма интересное свойство — антагонистичность гидрофобных и гидрофильных эмульгаторов. При совместном присутствии одни эмульгаторы стремятся вытеснить другие, что приводит иногда к обращению фаз, т. е. к превращению эмульсии Н/В в эмульсию В/Н и наоборот. [c.16] Разработанный П. А. Ребиндером метод характеристики элементарной устойчивости (см. следующий раздел этой главы) в зависимости от выживания эмульсии одного из двух типов объясняет также обращение фаз. Наиболее вероятный механизм обращения фаз можно представить следующим образом эмульгатор как поверхяостно-активное вещество, адсорбируясь на поверхности глобул, например эмульсии Н/В, превращает отдельные участки поверхностного слоя в смачиваемые маслом (нефтью). При определенном количестве эмульгатора и диспергированной фазы защитный поверхностный слой стремится выгнуться в обратную сторону, в результате чего дисперсионная среда превращается в дисперсную фазу. [c.16] Часто в результате обращения фаз образуются так называемые множественные Эмульсии, в которых дисперсная фаза сама является эмульсией, содержащей глобулы другой фазы. Множественная эмульсия может возникать при одновременном присутствии в системе двух эмульгаторов, противоположных по своему действию. [c.17] По величине концентрации дисперсной фазы все эмульсии делят на разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные. Под разбавленными эмульсиями, в данном случае, понимают высоко-дисперсные эмульсии, содержащие до 0,1% дисперсной фазы но величине частиц они близки к коллоидным растворам, т. е. диаметр капелек около 10 см. Разбавленные эмульсии агрегативно устойчивы без введения эмульгаторов, по своим свойствам они больше всего похожи на лиофобные золи. Примером разбавленной эмульсии может быть эмульсия машинного масла в воде, образующаяся при конденсации пара в процессе работы паровой машины. [c.17] К концентрированным эмульсиям относятся высокодисперсные системы с сравнительно большим содержанием дисперсной фазы (до 74 объемн. %). Указанный максимальный предел концентрации относится к моподисперсным эмульсиям и соответствует максимально возможному объемному содержанию недеформированных капель независимо от их размера. Реальные эмульсии получаются обычно л ,лолидисперсными, и этот предел для них является условным, так п ак упаковка капель бывает иной, чем в монодисперсных эмульсиях, например, между большими каплями могут помещаться мелкие. [c.17] Эмульсии, образующиеся при добыче и обессоливанин нефти, относятся преимущественно к эмульсиям этого вида. Агрегативная устойчивость таких эмульсий весьма разнообразна и определяется многими факторами, которые подробно изложены в последующих главах. [c.17] Вернуться к основной статье