Поверхность раздела фаз и стабильность эмульсий

Устойчивость (стабильность) коллоидных систем — это способность сохранять структуру неизменной во времени. Вследствие того, что они являются гетерогенными системами с огромной внутренней поверхностью раздела, коллоиды принципиально неустойчивы. Их естественное стремление — отделить коллоидные частицы в виде компактной массы от дисперсионной среды, так как при этом уменьшится поверхность раздела. Поэтому устойчивость коллоидов всегда ограничена. Системы, существующие длительное время, можно считать стабильными, а короткое время — нестабильными, т. е. устойчивость коллоидных систем относительна. Насколько широки границы этой относительности, можно видеть из двух примеров коллоидный раствор золота, приготовленный Фарадеем более ста лет назад, все еще устойчив эмульсия, полученная при взбивании подсолнечного масла и воды, разрушается и расслаивается на две жидкости в течение нескольких десятков секунд. [c.88]

Такое расслаивание эмульсий происходит благодаря тому, что при повышении концентрации гидроперекиси последняя, будучи поверхностно-активной, адсорбируется на поверхности раздела углеводород-водной фазы. Поверхностные слои, в образовании которых принимает участие гидроперекись, значительно менее прочны, чем те, которые образуются эмульгатором, что и обусловливает меньшую стабильность эмульсии. [c.64]

Стабильность наиболее распространенных эмульсий обусловлена главным образом природой пленок, образующих границу раздела. Как правило, на границе раздела между обеими взаимно диспергированными жидкостями концентрируется третье вещество, отличающееся как от водной, так и от углеводородной фазы, но слабо растворим ое в одной из них. Одной из важнейших функций пленки, образующейся на границе раздела фаз, является снижение поверхностного натяжения путем увеличения адгезионных сил между обеими фазами и уменьшение за счет этого количества работы, которое необходимо затратить на создание границы раздела фаз (иногда чрезвычайно большой) при диспергировании одной жидкости в другой. Низкое поверхностное натяжение на границе раздела между маслами и эмульгаторами обусловлено адсорбцией последних на поверхности раздела масло — вода, где они растекаются в виде тонкой пленки. Низкое поверхностное натяжение на границе раздела фаз несомненно способствует образованию эмульсии. [c.140]

С термодинамической точки зрения эмульсия есть двухфазная система с дисперсной фазой, содержащей микроскопические капли диаметром 0,1—100 мкм. Такие дисперсии никогда не являются полностью устойчивыми из-за того, что поверхность раздела между фазами обладает свободной энергией при соединении двух капель происходит уменьшение межфазной поверхности. Следовательно, коалесценция капель — это самопроизвольный процесс, в то время как эмульгирование требует затраты работы. Самопроизвольное эмульгирование наблюдается только в определенных системах, где две фазы предварительно взаимно ненасыщенны. Работа, необходимая для увеличения межфазной поверхности, черпается из свободной энергии смешения за счет массопереноса (см. гл. I). Истинно стабильные растворы, содержащие коллоидные мицеллы, не должны классифицироваться как эмульсии, так как они не имеют термодинамической фазы, которая может существовать отдельно. [c.75]

Вполне понятно, что, поскольку для эмульсий характерна большая удельная поверхность раздела фаз, любое уменьшение межфазного поверхностного натяжения должно снижать стремление системы к коалесценции и увеличивать ее стабильность. Этим, собственно, и объясняется в свете законов термодинамики роль эмульгирующих агентов. В качестве примера рассмотрим систему парафиновое масло — вода [9]. Для чистых жидкостей межфазное натяжение в этой системе составляет 41 дн/см. При добавлении к водной фазе олеиновой кислоты до концентрации 0,001 М натяжение уменьшается до 31 дн/см. В этих условиях уже можно получить достаточно устойчивую эмульсию. Нейтрализация эмульсии 0,001 М гидроокисью натрия вызывает снижение поверхностного натяжения до 7,2 дн/см. Если же в эмульсию ввести хлорид натрия (до концентрации 0,001 М), то межфазное натяжение становится ниже 0,01 дн/см. При замене парафинового масла на оливковое конечное значение межфазного поверхностного натяжения составляет 0,002 дн/см. В последней системе наблюдается самопроизволь- [c.392]

Структура ВМС на поверхности раздела фаз эмульсий. Если на свободных поверхностях жидкость — жидкость и жидкость — газ возможна любая ориентация в зависимости от условий, то на поверхности стабильных эмульсий молекулы ВМ ПАВ образуют трехмерную сетку определенных параметров [4, 24]. При исследовании жировых шариков молока разработаны [25, 26] методики выделения оболочечных защитных структур, состоящих из белковых молекул и имеющих под микроскопом вид сот размером в несколько микрон. [c.423]

Получены химические доказательства сетчатой структуры ВМ ПАВ на поверхности раздела стабильных высококонцентрированных и концентрированных эмульсий [4], а также определены геометрические показатели этих структурных образований. Методика работы была следующей. Из 1 мл водного раствора частично ацетилирован-ного поливинилового спирта определенной концентрации получали высококонцентрированную предельную эмульсию по методике Кремнева [28]. Микроскопически определяли площадь поверхности всех капель эмульсии (5оо). Эта величина по мере возрастания концентрации ВМ ПАВ проходит через максимум, лежащий в области 5% ПВС в воде. До этого значения концентрации поверхность эмульсии, отнесенная к общему числу звеньев полимера в I мл раствора, остается постоянной, а следовательно, и толщина адсорбционного слоя (б) сохраняет постоянное значение. При концентрациях более высоких, чем 5% ПВС величина понижается, а б резко возрастает. [c.423]

Получены химические доказательства сетчатой структуры ВМ ПАВ на поверхности раздела стабильных высококонцентрированных и концентрированных эмульсий [4], а также определены геометрические показатели этих структурных образований. Методика работы была следующей. Из 1 мл водного раствора частично ацетилирован-ного поливинилового спирта определенной концентрации получали высококонцентрированную предельную эмульсию по методике Кремнева [28]. Микроскопически определяли площадь поверхности всех капель эмульсии 8аз)- Эта величина по мере возрастания концентрации ВМ ПАВ проходит через максимум, лежащий в области [c.423]

ПОВЕРХНОСТЬ РАЗДЕЛА ФАЗ И СТАБИЛЬНОСТЬ ЭМУЛЬСИИ [c.75]

Как правило, индивидуальные вещества, представленные в разделе I, составляют основу или являются компонентами различных составов, используемых в технологических процессах интенсификации добычи и транспорта нефти. Однако некоторые соединения могут применяться и как чистые продукты. Добавка в состав той или иной составляющей позволяет ослабить нежелательные эффекты, которые могут возникнуть при использовании реагента или, наоборот, повысить его эффективность. Так, добавляя в составы соли различных металлов, можно добиться предотвращения образования НгЗ в пласте, заметно снизить адсорбцию ПАВ на поверхности пород, регулировать вязкость II стабильность эмульсии, повысить эффективность кислотных обработок высокотемпературных пластов и т. д. [c.8]

При получении эмульсий различного компонентного состава образуются системы с неоднозначной общей поверхностью раздела. Как дисперсность внутренней фазы, так и значения электростабильности не будут однозначными критериями их агрегативной стабильности. Более надежные качественные и количественные показатели стабильности эмульсий - изменение свойств системы во времени применительно к конкретному эмульгатору. [c.77]

Влияние Ф на стабильность зависит от количества эмульгатора, адсорбировавшегося на поверхности раздела М/В. В разбавленных эмульсиях, полученных добавлением водной фазы к готовой эмульсии с Ф = 0,5, при содержании 0,2% додецилсульфата натрия наблюдалось уменьшение установившейся скорости отслаивания масла с увеличением Ф. Наоборот, увеличение концентрации масла в эмульсиях, содержащих 0,4%> додецилсульфата натрия, приводило к возрастанию отделения масла. [c.130]

Физические свойства слоя эмульгатора, адсорбированного на поверхности раздела масло — вода, влияют на реологические свойства эмульсии, ее стабильность. Эти проблемы обсуждаются в других разделах книги. Сведения об адсорбции или ориентации молекул эмульгатора получают при изучении модели плоской поверхности раздела масло — вода, которую можно рассматривать как поверхность шарика с бесконечно большим диаметром. Основной принцип таких методов — определение площади, занимаемой каждой адсорбированной молекулой, при изменении давления на поверхности пленки. [c.182]

Неотъемлемым условием эффективной жидкостной экстракции является диспергирование двух жидких фаз. Если пренебречь ограничениями, указанными выше, то можно сделать вывод, что чем тоньше дисперсия, тем больше межфазная поверхность и, следовательно, тем быстрее протекает массонередача. Однако на практике нельзя упускать из виду тот факт, что по окончании массопередачи фазы должны быть снова разделены, причем чем тоньше диснерсхш, тем труднее затем разделить фазы. К тому же одной из неожиданностей при работе экстракционного оборудования является происходящее иногда необъяснимое образование стабильных эмульсий. Поэтому при определении оптимальной степени перемешивания нужно учитывать не только требование эффективности массопередачи, но и необходимость быстрого разделения фаз. Это особенно важно для экстракторов типа смеситель — отстойник , в которых разделение фаз происходит между ступенями. В таких экстракторах камеры отстаивания значительно больше камер смешения. [c.20]

Необходимым свойством эмульсий является их устойчивость, что достигается добавкой эмульгаторов, растворимых в одной или в обеих фазах. Эмульгатор зависит от вида эмульсии. Для эмульсий типа масло в воде чаще всего применяют эмульгаторы более гидрофильные и лучше растворимые в воде, чем в масле. Жирные кислоты, жирные спирты, стерины и т. д. способствуют образованию эмульсий типа вода в масле . Для получения стабильной эмульсии необходимо образование меж-фазного адсорбционного слоя, который создает прочные защитные оболочки вокруг каждой диспергированной капли и достаточно сильно снижает поверхностное натяжение на поверхности раздела масляной и водной фаз. Основная роль поверхностноактивных веществ в процессах эмульгирования определяется их способностью образовывать адсорбционные Слои на поверхности раздела фаз. [c.288]

При попытке объяснения стабильности эмульсий мы встречаемся с проблемой того же рода, как и в случае суспензоидов (гл. VI). Броуновское движение вызывает столкновения частичек, которые благодаря их поверхностному натяжению стремятся слиться. Поэтому высокая вязкость (затрудняющая броуновское движение) и низкое межповерхностное натяжение на границе двух фаз (неблагоприятствующее слиянию) являются двумя факторами, способствующими эмульгированию. Две фазы с межповерхностным натяжением в 10 дин1см обычно легко эмульгируются, а при меж-поверхностном натяжении ниже 1 дины1см эмульгирование часто происходит самопроизвольно. Установлено, что все стабилизаторы эмульсий являются веществами, адсорбируемыми у поверхности раздела двух жидкостей, что сопровождается понижением межповерхностного натяжения. Доннан расположил мыла в ряд по сте- [c.266]

Вязкость не оказывает существенного влияния на образование эмульсий. Она не может быть причиной эмульгирования, но способствует ему в некоторых случаях исключительно вследствие того, что затрудняет слияние диспергированных капелек. Если вязкость обусловливает стабильность глобул эмульсии, то ее называют вязкостью поверхности раздела она затрудняет относительное перемещение глобул и препятствует их коалесценции вследствие уменьшения скорости загустевания пленки между глобулами [9]. [c.142]

В зависимости от конкретных условий молекулы защитных коллоидов на, межфазной поверхности могут принимать различные конформации. При повышенных концентрациях защитных коллоидов, необходимых для образования стабильных эмульсий, они образуют на границе раздела фаз гелеобразные трехмерные структуры, при этом не все молекулы защитного коллоида находятся в непосредственном контакте с поверхностью. Возникновение трехмерных структур определяет стабильность образующихся эмульсий, которая непосредственно связана с механическими свойствами межфазных слоев. Однако прямая корреляция между структурно-механическими свойствами адсорбционных слоев и их стабилизирующим действием наблюдается не всегда. Это связано, с тем, что при высокой механической прочности адсорбционного слоя составляющие его макромолекулы защитного коллоида имеют ограниченную подвижность. В динамических условиях суспензионной полимеризации дефекты адсорбционного слоя, возникающие вследствие его деформации, ликвидируются очень медленно, что приводит к снижению стабильности эмульсии. По-видимому, должна существовать трехмерная структура с оптимальными механическими свойствами, обеспечивающими формирование вязкого адсорбционного слоя с сохранением его подвижности. [c.109]

Автоматические жидкостно-жидкостные экстракторы были описаны многими авторами [94], [154], [270], [250]. Трудность применения их состоит в необходимости получения ничтожно малого размера капель экстрагента, которые, с одной стороны, образуют довольно большую поверхность раздела фаз, благоприят- ную для быстрого установления равновесного распределения," а с другой — не образуют стабильной эмульсии, что позволяет добиться разделения фаз за короткое время. [c.39]

Для эмульсий характерна больщая удельная поверхность раздела фаз. Поэтому любое уменьшение межфазного поверхностного натяжения должно снижать стремление системы к коалесценции и увеличивать ее стабильность. И, наоборот, удаление из смеси эмульгирующих агентов сокращает продолжительность существования эмульсии. Роль эмульгирующего агента показана в табл. 4.1 [210]. [c.193]

Весь материал разделен на пять глав принципы получения эмульсий, стабильность эмульсий, общие свойства, реология, электрические и диэлектрические свойства. Последние две главы отчасти перекрывают друг друга в том смысле, что электрические и диэлектрические свойства могут быть использованы для изучения структуры коагулированных эмульсий. Новые достижения, описанные в последней главе, могут быть использованы для изучения мембран на поверхности раздела фаз. В главе о стабильности эмульсий рассмотрены вопросы, связанные с изменениями при хранении их в нормальных условиях, а также описаны теории тонких жидких пленок, поверхностной вязкости и т. д. Стабильность прп низких или высоких температурах и при центрифугировании обсуждается в главе HI, так как установлено, что механизмы коалесценции капель иные. В кнпге изложены лишь общие принципы диспергирования, без подробного описания промышленных диспергаторов. Наконец, медленные процессы объяснены па основе структуры эмульсий вместо чисто феноменологических описаний, часто применяемых в реологии. [c.8]

Грут и Волд (1964) пришли к выводу, что повышение стабильности происходит по мере увеличения адсорбции додецилсульфата натрия на поверхности раздела М/В. После коалесценции шариков освободившийся эмульгатор переносится водной фазой в нижнюю часть оставшегося слоя эмульсии. Во время переноса часть эмульгатора вновь адсорбируется на оставшейся поверхности раздела М/В, причем степень адсорбции зависит от ее первоначальных значений и от высоты слоя эмульсии. Эта дальнейшая адсорбция может изменить реологические свойства граничной пленки. [c.132]

Если анион мал (К = Н, СНз, СаНб, СзН ), то он нормально растворяется в воде, хотя это и происходит за счет сольватации только карбоксильной части аниона. Если же К — длинная углеводородная цепь, например СхбНзх, С17Н35 и т. п., то такой остаток, как и углеводороды, нерастворим в воде (гидрофобен), в то время как карбоксильная часть аниона сохраняет свою гидрофильность. В силу этой противоположности молекулы мыла концентрируются на поверхности воды, покрывая последнюю лоем, в котором карбоксил-анионы погружены в воду, а жирные радикалы обращены к поверхности. Если на воду налить слой углеводорода или масла, жирные радикалы растворятся в нем и все молекулы мыла будут стремиться разместиться ва поверхности раздела. При этом поверхностное натяжение, являющееся мерой сил, стремящихся сократить поверхность, резко уменьшится. Поверхность раздела возрастет, что может быть достигнуто лишь распределением одной жидкости в другой капельками (эмульгирование). При добавлении мыла к смеси воды и несмешивающейся с ней органической жидкости образуются стабильные эмульсии, что широко применяется в разных областях народного хозяйства. Таким способом готовят, например, эмульсии высших углеводородов нефтяных фракций для борьбы с вредителями садов. Поскольку загрязнения на теле и белье являются в основном жировыми загрязнениями, нерастворимыми в воде, водой они не отмываются, но при эмульгировании жира в мыльной воде уносятся с струей воды. [c.171]

Подъем пузырьков в жидкости часто сопровождается их ко-алесценцией, если жидкостные прослойки между ними оказываются недостаточно механически прочными. Скорость коалесценции существенно зависит от их диаметра, концентрации ПАВ и других факторов, что было показано в работе [159] на примере пузырьков воздуха в воде. Чем больше разница диаметров соприкасающихся пузырьков, тем на меньшее расстояние требуется их сблизить для наступления коалесценции, т, е. тем эффективнее они сливаются. Протекание коалесценции в газовых эмульсиях во многом зависит от природы растворенных в жидкости веществ. Вещества, сорбирующиеся на поверхности раздела фаз и снижающие механические свойства поверхностных слоев, дестабилизируют систему. Так, значительно уменьшают стабильность эмульсий хорошо растворимые газы [160]. [c.88]

I S h i d а S., S о n о d а Т., Y о s h i d а Т., Jukagaku, 17,. № 10, 562 (1968). Стабильность эмульсий. I. Стабильность капель на поверхности раздела М/В. [c.122]

Две чистые жидкости редко образуют стабильные эмуль сии — почти всегда необходимо присутствие третьего вещества Это, конечно, всегда происходит в экстракционных процессах Третье вещество обычно понижает межфазовое натяжение ме жду стабильностью эмульсии и степенью понижения межфазо вого натяжения существует по крайней мере качественная связь Особенно сильно понижают межфазовое натяжение и повы шают стабильность эмульсий поверхностно-активные вещества, адсорбирующиеся на поверхности раздела жи.п кость — жидкость. Присутствие твердых частиц способствует повышению стабильности эмульсий. Если контактный угол между твердыми частицами и двумя жидкостями имеет конечную величину, то твердые частицы накапливаются на поверхности раздела при [c.493]

В областях, близких к критич. темп-ре совместимости полимера с растворителем, где составы сосуществующих фаз мало различаются между собой, поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз оказывается очень малым. При этом более устойчивой м. б. не система с минимальной поверхностью раздела фаз, а тонкая дисперсия одной фазы в другой. Если поверхностное натяжение составляет менее 0,1 мн1м, или дин/см, то минимумом свободной энергии обладают дисперсии с размером частиц порядка 10 нм (10 см), причем повышение свободной энергии в результате эмульгирования одной из фаз компенсируется возрастанием энтропии системы. Условия стабильности подобных эмульсий нарушаются, когда система, как это обычно имеет место во многих реальных случаях, выходит за пределы узкой области околокритич. темп-р. [c.534]