Межфазное натяжение воды на границе с другими веществами

Вытеснение нефти мицеллярными растворами — веществами с очень низкими значениями межфазного натяжения на границе с нефтью и водой — один из перспективных методов воздействия на пласт. Этот метод может дать наибольший эффект но сравнению с другими мерами при извлечении оставшейся в пласте после обычного заводнения нефти [31, 33]. Некоторые специалисты считают, что это единственная возможность возобновить эффективную разработку полностью обводненных месторождений. [c.185]

Таблица 7П1.1 Межфазное натяжение воды на границе с другими веществами [1]

При рассмотрении эмульсионных систем обычно приходится прибегать к различным моделям. Так, например, тип эмульсии, образуемой при смешивании соответствующих компонентов, можно довольно надежно определить, проанализировав межфазные натяжения в исследуемой системе. Банкрофт [12] и Клаус [13] предполагают, что пленка поверхностно-активного вещества, стабилизирующего эмульсию, по своей природе является дуплексной и, таким образом, натяжение внутренней и внешней поверхностей пленки различно. Следовательно, тип образуемой эмульсии (В/М или М/В) должен быть таким, чтобы внутренняя поверхность характеризовалась высоким межфазным натяжением. Так, натриевые соли жирных кислот и аналогичные соли других щелочных металлов должны способствовать стабилизации эмульсий типа М/В. Это объясняется тем, что такие соли больше растворимы в воде, чем в масле, и поэтому межфазное натяжение на границе пленка— вода должно быть ниже, чем на границе пленка — масло. И наоборот, нри введении в систему таких поверхностно-активных веществ, которые более растворимы в масле, а не в воде, должны стабилизоваться эмульсии типа В/М, что действительно наблюдается на практике. [c.393]

Адсорбция ОП-10 на чистой кварцевой поверхности увеличивает статический краевой угол с 2-3 до 20-22°, поэтому добавка к вытесняющей воде может только снизить величину напряжения смачиваемости в гидрофильной пористой среде, насыщенной неполярной углеводородной жидкостью. Ускорение капиллярных процессов в случае применения ПАВ можно объяснить двумя причинами. Во-первых, в результате адсорбционных и некоторых других процессов возможно пониженное содержание ПАВ на фронте вытеснения, а отсюда межфазное натяжение на границе раздела жгщкостей оказывается несколько выше по сравнению со статическим межфазным натяжением при исходной концентрации реагента. Во-вторых, поверхностно-активные вещества способствуют более быстрому разрыву углеводородных пленок и подготовке поверхности твердого тела к ускоренному продвижению мениска в порах пласта. При капиллярном вытеснении естественных нефтей из пористой среды растворами некоторых ПАВ помимо указанных явлений происходит гидрофилизация поверхности, что приводит к дополнительной интенсификации капиллярных процессов. [c.43]

В исследовательсю х целях для оценки эффективности разрабатываемых присадок изучаются их влияние на межфазное натяжение топлива на границе с воздухом или водой, критическая концентрация мицеллообразования и другие показатели, характеризующие присадку как поверхностно-активное вещество. Знание этих показателей совершенно необходимо при разработке приса,цок, но для потребителей они малоинформативны, поскольку неоднозначны и требуют квалифицированного толкования. [c.119]

Углеводородный хвост водорастворимого ПАВ трудно совмещается с окружающей водной средой. Однако причина этого— не отталкивание между ним и молекулами воды. Силы вандерваальсова притяжения между углеводородной цепью и молекулами воды даже несколько превосходят силы притяжения между отдельными углеводородными цепями, но суще-, ственно уступают силам притяжения между молекулами воды. Жидкая вода имеет трехмерную структуру, в которой ее молекулы соединены водородными связями, непрерывно разрывающимися и образующимися вновь. Углеводородные цепи растворенного ПАВ нарушают взаимодействие между ближайшими молекулами воды, изменяя ее структуру. В большинстве случаев раствор стремится сохранить структуру воды, вследствие чего молекулы ПАВ вынуждены занимать такое положение, в котором их цепи были бы, по крайней мере частично, удалены из объема раствора. Наиболее очевидный путь к достижению этой цели состоит в накоплении молекул ПАВ на границе между водным раствором и воздухом, а также на поверхностях раздела с частицами масла и твердых веществ, если они присутствуют в системе. Такая адсорбция ПАВ на пограничных поверхностях оказывает очень большое влияние на свойства последних и особенно на межфазные натяжения, которые сильно понижаются. Например, поверхностное натяжение 10" М раствора ПАВ при 20 °С составляет около 0,3—0,4 мН/см, тогда как для чистой воды эта величина равна 0,73 мН/см. При увеличении концентрации ПАВ в воде наступает момент, когда его молекулы должны изыскивать другой способ удаления своих углеводородных хвостов из объема раствора. Поэтому они начинают соединяться в агрегаты более или менее правильной сферической формы, в которых их гидрофобные участки ориентированы внутрь, а полярные головные группы — наружу. Такие агрегаты называются мицеллами, а концентрация, при которой начинается их образование, — критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). При концентрациях ниже ККМ термодинамические свойства растворов ПАВ близки к тем, которыми должны обладать разбавленные растворы, содержа-щие неассодиированные молекулы. Однако при брлее высоких [c.510]

Эмульсии представляют собой дисперсные системы, состоящие из мельчайших капель одной жидкости, распределенной в другой, в которой первая жидкость нерастворима или мало растворима. Размеры капелек составляют несколько (1—50) микрон в поперечнике. Одна из фаз эмульсии обычно вода, другой может быть любая органическая жидкость, не смешивающаяся с водой. Эту жидкость принято называть маслом. Кроме воды и масла, устойчивая эмульсия обязательно содержит третий компонент, эмульгатор, сообщающий агрегативную устойчивость системе. В зависимости от того, какая фаза образует дисперсионную среду, различают эмульсию маслы в воде, м1в, и воды в масле б1м. Эмульсии получаются, главным образом, дисперсионным методом путем встряхивания или перемешивания. Разбавленные (меньше 1%) и концентрированные (больше 1%), эмульсии различаются по природе агрегативной устойчивости. В стабилизации первых главную роль играет электроки-нетический потенциал и связанная с ним толщина сольватной оболочки. Заряженные одноименно капельки отталкиваются и не слипаются. Эти эмульсии приближаются по свойствам к лиофобным коллоидным системам. В концентрированных эмульсиях, имеющих большое практическое значение, устойчивость определяется, главным образом, характером прочной межфазной поверхностной пленки, не разрывающейся при столкновениях. Пленка обычно образуется третьим веществом, эмульгатором. Значение пленки эмульгатора сводится к понижению поверхностного натяжения на границе двух фаз и уменьшению, таким образом, работы образования поверхности раздела при диспергировании, согласно уравнению/ =5 а. При понижении поверх- [c.227]

Несмотря на то, что обмен растворенным веществом между неподвижными несмешивающимися жидкостями происходит, как можно ожидать, исключительно путем молекулярной диффузии, установлено, чтб в ряде систем наблюдается спонтанная межфазная турбулентность. Влияние последней заключается в том, что она обусловливает намного более высокие скорости массопередачи, чем получаемые исключительно молекулярной диффузией. Последняя статья Стернлинга и Скривена [160] содержит обзор большого числа опубликованных случаев, подтверждающих это явление. Например, если осторожно налить поверх воды слой 10%-ного раствора метанола в,толуоле, то появится мутная эмульсия капель воды в органической фазе, но водная фаза остается прозрачной. Приведено большое количество других примеров и описаны разные виды наблюдавшейся межфазной турбулентности. Отмечено, что никаких явлений на границе раздела жидкость — жидкость не наблюдается, если отсутствует растворенное вещество. Стернлинг и Скривен объясняют турбулентность гидродинамической нестабильностью, вызванной флуктуациями межфазного натяжения, связанными с массопередачей через границу раздела. [c.513]

К ПАВ относятся вещества, способные адсорбироваться на поверхностях раздела фаз дисперсной системы с соответствующим понижением их поверхностного натяжения, т. е. со снижением избытка межфазной поверхностной энергии. Типичные ПАВ — это органические соединения, молекулы которых, как правиле, имеют дифильный характер, т. е. состоят из двух резко различающихся по химической природе частей полярной (гидрофильной) группы и неполярного (гидрофобного) радикала. Дифильный характер молекул (ионов) ПАВ обеспечивает, с одной стороны, их растворимость в воде и, с другой — сообщает известное сродство к неполярной фазе. Поэтому такие вещества всегда поверхностно-активны на границах раздела вода—воздух , вода—углеводород и во многих случаях на поверхности раздела вода—твердое тело . Адсорбируясь на межфазных поверхностях раздела, ПАВ образуют мономолекулярпые (а иногда и по-лимолекулярные) слои ориентированных молекул (ионов), резко изменяя молекулярную природу поверхности [19, 28]. [c.35]

Итак, мы видим, что понятие поверхностной активности относительно. Практически любое вещество в специально подобранных условиях может демонстрировать поверхностную активность, и в этом смысле поверхностная активность универсальна. Но можно поставить вопрос и по-другому существуют ли универсальные вещества, проявляющие поверхностную активность если не всегда, то для достаточно широкого круга гетерогенных систем и внешних условий Каким требованиям такие вещества должны удовлетворять Из термодинамики известно (в 2 мы скажем об этом подробнее), что способность веществ понижать поверхностное натяжение связана с их переходом в поверхностный слой, т. е. с их адсорбцией. Чем сильнее адсорбируется вещество, тем выше его поверхностная активность. Следовательно, универсальное проявление поверхностной активности возможно, если вещество обладает таким же универсальным свойством накапливаться на межфазных границах. Давно замечено, что адсорбция тем выше, чем меньше растворимость (эта закономерность четко прослеживается, например, в гомологических рядах). Однако одной малой растворимости недостаточно, чтобы удержать вещество на поверхности. Известна малая растворимость галогенидов серебра в воде, но они являются типичными поверхностно-инактивнымп веществами [c.6]