Связанная вода и гидрофильность

Другим характерным свойством связанной воды — воды граничных слоев вблизи гидрофильных поверхностей, по современной терминологии, — является ее пониженная, по сравнению с объемной водой, растворяющая способность. Это также является следствием измененной структуры воды. Как известно, под действием внешнего давления и температуры меняется растворяющая способность и объемной воды. Пониженную растворяющую способность граничных слоев воды использовали, в частности, для количественных оценок содержания связанной воды в дисперсных системах. При этом в качестве индикаторов, слабо проникающих в связанную воду, брали электролиты и сахарозу [1]. [c.9]

А. В. Думанский показал, что количество прочно связанной воды (Л) более правильно определять по той предельной величине адсорбции, при которой теплота смачивания (Q) близка к нулю [1]. Из наших данных [66] следует, что величину А можно найти по изотерме адсорбции при относительном давлении паров воды р/р5 = 0,95. Для количественной оценки гидрофильности дисперсных материалов может служить отношение Q/A. В зависимости от типа материала оно изменяется от 30 ООО до 420 Дж/моль [66]. Условной границей между гидрофильными и гидрофобными материалами можно считать отношение Р/Л = 3750 н-4200 Дж/моль. [c.32]

Согласно трехслойной модели строения гидратной оболочки элементарных пластинчатых частиц слоистых силикатов [71, 72], граничный слой воды толщиной 8—10 нм состоит из двух частей более прочно связанного адсорбционного и анизотропно-доменного слоев. Авторы [120] также выделили непосредственно прилегающую и более прочно связанную с гидрофильной поверхностью часть граничного слоя (по нашей терминологии—адсорбционно связанную воду), состояние которой менее чувствительно к изменениям концентрации электролита. В работе [121] для описания изменения структурной составляющей расклинивающего давления в системе мусковит — связанная вода использована двойная экспонента Пз = Д ехр (—h/l) + + /(оехр(—Н/1о) со значениями / = 0,95ч-1,1 нм и /о = 0,17-ь - 0,30 нм. Толщина внутренней части граничного слоя для мусковита составляет 1 нм [121], что совпадает с толщиной адсорбционно связанного слоя воды в трехслойной модели гидратной оболочки пластинчатых частиц слоистых силикатов [71]. [c.41]

Наш опыт изучения гидратационных характеристик слоистых силикатов [66] позволяет, однако, связывать с гидратацией ионов-компенсаторов появление только внутренней части граничного слоя связанной воды. Принятие этой концепции позволяет объяснить большую толщину слоя адсорбционно связанной воды для каолинита по сравнению с мусковитом. Причину появления внешней части граничного слоя мы, как уже указывалось, склонны объяснять структурной необходимостью существования промежуточного слоя между адсорбционно и осмотически связанной водой. Правомочность этого объяснения, кроме всего прочего, подтверждается сильным влиянием гидрофильности — гидрофобности поверхности на развитие структурных сил. [c.43]

Резюмируя изложенные выше результаты, следует заключить, что в последние годы благодаря применению метода ЯМР наши представления о структуре и динамике воды в гидрофильных объектах существенно расширились. Вместе с тем хотелось бы отметить некоторые наиболее важные проблемы, которые все еще ожидают своего решения. Необходимо 1) построить модель молекулярной подвижности связанной воды и определить взаимосвязь между трансляционным и вращательным движениями 2) определить причины анизотропии коэффициента диффузии в граничном слое 3) определить взаимосвязь ориентационных параметров со строением гидрофильного покрова гетерогенных систем 4) построить структурные модели воды для различных типов гидрофильных систем. [c.242]

Отсюда становится понятнее и явление прямого осмоса, которое можно представить следующим образом. При разграничении воды и водного раствора гидрофильной полупроницаемой мембраной на поверхности и внутри пор мембраны образуется слой связанной воды. Тепловое движение ионов солей в растворе приводит к тому, что они захватывают воду у поверхности мембраны, включая ее в свои гидратные оболочки, и переносят в объем раствора, где вода перераспределяется между остальными нонами. Уменьшение концентрации воды на поверхности мембраны, обращенной к раствору, компенсируется переходом чистой воды через мембрану. Переход воды, обусловленный работой подобного гидратного насоса , происходит до тех пор, пока силы, определяемые притяжением воды к ионам, не будут уравновешены силами гидростатического давления со стороны раствора. [c.204]

Таким образом, микродобавки ПАВ как бы увеличивают толщину слоя связанной воды и тем самым обусловливают увеличение числа пор в мембране, через которые ионы пройти не могут. Очевидно, что чем больше гидрофильность ПАВ, тем эффективнее данная добавка. [c.214]

Снижение проницаемости мембран происходит в присутствии добавок любых ПАВ, однако увеличение селективности вызывают лишь те поверхностно-активные вещества, которые образуют водородные связи между молекулами воды и гидрофильной частью ПАВ 176]. Неэффективные ПАВ не образуют дополнительного слоя связанной воды, и поэтому они не оказывают заметного влияния на селективность, а лишь увеличивают сопротивление потоку фильтрата. [c.214]

Связанная вода, отнесенная к единице веса глины (1 г), характе-. ризует собой гидрофильные свойства различных по минералогическому составу глин и размеры эффективной удельной поверхности. [c.106]

Однако более надежной количественной характеристикой гидрофильных свойств глин является определение удельной поверхности и отнесение объема связанной воды к единице поверхности. Изучение этого вопроса в указанном направлении будет способствовать выяснению влияния природы поверхности на связывание воды. В данном случае некоторые трудности вызовет определение величины удельной поверхности. [c.106]

По отношению к жидкой фазе, в которой они распределены, коллоидные частицы можно разбить на две большие группы. Представители одной из них хорошо адсорбируют на своей поверхности молекулы вещества окружающей среды и образуют с ними прочные комплексы сольватного типа. Такие коллоиды называются лио-фильными (в частности, для воды — гидрофильными). Каждая частица лиофильного коллоида окружена связанной с ней жидкой оболочкой которая не вполне разрушается даже при слипании отдельных частиц друг с другом. Вследствие этого при образовании более крупных агрегатов в их состав включается и жидкая фаза. [c.609]

Физико-механически связанная вода — это вода, проникшая в поры и крупные капилляры материала и смачивающая его поверхность она может появиться только в результате непосредственного контакта с жидкой фазой и удерживается в макрокапиллярах избыточным капиллярным давлением под действием поверхностного натяжения а, количество же воды, удерживаемой на внешней поверхности зерен, зависит от их гидрофильности и силы тяжести, оно обычно значительно меньше, чем количество воды, проникающей в поры. [c.357]

Предполагается, что при введении воды в органический растворитель происходит ее связывание за счет сил электростатического притяжения, возникающих между гидрофильной (полярной) частью молекул поверхностноактивных веществ и молекулами воды. При этом связанная вода входит в состав мицелл, окружая полярные части поверхностноактивных веществ слоями в виде водяного облака (рис. 7). Соединения такого рода называются гидратами. Гидраты имеют различный состав, зависящий от содержания воды, количества поверхностноактивных веществ и их вида, температуры среды и давления над раствором. [c.218]

Свободная вода будет находиться со связанной в подвижном равновесии, т. е. при переходе некоторого количества связанной воды в свободное состояние, такое же количество свободной воды переходит в связанное состояние с гидрофильной частью молекулы поверхностноактивного вещества. [c.219]

Думанский А. В. Гидрофильность коллоидов и связанная вода. — Известия АН СССР. Химическая серия.-1937 - № 5. [c.139]

Термодинамические особенности связанной воды. Тепловой эффект смачивания используется для оценки гидрофильности глин и у бентонитов может составлять 20—25 кал/г. Калориметрические и адсорбционные измерения согласуются между собой, что характеризует общность их механизма и позволяет рассчитать некоторые термодинамические функции системы. Ф. Д. Овчаренко [39] и О. Д. Куриленко [34] показали, что переход воды из неупорядоченного состояния в объеме в ориентированное в адсорбционном слое сопровождается изменением термодинамических параметров, в ча- [c.28]

Границы этого слоя имеют, однако, диффузный характер. Это обстоятельство, а также неопределенность самого термина связанная вода и методов ее измерения заставляют различать твердую , или ледяную , воду и рыхлую воду диффузных слоев. Это подтверждают и данные ИК-снектроскопии. Твердая вода первых слоев связана прочно и определяет величину теплоты смачивания. Рыхлосвязанная вода полимолекулярных слоев меньше отличается от капельно-жидкой, но также является нерастворяющей и оказывает влияние на физико-химическое поведение системы, определяя, в частности, объем воды, поглощаемой при набухании. Концепция о двух видах связанной воды позволяем избежать противоречивых трактовок различных эффектов, например о влиянии на гидрофильность обменных катионов. [c.31]

Коллоидов, образующих тиксотропные структуры, характерные для систем с больщнм количеством связанной воды. Это относится также к латексам, сополимер которых содержит гидрофильные группы (например, карбоксильные) [36, 37]. При достаточном содержании таких групп вязкость может возрастать в несколько десятков раз [38]. [c.590]

В основе современных представлений о гидрофильности дисперсных систем лежит учение о связанной воде [1, 64]. Исследователи уже давно пытались разделить связанную воду на различные типы. Одна из первых попыток классифицировать воду по формам ее связи с дисперсными материалами была предпринята С. Маттсоном в 30-е годы [65]. Он разделял воду на структурно связанную (эту воду сейчас принято называть конституционной), гигроскопическую, при взаимодействии молекул которой с дисперсными материалами выделяется теплота смачивания (такую воду сейчас называют сорбционно связанной или прочносвязанной [661), капиллярную воду и воду осмотического впитывания. Классификации различных типов связанной воды, близкие к приведенной, были предложены также А. В. Думанским [1] и П. А. Ребиндером [67]. [c.31]

В результате проведенного выше анализа данных по плотности прочно связанной воды можно сделать вывод, что высокая энергия взаимодействия ее молекул с активными центрами гидрофильной поверхности и, как следствие, друг с другом еще не предопределяет повышенной по сравнению с объемной плотности связанной воды. Поверхность навязывает адсорбционным слоям структуру, зависящую от топографии и природы активных центров, т. е. в определенном смысле оказывает разу-порядочивающее действие на связываемую воду. Конечно, подвижность адсорбированных на гидрофильных поверхностях молекул воды, как это следует из анализа изменений энтропии при адсорбции [85] и данных ЯМР (см., например, [86]), намного ниже, чем в жидкой воде. Но приспособление адсорбционного водного слоя к топографии активных центров приводит к нарушению в нем целостности сетки межмолекулярных водородных связей в ИК-спектрах сорбированной воды полосы валентных колебаний слабо нагруженных ОН-групп воды существенно выше, чем в жидкой воде [66]. [c.35]

Главной причиной существования слоя осмотически связанной воды в гидратной оболочке гидрофильных коллоидных частиц слоистых силикатов является гидратация отдиссоциирован- [c.43]

Эти результаты прямо указывают на то, что иммобилизация воды в дисперсиях гидрофильных веществ и структурообразо-вание тесно связаны между собой. Тиксотропная коагуляционная структура, по-видимому, формируется при взаимном влиянии поверхности гидрофильных частиц на структуру полислоев воды и их свойства, а структура гидратных оболочек — на характер ориентации и силы сцепления частиц твердой фазы друг с другом. Связанная вода во многом обусловливает те свойства, которые присущи коагуляционным структурам пониженную механическую прочность, способность к замедленной упругости и т. д. [135]. Вместе с тем в результате формирования коагуляционной сетки в дисперсии заметно снижается молекулярная подвижность иммобилизованной воды [136], изменяется также кинетика ее удаления из дисперсии [137]. Уже отмечалось, что в процессе структурообразования дисперсий монтмориллонита (перехода золь — гель) наблюдается обратимое увеличение объема дисперсии. Это указывает не только на понижение плотности граничных слоев воды при структуриро- [c.44]

Таким образом, с привлечением обобщенной теории ДЛФО классификация молекулярно связанной воды на адсорбционно (прочно связанную) воду, воду граничных слоев и осмотически связанную воду получает надежное теоретическое обоснование. Первые две категории воды в теории ДЛФО рассматриваются как внутренняя, более прочно связанная с гидрофильной поверхностью, и внешняя часть граничного слоя, обладающего измененной по сравнению с объемной водой структурой. Формирование слоя осмотически связанной воды регулируется ионноэлектростатической составляющей расклинивающего давления. [c.45]

Относительно влияния скорости фильтрации на безводную и конечную нефтеотдачу однородного пласта, содержащего связанную воду, в настоящее время нельзя по имеющимся экспериментальным данным дать однозначного ответа. Работами Мура и Слобода показано, что в гидрофильных пластах с начальной во-донасыщенностью нефтеотдача не зависит от скорости фильтрации, отсюда следует, что остаточная нефтенасыщенность пористых сред, имеющих начальную воду, при широком диапазоне изменения скорости фильтрации (до 15 000 м/год) практически постоянна. [c.96]

В работах М. М. Кусакова и Ш. К. Гуматудинова показано, что скорости вытеснения могут существенно повлиять не только на безводную, ио и на конечную нефтеотдачу гидрофильных пористых сред, содержащих связанную воду. Из рассмотрения результатов экспериментов видно, что при вытеснении нефти водой из гидрофильного пласта, содержащего 20 % связанной воды, конечная нефтеотдача может снизиться с 68 до 60 %, если скорости вытеснения будут более 150 м/год. Соответственно снижается и безводная нефтеотдача примерно с 66 до 51 %. [c.97]

Д у м а и с к и й А. В. Гидрофильность коллоидов и связанная вода.— Изв. АН СССР ОМИЕ, серия химическая, 1937, № 5, с. 1165—1205. [c.194]

Экспериментами также установлено, что в случае капиллярного вытеснения углеводородных жидкостей из гидрофильной пористой среды присутствие в порах пласта связанной воды в указанных количествах не оказывает никакого влияния на смачиваемость породы водой. Величина Созб близка к единице. [c.26]

Аномалия растворимости. Связанная вода теряет растворяющую способность. Это используют для оценки гидрофильности и определения связанной воды путем измерения отрицательной адсорбции по увеличению концентрации индикатора — сахара, глюкозы [18], хлористого натрия, кальция или других солей [17]. На этом же основаны так называемый метод третьего компонента [15] и оценки по изменению растворимости сульфата натрия с радиоактивным изотопом 3 5, предложенные М. П. Воларовичем. [c.30]

Уже небольшое засоление резко снижает гидрофильность. У 3%-ных суспензий аскангеля 0,1% соли снижает содержание связанной воды до 7,4%, а 0,5% соли — до 3,4%. При 10% соли в связанном виде находится лишь 1,72% всей воды системы. Снижение толщины гидратных слоев облегчает адсорбцию, существенно сказываясь на механизме защитного действия. [c.30]

Гидрофильность и адсорбционные свойства находятся в прямой зависимости от дисперсности. Р. Бредфилд показал, что тонко-дисперспый барит, несмотря па крайне малую растворимость (1 X X 10 моль/л), способен в суспензии натриевой глины замещать до обменных позиций. Интенсивное диспергирование приводит к деформации кристаллической решетки и аморфизации поверхности [56]. При увеличении удельной поверхности карагайлинского баритового концентрата с 3240 до 5400 см7г теплота смачивания возрастает с 0,1 до 0,45 кал/г, а количество связанной воды с 0,1 до 0,4%. Аналогично возрастает адсорбция метиленовой сини и гуматов. [c.50]

В соленых буровых растворах этот механизм существенно меняется. В присутствии соли резко снижается гидрофильность глин, что видно по изменению толщины диффузных водных слоев — связанной воды (см. табл. 13). Это позволяет глобулизующимся в соленой среде макромолекулам КМЦ адсорбироваться на глине. В результате полимер-глинистые структуры разрушаются, вызывая стабилизационное разжижение. Этот же процесс, хотя и в меньших масштабах, происходит в фильтрационных корках, вследствие чего возрастают проницаемость и водоотдача. Снижение гидрофильности глины отчасти компенсирует адсорбированный на ней реагент, а частичное сохранение полимер-глинистых структур в высококонцентрированных слоях корки позволяет удерживать водоотдачу на приемлемом уровне. Т1о мере засоления, в связи с ингибированием глины и уменьшением эффективного объема глобулизованных макромолекул, все большие количества КМЦ поступают в фильтрат. Накопление ее в корке происходит поэтому значительно менее интенсивно. [c.163]

Гидрофобные мембраны стремятся оттолкнуть молекулы воды группы со средней полярностью (СООН, КНз, ОН, СНО) могут противодействовать тенденции молекул воды к связыванию, что приводит к разрущению групп молекул и способствует увеличению потока воды через мембрану. В гидрофильных мембранах (например, из ацетатов целлюлозы) значительная часть воды находится в связанном состоянии и не замерзает при охлаждении мембраны до — 80 °С. Подвижность этой воды ограничена, чем объясняется особенность поведения воды, находящейся в сольватной оболочке молекул полимера, образующих поры мембраны капиллярная вода легче удаляется из мембраны, чем связанная. Это очень важно для объяснения селективности мембраны, поскольку связанная вода не может сольватировать ионы растворенных солей, а капиллярная в состоянии сольватировать эти ионы и увлекать их через мембрану. Повыщая гидрофильность мембран с учетом особой роли воды как растворителя и проникающего через мембрану компонента раствора, можно увеличить селективность и проницаемость мембран. Повысить гидрофильность полимерных мембран можно путем увеличения числа гидрофильных и снижения числа гидрофобных групп в макромолекулах полимера, из которого получают мембрану. [c.324]