Влияние ПАВ на гистерезис смачивания

В 30-х годах ряд принципиально важных результатов получил акад. П. А. Ребиндер. Он выявил влияние многих факторов на проявление гистерезиса смачивания и предложил классификацию основных форм гистерезиса. П. А. Ребиндер ввел в физическую химию представления об избирательном смачивании твердых тел жидкостями различной полярности, что позволило с помощью измерения краевых углов в условиях избирательного смачивания или сравнения теплот смачивания полярной и неполярной жидкостями классифицировать поверхности твердых тел как гидрофильные и гидрофобные. Ребиндер установил правило уравнивания полярностей, на основе которого можно прогнозировать адсорбцию веществ на границах раздела фаз и ориентацию молекул в адсорбционных монослоях. Эти работы положили начало научному обоснованию использования поверхностно-активных веществ для управления смачиванием, что получило широкое промышленное применение в промышленных процессах (во флотации, в очистке материалов от загрязнений, технологии моющего действия и т. д.), [c.8]

Гистерезис смачивания, как и острые ребра и углы поверхности, закрепляет трехфазный периметр смачивания, а следовательно, и всю каплю на твердой поверхности. Острые ребра и выступы минеральных зерен в общем случае содействуют не только более прочному их прилипанию, но и увеличению скорости прилипания капель к твердой поверхности. Выступы могут оказывать обратное влияние в том случае, когда во впадинах между ними удерживаются трудноудаляемые слои воды, т. е. при наличии в пористой среде или в углублениях шероховатой поверхности остаточной воды. [c.149]

Физико-химический гистерезис. Различие краевых углов натекания и оттекания вызывается тем, что при смачивании могут одновременно идти и другие физико-химические процессы (например, адсорбция, испарение, растворение, химические реакции). К этой же группе физико-химических причин гистерезиса смачивания относятся переориентация молекул жидкости возле поверхности твердого тела при натекании и оттекании, впитывание жидкости в поверхностный слой твердого тела, движение жидкости по сухой твердой поверхности при натекании и по смоченной подложке— при оттекании [46]. Физико-химические процессы изменяют объем фаз, участвующих в смачивании, и их свойства, в том числе поверхностные натяжения на границах раздела. Поэтому свойства системы при натекании и оттекании могут различаться, что, естественно, отражается на значениях краевых углов. При проявлении физико-химического гистерезиса краевые углы зависят от времени контакта фаз. Влияние физико-химических факторов на гистерезис сказывается особенно сильно, когда время, в течение которого происходит тот или иной физико-химический процесс, сопоставимо по порядку величины с временем измерения краевых углов. Поэтому влияние физико-химических факторов можно свести к минимуму, варьируя время измерения краевых углов [4]. [c.48]

Замерить краевой угол 0 в пористой среде в динамике прямыми методами не представляется возможным, так как 0 меняется от точки к точке норового канала и, кроме того, в динамике существенное влияние оказывает гистерезис смачивания. Поэтому нами была сделана попытка, используя данные по противоточной капиллярной пропитке, оценить среднее значение смачиваемости пористых сред при различной водонасыщенности [31]. [c.25]

В гл. И рассматривается влияние различных особенностей реальной твердой поверхности (микрорельеф, неоднородность химического состава, пористость, деформируемость) на равновесные краевые углы и на гистерезис смачивания. [c.46]

Особенно резкое влияние на смачивание и на гистерезис оказывает изменение pH водной фазы. Например, нри наличии в масле 0,1% октадециламина и рН-11 краевой угол смачивания равен 45°, тогда как в кислой области при рН-4 G достигает уже 120°, что соответствует предельной гидрофобизации поверхности стекла. Гистерезис смачивания при этих значениях pH (4 или И) практически отсутствует, наиболее же резкое влияние гистерезиса обнаруживается при промежуточных pH. Так, например, при рН-7 в первоначальный момент измерения О = 65°, л через 30 мин. 6 = 115°, что также характеризует качественное изменение природы поверхности стекла. [c.109]

Наблюдается определенный параллелизм между влиянием гистерезиса смачивания и расхода пенообразователя на поведение частиц при пленочной флотации и пенной сепарации. [c.14]

В таких сложных условиях в зависимости от влияния многих факторов — минералогического состава породы, природы и концентрации ПАВ и электролита, pH среды, гистерезиса смачивания, условий взаимодействия растворов с породой и т. п. — могут образоваться эмульсии как прямого, так п обратного типов (иногда обоих типов одновременно) различной степени устойчивости — вплоть до предельно устойчивых, причем особенно сильно это влияние может проявиться в условиях турбулентного потока нри сильном перемешивании обеих фаз эмульсий. Все это необходимо учитывать при изучении различных процессов технологии нефтедобычи и нефтепереработки. [c.111]

Кроме того, такая частица имеет на своей поверхности (как и естественные кристаллы и частицы) некоторую долю ребер , степень остроты которых можно легко выдержать или изменить. Это важно для иллюстрации влияния гистерезиса смачивания на величину Р даже в случае частиц с гидрофильной поверхностью, например чисто вымытого стекла. [c.226]

В данной главе в основном рассматриваются закономерности кинетического гистерезиса смачивания и влияние различных особенностей реальной твердой поверхности на краевые углы натекания и оттекания. Как правило, кинетический гистерезис вызывается сопротивлением ( трением ) возле линии смачивания [1]. Пусть сила сопротивления, действующая на единицу длины линии смачивания, равна Ч . Тогда при натекании равнодействующая поверхностных сил, действующих на линии смачивания, равна [c.49]

Влияние ПАВ на смачивание определяется прежде всего химической природой (составом) контактирующих веществ и самого ПАВ. Вместе с тем большую роль играют и многие другие факторы температура, скачок электрического потенциала на границе раздела фаз, особенности реальной структуры твердой поверхности и т. п. Как правило, ПАВ влияют не только на равновесные краевые углы, но и на гистерезис смачивания и скорость растекания смачивающей жидкости по твердой поверхности. По масштабам практических приложений, а также по разнообразию свойств различных систем влияние ПАВ на смачивание представляет в целом весьма большую и сложную проблему физической химии поверхностных явлений. В рамках данной книги полное изложение этой проблемы не представляется возможным. Поэтому в данной главе рассматриваются в основном сравнительно простые, но вместе с тем и весьма распространенные случаи, когда смачивающие жидкости имеют сравнительно низкое поверхностное натяжение (вода, органические растворители). [c.164]

Влияние ПАВ на гистерезис смачивания [c.188]

ПАВ могут оказывать сильное влияние не только на конечные (статические) краевые углы и гистерезис смачивания, но и на скорость растекания жидкостей по поверхности твердых тел. Необходимость в управлении скоростью смачивания возникает во многих производственных процессах, например при пайке и нанесении различных покрытий и пленок, при пропитке пористых материалов (в том числе — текстильных тканей, бумаги и т. п.), при очистке воздуха от пыли, дезинфекции, дезинсекции и т. д. [c.197]

Уравнения равновесного краевого угла (см. гл. I) применимы для гладких, однородных, недеформируемых поверхностей. Поверхность реальных твердых тел в подавляющем большинстве случаев не соответствует этой идеализированной хмодели. Разнообразные шероховатости, поры, микротрещины, неоднородности химического состава, локальные деформации твердой поверхности оказывают сильное влияние на смачивание. Прежде всего изменяется равновесное значение краевого угла (по сравнению с идеализированной твердой поверхностью). Вместе с тем неоднородности твердой поверхности вызывают отклонение статических краевых углов от равновесного значения, рассчитанного уже с учетом неоднородностей. Тем самым неоднородности твердой поверхности играют важную роль в проявлении гистерезиса смачивания. [c.46]

Явления смачивания твердых поверхностей различной молекулярной природы с учетом гистерезиса смачивания и влияния на эти явления адсорб- [c.253]

Так, по аналогии с пленочной флотацией извлечение крупных частиц при пенной сепарации может происходить по гистерезисному механизму. Экспериментальная проверка этого допущения путем оценки влияния различных реагентов на величину гистерезиса смачивания А оказалась в хорошем согласии с данными практики, т.е. чем больше была величина А для данного реагента, тем большим бьшо извлечение крупных частиц в пенный продукт. Сопоставление этих же данных с результатами снятия кривых F (//) подтвердило существовавшее уже давно представление, что определяющим при разделении крупных частиц в пене является неодинаковое торможение пеной частиц различных минералов при их движении сверху вниз. [c.238]

При смачивании реальных поверхностей гистерезис смачивания может достигать 50-100°. Гистерезис в 1-2° считается незначительным и свидетельствует о высокой однородности поверхности и близости системы к положению равновесия. Наличие шероховатости, пористости, а также участков с различной полярностью может случить причиной значительного гистерезиса смачивания [182, 183[. Однако гистерезис наблюдается также и для идеально гладких поверхностей. В качестве причин, приводящих к гистерезису смачивания, следует упомянуть проникновение жидкости в твердое тело / привитый слой, реориентацию поверхностных групп при контакте с жидкостью и др. В разд. 5.7 рассмотрены примеры влияния молекулярной топографии и пористости монослоев на гистерезис смачивания. [c.328]

Реверсивные кривые Р(Н), полученные при использовании стеклянных частиц с гидрофильной поверхностью (рис. 1.8, а), расходятся в значительно меньшей степени, чем кривые для частиц из плексигласа с более гидрофобной поверхностью (рис. 1.8, ). Таким образом, реверсивное движение частиц позволяет оценить степень гидрофобности и гистерезис смачивания исследуемой поверхности в жидкости и в пене, а также влияние, которое оказывают на них те или иные реагенты. [c.15]

Вследствие этого реагенты для пенной сепарации крупных частиц можно подбирать по тем же методикам, которые используют при подборе реагентов для пленочной флотации и флотогравитации [6, 19]. При этом оценивают влияние реагентов на гистерезис смачивания или, что проще, на критический угол а наклона исследуемой поверхности к горизонту (угол, при котором посаженный на поверхность пузырек начинает перемещаться вверх вдоль нее). [c.25]

Описанные измерения позволяют оценивать кинетический гистерезис смачивания и влияние реагентов на его значение. [c.28]

I Влияние реагентов на кинетический гистерезис смачивания на твердой поверхности можно оценить двумя способами [c.43]

Поскольку определение величины вр сложно и трудоемко [39, 40], замена ее на в уравнении (9) для решения практических задач оценки действия реагентов вполне оправдана [41]. Следует подчеркнуть, что гистерезис смачивания является до настоящего времени наиболее чувствительным индикатором изменений, которые происходят на поверхности твердого тела под влиянием флотационных реагентов. [c.32]

Большей частью краевые углы измеряют с целью оценки изменений в смачиваемости или гистерезиса смачивания исследуемой поверхности, происшедших под влиянием реагентов или каких-либо внешних воздействий. В литературе описано много методик измерения краевых углов [1,2, 17, 40, 41, 45]. Авторы методик уделяют много внимания различным деталям, которые могут оказать влияние на точность и воспроизводимость результатов измерений, оставляя практически открытым основной вопрос о том, какой из углов (0р, 0к или 0) они наблюдают. Именно это обстоятельство [c.33]

Легко заметить, что кривые С и С полученные с использованием гидрофильной поверхности, расходятся в значительно меньшей мере, чем кривые П и П, отвечающие случаю более гидрофобной поверхности плексигласа, т.е. такое реверсивное движение частиц позволяет оценить величину гидрофобности и гистерезиса смачивания исследуемой поверхности в жидкости и в пене, а также влияние, которое оказывают на них те или иные реагенты. [c.227]

Описанные измерения позволяют оценивать величину кинетического гистерезиса смачивания по уравнению (11) и влияние реагентов на его величину. [c.238]

Влияние гистерезиса угла смачивания на капиллярные явления [c.33]

Рис. 5.39. Наличие максимума на зависимости гистерезиса смачивания от длины привитой алкильной цепи свидетельствует о влиянии молекулярной шероховатости поверхности на

В качестве примера влияния ПАВ на избирательное смачивание гидрофильных твердых тел на рис. V. 2 приведены изотермы, полученные для системы платина — керосин — вода [1]. При кон такте с чистой водой платина гидрофильна. С увеличением кон цептрации ПАВ в керосине смачивание водой ухудшается. Вместе с тем обнаруживается различие краевых углов в зависимости от порядка соприкосновения платины с водой и маслом, т. е. проявляется порядковый гистерезис смачивания (см. V. 6). В присутствии раствора олеиновой кислоты происходит инверсия смачивания — платина гирофобизуется. [c.171]

Как видно из сравнения кривых 1 ж 2 (рис, 2), скорость движения мениска по сухой поверхности много меньше, чем по смоченной. Это может быть объяснено влиянием гистерезиса смачивания. Как известно, при движении наступающего мениска образуется конечный краевой угол 0 с поверхностью подложки [12, 13]. При 0 = onst график vlg (Р) должен быть линейным и пересекать ось абсцисс при Рк = 2о os 0/г, Однако, как видно из рис. 2, при малых скоростях движения столбика жидкости зависимость vlg (Р) отклоняется от линейной. Это может быть связано лишь с уменьшением 0 при снижении скорости перемещения мениска. [c.220]

Экспериментальная проверка уравнения (1.22) проведена для смачивающих а-пленок воды на поверхности кварцевых капилляров на участке между менисками, находящимися при различной температуре [62]. По известным для воды значениям (да/дТ) = —1,6-10 Н СМ -град и известным из опытов г и grad Т можно было определить отношение h /ц. Принимая для тонких пленок ti=1,5tio, где т1о — вязкость объемной воды, для серии из 16 опытов в капиллярах радиусом от I до 10 мкм были получены значения h в интервале от 5 до 10 нм, что близко к эллипсометрическим оценкам толщины а-пленок [45]. Разброс значений толщины (от 5 до 10 нм) связан в данном случае с влиянием гистерезиса краевого угла — неполным смачиванием объемной водой а-пленок. Для объяснения наблюдавшегося разброса достаточно допустить, что наступающий угол 0л составляет 8—10°, а отступающий угол 0 близок к 0°, что согласуется с известными экспериментальными данными. [c.30]

Существенная особенность смачивания пористых тел (по сравнению со сплошными неоднородными поверхностями, а также с сильно шероховатыми поверхностями) заключается в том, что при определенных условиях жидкость может проникать по порам глубоко внутрь. Проникновение жидкости в поры оказывает существенное влияние на краевые углы. Так, впитывание жидкости в верхние слои твердого тела представляет одну из основных причин физико-химического гистерезиса смачивания [100]. На пористых телах эти эффекты проявляются особенно резко. Например, при контакте воды с текстильными материалами краевые углы отте-кания воспроизводятся плохо из-за быстрого впитывания воды в поры [98]. Проникновение жидкости по порам и обратный процесс (вытеснение жидкости) имеют важное значение в промышленности (например, в пропитке и в сушке), а также в некоторых природных процессах (например, движение вод в почвах). В связи с этим кратко рассмотрим условия движения жидкости в узких порах. [c.73]

При смачивании водными растворами ПАВ гидрофильных твердых тел (например, кварца, малахита, кальцита) сильное влияние на краевые углы оказывают только хемосорбирующиеся ПАВ, которые образуют на твердой поверхности гидрофобизующий монослой с ориентацией углеводородных цепей в сторону жидкой фазы (см. У.З). В таких системах хемосорбция влияет в основном на краевые углы бв (при контакте капли раствора с подложкой), тогда как краевые углы 6г при контакте с пузырьком воздуха в среде раствора зависят от концентрации сравнительно мало и близки к равновесному значению. Гистерезис резко возрастает по мере насыщения адсорбционного слоя. На изотерме созвг = [(с) нет точки инверсии, тогда как изотерма со5 0в = /(с) переходит в область несмачивания уже при весьма малых концентрациях ПАВ. Таким образом, в этих системах, как и при избирательном смачивании гидрофобных поверхностей, статический гистерезис смачивания положителен Лс > О [1]. [c.191]

Повышая давление газа в камере, можпо привести столбик Нлидкости в движение. При Р Рк (где Р — капиллярное давление) мениск отступает, перемещаясь влево к ампуле с жидкостью (рис. 1). Если начать попичкать давление, то при Р = Рк мениск остановится. Капиллярное дав-ление Рк . фиксировалось при подходе к состоянию равновесия с двух сторон (при Р > Рк и Р < Рк). При этом наступающий мениск всегда двигался по смачивающей пленке, предварительно образованной на участке измерений перемещением отступающего мениска. Равенство измеренных значений Рк указывало на отсутствие при этих условиях гистерезиса смачивания. Влияние предельного напряжения сдвига объемной воды [c.215]

Поскольку уравнение (24) довольно точно шгласуется с экспериментальными данными, а для его вьшода [32] представления о гистерезисе не потребовались, то очевидно, что влияние гистерезиса краевого угла на прочность контакта истица—пузырек не может быть заметным. Кроме того, расчеты, проведешаю с использованием таблиц [25] h дополнивших их таблиц [27], показали, что уравнение (21) полностью оправдывается не только на уровне Я, отвечающем периметру контакта пузырька (рис. 4, г), но и на любом произвольном уровне- Н и никакими преимуществами ни один из уровней не обладает. Но поскольку равновесное положение точки М на з вне Н определяется лишь соотношением мевду давлениями по обе стороны поверхности пузырька, то то же самое согласно уравнению (21) должно иметь место и в отношении точки N периметра контакта. Поэтому на прочность контакта пузырек—подложка гистерезис смачивания не должен оказывать влияния. [c.41]

Исследование влияния различных факторов на несущую способность пены позволило установить, что явление гистерезиса смачивания на поверхности частиц играет существенную роль в разделении частиц различных минералов при их прохождении сквозь пену сверху вниз. Справедливость этого вывода подтверждается также и тем, что реагенты, успешно применяемые в промышленности при пенной сепарации для извлечения крупных частиц в пенный продукт, повышают трудноподвижность периметра трехфазной границы раздела твердое—жидкость—газ. [c.25]

Из большего числа разработанных методик для исследования механизма процесса пенной сепарации и проверки справедливости различных предположений, возникших на первых этапах применения этого процесса, наиболее информативной и перспективной оказалась методика снятия кривых несущей способности пены с использованием прибора АПОНС (см. рис. 1.4). Эта методика позволила оценить влияние различных факторов, в том числе новых реагентов и их сочетаний, на несущую способность пены и кинетический гистерезис смачивания, а также показать, что при прочих равных условиях [c.33]

Вторая группа методик основана на оценке влияния иссле-дуетйых реагентов на значение и изменение гистерезиса смачивания поверхности твердого телеизмерения по этой методике могут быть выполнены либо с помощью прибора АПОН путем снятия кривых несущей способности пены при реверсивном движении частиц вниз, а затем вверх, /либо на приборе П. А. Ребиндера, либо, учитывая дефицитностБ—последнего прибора, на устройстве, которое может быть легко собрано на базе деталей микроскопа и препаратоводителяЛ [c.35]

Еще одним примером влияния молекулярной структуры поверхности на смачивание является зависимость гистерезиса смачивания от длины привитой алкильной цепи алкилдиметилхлорсиланов (рис. 5.39) [15]. [c.234]