Межфазный адсорбционно-сольватный слой

Дисперсные системы, у которых удельная межфазная поверхностная энергия превышает а , термодинамически неустойчивы и могут существовать длительное время только тогда,когда частицы защищены от слипания (коагуляции) и слияния (коалесценции) адсорбционно-сольватными слоями. Именно они определяют устойчивость большинства реальных дисперсных систем. Для жидких границ раздела действует особый кинетический фактор стабилизации — возникающие при сближении капелек или пузырьков локальные разности поверхностных на- [c.7]

Межфазный адсорбционно-сольватный слой [c.9]

На границе раздела фаз формируются адсорбционно-сольватные слои за счет нескомпенсированной поверхностной энергии. Эти слои уменьшают межфазное натяжение и препятствуют коагуляции частиц дисперсной фазы. Совокупность ядра (надмолекулярной структуры) и адсорбционно-сольватного слоя составляет сложную структурную единицу (ССЕ). [c.173]

При определенном групповом составе и совокупности внешних условий НДС имеют оптимальную структуру, приводящую к появлению экстремумов (максимальных или минимальных значений) в изменении ее физико-химических и технологических свойств. Переход в экстремальное состояние является следствием изменения размеров ядра и адсорбционно-сольватного слоя ССЕ и их состава, влекущим за собой соответствующие изменения поверхности раздела фаз и межфазной поверхностной энергии. [c.109]

Для повышения устойчивости эмульсий к коагуляции необходимо, чтобы силы отталкивания, обусловленные взаимным перекрытием адсорбционно-сольватных слоев вокруг глобул дисперсной фазы, превышали на определенном расстоянии дисперсионные силы притяжения между ними. Устойчивость эмульсий к коагуляции повышается по мере заполнения межфазного адсорбционного слоя молекулами эмульгатора. [c.25]

По характеру изменений, происходящих при астабилизации, водные растворы ПАВ являются моделями для систем с адсорбционным сольватным слоем из этого ПАВ. Основное явление, происходящее при астабилизации — дегидратация межфазного слоя. [c.458]

Большая удельная поверхность и, соответственно, значительный запас свободной энергии обусловливают большее или меньшее взаимодействие дисперсной фазы и дисперсионной среды в гетерогенных системах. Практически такое взаимодействие, по-видимому, нельзя отвергать не только в лиофильных, но и в лиофобных системах. Результатом его является образование межфазной, окружающей дисперсные частицы, прослойки конденсированной среды, физические и физико-химические свойства которой аномальны, не сходны с соответствующими свойствами фазы и среды. Если в систему ввести поверхностно-активное вещество (ПАВ), т. е. вещество, молекулы которого могут адсорбироваться на межфазной границе и понижать поверхностное натяжение и запас свободной энергии, то образуется адсорбционно-сольватный слой. Толщина такого слоя может быть весьма значительной, особенно, если адсорбировались длинноцепочечные молекулы ПАВ или макромолекулы высокомолекулярных соединений (ВМС). Адсорбционно-сольватные слои лиофилизуют дисперсную систему, увеличивая ее устойчивость. [c.9]

Величина б характеризует взаимодействие частиц с учетом адсорбционно-сольватных слоев на их поверхности. Среднестатистическое значение коэффициента близкодействия б в формуле (П.75) отражает тот факт, что при сближении частиц и перекрывании межфазных слоев могут возникать взаимодействия, обусловленные как плотными адсорбционными слоями, так и рыхлой адсорбцией [82]. В обоих случаях взаимодействие частиц происходит не точно по границе адсорбционно-соль-ватного слоя, определяемой его радиусом, а носит вероятностно-статистический характер. Это связано в первую очередь с разным уровнем перекрывания адсорбционно-сольватных слоев при взаимодействии частиц с мозаичным лиофобно-лиофиль-ным, характером поверхности. [c.75]

Если приведенное уравнение справедливо, то полученные его помощью значения показывают на активный объем дисперсной фазы везде на 30% больше объема самого парафина. Если зто увеличение объема вызвано образованием адсорбционного сольватного) слоя, увеличивающего раднус частицы на 10%. то очевидно, что его толщина не может быть одинакова на частицах различной дисперсности, но должна быть больше на более крупных частицах, — условие, которое трудно себе представить. Поэтому остается неясным влияние увеличения объема внутренней фазы, а не увеличения межфазной поверхности раздела. [c.295]

Межфазная граница в нефтяных системах может быть двух типов непроницаемой по отношению к ряду растворителей (кристаллиты карбенов и карбоидов) и частично проницаемой (ассоциаты). В первом случае на межфазной границе образуется адсорбционный слой, непосредственно примыкающий к кристаллиту, и граничный (поверхностный) слой, включающий в себя адсорбционный, свойства которого в результате влияния поля поверхностных сил отличаются от объемного слоя. При рассмотрении нефтяных смесей с дисперсной фазой в виде ассоциатов следует, по-видимому, считать, что сольватный слой на границе раздела фаз возникает как результат адсорбционного взаимодействия и локальной диффузии ее компонентов, что обусловлено их различной склонностью к межмолекулярным взаимодействиям. [c.32]

Иными словами, длительное существование эмульсии может быть обеспечено образованием адсорбционно-сольватного или адгезионного слоя на межфазной поверхности, т.е. на элементах дисперсной фазы. [c.18]

Значительный интерес представляют концентрированные эмульсии, в которых Са составляет обычно десятки процентов. Из сказанного ранее следует, что такие системы не могут быть устойчивы без стабилизации. Действительно, при интенсивном встряхивании бензола или растительного масла с водой, эмульсия существует лишь во время встряхивания или в момент его окончания, после чего сразу же начинается коалесценция, быстро приводящая к разделению системы на два жидких слоя. Длительное существование эмульсии обеспечивается лишь в условиях стабилизации, связанной с образованием адсорбционно-сольватного или адгезионного слоя на межфазной границе. [c.280]

Подобная взаимная (см. раздел ХП1.4) коагуляция возможна даже при наличии у частиц адсорбционно-сольватного барьера, если при сближении частиц он оказывается между вторым минимумом и поверхностью пузырька. Для толстых ад-сорбционно-гидратных слоев это условие не выполняется по существу, при этом исчезает второй минимум или же его глубина становится малой, так как силы отталкивания неэлектростатической природы компенсируют силы притяжения при достаточно большой толщине межфазной пленки, разделяющей частицу и пузырек. [c.371]

Свойства пов-сти частиц П. (свободная энергия, кол-во и сила активных центров кислотного и основного характера, изоэлектрич. точка, кол-во дефектов кристаллич. решетки-вакансий, дислокаций) определяют размеры и прочность агрегатов, адсорбционное взаимод. с окрашиваемой средой (величину и св-ва адсорбционно-сольватных межфазных слоев). Поверхностные св-ва П. регулируют технологией произ-ва, дополнит, обработкой и модифицированием пов-сти с помощью ПАВ. [c.509]

Как указано выше, согласно термодинамической теории электростатический фактор устойчивости обеспечивает уменьшение поверхностного натяжения вследствие образования двойного электрического слоя на поверхности частиц. При действии адсорбционно-сольватного фактора устойчивости в отсутствие двойного электрического слоя поверхностное натяжение уменьшается в результате сольватации поверхности частиц. В соответствии с уравнением Дюпре для работы адгезии взаимодействие дисперсионной среды с поверхностью частиц приводит к уменьшению межфазного натяжения. Поверхность частиц в системах с адсорбционно-сольватным фактором устойчивости лиофильна по своей природе или лиофилизирована вследствие адсорбции стабилизаторов — неэлектролитов, имеющих сродство к растворителю. В результате взаимодействия частиц со средой на их поверхности фор.мируются сольватные слои. По теории ДЛФО, учитывающей структурную составляющую расклинивающего давления, при сближении частиц сольватные слои перекрываются (по аналогии с перекрыванием двойных электрических слоев при действии электростатического фактора), возрастает осмотическое давление, а следовательно, и давление отталкивания, что снижает стремление системы к коагуляции. Механизм действия сил отталкивания можно представить и как совершение работы для разрушения сольватных слоев и для частичной десорбции молекул из них при сближении частиц. [c.389]

Для работников лакокрасочной промышленности особенно существенна способность дифильных ПАВ стабилизировать пленкообразующие дисперсные системы и пигментные суспензии. Стабилизирующее действие ПАВ связано с двумя фундаментальными явлениями адсорбцией и изменением энергетического состояния жидкой среды вблизи молекул ПАВ. Совершенно очевидно, что если молекула ПАВ адсорбирована на межфазной границе, то в измененном состоянии будет находиться именно примыкающая к поверхности часть дисперсионной среды. Эту пристенную часть среды принято называть адсорбционно-сольватным -гидратным) слоем (рис. П1-17). [c.150]

Если иметь в виду относительно грубодисперсные системы, не исключая и коллоидные (размер частиц 10 —10" см), то можно утверждать, что между частицами и дисперсионной средой существует геометрическая граница раздела фаз, являющаяся носителем определенного запаса свободной поверхностной энергии. Последняя обусловливает взаимодействие между фазами системы и образование межфазных слоев, которые в виде адсорбционно-сольватной или ионно-сольватной оболочки обволакивают дисперсные частицы и системе в целом придают агрегативную устойчивость — это лиофобные дисперсные системы. Более или менее значительное межмолекуляр-ное взаимодействие веществ фазы и среды всегда имеет место. По степени такого взаимодействия дисперсные системы классифицируются на лиофобные и лиофильные. [c.7]

НДС с межфазным натяжением а>От относятся к лиофиб-ным и характеризуются наличием резко выраженной границы раздела фаз. Такие системы являются термодинамически неравновесными, их устойчивость следует понимать в чисто кинетическом виде как продолжительность их существования. Длительное существование лиофобных НДС требует образования адсорбционно-сольватных слоев на границе раздела дисперсная фаза — дисперсионная среда. Образование подобных слоев из молекул поверхностно-активных веществ нефтяного происхождения уменьшает значение межфазного натяжения и препятствует коагуляции частиц дисперсной фазы. Таким образом, дис- [c.12]

Наиболее теоретически ра работаннон является модель ССЕ с ядром из поры, различные состояния которой приведены на рис. 10. Формирование адсорбционно-сольватного слоя происходит самопроизвольно за счет поверхностных сил ядра с выделением при этом обычно тепла. Поверхностные силы при физической адсорбции имеют ту же природу, что и силы межмолекулярного взаимодействия. В настоящее время, наиболее признанной, позволяющей аналитически описать -образную форму изотермы адсорбции является теория БЭТ (Брунауэр— Зммет — Теллер). По своей сути адсорбция по Ленгмюру соответствует модели ССЕ, когда / /л- О, а по Поляни — когда /г/г оо (рис. 11). Адсорбция при наличии высокодисперсных пор в адсорбенте сопровождается фазовым переходом — капиллярной конденсацией. Воздействуя различными способами на пористость твердых тел в процессе их получения и существенно изменяя условия нх применения путем варьирования давления, температуры и введения различных добавок, удается регулировать высоту межфазного слоя И на поверхности пористого тела (рис. 12). [c.77]

Впервые понятие о сольватном слое, асфальтеновых частиц ввел Нейман [118]. Образование межфазных слоев в асфальтенсодер-жащих системах определяется природой и адсорбционными свойствами асфальтенов. Все асфальтены обладают низкой адсорбционной активностью по отношению к алканам. С увеличением степени ароматичности асфальтенов повышается их адсорбционная способность к аренам и гетероциклическим соединениям. Путем независимых калориметрических исследований установлено влияние состава дисперсионной среды, природы и концентрации твердых частиц асфальтенов на их склонность к сольватации, определяемой по теплоте сорбции асфальтенов аренами [126]. Так, теплота сорбции аренов асфальтенами вторичного происхождения значительно превышает соответствующую величину для нативных асфальтенов. Поверхность асфальтенов независимо от их природы энергетически неоднородна, мозаична. В отличие от поверхности асфальтенов вторичного происхождения, характеризующейся преобладанием лиофобных участков, поверхность нативных асфальтенов по характеру менее лиофобна, что существенно влияет на структуру образуемых вокруг асфальтеновых частиц сольватных слоев. [c.32]

Велико значение адсорбционно-сольватных слоев в НДС в нефтяной промышленности. Прежде всего толщина адсорбционно-сольватных слоев влияет на устойчивость НДС против расслоения, что важно при добыче, транспорте и переработке нефти. В зависимости от структуры и физико-химических сво ктв слоя продолжительность жизни ССЕ может колебаться от Т1.1-сячных долей секунды до бесконечности. Несомненно, продолж -тельность жизни ССЕ оказывает важное влияние на действие смазочных масел, пластичных смазок, профила тическнх средств, котельных топлив и др. Коэффициент охвата пласта реагентами также во многом зависит от размеров ССЕ и влияет на конечные результаты процесса. Между адсорбционно-сольватным слоем и дисперсионной средой идет непрерывный обмен соединениями. В период пребывания соединений в слое на них действует силовое (адсорбционное) поле ядра. Если силы адсорбционного слоя поля превышают прочность нефтяных соединений, то в слое протекают процессы, связанные с деструкцией молекул —химические превращения (межфазный катализ). После разрыва молекулы ее активные осколки не могут оставаться в слое и покидают его, уступая место новым молекулам, и процесс повторяется. [c.82]

При формировании адсорбционно-сольватного слоя из жидкой фазы необходимо, чтобы энергия ММВ соединений, переходящих в слой, значительно превосходила энергию ММВ среды. Согласно правилу выравнивания полярностей Ребиндера, в слое концентрируется вещество, обладающее полярностью, промежуточной между полярностями веществ в ядре и дисперсионной среде раздела фаз. Так, на границе фаз асфальтены — парафины ароматические углеводороды хорошо взаимодействуют с поверхностью ядер ССЕ. Па следующих стадиях происходит рост размеров ССЕ. При достижении необходимой разности плотностей между исходной фазой и ССЕ, последние начинают перемещаться ио системе и формируют межфазный слой — поверхность разрыва — границы разделяющей фазы (подсистемы) со схожими свойствами. Поверхность разрыва представляет собой переходный слой— реальный объект, обладающий объемом. Внутри межфазного слоя в результате его разрушения происходит непрерывное изменение свойств от характерных для дисперсной системы до свойств новой фазы. В зависимости от степени искривления иоверхности ядер ССЕ различают макрогете-рогенные (плоская поверхность) и микрогетерогенные (искривленная поверхность) системы. По мере перехода от макро-гетерогенных систем к микрогетерогенным существенно увеличивается поверхность раздела и роль поверхностных явлений. При увеличении размеров коллоидных частиц происходит уменьшение их межфазной поверхности, в результате часть со- [c.123]

Видно различие значений иоверх1Юст юго натяжения веществ в жидком и твердом состояниях. Наиболее высокое поверхностное натяжение тугоплавких веществ (в частности, алмаза) обусловлено значительной энергией для преодоления сил ММВ ири формированпи новой иоверхности. Поскольку твердые вещества (Ре, Си, Ад) имеют высокие значения поверхностного натяжения, они используются в качестве каталитических поверхностей, на которых происходит взаимодействие фаз. Любая реакция между фазами (в адсорбционно-сольватном слое, межфазном слое) легче реализуется в структурированном состоянии, где на ])еакционную способность соединений, попадающих в слой, дополнительное влияние оказывают силы поверхностного натяжения. В этом случае процесс деструкции идет легче в слое, нри меиьших значениях энергии активации, чем в объеме дисперсионной среды. [c.147]

Предотвратить коалесценцию концентрнрованных эмульсий можно, только обработав их эмульгаторами—ПАВ, образующими адсорбционно-сольватный слой на межфазной границе. Причем для каждого типа эмульсий применяют свои эмульгаторы. Если в условиях интенсивного перемешивания ввести в прямую эмульсию избыток ПАВ, предназначенных для предотвращения коалесцен- [c.77]

Для получения эмульсий данного типа недостаточно иметь сведения о гидро- н олеофильности стабилизатора по отношению к воде и маслу. При выбранном стабилизаторе тип образующейся эмульсии обусловлен свойствами граничащих жидкостей, одна из которых может быть представлена водными растворами солей. Так как устойчивая эмульсия возникает в результате обволакивания капель сплошными адсорбционно-сольватными слоями, то одна из жидкостей эмульсии должна преимущественно сольватировать в межфазной поверхности либо полярные, либо неполярные части дифильных молекул стабилизатора. [c.11]

Адсорбционно-сольватный фактор агрегативной устойчивости коллоидных систем связан с образованием на межфазной поверхности слоев из молекул или ионов. Адсорбционно-сольватные слои обладают особыми свойствами. Они имеют высокую прочность, молекулы в них взаимодействуют между собой более энергично и поэтому менее подвижны. В их составе могут быть кристаллические образования. Формирование таких слоев происходит в результате определенного взаимодействия между веществом дисперсной фазы и дисперсионной средой. Определенная ориентация молекул в слоях способствует проявлению особых механических свойств, а именно повышению вязкости, упругости, сопротивления сдвигу. Развитые адсорбционно-сольватные слои препятствуют сближению коллоидных частиц, т. е. способствуют повышению устойчивости коллоидной системы. Образование прочных адсорбционно-сольватных слоев характерно для гидроксидов таких металлов, как алюминий, железо и др. Согласно теории, разработанной П. А. Ребиндером и его школой, адсорбционно-сольватные слои представляют собой двумерные квазикристаллические структуры. Адсорбционно-сольватные слои могут образовываться и крупными молекулами органических веществ. Эти ориентированные слои не разрушаются при сближении коллоидных частиц, они создают структурно-механиче-1СКИЙ барьер, препятствующий их агрегации. Соединения, входящие в состав адсорбционно-сольватных слоев, называются стабилизаторами. [c.116]

Эмульсии, содержащие от 0,1 до 74% дисперсной фазы, называются концентрированными, более 74%—высококонцентрированными. Повышение устойчивости эмульсий достигается введением веществ, вызывающих их стабилизацию,— эмульгаторов. В качестве эмульгаторов используются ПАВ и некоторые тонкоизмельчен-ные твердые вещества. Механизм стабилизирующего действия ПАВ заключается в образовании адсорбционно-сольватных слоев с определенной ориентацией молекул (см. рис. 16). Действие твердых эмульгаторов (например, бентонитовых глин, сажи и др.) заключается в формировании на межфазной границе слоя по своей структуре, аналогичного коагуляционным образованиям. [c.123]

При больших значениях толщины слоев наряду с молекулам в них могут быть агрегаты молекул, которые упрочняют слой, повышают его механическую прочность. На рис. 13 показано влияние добавки глины на увеличение прочности (предельного напряжения сдвига) адсорбционно-сольватного илн межфазного слоя модельной смеси тина масло-ЬПАВ с водой [126]. Аналогично усиливающее влияние на прочность (рис. 14) слоя на поверхности ядер в сложных многокомпонентных системах могут оказывать самопронзволыно формирующееся в нефтп ССЕ различного тина. [c.79]

Химические процессы, происходящие в НДС, более интенсивно реализуются в адсорбционно-сольватном и межфагшом слоях, чем в объеме. Глубина и селективность протекающих процессов зависят от природы и протяженности активной зоны (толщины адсорбционно-сольватного и межфазного слоев), которые поддаются управлению внешними воздействиями. Наиболее перспективным и не требующим значительных затрат способом управления протяженностью активной зоны на ловерхно-сти ССЕ и межфазного слоя является компаундирование (составление композиции) сырья из продуктов различного происхождения (в определенном соотношении) и одновременное введение в композицию различных добавок (в оптимальном соотношении). Оптимальные соотношения компонентов сырья и добавок могут быть выявлены в лабораторных условиях по экстре-граммам. Вероятно, максимальной эффективностью будут характеризоваться добавки композиционного состава, проявляющие синергический эффект. [c.153]

Как указано выше, электростатический фактор устойчивости вызывает уменьшение поверхностного натяжения вследствие образования двойного электрического слоя на поверхности частии. При действии адсорбционно-сольватного фактора в отсутствие этого слоя поверхностное натяжение уменьшается в результате сольватации поверхности частиц. В соответствии с уравнением Дюпре для работы адгезии взаимодействие дисперсионной среды с поверхностью частиц приводит к уменьшению межфазного натяжения. Поверхность частиц в системах с адсорбцнонио-сольватным [c.337]