Микроэмульсии реакции

Микроэмульсии как микрореакторы для проведения реакций [c.182]

Исходя из этих положений, топохимическую схему реакции, как нам кажется, можно представить следующим образом. Резервуаром углеводорода являются крупные капли парафина, имеющие размер 10 —10 см. С помощью поверхностно-активных эмульгаторов, находящихся в растворе в виде мицелл размером 10 см, и дрожжевых клеток (10 —10 см) углеводород вовлекается в солюбилизированное состояние в водной фазе. При этом вблизи границы раздела фаз накапливается большое количество солюбилизированного углеводорода, частично образующего микроэмульсию (10 —10 см), адсорбирующуюся на поверхности клеток. [c.99]

Таким образом, основным местом протекания реакции окисления углеводородов дрожжами является область водной фазы, непосредственно примыкающая к крупным каплям. Солюбилизированные частицы микроэмульсии адсорбируются на поверхности дрожжевых клеток, обеспечивая тем самым необходимый для реакции контакт окисляемого углеводорода и ферментных систем клетки. При этом необходимым условием успешного протекания процесса является подвод достаточного количества кислорода к любой точке реакционной системы. [c.99]

Микроэмульсии прозрачны благодаря малому размеру частиц. Микроэмульсии состоят из 4 компонентов две жидкие фазы и два ПАВ, тогда как мицеллярный раствор - система двухкомпонентная. Образование, стабилизация, структура и свойства микроэмульсий рассмотрены в обзорах [89, 90]. Принс [91] недавно сопоставил свойства микроэмульсий. Микроэмульсии использовались также для изучения реакций на границе двух фаз [92, 93], включая взаимодействие металл - лиганд [94]. [c.27]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И РЕАКЦИИ В МИКРОЭМУЛЬСИЯХ [c.482]

Взаимодействия и реакции в микроэмульсиях 483 [c.483]

Важным свойством мицелл является их способность солюбилизировать, т. е. значительно увеличивать растворимость углеводородов в водных мицеллярных растворах или, соответственно, полярных жидкостей в обратных мицеллярных системах. В результате солюбилизации образуются устойчивые изотропные системы, которые называются микроэмульсиями. Свойства вещества при солюбилизации в мицеллах сильно изменяются, в результате чего скорость химических реакций также меняется. Это явление, называемое мицеллярным катализом, нашло широкое применение в химии, биологии, медицине, в различных технологических процессах. [c.349]

При W <А присутствуют только сферические капли, размер которых пропорционален W. Кластеры в промежутке размеров 1 12 нм подчиняются линейному закону d aiT и обладают сферической формой. Повышение содержания воды при 4 < Ж < 5,5 приводит к изменению сферической формы мицеллы и возникновению формы сфероида. При этом в микроэмульсионной системе формируются нанокластеры сферической формы с d = 8,2 нм и 12 нм и кластеры в форме цилиндров с d = 12 нм и длиной 18,5 нм. При дальнейшем увеличении W (5,5 < < 11) — непрерывная фаза с нанокластерами от d = 6,7 нм до 9,5 нм сферической формы и нанокластеры в форме стержней с d = 9,5 нм и длиной 22,6 нм. Дальнейший рост содержания воды до TF > 11 ведет к образованию ламеллярной структуры, в которой формируются только стержни с диметром 104-30 нм и длиной 300-г 1 500 нм. Получение асимметричных кластеров в виде нитей, дисков, эллипсоидов представляет большой научный и практический интерес. Микроэмульсии используются и для проведения реакций гидролиза, например [c.352]

После завершения ферментативной реакции в микроэмульсии фермент можно регенерировать для повторного использования, например, путем добавления в систему избытка ацетона. Фермент при этом выпадает в осадок в виде так называемого ацетонового порошка, сохраняя каталитическую активность, тогда как основная доля ПАВ вместе с продуктом реакции остается в растворе. Последнее обстоятельство является одним из основных недостатков микроэмульсий как среды для проведения ферментативных реакций, поскольку отделение продукта от примеси ПАВ нередко представляет собой весьма трудную задачу. [c.75]

A.A. Жуховицкий предложил следующий механизм сажо-эмулъгирования жидкостей. На границе раздела двух жидких фаз при взаимодействии двух веществ, каждое из которых растворимо только в одной из соприкасающихся фаз, образуется поверхностно активное соединение. Протекающая в существенно неравновесных условиях адсорбция образующегося вещества способна приводить к резкому снижению поверхностного натяжения и самопроизвольному диспергированию одной из фаз в другой. По завершении химической реакции образования на межфазной поверхности ПАВ, скорость его адсорбции по мере приближения к равновесным условиям падает, вследствие чего поверхностное натяжение может снова возрасти. Исходя из такого механизма был предложен следующий метод получения устойчивых эмульсий. Раствор ПАВ в дисперсной фазе, растворимый в обеих контактирующих жидкостях, интенсивно перемешивается с чистой дисперсионной средой. При этом происходит перенос ПАВ через межфаз-ную поверхность, что вызывает турбулизацию поверхности и приводит к образованию наряду с более крупными каплями (эмульсии) большого числа очень маленьких капелек (микроэмульсии), оказывающих стабилизирующее действие на систему. [c.17]

В некоторых случаях, приближающихся к условиям образования лиофильных коллоидных систем, может происходить и самопроизвольное образование эмульсий ( самоэмульгирование жидкостей ). Это возможно, например, ес,ли на границе двух жидких фаз при взаимодействии двух веществ, каждое из которых растворимо в одной из соприкасающихся фаз, образуется сильно поверхностно-активное соединение. Протекающая в таких, существенно неравновесных условиях адсорбция образующегося вещества способна приводить, как было показано А. А. Жуховицким, к резкому снижению поверхностного натяжения и самопроизвольному диспергированию (см. 2 гл. VUI). После завершения химической реакции образования на межфазной поверхности заметных количеств поверхностно-активного вещества его адсорбция по мере приближения к равновесным условиям падает, и поверхностное натяжение может снова возрасти выше критического значения Ос. Близкое по природе самопроизвольное эмульгирование, лежащее в основе эффективного способа получения устойчивых эмульсий, может осуществляться при использовании ПАВ, растворимого в обеих контактирующих жидкостях и в дисперсной фазе, и в дисперсионной среде. Если раствор такого ПАВ в веществе дисперсной фазы интенсивно перемешивать с чистой днсперсиоииой средой, то происходит перепое ПАВ через межфазную поверхность, имеющую малое поверхностное натяжение (рис. X—12) это вызывает турбулизацию поверхности и приводит к возникновению наряду с более крупными каплями эмульсии большого числа очень малых капелек микроэмульсии, оказывающих стабилизирующее действие на систему. [c.285]

Эмульсионные и микроэмульсионные кислотные составы. Для повышения эффективности кислотных обработок применяют кислотные растворы в виде прямых или обратных эмульсий и микроэмульсий. Обратные эмульсии и микроэмульсии наиболее эффективны, так как не происходит прямого контакта кислоты с породой пласта, что позволяет увеличить глубину обработки. Наиболее часто в качестве дисперсионной фазы обратных кислотных эмульсий используется нефть. Описаны [195] двухкомпонентные рецептуры нефтекислотных эмульсий (НКЭ) с регулируемыми вязкостью и скоростью реакции, на основе которых разработана технология глубокой солянокислотной обработки (ГСКО) пласта. Утверждается, что технология ГСКО позволяет в 10-20 раз увеличить радиус кислотного воздействия по сравнению с обычной СКО. В микроэмульсионных кислотных составов в качестве дисперсионной среды обычно используют органические растворители [196,197]. Для увеличения эффективности в состав обратных эмульсий [177] и микроэмульсий [178] может вводиться моносульфитный черный щегюк. [c.36]

Определенное значение для первичной мифации имеют ми-целлярные растворы. Под ними понимаются системы, содержащие мицеллы, представляющие афегаты с более или менее упорядоченной структурой, содержащие гидрофильные полярные группы (СООН, МН, жирные и нафтеновые кислоты, смолы и др.) и гидрофобные углеводородные цепочки. Такие растворы способны растворять углеводороды, которые присоединяются к мицеллам. Способностью к образованию мицелл обладают также металлоорганические соединения. Возможность их возникновения в материнских породах связана с тем, что при трансформации глинистых минералов происходит катионный обмен (81 на А1, А1 на Ре), при этом вполне возможно образование металлоорганических соединений на основе высвободивщихся катионов металлов и углеводородов, которые одновременно генерируются в этих толщах. Углеводородные цепи в мицеллах стягиваются под действием вандерваальсовых сил. Образование мицелл начинается только после превыщения определенной концентрации поверхностно-активного вещества в растворе. Повышенное количество жирных, нафтеновых и гуминовых кислот в водах является предпосылкой образования мицелл. В пластовых водах, имеющих слабощелочную реакцию, кислоты переходят в нейтральные или кислые мыла. При достижении критических для них концентраций происходит образование мицелл. (Нахождение мьшов в водах снижает поверхностное натяжение на разделах вода—углеводороды и способствуют повышению их растворимости и образованию микроэмульсий, которые могут обладать повышенной способностью к перемещениям.) [c.207]

Микроэмульсии все чаще применяются в различных областях химии и инженерии. В биотехнологии обратные микроэмульсии широко используются в ферментативных реакциях, например, таких, как катализируемый липазами гидролиз сложноэфирных связей, переэтерификация, а также при биоразделении протеинов. Разнообразные фармацевтические области применения включают в себя совместную доставку липофиль-ных и гидрофильных терапевтических средств упрощенную стерилизацию путем фильтрации, поскольку капельки микроэмульсии, как правило, значительно меньше 0,2 мм самоэмульгирование солюбилизацию лекарственную доставку по назначению. Для применения в пищевой промышленности необходима солюбилизация красителей, ароматизаторов, вкусовых добавок и витаминов. Микроэмульсии также используются в косметологии для солюбилизации ароматизаторов. Микроэмульсии масла в воде находят успешное применение в агрохимии для солюбилизации водонерастворимых веществ. Также наблюдается рост использования микроэмульсий в производстве красок для солюбилизации красителей и удаления токсических растворителей. Еще одна, не последняя по своей значимости, область — добыча нефти с применением различных методов интенсификации. Эта важная промышленная отрасль дала толчок к разработке технологии и науки о микроэмульсиях. [c.183]

Исследованиями установлена способность полисилоксанов сорбироваться на силикатсодержащих породах, слагающих нефтяной пласт, и образовывать на их поверхности тончайшее гидрофобное покрытие, а при смешивании продукта с водой он вступает в реакцию гидролитической поликонденсации с образованием неплавких и нерастворимых полимеров. Вода выступает в роли отвердителя данного реагента. Наиболее удобно использовать полисилоксаны в виде стабильных водных микроэмульсий. [c.572]

Первые исследовательские работы в области мицелл были выполнены в основном химиками—коллоидниками, но в настоящее время даже беглое знакомство с литературой показывает, что в этой области работают исследователи самых разных специальностей. Так, энергетический кризис послужил толчком для увеличения количества работ по применению микроэмульсий и мицеллярных растворов для увеличения нефтеотдачи. Показано также, что постоянное накопление энергии, освобождающейся в результате фотоиндуцированных окислительно-восстановительных реакций, удобно проводить с применением мицеллярных систем. Кроме того, необходимо отметить, что появление сложных приборов помогло в исследованиях свойств мицелл. [c.10]

Представленный материал содержит теоретические и практичео-кие аспекты процессов мицеллообразования, солюбилизации и образования микроэмульсий. В ней собраны последние теоретические и экспериментальные исследования, выполненные учеными разных специальностей. Отчетливо видно, что многие рассматриваемые проблемы, находятся на стыке наук. Отдельные главы охватывают истс рию вопроса, применение и свойства мицелл, термодинамику и кинетику мицеллообразования, быстрые процессы при участии мицелл, теорию равновесия мономер-мицелла и процессы последовательной агрегации. Обсуждаются последовательная агрегация и концепция ККМ мицелл ообразование ионных и неионогенных ПАВ в водных и неводных средах мицеллы как модельные системы мицеллы и добыча нефти смешанные мицеллы применение спектрюскопических методов для изучения механизмов реакций и взаимодействий е мицеллярных системах мицеллярный катализ различных реакций солюбилизация полярных и непол фных веществ образование и структура микроэмульсий и реакции в микроэмульсионных системах. [c.10]

Микроэмульсия представляет собой прозрачную стабильную жидкость, состоящую из капель масла в воде (м/в) или капель воды в масле (в/м). Диаметр капель находится обычно в пределах 10 — 60 нм. Промежуточные размеры микрокапель (между размерами капель в классических эмульсиях и сферическими мицеллами), а также большая область изменения объемных долей, в которых существуют микроэмульсии (20 — 80%) делает эти системы удобными для исследования реакций и взаимодействий на микроскопических поверхностях раздела масло - вода. Авторы провели различные физические и химические исследования в основном ионных систем типа м/в для уточнения свойств таких систем. В работе изучали установление кислотно-основного равновесия в непрерывной и дисперсной фазах, а также влияние таких систем на спектры поглощения красителей и протекание некоторых реакций. Сопоставляются результаты физических и химических исследований. Обсуждается вклад в свойства микроэмульсий их составных частей непрерывной фазы, поверхности капель (границы раздела) и самих капель. [c.482]

Авторы определили константу скорости реакции второго порядка фиолетового кристаллического с ионом гидроксила в воде, водном растворе цетилпиридинийбромида в микроэмульсии, содержащей цетилпиридинийбромид (ЦПБ), бензол и циклогекса-нол. В микроэмульсиях величина изменялась не бопее чем на [c.496]

Реакции осаждения в микроэмульсиях приводят к получению карбонатов, оксидов, сульфидов и т.д. Для получения кластеров АнгЗ используются смеси двух типов обратных мицелл, водная фаза которых содержит N328 и А -ПАВ. В результате коалесценции, сопровождаемой обменом содержимого водной среды, образуются кластеры А г8 с размерами 3,0-г5,8 нм. Для освобождения нанокластеров из обратной мицеллы ее разрушают тиолами, растворяют образовавшиеся соединения в растворах, фильтруют и выпаривают. Таким путем можно получить нанокластеры с размерами до 10 нм, пассивированные тиолами (например, додекантио-лом). Из таких нанокластеров можно получить двумерные и трехмерные наноструктуры. [c.28]

При образовании нанокластеров в микроэмульсиях действует ряд факторов, влияющих на протекание реакции. Это соотнощение водной фазы и ПАВ в наносистеме W = [Н20]/ПАВ, затем структура и свойства солюбизированной водной фазы, динамика микроэмульсий, средняя концентрация реагирующих веществ в водной фазе и природа ПАВ. Размер кластеров, образующихся в нанореакторе обратной мицеллы, контролируется ее размером. Линейная зависимость размера кластера от величины W наблюдалась при образовании кластеров dS [7]. Подобная зависимость получается при рассмотрении нуклеации оксидов металлов в нанопоре, модель которой была рассмотрена в гл. 5. [c.351]

Синтез нанокластеров с помощью проведения реакций в обратных мицеллах открывает значительный простор для формирования нанокластеров как различного химического состава, так и формы кластеров. Так, для получения кластеров меди различной формы использовались мицеллы воды, стабилизированные Си (АОТ)г и Na(AOT) в изооктане, смешивались с микроэмульсией раствора борогидрата Натрия, стабилизированного Na(AOT). После смешивания микоэмульсий происходило восстановление меди, причем размер кластеров меди зависел от величины W [8]. [c.351]

Проблема увеличения поверхности раздела фаз может быть решена при использовании в качестве среды для ферментативных реакций уже упоминавшихся выше микроэмульсий типа вода в масле (см. рис. 8, в), введенных в арсенал энзимологии К. Мартинеком с сотр. (1977). Методика получения ферментсодержащих микроэмульсий состоит в том, что фермент в виде водного раствора (в количестве нескольких объемных процентов от общего объема системы) или лиофилизованного порошка вносят в раствор ПАВ в неполярном органическом растворителе и энергично перемешивают в течение нескольких минут (при введении фермента в сухом виде для обеспечения его солюбилизации в систему необходимо заранее добавить нужное количество водного буферного раствора). В результате образуется полностью прозрачный гомогенный раствор, в котором молекулы фермента включены внутрь гидратированных обращенных мицелл ПАВ, или микроэмульсионных капель, причем в каждой белоксодержащей мицелле присутствует обычно только одна молекула фермента (рис. 10, в). Диаметр сферических капель в зависимости от ряда факторов (природа органического растворителя и ПАВ, количество добавленной воды и т. п.) колеблется от нескольких единиц до 20 нм. [c.73]

Ограничения, накладываемые на скорость ферментативной реакции диффузией субстрата и продукта, в микроэмульсиях практически отсутствуют из-за огромной удельной поверхности раздела между водными микрокаплями и органическим растворителем. Дополнительное преимущество таких систем состоит в том, что фермент, находящийся внутри микроэмульсионной капли, защищен от денатурирующего воздействия органического растворителя слоем молекул ПАВ, как это показано на рис. 10, в. Микроэмульсии представляют собой универсальную микрогетеро-генную среду для ферментативных реакций практически все из нескольких десятков ферментов различных классов, изученных в микроэмульсионных системах, полностью сохраняют, а иногда [c.74]

Затруднений такого рода можно избежать, если использовать так называемые бездетергентные микроэмульсии, для образования которых вообще не требуется введения ПАВ. Бездетергентные микроэмульсии образуются в тройных системах типа гек-сан — изопропиловый спирт — вода или толуол — изопропиловый спирт — вода. При определенном соотношении компонентов вода в таких системах существует в виде сферических капель размером от 5 до 30 нм, стабилизированных адсорбированными на их поверхности молекулами изопропилового спирта. При растворении в бездетергентной микроэмульсии молекулы фермента оказываются включенными в водные микрокапли, как это показано на рис. 10, г, причем их каталитическая активность сохраняется. Для отделения фермента от реакционной смеси после завершения реакции можно просто изменить состав системы путем добавления одного из компонентов, в результате чего произойдет ее расслоение на водную и органическую фазы, содержащие, соответственно, фермент и продукт реакции. [c.75]