Адсорбционно-сольватный слой

Фактически же они обладают исключительно высокой устойчивостью, которая характеризуется временем существования эмульсии. Основной фактор, определяющий устойчивость нефтяных эмульсий,— наличие адсорбционно-сольватных слоев на поверхности глобул диспергированной воды. Эти слои, обладающие определенными структурно-механическими свойствами, препятствуют слиянию частиц и расслоению эмульсий. [c.38]

Наиболее важным фактором, определяющим устойчивость нефтяных эмульсий, является образование на поверхности капелек воды адсорбционно-сольватных слоев и повышение их структурно-механических свойств. От концентрации эмульгаторов — стабилизаторов [c.18]

В общем случае пептизация происходит под влиянием адсорбции дисперсионной среды или пептизаторов. Адсорбционные силы преодолевают более слабые силы сцепления между частицами, причем образующиеся адсорбционно-сольватные слои препятствуют коагуляции частицы. В результате пептизации гель может перейти в золь. [c.524]

Толщина аномального слоя нефти на границе с твердой фазой была впервые определена в работе [117]. В этой работе по величине раскрытия щели до и после фильтрации нефти определяли толщину граничного слоя, образуемого на поверхностях, ограничивающих щель. В результате установлено, что толщина граничного слоя для исследованной нефти на данной поверхности (органическое стекло) составляет 1 мкм. Исследованиями [136, 120] было установлено, что в зависимости от природы твердой подложки и компонентного состава нефти толщина граничного слоя может достигать 2—5 мкм. Причем толщина аномального слоя зависит от градиента давления вытеснения и величины радиуса капилляров. Поэтому в пористой среде с размером пор, соизмеримым с толщиной граничного слоя, адсорбционно-сольватные слои, обладающие аномальными свойствами, должны оказывать значительное влияние на процесс фильтрации. [c.97]

Для нефтесодержащих вод [10] характерно наличие двойного ионного слоя незначительной толщины, что объясняется присутствием в дисперсионной среде значительных концентраций электролитов. Наряду с электростатическим фактором устойчивости, относительно высокую агрегативную устойчивость нефтесодержащих вод следует объяснять наличием на поверхности частиц адсорбционно-сольватных слоев из молекул (в том числе дифильного строения) различных вешеств, находящихся в дисперсной фазе или дисперсионной среде. [c.59]

Как следует из данных табл. 4.2, для нефтесодержащих систем характерно наличие двойного слоя незначительной толщины, что объясняется значительной концентрацией электролитов в дисперсионной среде. Наряду с электростатическим фактором устойчивости относительно высокую агрегативную устойчивость нефтесодержащих вод можно объяснить наличием на поверхности частиц адсорбционно-сольватных слоев из молекул (в том числе дифильного строения) различных веществ, находящихся в дисперсной фазе или дисперсионной среде, и механических примесей. Наличие у частиц дисперсной фазы собственного электрического заряда объясняет их поведение во внешнем электрическом поле. [c.67]

Центральная роль в теории НДС отводится представлениям о существовании дисперсных частиц, или структурных единиц, различного типа. Особенностью последних, в отличие от дисперсных частиц классических дисперсных систем, является то, что они формируются в нефтяных системах, состоящих из большого числа компонентов, в том числе гомологов, относящихся к различным классам органических соединений с мало различающимися потенциалами межмолеку-лярного взаимодействия. Поэтому существование совокупности молекул с близкими потенциалами меж-молекулярного взаимодействия как единого целого в виде структурных единиц находится в сильной зависимости от внешних условий (температуры, давления, изменения состава дисперсионной среды и т. д.). Внутреннее строение структурных единиц, состоящих из ядра и примыкающего к нему адсорбционно-сольватного слоя, также имеет свои особенности, заключающиеся в условности границ раздела между ядром, адсорбционно-сольватным слоем и дисперсионной средой. Под влиянием внешних условий происходит экстремальное изменение размеров ядра и адсорбционно-сольватного слоя структурных единиц НДС, что проявляется через соответствующее экстремальное изменение макросвойств НДС и, несомненно, влияет на результаты их технологической переработки. Отметим, что в отличие от принятой в настоящее время технологии предлагаемая физико-химическая технология, обеспечивающая интенсификацию как недеструктивных, так и деструктивных технологичес- [c.7]

Па рис. 8 приведены различные модели ССЕ, соответствующие ассоциату, кристаллиту, пузырьку, поре. ССЕ характеризуется во всех случаях геометрическими размерами радиусом ядра г, толщиной адсорбционно-сольватного слоя 1г и их отно-шепнем /г/г. ССЕ может иметь более или менее постоянные раз- [c.76]

На характеристику адсорбционно-сольватного слоя, кроме радиуса ядра и величины его силового поля, оказывают влияние состав дисперсионной среды, температура, наличие ПАВ. [c.78]

Возрастание размеров происходит до тех пор, пока не произойдет прорыв адсорбционно-сольватного слоя, и в результате [c.78]

В результате исследования структурно-механических свойств адсорбционных слоев установлено, что толщина новерхностного слоя в битумах может меняться от 10 до 5 мкм при увеличени их прочности [125]. Характеристики адсорбционно-сольватных слоев в битумах зависят от полярности образующих их компонентов. [c.79]

Другими словами, при значительных искривлениях поверхности ССЕ, независимо от агрегатного состояния ядра, в слое протекают ироцессы, аналогичные происходящим на поверхности твердых катализаторов. Но каталитический эффект ослабляется по мере перехода от твердых поверхностей к жидким и далее к газам. Этот эффект на поверхности пузырьков близок нулю. Наличие значительных адсорбционно-сольватных слоев может [c.82]

В процессе сгорания топлив (в двигателях, котельных установках) важное значение имеет скорость горения. Поскольку перед сгоранием топлива переходят обычно из жидкого в парообразное состояние (через стадию дисперсного состояния),большое значение имеет продолжительность жизни возникающих из жидкой фазы ССЕ. Если она больше, чем период сгорания, то регулирование процесса горения возможно при условии управления размера.ми (поверхностью горения) дисперсных частиц, в том числе и толщиной адсорбционно-сольватного слоя. [c.83]

При См в = Р—Ж наступает Лтш/гтах — первое экстремальное состояние рост размера ядра происходит самопроизвольно под влиянием Смм / Р—Ж) — 1 до такого значения, при котором наблюдается прорыв адсорбционно-сольватного слоя и начинается процесс дезагрегирования ССЕ. При первом экстремальном состоянии система наполнена в наименьшей степени зародышами. [c.90]

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]

По мере перехода из молекулярного в свободно-дисперсное, а затем и в связно-дисперсное состояние непрерывно изменяется структурно-механическая прочность. На первом этапе формирования первичных ССЕ толстые адсорбционно-сольватные слои, а также отсутствие связи между ССЕ обусловливает свойства НДС сравнительно низкую механическую прочность, структурную вязкость, высокую кинетическую устойчивость. Низкая механическая прочность НДС обусловлена тем, что силы ММВ в дисперсных частицах действуют через адсорбцион- [c.128]

Механическая прочность НДС в зависимости от интенсивности внешних воздействий в маловязких дисперсионных средах имеет экстремальный характер, обусловленный аналогичным изменением радиуса ядра ССЕ. По прочности связей между ССЕ в зависимости от вида экстремального состояния НДС могут быть разделены на два типа НДС с коагуляционными и фазовыми контактами. I тип — обратимые НДС, в которых ССЕ находится в первом экстремальном состоянии (Гт.п) и по классификации П. А, Ребиндера образуют между собой коагуляционные контакты. По мере перехода ССЕ из I во П экстремальное состояние происходит агрегирование ядер ССЕ, уменьшение поверхностного натяжения на поверхности ядра и соответственно толщин адсорбционно-сольватного слоя, [c.129]

При Гэ = Гт Уа = 1—система агрегативно устойчива агрега-тивная устойчивость объясняется адсорбцией иа поверхности ядер ССЕ поверхностно-активных веществ с формированием вокруг ядер адсорбционно-сольватных слоев значительной толщины. [c.131]

Химические превращения в НДС в определенной степени обусловлены физическими процессами, происходящими на поверхности ядра ССЕ. Ю. С, Липатовым и его школой [124] показано экстремальное изменение толщины адсорбционно-сольватного слоя эпоксидной с.молы ЭД-5 в растворе диметилформамида на поверхности частиц стеклянного порошка. Динамика толщины адсорбционно-сольватного слоя в зависимости от внешних воздействий находится в согласии с теоретическими выводами, изложенными на стр. 109. Адсорбционно-сольватный слой, как реально существующий объект, обладает толщиной и характеризуется поверхностной энергией, значение которой в зависимости от природы веществ и толщины слоя может колебаться и широких пределах. Под действием поверхностной энергии ад- [c.151]

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]

При внешних воздействиях на твердое тело (например, кокс) на первом этапе разрушения формируются микротрещины. На поверхности микротрещин образуется адсорбционно-сольватный слой, который в результате капиллярных эффектов снижает прочность тела (эффект Ребиндера). Вполне естественно, что развитие микротрещин, как элементов новой фазы, сопровождается изменением толщины адсорбционно-сольватного слоя на поверхности трещины и ослаблением действия эффекта Ребиндера. Наличие адсорбционно-сольватного слоя на поверхности трещин не только помогает разрушить материал, но и стабилизирует дисиерсное состояние, так как формирующийся адсорб- [c.64]

Итак, ССЕ, образованная из молекул н-алканов за счет дис-иерсионных взаимодействий в условиях кристаллизации из раствора или расплава, представляет собой ассоциат с параллельной укладкой молекул, способный самостоятельно существовать в равновесных условиях. При этом склонность молекул к ассоциации возрастает по мере перехода к высокомолекулярным н-алканам. Ядро ССЕ, образованной молекулами высокомолекулярных н-алкаиов, отличается большой упорядоченностью по сравнению с сольватным слоем. Обладающие большой подвижностью и меньшим поверхностным натяжением низкомолекулярные н-алканы концентрируются в адсорбционно-сольватном слое ССЕ. [c.74]

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]

Обобщая случаи адсорбции и абсорбции (твердое тело — газ, раствор — газ, твердое тело — раствор), следует сказать, что во всех случаях формируются адсорбционно-сольватные слои различной толщины (от MOHO- до полислоя). В одних случаях адсорбционно-сольватные слои образуются с внешней стороны (пузырек, ассоциат, кристаллит), в других — с внутренней (поры, трещины). [c.81]

Толщина адсорбционно-сольватного слоя h зависит от природы ядра, кривизны его поверхности и качества дисперсионной среды. В одной и той же дисперсионной среде при равных значениях размера ядра (r = onst) h растет в ряду газ жид- [c.81]

При изменении внешними воздействиями баланса сил в НДС представляется возможным в широких пределах (от к мопослоя до к иолислоя) регулировать геометрические размер . адсорбционно-сольватных слоев. [c.82]

Избирательный переход в результате внешних воздейств1 Й соединений из дисперсионной среды в адсорбционно-сольватный слой и, наоборот, приводит к перераспределению углеводородов между фазами, что имеет важное значение для практикн. [c.82]

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]

Рпс. 18. Баланс сил, действующих в ядре (а), адсорбционно-сольватном слое (б) и днснерснонной среде (в) [c.89]

На ССЕ в дисперсионной среде действуют три силы силы межмолекулярного взаимодействия (Р) и отталкивания (Ж) молекул в ядре, а также сила межмолекулярного взаимодействия в дисперсионной среде (Смма). Соотношение этих сил определяет состояние СС1 . Если Р—Ж—С м в>0, то в системе происходит формирование ядра ССЕ при одновременном снижении толщины адсорбционно-сольватного слоя. При Р—Ж—Сммв<0 происходит обратная картина — уменьшение радиуса ядра г и увеличение толщины к. Постоянное значение г к к достигается при равенстве баланса сил в системе (рис. 18). Таким образом, регулированием баланса сил представляется возможным управлять размерами составных частей ССЕ (ядра и адсорбционно-сольватного слоя). При таком подходе к НДС возникает необходимость введения новых понятий растворяющая сила — РС, диспергирующая сила — ДС, агрегирующая сила — АС. Например, РС соответствует той величине внешнего воздействия, которая [c.89]

Если разность Р—Ж) положительна, то адсорбционно-сольватный слой формируется с наружной стороны ядра ССЕ, а если она отрицательна, то — с внутренней (поры, капилляры). Силы, действующие в ядре (С а—Р + Ж) и адсорбциоппо-сольватном слое (Р—Ж), обусловливают геометрические размеры составляющих ССЕ /" и /1. В момент равновесия сумма сил, действующих извне, равна Сммв. Из анализа формулы (11) вытекает следующее. [c.90]

Все методы, основанные на кинетических свойствах частиц, позволяют определять размеры ядер дисперсных частиц вместе с адсорбционно-сольватными слоями. Дифракционные методы анализа связаны с различием рассеивающей илотности дисперсной фазы и дисиерснонной среды и, по-видимому, должны дать возможность раздельного определения размеров ядра и адсорбционно-сольватного слоя. Однако такие работы не ироводились. В общем случае наиболее полная информация будет получена только ири комбинировании различных методик. [c.105]

Па рис. 29 приведена динамика изменения размеров ССЕ в газообразной и жидкой дисперсионных средах (а) и для дисперсных структур с твердой дисперсионной средой (б). В первом случае изменение радиуса ядра и толщины адсорбционно-сольватного слоя ССЕ происходит ио экстремальной и антибат-ной зависимости, во втором — радиус пор постоянен, по экстремальной зависимости меняется толщина адсорбционно-сольватного слоя на поверхности поры. [c.113]

Явление полиэкстремального изменения размеров ядра и адсорбционно-сольватного слоя ССЕ лежит в основе теории регулируемых фазовых переходов. [c.113]

На рпс. 31 показана зависимость усредненного размера и физико-химических свойств ССЕ в мазуте западно-сибирской нефти от количества активирующей (модифицирующей) добавки— экстракте 111 фракции (по данным И. Н. Афанасьевой) [171J. Размеры ССЕ измеряли адсорбционно-ситовым методом фракционирования 25%-й пробы мазута в бензоле последовательно на восьми образцах силикагелей в порядке возрастания размера их пор от 2,2 до 60 нм на колонках высотою 1 м и внутренним диаметром 0,015 м. Аналогичные экстреграммы вида концентрация — размер , по данным того же автора на том же сырье, но с использованием других методов измерения ССЕ (кондуктометрический) приведены на рис. 32. Из экстреграмм рис. 32 видно, что во всех случаях наблюдается экстремальная зависимость усредненного размера ССЕ от количества добавки. Оптимальной концентрацией добавки экстракта для достижения критических размеров ядра ССЕ и адсорбционно-сольватного слоя является 2,0%. Этот метод установления экстремального состояния НДС по зависимости вида концентрация — размер информативен, однако очень сложен и трудоемок и не всегда доступен для заводских лабораторий. [c.115]

К сожалению, в настоящее время исследователи и npoeivTii-ровщики под температурой фазового перехода ири заданном давлении, например, в процессе кипения подразумевают не ту температуру, при которой фактически он начинается (при rmin), а при которой переход завершается (гтах). В этих случаях в расчетах не учитывается возможность изменения размеров дисперсных частиц, что влияет на физико-химические свойства и в конечном счете на выход и качество получаемых нефтепродуктов. Однако следует отметить, что не все различия в поведении дисперсных систем можно объяснить только размерами дисперсных частиц, особенно тогда, когда частицы находятся в коллоиднодисперсном состоянии и обладают адсорбционно-сольватными слоями значительной толщины, свойства которых вносят свой вклад в физико-химические свойства НДС. [c.122]

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]

Отсюда следует, что адсорбционно-сольватный слой на иоверхности ядра обогащается адсорбируемым веществом, или толщина слоя к увеличивается, если йо1с1С имеет отрицательное значение. Другими словами, к растет тогда, когда увеличение концентрации данного компонента в растворе приводит к уменьшению поверхностного натяжения на поверхности ядра. В общем случае в дисперсных системах стремление к уменьшению [c.124]

Количество энергии, которое необходимо затратить, чтобы сформировать единицу новой поверхности (иузырька), называют удельной поверхностной энергией. Поверхностное натяжение вызывает особое состояние адсорбционно-сольватного слоя ССЕ. Оно стягивает объем капли, пузырька, создавая как бы упругую оболочку, придает им определенную форму (например, сферическую), препятствует распаду и слиянию ядер ССЕ друг с другом. [c.125]

Таким образом, для диспергированных частиц поверхностное натяжение на границе ядра с адсорбционно-сольватным слоем весьма велико, что усиливает роль поверхностных явлений, приводящих к формированию вокруг ядра адсорбционносольватного слоя значительной толщины. [c.127]

Под кинетической устойчивостью НДС понимают способность ее чает1щ удерживаться во взвешенном состоянии иод влиянием броуновского движеиия устойчивому состоянию способствуют также адсорбционно-сольватные слои значительной толщины вокруг дисперсных частиц, повышенная вязкость дисперсионной сред1л и некоторые другие факторы. [c.130]

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]