Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух

Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух

Динамика адсорбции полимерных ПАВ на основе Na-солей гуминовых кислот из водных растворов неэлектролитов на границе жидкость–газ определяется концентрацией и видом неэлектролита и может быть связана с объемными эффектами в таких растворах....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2008
Hauptverfasser: Хилько, С.Л., Файнерман, В.Б., Плевако, А.И., Жолоб, С.А.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2008
Schriftenreihe:Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76076
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух / С.Л. Хилько, В.Б. Файнерман, А.И. Плевако, С.А. Жолоб // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 579-584. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-76076
record_format dspace
spelling irk-123456789-760762015-10-28T17:07:15Z Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух Хилько, С.Л. Файнерман, В.Б. Плевако, А.И. Жолоб, С.А. Динамика адсорбции полимерных ПАВ на основе Na-солей гуминовых кислот из водных растворов неэлектролитов на границе жидкость–газ определяется концентрацией и видом неэлектролита и может быть связана с объемными эффектами в таких растворах. Динаміка адсорбції полімерних ПАР на основі Na-солей гумінових кислот з водних розчинів неелектролітів на межі поділу рідина–газ визначається концентрацією і видом неелектроліту та може бути пов’язаною з об’ємним ефектом у таких розчинах. The dynamics of the adsorption of polymer surfactants based on Na-salts of humic acids from aqueous non-electrolytes on the liquid–gas interface is governed by the concentration and kind of non-electrolyte and can be concerned with the volume effects in such solutions. 2008 Article Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух / С.Л. Хилько, В.Б. Файнерман, А.И. Плевако, С.А. Жолоб // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 579-584. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 68.03.Cd, 68.43.Mn, 82.65.+r, 82.70.Uv, 83.80.Hj, 83.80.Qr http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76076 ru Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Динамика адсорбции полимерных ПАВ на основе Na-солей гуминовых кислот из водных растворов неэлектролитов на границе жидкость–газ определяется концентрацией и видом неэлектролита и может быть связана с объемными эффектами в таких растворах.
format Article
author Хилько, С.Л.
Файнерман, В.Б.
Плевако, А.И.
Жолоб, С.А.
spellingShingle Хилько, С.Л.
Файнерман, В.Б.
Плевако, А.И.
Жолоб, С.А.
Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet Хилько, С.Л.
Файнерман, В.Б.
Плевако, А.И.
Жолоб, С.А.
author_sort Хилько, С.Л.
title Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух
title_short Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух
title_full Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух
title_fullStr Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух
title_full_unstemmed Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух
title_sort влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate 2008
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/76076
citation_txt Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух / С.Л. Хилько, В.Б. Файнерман, А.И. Плевако, С.А. Жолоб // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2008. — Т. 6, № 2. — С. 579-584. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv AT hilʹkosl vliânieneélektrolitovnadinamikuadsorbciisolejguminovyhkislotnagranicerazdelavodnyjrastvorvozduh
AT fajnermanvb vliânieneélektrolitovnadinamikuadsorbciisolejguminovyhkislotnagranicerazdelavodnyjrastvorvozduh
AT plevakoai vliânieneélektrolitovnadinamikuadsorbciisolejguminovyhkislotnagranicerazdelavodnyjrastvorvozduh
AT žolobsa vliânieneélektrolitovnadinamikuadsorbciisolejguminovyhkislotnagranicerazdelavodnyjrastvorvozduh
first_indexed 2025-07-06T00:32:59Z
last_indexed 2025-07-06T00:32:59Z
_version_ 1836855569891196928
fulltext 579 PACS numbers: 68.03.Cd, 68.43.Mn, 82.65.+r, 82.70.Uv, 83.80.Hj, 83.80.Qr Влияние неэлектролитов на динамику адсорбции солей гуминовых кислот на границе раздела водный раствор–воздух С. Л. Хилько, В. Б. Файнерман*, А. И. Плевако, С. А. Жолоб* Институт физико-органической химии и углехимии НАН Украины, ул. Р. Люксембург, 70, 83111 Донецк, Украина *Международный медицинский физико-химический центр, Киев, Украина Динамика адсорбции полимерных ПАВ на основе Na-солей гуминовых кислот из водных растворов неэлектролитов на границе жидкость–газ оп- ределяется концентрацией и видом неэлектролита и может быть связана с объемными эффектами в таких растворах. Динаміка адсорбції полімерних ПАР на основі Na-солей гумінових кислот з водних розчинів неелектролітів на межі поділу рідина–газ визначається концентрацією і видом неелектроліту та може бути пов’язаною з об’ємним ефектом у таких розчинах. The dynamics of the adsorption of polymer surfactants based on Na-salts of humic acids from aqueous non-electrolytes on the liquid–gas interface is gov- erned by the concentration and kind of non-electrolyte and can be concerned with the volume effects in such solutions. Ключевые слова: адсорбция, поверхностно-активные вещества, гумино- вые кислоты. (Получено 20 августа 2006 г.) 1. ВВЕДЕНИЕ Во многих технологиях, связанных с дисперсными системами, для регулирования процессов, происходящих на межфазных границах, часто используют смеси ПАВ. Для усиления эффективности ПАВ также применяют соПАВ — вещества, которые влияют на адсорб- ционную способность основного ПАВ. В качестве соПАВ использу- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2008, т. 6, № 2, сс. 579–584  2008 ІÌФ (Інститут металофізики ім. Ã. В. Êурдюмова ÍАÍ Óкраїни) Íадруковано в Óкраїні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 580 С. Л. ХИЛЬÊО, В. Б. ФАЙÍЕРÌАÍ, А. И. ПЛЕВАÊО, С. А. ЖОЛОБ ются различные вещества (кислоты, спирты, диолы, ÍПАВ, АПАВ, ÊПАВ) [1]. Соли гуминовых кислот (гуматы) проявляют поверхностную ак- тивность на границах раздела твердое тело–вода и масло–вода, что обусловливает возможность их применения в качестве химических добавок — регуляторов структурно-механических свойств различ- ных промышленных дисперсных систем [2–5]. Детальных исследо- ваний поведения этих соединений на границе раздела жидкость–газ и влияния на этот процесс каких-либо факторов в литературе нет. Цель работы — изучение динамики адсорбции Na-солей гумино- вых кислот (ПАВ) из их водного раствора на границе с воздухом и влияние на этот процесс добавок кислородсодержащих неэлектро- литов: низших спиртов (метанол, этанол, н-пропанол, изо-пропа- нол) и ацетона. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Образцы гуматов натрия экстрагировали из одной пробы бурого уг- ля Александрийского месторождения (Óкраина). Na-соли натив- ных и сульфированных гуминовых кислот (ПАВ) получали соглас- но [5]. Êонцентрацию неэлектролитов варьировали в диапазоне 0,2–20,0 об.%, концентрация ПАВ была постоянной, СПАВ0,76%. Динами- ку снижения поверхностного натяжения растворов (, мÍ/м) изме- ряли на тензиометре Lauda PVS 1 методом кольца Дю Íуи при тем- пературе t200,1С. Ошибка при измерении поверхностного на- тяжения одной серии растворов не превышала 0,1 мÍ/м. Получа- ли экспериментальные зависимости изменения поверхностного на- тяжения водных растворов гуматов натрия и их смесей с неэлектро- литами от времени: f(). Свойства растворов (воданеэлектро- лит) и (воданеэлектролитПАВ) были исследованы рефрактоме- трическим методом (рефрактометр ÓРЛ). Полученные зависимости изменения показателя преломления ( 20 Dn ) от концентрации неэлек- тролита представляли в дифференциальном виде: n/Сн/эf(Сн/э). Íа рисунке 1, а, б приведены изотермы адсорбции f() гуматов натрия из водных растворов этанола и н-пропанола при различных концентрациях Сн/э. Для метанола, изо-пропанола и ацетона харак- тер адсорбции аналогичен. Согласно данным математической обра- ботки, до некоторой концентрации неэлектролитов эти зависимо- сти с высокими значениями коэффициентов корреляции подчиня- ются экспоненциальному уравнению аbехр–/c, а при даль- нейшем увеличении Сн/э кривые f() описываются уравнением const (см. табл.). Изменение формы изотермы f() может являться следствием совместной адсорбции ПАВ и неэлектролитов, которые также сни- ВЛИЯÍИЕ ÍЕЭЛЕÊТРОЛИТОВ ÍА АДСОРБЦИЯ СОЛЕЙ ÃÓÌИÍОВЫХ ÊИСЛОТ 581 жают поверхностное натяжение системы (величины о в таблице — по данным [6]). Экспериментальные зависимости изменения по- верхностного натяжения от времени для смесей гуматов натрия и неэлектролитов заданной концентрации сравнивали с расчетными зависимостями f() для этих же смесей. В качестве теоретической модели использовали уравнение изо- термы адсорбции для смесей двух ПАВ, преобразованное для слу- чая смеси компонентов с различной молярной поверхностью [7, 8]. Оказалось, что для всех изученных систем при концентрациях не- электролита, превышающих некоторое значение, наблюдается су- щественное отклонение между расчетной и экспериментальной за- висимостями f(). В то же время при наименьших исследован- ных концентрациях неэлектролитов (Сн/э0,2 об.%) имеет место 40 46 52 58 0 3000 6000 t, c 1 2 3 4 40 46 52 58 0 2000 4000 t, c 1 2 3 4 а б Рис. 1. Динамика адсорбции гуматов натрия из раствора: а — вода–этанол, содержание этанола, об.%: 1 — 2,0, 2 — 4,0, 3 — 12,0, 4 — 14,0; б — вода– н-пропанол, содержание н-пропанола, об.%: 1 — 0,5, 2 — 1,0, 3 — 4,0, 4 — 6,0. ТАБЛИЦА. Изотермы адсорбции σf() гуматов натрия из водных рас- творов неэлектролитов. Диапазоны Сн/э, об.% Íеэлектролит σо, мÍ/м σаbехр–/с σconst С* ÊР, об.% Ìетанол 24,00 0,2–14,0 14,0 14,0 Этанол 24,05 0,2–12,0 12,0 10,0 Ацетон 26,26 0,2–10,0 10,0 10,0 изо-Пропанол 22,90 0,2–6,0 6,0 6,0 н-Пропанол 25,26 0,2–3,0 3,0 2,0 *Величины о относятся к чистым неэлектролитам. 582 С. Л. ХИЛЬÊО, В. Б. ФАЙÍЕРÌАÍ, А. И. ПЛЕВАÊО, С. А. ЖОЛОБ совпадение теоретических и экспериментальных кривых. Экспе- риментальные и расчетные кривые f() для растворов этанола и н-пропанола приведены на рис. 2, а, б. Для других неэлектролитов, рассматриваемых в этой работе, характер отклонений аналогичен. Такое отклонение может быть вызвано различными причинами. Согласно [7, 8], используемое уравнение автоматически учитывает неидеальность поверхностного слоя, способность молекул ПАВ пе- реориентироваться или образовывать кластеры в поверхностном слое. Единственный фактор, который не учитывает предложенная модель — это специфические взаимодействия между молекулами в смешанных адсорбционных слоях. Íесовпадение экспериментальных и расчетных кривых f() могут быть обусловлены взаимодействием между молекулами не- электролита и гуматов натрия (межмолекулярные водородные свя- зи), а также связано с возможными эффектами в растворах (во- данеэлектролитПАВ). Ìы попытались доказать наличие объемных эффектов в водных растворах неэлектролитов и ПАВ рефрактометрическим методом. Были получены дифференциальные кривые изменения значений показателя преломления растворов (вода–неэлектролит) и (вода– неэлектролит–ПАВ) от концентрации неэлектролитов (рис. 3, а, б — для этанола и н-пропанола; для других рассматриваемых здесь соединений вид таких кривых аналогичен). Известно, что вода представляет собой ассоциированную водо- родными связями жидкость, за счет чего в ее структуре имеются пустоты. Добавление небольших количеств (до 10 мол.%) неэлек- тролитов (низшие спирты, ацетон и др.) приводит к стабилизации структуры воды, что связывают с заполнением молекулами неэлек- 51 55 59 63 0 3000 6000 t, c 1 2 3 4 σ , м Н /м 53 57 61 65 0 3000 6000 t, c 1 2 3 4 σ , м Н /м а б Рис. 2. Экспериментальная зависимость f(τ) для водных растворов гу- мата натрия (1), а — вода–этанол (2); вода–этанол–гумат (4) и расчетная зависимость для водного раствора этанол–гумат (3), ССП2,0 об.%; б — растворов вода–н-пропанол (2), вода–н-пропанол–гумат (4) и расчетная зависимость для водного раствора н-пропанол–гумат (3), ССП0,5 об.%. ВЛИЯÍИЕ ÍЕЭЛЕÊТРОЛИТОВ ÍА АДСОРБЦИЯ СОЛЕЙ ÃÓÌИÍОВЫХ ÊИСЛОТ 583 тролита пустот в ее ажурном каркасе. Óвеличение концентрации неэлектролита более 10 мол.% приводит к резкому изменению структуры раствора, вследствие разрушения исходной структуры жидкой воды. Такие эффекты хорошо заметны по изменению раз- личных физико-химических свойств растворов в области критиче- ских концентраций неэлектролитов [9–11]. Зависимости изменения ряда физико-химических свойств вод- ных растворов неэлектролитов от концентрации неэлектролита (например, плотность, показатель преломления, диэлектрическая проницаемость, теплота смешения и др.) характеризуются наличи- ем экстремумов или «особых точек» при некоторых концентрациях неэлектролитов (СÊР), которые определяют переход от стабилиза- ции к разрушению структуры раствора. Для растворов низших спиртов и ацетона полученные нами значения СÊР совпадают с лите- ратурными данными [9–11]. В растворах (вода–неэлектролит– ПАВ) величины критических концентраций неэлектролитов (С * ÊР) существенно сдвигаются в сторону меньших значений (С * ÊРСÊР), что хорошо видно из рис. 3, а, б. Êроме того, для всех исследуемых систем было показано, что диапазоны концентраций неэлектроли- тов, при которых наблюдаются изменения формы изотермы ад- сорбции (переход от экспоненциального к линейному закону описа- ния кривой f()), и диапазоны концентраций неэлектролитов после достижения «особых точек» (С* ÊР) в растворах (вода– неэлектролит–ПАВ) совпадают (см. данные табл. и рис. 3, а, б). Экспериментальные данные позволяют предполагать, что суще- ствует взаимосвязь между динамикой адсорбции полимерных ПАВ и объемными эффектами в водных растворах неэлектролитов и ПАВ. Таким образом, было установлено, что динамика адсорбции Na- 0 0,0003 0,0006 0 5 10 15 20 25 30 c, об.% dn /d c 12 0 0,0005 0,001 0 4 8 12 с, об.% dn /d c 1 2 а б Рис. 3. Êривые Δn/ΔСн/эf(Сн/э) для растворов: а — вода–этанол (1) и вода–этанол–гумат натрия (2); б — вода–н-пропанол (1) и вода–н-пропа- нол–гумат натрия (2). 584 С. Л. ХИЛЬÊО, В. Б. ФАЙÍЕРÌАÍ, А. И. ПЛЕВАÊО, С. А. ЖОЛОБ солей гуминовых кислот может быть связана с объемными свойст- вами водных растворов неэлектролитов (низшие спирты и ацетон); закономерности адсорбции Na-солей гуминовых кислот из водных растворов неэлектролитов на границе с воздухом зависят от вида и концентрации неэлектролитов. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. J. M. Williams, Langmuir, 7, No. 7: 1370 (1991). 2. И. И. Лиштван, Í. Í. Êруглицкий, В. Ю. Третинник, Физико-химическая механика гуминовых веществ (Ìинск: Íаука и техника: 1980). 3. С. Л. Хилько, Е. В. Титов, Коллоид. журн., 57, № 6: 873 (1995). 4. С. Л. Хилько, Е. В. Титов, Журн. приклад. химии, 73, № 8: 1383 (2000). 5. С. Л. Хилько, Е. В. Титов, А. А. Федосеева, Коллоид. журн., 63, № 5: 706 (2001). 6. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества (Ред. А. А. Абрамзон, Е. Д. Щукин) (Ленинград: Химия: 1984). 7. V. B. Fainerman, R. Miller, and E. V. Aksenenko, Advances in Colloid and In- terface Science, 96: 339 (2002). 8. V. B. Fainerman and R. Miller, Tensid Surfactants Detergents, 38, No. 4: 224 (2001). 9. О. Я. Самойлов, Структура водных растворов электролитов и гидрата- ция ионов (Ìосква: АÍ СССР: 1957). 10. Ю. И. Íаберухин, В. А. Рогов, Успехи химии, 40, № 3: 369 (1971). 11. В. П. Белоусов, А. Ã. Ìорачевский, Теплоты смешения жидкостей: Спра- вочник (Ленинград: Химия: 1970).

Ähnliche Einträge