CC BY
1
ТЕХНОЛОГ1Я ЛЕГКО1 I ХАРЧОВО1 ПРОМИСЛОВОСТ1
УДК 665.23 https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.202L2.12
ОС. КОНДЯ
Херсонський нацiональний технiчний унiверситет
ORCID: 0000-0001-5920-2406 О.Я. СЕМЕШКО
Херсонський нацiональний техшчний унiверситет
ORCID: 0000-0002-8309-5273
Ю Г. САРШеКОВА
Херсонський нацiональний технiчний унiверситет
ORCID: 0000-0001-6430-6509 Т.С. АСАУЛЮК
Херсонський нацюнальний технiчний унiверситет
ORCID: 0000-0001-5961-6895 НС. СКАЛОЗУБОВА
Херсонський нацiональний технiчний ушверситет
ORCID: 0000-0001-6048-4068
ДОСЛ1ДЖЕННЯ СТАБ1ЛЬНОСТ1 ЕМУЛЬС1ЙНИХ СИСТЕМ П1Д ВПЛИВОМ
ЕЛЕКТРОЛ1Т1В ЛУЖНИХ МЕТАЛ1В
Зростання конкуренцп на ceimoeoMy ринку стимулюе товаровиробниюв вживати 3axodie щодо збшьшення ефективностi виробництва i MiHiMi3a^i витрат. Видобуток вовняного жиру з промивно'1' води е не тшьки однiею i3 стадш очищення стiчноi води, а й прикладом повно'1' переробки сировини. Вовняний жир е сировиною для отримання цнно'1'речовини - ланолту, яку використовують в косметичнш, харчовш та фармацевтичнш промисловостi.
Застосування нових технологш промивання вовни з використанням синтетичних поверхнево-активних речовин активгзуе питання щодо розробки нових i модифкацп кнуючих технологш жировидобування. Можливим вaрiaнтом модифкацП зaгaльновiдомоi флотацтно-сепарацшно'1' технологи е застосування солей лужних метaлiв, як мають комбшовану дiю. Вони зменшують агрегативну стшюсть емульсИ шляхом стискання дифузшного шару подвшного електричного шару частинок жиру.
Мжроскотчним методом встановлено, що до^джувана емульсiя полiдисперснa, осюльки мае вiдмiнностi серед значень середньочисельного та середньомасового дiaметрiв - 2,24 мкм та 4,96 мкм вiдповiдно. Результати визначення фракцшного складу показали, що частинки вовняного жиру розмiром до 4 мкм складають 91,5% усiх часточок, а на 1% найкруптших частинок, розмiри яких становлять 6-11 мкм, припадае 28,9% маси дисперсно'1' фази.
В ходi роботи визначали дзета-потенщал мжрофоретичним методом, як показник стaбiльностi емульсп. Визначено, що використання електролiтiв лужних метaлiв знижуе агрегативну стшюсть емульсп, яка стабтзована атонною поверхнево-активною речовиною - сульфанолом. Встановлено, що вна^док впливу концентрацтного та геометричного (розмiр катюну) фaкторiв у дiaпaзонi концентрацш електролiтiв 0-50 г/л е доцшьним застосування хлоридiв лужних метaлiв, осюльки вони призводять до кращих результaтiв змiни дзетa-потенцiaлу.
Результати до^дження тдтверджують можливiсть застосування даних електролiтiв для модифжацП кнуючо'1' технологи отримання вовняного жиру.
Ключовi слова: вовняний жир, агрегативна стшюсть, дзета-потенщал, дисперстсть, коaгуляцiя.
О С. КОНДЯ
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0001-5920-2406 О.Я. СЕМЕШКО
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0002-8309-5273 Ю.Г. САРИБЕКОВА
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0001-6430-6509 Т.С. АСАУЛЮК
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0001-5961-6895 Н.С. СКАЛОЗУБОВА
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0001-6048-4068
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ЭМУЛЬСИОННЫХ СИСТЕМ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
Возрастание конкуренции на мировом рынке стимулирует товаропроизводителей принимать меры по увеличению эффективности производства и минимизации расходов. Добыча шерстного жира из промывной воды является не только одной из стадий очистки сточной воды, но и примером полной переработки сырья. Шерстный жир является сырьем для получения ценного вещества - ланолина, который используется в косметической, пищевой и фармацевтической промышленности.
Применение новых технологий промывки шерсти с использованием синтетических поверхностно-активных веществ активизирует вопрос о разработке новых и модификации существующих технологий жироизвлечения. Возможным вариантом модификации существующей флотационно-сепарационной технологии является применение солей щелочных металлов, которые имеют комбинированное действие. Они уменьшают агрегативную устойчивость эмульсии путем сжатия диффузного слоя двойного электрического слоя частичек жира.
Микроскопическим методом установлено, что исследуемая эмульсия полидисперсна, поскольку имеет различия среди значений среднечисленного и среднемассового диаметров - 2,24 мкм и 4,96 мкм соответственно. Результаты определения фракционного состава показали, что частицы шерстного жира размером до 4 мкм составляют 91,5% всех частиц, а на 1% крупных частиц, размеры которых составляют 6-11 мкм, приходится 28,9% массы дисперсной фазы.
В ходе работы определяли дзета-потенциал микрофоретическим методом, как показатель стабильности эмульсии. Определено, что использование электролитов щелочных металлов снижает агрегативную устойчивость эмульсии, которая стабилизирована анионным поверхностно-активным веществом - сульфанолом. Установлено, что в результате действия концентрационного и геометрического (размер катиона) факторов в диапазоне концентраций электролитов 0-50 г/л целесообразно применение хлоридов щелочных металлов, поскольку они приводят к лучшим результатам изменения дзета-потенциала.
Результаты исследований подтверждают возможность применения данных электролитов для модификации существующей технологии получения шерстного жира.
Ключевые слова: шерстный жир, агрегативная устойчивость, дзета-потенциал, дисперсность, коагуляция.
O.S. KONDIA
Kherson National Technical University
ORCID: 0000-0001-5920-2406 O.Ya. SEMESHKO
Kherson National Technical University
ORCID: 0000-0002-8309-5273 Yu.G. SARIBYEKOVA
Kherson National Technical University
ORCID: 0000-0001-6430-6509 T.S. ASAULYUK
Kherson National Technical University
ORCID: 0000-0001-5961-6895 N.S. SKALOZUBOVA
Kherson National Technical University
ORCID: 0000-0001-6048-4068
RESEARCH OF THE INFLUENCE OF ALKALI METALS ELECTROLYTES ON STABILITY OF WOOL GREASE EMULSION IN WASHED WATER
Increased competition in the world market stimulates manufacturers to take measures to increase production efficiency and minimize costs. Extraction of wool grease from wash water is not only one of the stages of waste water purification, but also an example of complete processing of raw materials. Wool grease is a raw material for obtaining a valuable substance - lanolin, which is used in the cosmetic, food and pharmaceutical industries.
The use of new technologies for washing wool with the use of synthetic surfactants activates the issue of developing new and modifying existing technologies for grease extraction. A possible modification of the existing flotation and separation technology is the use of alkali metal salts, which have a combined effect. They reduce the aggregate stability of emulsion by compressing the diffuse layer of electrical double layer of grease particles.
By microscopic method, it is determined that investigated emulsion is polydisperse, as it has differences between the values of average number and average mass diameters - 2,24 ¡m and 4,96 ¡m, respectively. The results of determination the fractional composition are showed that wool grease particles up to 4 ¡m constitute 91.5% of all particles, and 1% of the largest particles, whose dimensions are 6 - 11 ¡m, account for 28.9% of the mass of dispersed phase.
In the course of research, the zeta-potential was determined by the microphoretic method, as an indicator of emulsion stability. As a result of the work, it was established that the use of alkali metal electrolytes reduced the aggregate stability of emulsion, which was stabilized by an anionic surfactant - sulfanol. Due to the influence of concentration and geometric (cation size) factors in the range of electrolyte concentrations of 5 - 50 g/l, it is advisable to use alkali metal chlorides, since it leads to better results of changing the zeta-potential.
The results of the study confirm the possibility of using these electrolytes to modify the existing technology of wool grease extraction.
Key words: wool grease, aggregative stability, zeta-potential, dispersion, coagulation.
Постановка проблеми
Розвиток xiMiHRHx технологш та нерiвномiрний розподш фшансових ресурав спричинили збшьшення попиту на дешеву текстильну продукцш i3 штучних волокон. Зменшення потреби у вовш призвело до економiчниx втрат шдприемств ще! галуз^ За таких умов зросла актуальшсть питання рацюнального використання сировини у виробницга з метою тдвищення конкурентоспроможносп шдприемств [1]. Пвдвищити рентабельшсть переробки вовни можливо вилученням з промивно!' води цшного компоненту - вовняного жиру. Класична флотацшно-сепарацшна технолопя вилучення жиру добре вивчена для промивно! води, отримано! з використанням мильно-содового розчину [2]. Однак, на даний час для первинно! обробки вовни використовують синтетичш поверхнево-активш речовини (ПАР). 1х застосування полегшуе процес очищения вовни ввд забруднень жирового та мшерального походження з утворенням стшких багатофазних систем, у яких ПАР часто виступають стабшзаторами частинок жиру. Так емульсшш системи надзвичайно важко зруйнувати, через це постае необхщшсть пошуку шляxiв штенсифжацп процеав вилучення вовняного жиру iз стабшзованих гетерогенних систем.
AH^i3 останшх дослвджень i публжацш
Протягом останнього часу тдвищення ефективносп теxнологi! вилучення вовняного жиру з промивно! води дослщжуеться у двох напрямах:
1) розробка нових технологш промивання вовни, заснованих на шновацшних методах;
2) модифiкацiя юнуючо! класично! флотацiйно-сепарацiйно!' технологи.
Серед нових технологш вщоме застосування ультразвукового випромiнювання. Така теxнологiя представляе собою обробку вовни без використання реагенпв в каскащ проточних реакторiв, як1 оснащеш трубчатими випромiнювачами. В процесi кавггаци ввдбуваеться iнтенсифiкацiя промивання вовни. Подальша коагуляцiя жиру вiдбуваеться в холодильнш камерi, куди подають отриману емульсш. Для очищення жирово! фази використовують центрифуги та мембранш фiльтри [3].
Як альтернативний споаб вилучення вовняного жиру запропоновано використання методу електродiалiзу у троьхкамерному апаратi. Всерединi розташовуються анодна, а по краях - двi катоднi камери, як1 мютять розчини лугу у концентрацi!' 40 г/л. Пвд впливом струму на електродах спостерiгаеться видiления газу та утворення пiни, що мiстить жир. При цьому вщдшення жиру з промивних вод перевищуе 90% при 40 хв. обробки [4].
Зазначеш технологи мають ряд недолiкiв:
1) вщсутшсть iнформацi! щодо впливу струму на яшсний склад промивно! води;
2) вщсутшсть iнформацi!' щодо можливосп використання рiзниx типiв ПАР;
3) необхщшсть витрат на повну або часткову замiну обладнання, його впровадження та пiдготовку персоналу до нових технолопчних процесiв;
4) поява небезпечних умов пращ - видшення вибухонебезпечних газiв пiд час електролiзу.
Перспективним напрямом дослiдження являеться удосконалення юнуючо! теxнологi!, засновано!
на роздiленнi емульсп пiд дiею вiдцентровиx сил. При цьому тдвищення ефективносп жировидобування вщбуваеться внаслiдок впливу на дисперсiйне середовище - воду - шляхом змши фiзичниx показник1в (густина, в'язк1сть), та частинок дисперсно! фази - вовняного жиру -шляхом зменшення !х агрегативно! стшкосп, та як наслiдок розмiрiв частинок жиру.
Осадово-екстракцiйний метод вилучення жиру, заснований на використанш коагулянпв, не знайшов широкого застосування у промисловосп через складну теxнологiю вилучення жиру з осаду [5].
Вщомо, що додавання електролiтiв з полiвалентними iонами до лiофобних золiв зменшуе !х стiйкiсть та призводить до коагуляцп [6]. Однак при введенш таких речовин у промивну воду вщбуваеться осадження дисперсно! фази, в першу чергу, за рахунок утворення нерозчинних сполук полiвалентного катiону електролиу та залишшв жирних кислот - продукпв гiдролiзу вовняного жиру або компоненпв, яш входять до складу миючих засобiв [7]. З огляду на це бiльш перспективним напрямом дослiдження е застосування електролiтiв, яш зменшують стiйкiсть емульсп, але не взаемодшть з компонентами промивно! води та не утворюють осадiв.
Формування мети дослвдження
Метою дано! роботи е вивчення впливу солей лужних металiв на агрегативну стiйкiсть емульсп вовняного жиру у промивнiй вод^ отриманiй iз застосуванням синтетично! ПАР - сульфанолу.
Викладення основного MaTepi&^y дослiдження
Низька ефективнiсть вилучення вовняного жиру iз промивно! води методом центрифугування пояснюеться тим, що значна кшьшсть частинок дисперсно! фази (жиру) мае розмiри менше 1 мкм та при цьому стабiлiзованi ПАР [8]. Стшшсть таких гетерогенних систем пояснюеться адсорбщею ПАР на поверхш роздiлу фаз, зменшенням поверхневого натягу та виникненням додаткового електростатичного фактору стабшзацп. Орiентованi у дисперсiйне середовище гiдрофiльнi групи, що входять до складу ПАР, сприяють утворенню на поверхш частинок подвшного електричного шару. При застосуванш миючих засобiв заряд потенщалвизначальних iонiв на поверхнi частинки визначаеться типом iонактивно! ПАР, яка адсорбуеться на !! поверхнi. Так анюнактивш ПАР створюють негативний заряд, катюнактивш -позитивний, при застосуванш амфотерних ПАР заряд залежить ввд показника рН. Протиiони в просторi розташованi нерiвномiрно: iснуе адсорбцiйний шар з максимальним вмiстом протиiонiв, який досить щiльно прилягае до поверхш потенщалвизначальних юшв, i дифузiйний шар, в якому концентрацiя протиiонiв зменшуеться зi збiльшенням вiдстанi вiд поверхш частинки до значения концентрацi!, що дорiвнюе концентрацi! в розчинi.
Показником стабшьносп гетерогенно! системи е значення Z-потенщалу - потенцiалу на шсп розриву дифузiйного шару пiд час руху частинки. Зменшення абсолютного значення даного показника нижче 30 мВ сввдчить про низьку стiйкiсть гетерогенно! системи [9]. Отже, шляхом визначення Z-потенцiалу емульсiйних систем з додаванням солей лужних металiв можливо охарактеризувати вiдповiдну емульсiйну систему з погляду !! агрегативно! стiйкостi.
На першому еташ роботи було дослщжено дисперснiсть вихiдно! емульсiйно! системи. Дослщженню пiдлягала промивна вода, отримана шсля очищення мериносово! вовни. Промивання вовни проводили розчином iз вмiстом сульфанолу 1 г/л при температурi 55°С. Для видалення осаду та мщел ПАР отриману емульсiю центрифугували протягом 30 с зi швидк1стю 500 об./хв. Вмют вовняного жиру у дослщжуванш емульсi!, визначений шляхом екстракци петролейним етером в апарат Сокслета [10], становив 5,6 г/л.
Дисперсшсть вихщно! емульсiйно! системи вивчено за мiкрофотографiями, отриманими за допомогою мжроскопа Optima Discoverer 40x-1280x з камерою. При цьому було визначено наступш параметри дослiджувано! емульсi!: середньочисельний дiаметр dn, середньомасовий дiаметр dw, полщисперсшсть П, масовий вмiст кожно! фракцп AQwi, к1льк1сний вмiст кожно! фракцп AQni [11]. Розрахунки проводили за формулами (1-5):
dn= 2 'd, ((1)
i
де щ - к1льк1сть частинок i-о! фракцi!; di - дааметр частинок i-о! фракцi!, мкм.
— ni • df
dw = 2—-f • di; ((2)
i 2П • df ((2)
i
п=ir; ((3)
d.
n • d
•lOO; ((4)
2 n • df U4)
n
Q = =i- •ioo. 2 n
i
Результати дисперсiйного аналiзу вихiдноi емульсii вовняного жиру представлен в табл. 1.
Таблиця 1
Характеристика дисиерсио'1 фази - вовняного жиру в ирочивиш водi
Показник Значения
Середньочисельний дiаметр с1п, мкм 2,24
Середньомасовий дiаметр с1№, мкм 4,96
Полiдисперснiсть П 0,451
Отриманi данi (табл. 1) показують, що вихiдна емульсiйна система характеризуеться рiзними значениями середньочисельного та середньомасового дiаметрiв - 2,24 мкм та 4,96 мкм вiдповiдно. У дослщжуванш емульсп вiдбулась часткова коагуляцiя частинок жиру внаслщок впливу вiдцентрових сил. Це сприятиме штенсифжацп процесу коагуляцп, оск1льки частинки бiльшого розмiру внаслщок гравiтацiйних сил будуть мати бшьшу к1нетичну енергiю при зiштовхуваннi з шшими частинками. Крiм того, встановлено, що отримана гетерогенна система не е монодисперсною, осшльки мае показник полщисперсносп 0,45.
На основi отриманих даних побудовано кривi к1льк1сного та масового розпод^ частинок дисперсно! фази - вовняного жиру, яш представлено на рис. 1, 2.
60
50
, 40
130
н о
20
т
10
4 5 6 7 Розмiр частинок, мкм
10
11
Рис.1. Кшьшсний розподш часток жиру за фракщями в ирочивиш водi:
у = 4972 • 0,00971 • х
3,828
Я2 = 0,999 , ^ = 0,857
На рис. 1 показано кшьшсний розподш частинок жиру за фракщями. Найбшьша к1льк1сть частинок вовняного жиру знаходиться серед фракцш, розмiри яких сягають 1-2 мкм - 48,1% та 2-3 мкм -24,2%. При цьому кшьшсть частинок з розмiрами 3-4 мкм складае 12,0%, а до 1 мкм - 7,2%. Таким чином, частинки розмiром до 4 мкм складають 91,5% вш уае! кiлькостi i при таких крупних розмiрах на емульсш не впливае броунiвський рух як стабшзуючий фактор. Коло!дна стабiльнiсть дослщжувано! емульсi! пояснюеться наявнiстю адсорбцiйного шару ПАР на поверхш жирових частинок.
25
20
15
р ф
т с
т
10
1
2
3
7
8
9
10
456 Розмiр частинок, мкм
Рис. 2. Масовий розподш часток жиру за фракщями в ирочивиш водг
-0,1506 +1,848 • х
у =-5
1 - 0,4817 • х + 0,0814 • х2
11
Я2 = 0,997 , Я2 = 0,56
2
0
0
1
2
3
8
9
1
5
0
На рис. 2 показано масовий розподш частинок, коли порiвнюeться маса (об'ем) певно! фракцп дисперсно! фази з масою всього жиру у гетерогеннш система Збiльшення лiнiйних розмiрiв частинок дисперсно! фази суттево впливае на масовий розподiл, оск1льки значения об'ему мае кубiчну залежнiсть вщ лiнiйного розмiру. Для дослiджуваного зразка встановлено, що найбiльша за шльшстю фракцiя - 1-2 мкм складае лише 6,3% вiд всiе! маси вовняного жиру. Пiк масового розпод^ фаз являеться бiльш гладким порiвняно з к1льк1сним розподiлом, що сввдчить про бiльш рiвномiрний розподiл маси жиру за фракщями. Найбiльше вовняного жиру за масою зосереджено у фракцп з розмiрами 3 -4 мкм.
Шсля зютавлення результатiв шльшсного i масового розпод^ часток жиру (рис. 1, 2) встановлено, що на 1% часток вовняного жиру, розмiри яких становлять 6-11 мкм, припадае 28,9% маси дисперсно! фази. Вся шша маса жиру розподшена мiж фракцiями з розмiрами менше 6 мкм.
Збiльшення маси i об'ема частинки вовняного жиру сприяють збiльшенню сили тяж1ння до не! шших часток, що знаходяться поруч, та збшьшують к1нетичну енергiю внаслщок зростання сили Архiмеда. В нашому випадку емульсiя залишаеться стабiльною, осшльки стабiлiзована ПАР, а велике значення середньомасового дiаметра обумовлено наявнiстю невелико! шлькосп великих агрегатiв.
Пiсля визначення дисперсностi вихiдно! системи було вивчено вплив електролтв на !! стшшсть. Це дозволить оцiнити можливiсть застосування цього методу для iнтенсифiкацi! вилучення вовняного жиру з промивно! води без небажаного хiмiчного перетворення його компоненпв.
З метою зниження агрегативно! стiйкостi жировмiсно!' води було обрано середнi солi лужних металiв: Na2SO4, NaCl, K2SO4, KCl. Данi солi не реагують з компонентами промивно! води та не впливають на рН емульсп, що важливо для мiнiмiзацi! втрат жиру через його гiдролiз.
Як вже було зазначено, стабшьшсть емульсп забезпечуеться за рахунок механiчного фактору внаслiдок адсорбцi! ПАР на поверхш жиру та електрошнетичного фактору внаслiдок орiентацi! полярних груп сульфанолу у дисперсiйне середовище - воду. Значення f-потенщалу дае уявлення про величину сили електростатичного вшштовхування мiж частинками з однойменнозарядженною поверхнею.
Отже, стабшьшсть емульсп при додаванш електролтв було оцшено значенням f-потенщалу як показника стабiльностi дисперсно! системи шляхом вимiрювання електрофоретично! рухливостi частинки дисперсно! фази в електричному полi (рис. 3). Фiксування руху частинки проводилось за допомогою оптичного мжроскопа. Напругу на вимiрювальну камеру подавали через систему «мшний електрод -розчин CuSO4 - електролiтичний мюток агар-агарового гелю хлоридом калш» для запобтання процесу електрсшзу [12].
Рис. 3. Схема установки для визначення швидкост електрофорезу мiкроскопiчним методом:
1 - вимiрювальна камера зi зразком; 2 - конденсатор для освилення зразка; 3 - об'екгив мжроскопа; 4 - мiднi електроди; 5 - насичений розчин CuSO4; 6 - електрол1тичний мiсток; 7 - мшвольтметр; 8 - джерело постшного струму; 9 - патрубки з кранами для замши розчину. Вимiрювальна кювета представляе собою скляну плоску камеру з выводами для з'еднання з електродами, вiдстань мiж внутршшми паралельними пластинками складае 1 мм. Для зменшення впливу електроосмотично! швидкосп фiксування руху частинок проводили на глибиш камери 0,21 та 0,79 мм,
осшльки на цьому р1вт на частинки не дшть електроосмотичш сили. Для бшьшо! точносп дослщи повторювали 30 раз1в при змш напруги на електродах у д!апазош 10-20 В та зм1т полярносй. Дослщи проводили при температур! 25°С. Концентрац!я солей зм!нювалась у д!апазон! 0-50 г/л.
Розрахунок ¿Г-потенщалу проводили за формулою Гельмгольца-Смолуховського (6):
и.
еф -Г _ и
I-г-Ь
(6)
е-е
е-е0-Е г-е-ей-и наПр
де ^ - динам!чна в'язк1сть середовища, Пас;
е0 - електрична пост!йна, Ф/м; е0=8,85-10-12 Ф/м;
£ - даелектрична проникн!сть дисперс!йного середовища;
Е - напружешсть електричного поля, В/м;
Уеф - електрофоретична рухлив!сть, (м/с)/(В/м);
I - вщстань, яку пройшла частинка в електричному пол!, м;
£ - час руху частинки, с;
И - вщстань м!ж мщними електродами, м; И =0,13 м; Унапр - напруга м!ж електродами, м.
Динам!чну в'язк!сть визначали за показниками густини в!дпов!дного розчину сол! та к!нематично! в'язкост! води для задано! температури [13, 14]. Вщносну д!електричну проникн!сть розчин!в солей е - за показником вм!сту вщповщно! сол! у розчин! [14-16]. Результата дослщження представлен! на рис. 4.
-10.00 -15.00 -20.00
и -25.00
м
ал, -30.00
'3
§ -35.00 то п
^ -40.00 -45.00 -50.00 -55.00
10 15 20 25 30 Концентрация г/л
35
40
45
50
Рис. 4. Вплив електролтв на показник агрегативноТ стшкосл емульсш
1) №С1: у= -50,444 + 1,806-х-0,042-х2 + 0,0004 -х3, Я2=0,997, 5=1,784;
2) КС1: у= -51,281+ 2,109- х - 0,055 2 + 0,0006- х3, Д=0,995, 5=2,138;
3) №2804: у= - 51,845 +1,533 - х- 0,035 - х2 + 0,0003 - х3, Я2=0,989, 5=2,006;
4) К2804: у= -51,885 +1,447 - х-0,046-х2 -0,0005-х3, Я=0,988, 5=2,517
При збшьшенш концентрац!! електрол!т!в у д!апазош 0-10 г/л спостер!гаеться л!н!йне зменшення абсолютного значения показника ¿Г-потенщалу для уах досл!джуваних солей. Однак слщ зазначити, що у даному д!апазош концентрац!й застосування хлорид!в лужних метал!в характеризуеться б!льшим зменшенням абсолютного значення ¿Г-потенщалу пор!вняно з в!дпов!дними сульфатами. Причиною такого явища е р!зна юльшсть !он!в К+ та у склад! хлорид!в та сульфапв однаково! маси. Осшльки електрол!ти мають р!зну молекулярну масу, то !х масов! ! молярн! сгаввадношення не ствпадають. Таким чином, при внесенш до гетерогенно! системи хлорид!в юльшсть кат!он!в, що потрапляе до дисперсшного середовища буде б!льшою, н!ж при внесенш тако! ж маси вщповщних сульфат!в, а при пор!внянн! солей з однаковим анюном - юшв буде б!льше, н!ж К+.
0
5
Збшьшення концентрацп катюшв у дисперсiйному середовищi призводить до стиснення подвiйного електричного шару, причиною цього являеться перехш протиiонiв з дифузiйного шару в адсорбцшний. Внаслiдок чого компенсацiя поверхневого заряду частинки вшбуваеться на меншш вiдстанi вiд поверхнi частинки.
Хоча кшьшсть iонiв К+ менша, шж Na+ в однаковiй масi вшповшних хлоридiв, однак ефективнiсть !х впливу на показник електрокшетичного потенщалу дано! емульсп майже однаковий. Оск1льки юни К+ мають бiльший радiус шж iони Na+, то вони менше пiддаються пдратацп. Тому серед катюшв з однаковою валентшстю збiльшення радуса збiльшуе !х тяж1ння до протилежно заряджених потенцiалвизначальних iонiв на поверхш частинок дисперсно! фази. Така взаемодiя призводить до збiльшення концентрацi! протиюшв бiля поверхнi частинки i стискання подвiйного електричного шару.
При подальшому збiльшеннi концентрацi! електролiтiв ввд 10 до 50 г/л залежшсть змши значення f-потенщалу втрачае лiнiйний характер. Це можливо пояснити зростанням юнно! сили розчину, що спричиняе зменшення ступеню дисоцiацi! електролiтiв на юни та утворення iонних асоцiатiв. Саме тому подальше збшьшення концентрацп сульфапв не призводить до значного зменшення електрокшетичного потенщалу.
Комплексний аналiз результапв дослiдження впливу солей лужних металiв на ¿Г-потенщал емульсi! показуе, що при додаванш обраних солей вшбулось зменшення абсолютного значення дослiджуваного показника, для хлоридiв - з -50,9 до -12,7 мВ, а для сульфапв - до -25,4 мВ. При цьому встановлено, що у дiапазонi концентрацп 0-50 г/л ефектившсть солей збшьшуеться у наступному ряду: K2SO4<Na2SO4<KCl=NaCl - що можна пояснити взаемним впливом концентрацп i радусу iона та iонною силою розчину.
Висновки
1. Методом дисперсшного аналiзу проведено кшьшсний та масовий розподiл частинок вовняного жиру за фракщями в шдготовленому зразку жировмюно! емульсiйно! системи. Встановлено, що кшьшсть частинок вовняного жиру дiаметром менше 4 мкм складае 91,2% вш загально! кiлькостi.
2. Шляхом визначення змши показника ¿Г-потенщалу емульсшно! системи встановлено залежнiсть !! стабiльностi вiд концентрацi! електролiтiв. Знайдено, що дослiджуванi солi у дiапазонi концентрацi! 050 г/л зменшують стiйкiсть емульсi!. При цьому ефектившсть впливу солей збшьшуеться у ряду K2SO4<Na2SO4<KCl=NaCl.
Застосування даного принципу можливе при модифiкацi! iснуючо! технологi! видобутку вовняного жиру, оск1льки не потребую складного апаратурного оформления.
Список використаноТ лiтератури
1. Iбатуллiн I.I. Стан та шляхи шдвищення експортного потенщалу галузi вiвчарства Укра!ни / I.I. Iбатуллiн, В.О. Пабат, В.М. Туринський // Науковий вкник Нацюнального утверситету бюресурав i природокористування Украши. Серiя: Технологiя виробництва i переробки продукцИ тваринництва. -2016. - № 236. - С. 30-45.
2. Мороз А.Н. Анализ способов извлечения шерстного жира из сточных вод фабрик первичной обработки шерсти / А.Н. Мороз, А.Д. Черенков // Вестник Национального Технического Университету "ХПИ". - 2011. - № 12. - С. 146-151.
3. Ахатова З.С. Состояние и проблемы извлечения шерстного жира из промывных вод шерсти в Казахстане / З.С. Ахатова, С.Р. Конуспаев, Б.А. Касенова // Исследования, результаты. - 2016. - № 3(71). -С. 110-116.
4. Тургенбаев М.С. Совершенствование технологий обработки немытой шерсти / М.С. Тургенбаев, А.Н. Русаков // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. Серия: Механизация, автоматизация и машинные технологии в животноводстве. - 2019. - № 2(34). - С. 118-124.
5. Горбунова Л.С. Первичная обработка шерсти: Учебное пособие / Л.С. Горбунова, Н.В. Рогачев, Л.Г. Васильева, В.М. Колдаев. - М: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 352 с.
6. Барань Ш. Электроповерхностные свойства частиц каолина и бентонита в растворах электролитов и ПАВ / Ш. Барань, Р. Месарош, К. Мусабеков, Р. Таубаева // Коллоидный журнал. - 2015.-№ 6(77). - С. 698-704. DOI: 10.7868/S002329121506004X.
7. Конуспаев С.Р. Щелочной гидролиз шерстного жира (ланолина) в среде протонных и апротонных растворителей / С.Р. Конуспаев, Б.А. Касенова, З.С. Ахатова, Р.К. Нурбаева // Вестник Казахского национального университета. - 2018. - № 1(88). - С. 4-9. DOI: 10.15328/cb97.
8. Гаврилова Н.Н. Микроскопические методы определения размеров частиц дисперсных материалов: Учебное пособие / Н.Н. Гаврилова, В.В. Назаров, О.В. Яровая. - М: РХТУ, 2012. - 52 с.
9. Kumar A., Kumar Dixit C. 3-Methods for characterization of nanoparticles. Advances in Nanomedicine for the Delivery of Therapeutic Nucleic Acids. 2017, pp. 43-58. DOI: 10.1016/B978-0-08-100557-6.00003-1.
10. Семешко О.Я. Електророзрядна обробка в технологиях промивки вовни та одержання вовняного жиру / О.Я. Семешко, Ю.Г. Сарiбeкова, А.В. Срмолаева, М.Л. Култн // Вюник Кшвського нацюнального утверситету технологш та дизайну. - 2014. - № 5 (79). - C. 215-218.
11. ГОСТ ISO 13099-2-2016. Методы определения дзета-потенциала Часть 2. Оптические методы. - М.: Стандартинформ, 2019. - 16 с.
12. Иванов В.М. Натрий: монография / В.М. Иванов К.А. Семененко, Г.В. Прохорова, Е.Ф. Симонов. - М: «НАУКА», 1986. - 255 с.
13. Рабинович В.А. Краткий химический справочник / В.А. Рабинович, З.Я. Хавин. - СПб.: Химия, 1991. - 392 с.
14. Buchner R. Dielectric Relaxation of Aqueous NaCl Solutions / R. Buchner, G. Hefter, P. May // The Journal of Physical Chemistry A. - 1999. - No.103 (1). - P. 1-9. DOI: 10.1021/jp982977k.
15. Liu S. Consideration of fractal and ion-water cooperative interactions in aqueous Na2SO4 and K2SO4 solutions by dielectric relaxation spectroscopy / S. Liu, Guo-zhu, S. Shu Zhang // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. - 2016. - No 441. - P.15-22. DOI: 10.1016/j.physa.2015.08.034.
16. Chen T. Dielectric Spectroscopy of Aqueous Solutions of KCl and CsCl / T. Chen, G. Hefter, R. Buchner // The Journal of Physical Chemistry A. - 2003 - No 107, 20. - P. 4025-4031. DOI: 10.1021/jp026429p.
References
1. Ibatullin I.I., Pabat V.O., Turinsky V.M. Stan ta shlyakhy pidvyshchennya eksportnoho potentsialu haluzi vivcharstva Ukrayiny [State and ways to increase the export potential of the sheep industry of Ukraine].
Scientific Bulletin of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. Series: Technology ofproduction and processing of livestock products, 2016, 236, pp. 30-45 (in Ukrainian).
2. Moroz A.N., Cherenkov A.D. Analiz sposobov izvlecheniya sherstnogo zhira iz stochnykh vod fabrik pervichnoy obrabotki shersti [Analysis of methods used for extraction of wool grease from wash water in primary wool processing factories]. Bulletin of the National Technical University "KhPI, 2011, 12, pp. 146-151 (in Russian).
3. Akhatova Z.S. Konuspayev S.R., Kasenova B.A., Sostoyaniye i problemy izvlecheniya sherstnogo zhira iz promyvnykh vod shersti v Kazakhstane [Current condition and problems of separation of yolk from wool washed waters in Kazakhstan]. Resarch, results, 2016, 3, 71. pp. 110-116 (in Russian).
4. Turgenbaev M.S., Rusakov A.N. Sovershenstvovaniye tekhnologiy obrabotki nemytoy shersti [Improvement of unwashed sheep wool processing technologies] Bulletin of the All-Russian Research Institute of Livestock Mechanization. Series: Mechanization, automation and machine technologies in animal husbandry, 2019, 2, 34, pp 118-124 (in Russian).
5. Gorbunova L.S., Rogachev N.V., Vasil'yeva L.G., Koldayev V.M. Pervichnaya obrabotka shersti [Primary processing of wool]. Legkaya i pishchevaya promyshlennost', Moscow, 1981. 352 p (in Russian).
6. Baran S., Mesarosh R., Musabekov K., Taubayeva R. Elektropoverkhnostnyye svoystva chastits kaolina i bentonita v rastvorakh elektrolitov i PAV [Electrosurface properties of kaolin and bentonite particles in solutions of electrolytes and surfactants]. Colloidal journal, 2015, no. 6(77), pp. 698-704 (in Russian). DOI: 10.7868/S002329121506004X.
7. Konuspayev S., Kassenova B.A., Akhatova Z.S., Nurbaeva R.K. Shchelochnoy gidroliz sherstnogo zhira (lanolina) v srede protonnykh i aprotonnykh rastvoriteley [Alkaline hydrolysis of wool fat (lanolin) in a medium of proton and aprotic solvents]. Chemical Bulletin of Kazakh National University, 2018, no 1 (88), pp. 49 (in Russian). DOI: 10.15328/cb97.
8. Gavrilova N.N., Nazarov V.V., Yarovaya O.V. Mikroskopicheskiye metody opredeleniya razmerov chastits dispersnykh materialov [Microscopic methods for determining the particle size of dispersed materials]. RKTU, Moscow, 2012. 52 p. (in Russian).
9. Kumar A., Kumar Dixit C. 3-Methods for characterization of nanoparticles. Advances in Nanomedicine for the Delivery of Therapeutic Nucleic Acids. 2017, pp. 43-58. DOI: 10.1016/B978-0-08-100557-6.00003-1.
10. Semeshko O.Ya., Saribekova Yu.G., Iermolaeva A.V., Kuligin M.L. Elektrorozryadna obrobka v tekhnolohiyakh promyvky vovny ta oderzhannya vovnyanoho zhyru [Electro-bit treatment in wool washing and wool grease extraction technologies]. Bulletin of the Kyiv National University of Technologies and Design, 2014, no 5 (79), pp. 215-218 (in Ukrainian).
11. GOST ISO 13099-2-2016. Metody opredeleniya dzeta-potentsiala Chast' 2. Opticheskiye metody [ISO 13099-2:2012, Colloidal systems - Methods for zeta-potential determination - Part 2: Optical methods, IDT]. Moscow, Standardinform Publ., 2019. 16 p.
12. Ivanov V.M., Semenenko K.A., Prokhorova G.V., Simonov Ye.F. Natriy [Sodium]. Nauka, Moscow, 1986. 255 p. (in Russian).
13. Rabinovich V.A., Khavin Z.Y. Kratkiy khimicheskiy spravochnik [Brief Chemical Handbook]. Khimiya, Saint Petersburg, 1991. 392 p. (in Russian).
14. Buchner R., Hefter G., May P. Dielectric Relaxation of Aqueous NaCl Solutions. The Journal of Physical Chemistry A. 1999, no.103 (1), pp. 1-9. DOI: 10.1021/jp982977k.
15. Liu S., Guo-zhu, Shu Zhang S. Consideration of fractal and ion-water cooperative interactions in aqueous Na2SO4 and K2SO4 solutions by dielectric relaxation spectroscopy. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 2016, no 441, pp.15-22. DOI: 10.1016/j.physa.2015.08.034.
16. Chen T., Hefter G., Buchner R. Dielectric Spectroscopy of Aqueous Solutions of KCl and CsCl. The Journal of Physical Chemistry A., 2003, no 107, 20, pp. 4025-4031. DOI: 10.1021/jp026429p.
