Научная статья на тему 'О возможности регулирования пенообразующей способности композиций пав'

О возможности регулирования пенообразующей способности композиций пав Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
1221
185
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ПАВ) / SURFACTANTS / АНИОНАКТИВНЫЕ ПАВ (АПАВ) / НЕИОНОГЕННЫЕ ПАВ (НПАВ) / ПЕНООБРАЗУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / FOAMING ABILITY / ANIONIC SURFACTANTS / NON-IONIC SURFACTANTS

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Лутфуллина Г.Г., Зиннатуллина З.А.

Исследованы пенообразующие свойства композиций ПАВ. Подтверждено наличие высоких пенообразующих свойств у аПАВ, а добавление в композиции нПАВ способствует стабилизации получаемой пены.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «О возможности регулирования пенообразующей способности композиций пав»

УДК 675.043

Г. Г. Лутфуллина, З. А. Зиннатуллина

О ВОЗМОЖНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕНООБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

КОМПОЗИЦИЙ ПАВ

Ключевые слова: Поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионактивные ПАВ (аПАВ), неионогенные ПАВ (нПАВ),

пенообразующая способность.

Исследованы пенообразующие свойства композиций ПАВ. Подтверждено наличие высоких пенообразующих свойств у аПАВ, а добавление в композиции нПАВ способствует стабилизации получаемой пены.

Key words: Surfactants, anionic surfactants, non-ionic surfactants, foaming ability.

The foaming properties of the compositions of surfactants were researched, this confirmed the presence of high foaming properties of the anionic surfactants, the addition of non-ionic surfactant in the composition contributes to stabilize the foam.

ПАВ - вещества с ассиметричной молекулярной структурой, молекулы которых содержат одну или несколько гидрофильных групп и один или несколько гидрофобных радикалов [1].

Мировое производство ПАВ постоянно возрастает, при этом приоритетным является разработка таких ПАВ, молекулы которых легко подвергаются биохимическому разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду [2-4]. В общем объеме выпуска ПАВ доля неионогенных и анионактивных постоянно увеличивается.

ПАВ выпускают в виде твердых продуктов (гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей) в зависимости от назначения и химического состава. В меховой промышленности ПАВ и другие вспомогательные реагенты используют на различных стадиях выделки шкур и полуфабриката [5,6].

Анионактивные ПАВ характеризуются высоким пенообразованием, обладают хорошей моющей способностью. Важными свойствами нПАВ являются смачивающие, эмульгирующие и диспергирующие. Неионогенные ПАВ совместимы с ПАВ всех классов.

С целью регулирования свойств ПАВ применяют их смеси, в которых проявляются синергетические и антагонистические эффекты, т. е. такие смеси могут иметь, как высокие, так и низкие показатели смачивающей, мицеллообразующей,

солюбилизирующей, эмульгирующей способностей и др. [7].

Цель данной работы: оценка и возможность регулирования пенообразующей способности композиций, содержащих неиногенные и анионактивные ПАВ.

Из многообразия областей применения ПАВ эмульсии и пены - одни из главных. Объясняется это, во-первых, тем, что ПАВ являются распространенными реальными системами, во-вторых, что они выполняют важные функции в некоторых производственных процессах. Например, такие процессы, как флотация, моющее действие, смазка, включают как стадию эмульгирования, так и пенообразования [8].

Основными характеристиками пены являются: кратность, кинетическая устойчивость,

характеризуемая временем самопроизвольного разрушения столба пены на половину длины, дисперсность [9].

Пенообразующая способность - это объем пены, образующийся при определенных условиях (температуре, концентрации ПАВ, способе пенообразования) из определенного объема раствора [10]. Количественной мерой такого свойства могут служить объем получаемой пены и время ее существования.

В данной работе для определения устойчивости столба пены использовали время разрушения всей пены. Определены также агрегативная устойчивость, кратность пены и органолептическая оценка дисперсности пены, образуемой водными растворами композиций, состоящих из аПАВ (ММаи ЕЬ-80) и нПАВ (Неонол АФ 9-12) (таблица 1).

В качестве контрольных опытов использовали индивидуальные аПАВ: М1ш1ап БЬ-80, Алкилсульфонат натрия.

Для получения пены применяли диспергационный метод, а именно, встряхивание. Известно применение и конденсационных методов.

В цилиндр на 100 см приливали растворы исследуемых композиций ПАВ с концентрациями 0,5-8,0 г/дм3. При этом учитывали объем раствора и измеряли объем пены. (ГОСТ 22567.1-77).Кратность пены вычисляли по формуле:

VneHbi/V раствора

= х,

где Х - величина кратности пены; Уп, пены; Урасгвора - объем раствора

(1)

- объем

Устойчивость пены ПАВ оценивали следующим образом: в цилиндр на 100 см3 приливали 0,5 г раствора исследуемого ПАВ и добавляли в воду до отметки 70 смз. Энергично встряхивали 10 раз. Устойчивость пены определяли в течение 10 минут (ГОСТ 22567.1-77).

Результаты исследований представлены на рис. 1-3.

Максимальная агрегативная устойчивость во всем диапазоне концентраций наблюдалась для композиций 1-6, причем ее значения возрастали с 21

до 138 минут при увеличении концентраций композиций с 0,5 до 8,0 г/дм3.

Таблица 1 - Состав композиций ПАВ, % мас.

Исследуемые аПАВ нПАВ Вода

композиции

1 30 5 65

2 40 5 55

3 30 7 63

4 25 7 68

5 45 5 50

6 35 7 58

Рис. 1 - Влияние концентрации композиций 1 - 3 на кратность пены через 1 минуту

Рис. 2 - Влияние концентрации композиций 4 - 6 на кратность пены через 1 минуту

Рис. 3 - Влияние концентрации аПАВ на кратность пены через 1 минуту

Индивидуальные аПАВ характеризовались высокими значениями агрегативной устойчивости

пен: с 16 мин (при концентрации 0,5 г/дм ) до 119 мин (при концентрации 8,0 г/дм3).

Таким образом, можно заключить, что добавление в композиции нПАВ способствовало стабилизации получаемой пены.

Пена, образующаяся при механическом воздействии на растворы всех исследуемых композиций, неоднородна по дисперсности: в верхнем слое она грубодисперсная, а значит менее устойчивая. Наибольшие значения кратности пен достигнуты для растворов композиций 1-6 (2,0 - 5,5) в диапазоне концентраций 2,0 - 8,0 г/дм3(рис. 1 и 2). При этом практически для всех исследуемых композиций и индивидуальных ПАВ увеличение кратности пен пропорционально повышению концентрации пенообразователя в растворе.

Следует отметить, что через 10 минут наблюдений кратность пен у указанных композиций снижалась на 20-30 %.

Минимальная кратность пен (0,8 - 1,7) достигалась при встряхивании р3астворов композиций 1-6 при концентрации 0,5 г/дм .

Наибольшее влияние концентрации композиций на кратность получаемых пен было свойственно для растворов алкилсульфоната натрия и Mizulan FL-80: при увеличении концентрации с 0,5 до 8,0 г/дм3 кратность пены увеличивалась с 5,4 до 13,2 (для алкилсульфоната натрия) и с 1,4 до 7,3 (для Mizulan FL-80) (рис. 3).

Значения кратности, стабильность оцениваемого показателя сравнительно низкие для алкилсульфоната натрия: через 10 минут наблюдений кратность пены снижалась почти в 2 раза в области концентраций 4,0 - 8,0 г/дм3 и практически в 3 раза при концентрации ПАВ 0,5 -2,0 г/дм3.

Для Mizulan FL-80 во всем диапазоне концентраций кратность пен снижалась на 25 - 50%.

Таким образом, полученные результаты подтверждают наличие высоких пенообразующих свойств у аПАВ, а добавление в композиции нПАВ способствует стабилизации получаемой пены.

Литература

1. Ланге, К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, анализ, применение/ К.Р. Ланге; под науч. ред. Л.П. Зайченко. - Спб.: Профессия, 2004. - 240 с., ил.

2. Лутфуллина Г.Г. Исследование влияния ПАВ на основе побочного продукта производства олеиновой кислоты на обезжиривание мехового сырья/ Г.Г. Лутфуллина, Л.М. Хайдарова, А.В. Островская, И.Ш. Абдуллин // Вестник Казан. технол. ун-та. 2010. -№ 1. - С. 268- 272.

3. Лутфуллина, Г.Г. Исследование свойств анионактивного ПАВ на основе жирных кислот пальмового масла и метанола (Mizulan FL-80)/ Г.Г. Лутфуллина, К.Е. Мартынова, К.С. Гусева// Вестник Казан. технол. ун-та, 2014, -№22. - С.99-100.

4. Лутфуллина, Г.Г. Испытания ПАВ на острую токсичность, раздражающее и кожно-резорбтивное действие/ Г.Г. Лутфуллина, И.Ш. Абдуллин, Б.Л. Журавлев // Вестник Казан. технол. ун-та, 2012, №3 -С.35-37.

5. Сысоев, В.А. Повышение эффективности хромового дубления при использовании продуктов модификации

циклокарбонатов/ В.А. Сысоев, И.Ш. Абдуллин, А.Р. Гарифуллина, Д.М. Семенов, А.И. Салимова // Кожевенно-обувная пром-сть, 2009, №3. - С. 16-17.

6. Сысоев, В.А. Получение уретангликоля на основе этилендиамина и его влияние на кожевенную ткань меховой овчины в процессе дубления/ В.А. Сысоев, А.Р. Гарифуллина // Вестник Казан, технол. ун-та, 2010, №11. - С. 541-545.

7. Фролов, Ю.Г. Курс коллоидной химии. ПЯ и ДС/ Ю.Г. Фролов; Учебник для вузов. -2-е изд. перераб. и доп. -М.: Химия, 1988. - 464 с.

8. Абрамзон, А.А. Поверхностно-активные вещества: свойства и применение/ А.А. Абрамзон; 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1981. - 304 с., ил.

9. Фридрихсберг, Д.А. Курс коллоидной химии/ Д.А. Фридрихсберг; 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1984. - 368 с.

10. Кругляков, П.М. Пена и пенные пленки/ П.М. Кругляков, Д.Р. Ексерова, - М.: Химия, 1990. - 432 с.

© Г. Г. Лутфуллина, д.т.н., проф. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, gulnaz777@bk.ru; З. А. Зиннатуллина, бакалавр той же кафедры.

© G. G. Lutfullina, Doctor of Technical Science, Professor of the Department of plasma chemical nanotechnology and macromolecular materials, KNRTU, gulnaz777@bk.ru; Z. A. Zinnatullina, Bachelor of the same Department.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.