CC BY
32
На основании исследования кинетических закономерностей процесса сорбции фенилаланина на катионите КУ-2*8 при различных температурах можно сделать вывод о том, что данный процесс происходит стадийно, каждая стадия описывается своей кинетической моделью. В работе было определено, что при всех исследуемых температурах процесс проходил через одинаковые стадии. При понижении температур^.! значе-
ния эффективных коэффициентов диффузии, характеризующие вн\тридиффузионную стадию, уменьшаются также, как и константы скорости, рассчитанные по уравнению сжимающейся сферы. Вероятно, такое изменение кинетических параметров системы ионит-аминокислота связано с высокой избирательностью процесса и образованием дополнительных связей между сорбатом и сорбентом.
УДК. 661.185.1
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ РАСТВОРИТЕЛЯ НА ЗАГУЩЕНИЕ И ИНИЦИИРОВАНИЕ СОЛЮБИЛИЗИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВОДЫ СИСТЕМАМИ НА ОСНОВЕ АМИНОВ
И АМИДОВ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
© H.H. Уварова
Тамбов. Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина
В настоящее время насущной задачей является разработка полифункциональных, экологически чистых добавок. Оптимальным является использование однокомпонентной системы, когда в случае маслорастворн-мых ингибиторов коррозии добавка одновременно является ингибитором коррозии и загустителем растворителя-основы.
Такой подход в знач1ггельной мере позволяет устранить существующие недостатки КМ, повысить технологичность разработок и применения, расширить сырьевую базу их производства.
В настоящем сообщении в качестве полифункцио-нальной присадки изучены:
- высшие оксиэтилированные амины (ОЭА) с общей молекулярной формулой
^-(СН2 СН2 О), Н
^(СН2 СН 20)„ Н
где Н = С17 - С20 и х+у- п; п = 2, 5 и 14;
Таблица 2.1.
Параметры И-20А ГОСТ 20799-75 CAE-10 ТУ-38-101-1270-89
1. Кинематическая вялкостъ при 50° С 17-23 ММ/ сек 17-34 мм сек
2. 200° С 195° С
3. Гмс«ММ - -12е С
4. Массовая доля воды отсутст- вует отсутству- ет
5. Содержание механических примесей отсутст- вует отс\тству- ет
6. Плотность при 20° С 0.890. Г/см 0.870. г см
7. Кислотное число 0.03-0.05 0.05
8. Содержание водорастворимых щелочей - отсутству- ет
- амиды высших карбоновых кислот, в том числе лабораторные образцы следующих ПАВ:
- амид лауриновой кислоты CnHuCONH2;
- амид олеиновой кислоты C^H^CONH^
- амид эруковой кислоты C21R,|CONH2;
и образец амида олеиновой кислоты технической чистоты, что принципиально важно для оценки целесообразности промышленного применения таких амидов, как продуктов конверсии.
В качестве растворителя-основы использовано свежее индустриальное масло И-20А и импортное масло CAE-10. Ниже приводятся характеристики вышеупомянутых масел.
Солюбилизующую способность оценивали по методике получения водных вытяжек в изотермических условиях. Количество поглощенной или солюбилизированной воды FHjcw после разделения слоев находили из разности между исходным и оставшимся объемами воды:
I Н2Осол — ^ 1ЬОис.х — ^ Н2Орст
В предположении, ЧТО 1И объем оставшейся ВОДЫ (Iост) не алияют эстрагированные ею компоненты. Отношение
^ НчОсоЯ _ „
V Рт**
* из ела
представляет собой объемный коэффициент солюбилизации. который характеризует максимальный объем Н;0, поглощаемый единицей объема масляной композиции в условиях равновесия.
Изменением объема фаз за счет нагрева или охлаждения пренебрегали в предположении, что объемные температурные коэффициенты расширения масляного и водного слоев различаются лишь в пределах ошибки эксперимента (±5 %
Изучение солюбилизирующей способности в юо-термических условиях лает возможность найти зависимость рт4Х от температуры солюбилизации.
Изучение вязкостно-температурных характеристик КМ проводили с использованием вискозиметра типа ВПЖ. в соответствии с ГОСТ 33-82. Точность термо-статирования ±Г С. Абсолютная величина эффекта загущения Л\' получена как разность между кинематической ВЯЗКОСТЬЮ КОМПОЗИЦИИ Vjomh и исходной вязкостью при Т = const. _\v = \‘Ксмп - \'Ы1СЛЛ. Рабочий интервал температур 20-80° С.
Использование двух рапнчных tioiob минеральных масел, несмотря на близость их физико-химических характеристик, позволяет утверждать, что природа РО не является индифферентной к формированию мицел-лярной структуры системы, взаимодействию мицелл между собой и солюбилизации воды. Экспериментально установлено, что минеральное масло CAE-10 характеризуется несколько большей кинематической вязкостью. по сравнению с индустриальным И-20А, но эта разница просматривается лишь в области низких температур.
Анализ и сопоставление результатов показывает, чго загущающая способность ОЭА с .г + у = 2 по отношению к маслу CAE-10 заметно выше, чем в случае И-20А. В отечественном индустриальном масле рост числа оксиэтильных групп увеличивает загущающую способность аминов Такой же эффект наблюдается и в случае CAE-10 Однако вновь при равенстве числа оксиэтильных гр\пи загущение импортного масла выражено более сильно, чем отечественного.
Однозначно выявить роль РО и механизм его влияния на вязкостные характеристики достаточно тру дно Можно лишь предположить, что парафиновые углеводороды масел в определенной мере являются связывающим звеном между мицеллами, расположешшми в близлежащих параллельных слоях композиций.
Следовательно, взаимодействие, ведущее к повышению внутреннего трения системы, обусловлено не только Ван-дер-Ваальсовыми эффектами, типа взаимодействия радикатов за счет, казалось бы, слабых связей RrR: различных мицелл, но и R, мицеллы-/?у молекулы растворителя (/?v - углеводородный радикал).
Доказательство влияния природы РО следует и из наблюдаемой закономерности солюбилизации воды соответствующими композициями и различного воздействия на нее изученных факторов. И. хотя общая качественная картина изменения температуры, концентрации ПАВ. числа оксиэтильных групп при переходе
от одного РО к другому в целом сохраняется, количественные величины эффектов существенно различаются. Например, при переходе к маслу CAE-10 практически не удается наблюдать полного прекращения солю-билизашш воды или разрушения эмульсий типа «вода-масло», ведущих к ртах = 0. Следовательно, разрушение водород!{ых связей в результате воздействия температуры в этом масле выражено заметно слабее, чем в индустриальном И-20А. С другой стороны, гораздо реже наблюдается величина = 1, то есть переход к образованию концентрированных микроэмульсий. В цетом, можно считать, что замена масла И-20А на CAE-10 приводит к некоторой стабилизации водородных связей и системы в цетом. Следовательно, уже приведенные нами экспериментальные результаты показывают, что природа РО влияет как на взаимодействие между собой углеводородных радикалов различ-ных мицелл, так и на связи между функциональными группами (ФГ), образующими ядра таких мицелл. Более того, она, очевидно, оказывает влияние и на энергетику водородных связей, возникающих не только между внутримицеллярными ФГ, но и на прочность Н-связей электроотрицательных атомов ФГ с молекулами солюбилизированного вещества.
В случае изучения амидов высших карбоновых кислот как полифункциональных присадок полученные экспериментальные данные оказываются существенно различны ми при использовании в качестве РО индустриального И-20А и импортного CAE-10 масел. В частности. замена И-20А на CAE-10 приводит к значительному возрастанию кинематической вязкости составов при неизменной природе и постоянной концентрации амидов, при этом отношение V, / у,- может достигать трех раз и более:
v, - вязкость состава на базе И-20А: у, - вязкость состава на базе CAE-10.
Как уже отмечалось, природа РО при прочих равных условиях сильно влияет на солюбилизирующую способность образующихся композиций. Меняются как качественный характер зависимости vKtw от t и концентрации ПАВ, так и абсолютные значения величины объемного коэффициента водопоглощения. Это показывает, чго РО, выступающий в роли межмщеллярной жидкости, не является индифферентной составляющей образующейся композиции От его природы, видимо, зависят степень агрегации мицелл, условия образования микрофаз (микроэмульсий), а также влияние солюбилизированной воды на изменение вязкостных характеристик систем.
