Здравствуйте. Я не химик, но по работе приходиться решать вопросы связанные с химией. Вот пришёл за помощью на этот уважаемый форум. У меня 2 вопроса:
1. Какие Химические реактивы могут Понизить Значение Поверхностного Натяжения Воды или Водных Растворов?
2. Какие Химические реактивы могут Понизить Значение Поверхностного Натяжения Керосина или его Смеси с Нефтью и другой Органической Жидкостью?
Заранее благодарен за любую помощь.
Сообщение Serge » Вс дек 12, 2004 1:13 pm
Сообщение Igor_P » Пн дек 13, 2004 3:55 am
Сообщение dpc » Пн дек 13, 2004 1:43 pm
Привет Для воды предлагаю какие-нибудь силиконы из ассортимета фирм Degussa, Tego, Henkel, GE-Bayer Silicones. В принципе, можно посмотреть прямо на сайтах этих фирм в разделе product selector.
Что касается керосина, то тут поможет наверняка фторорганика. Можно, например, попробывать продукты фирмы DuPont под названием Zonyl.
Надеюсь что помог
Сообщение Igor_P » Пн дек 13, 2004 5:10 pm
Сообщение Igor_P » Чт дек 16, 2004 9:08 pm
dpc писал(а): Привет Для воды предлагаю какие-нибудь силиконы из ассортимета фирм Degussa, Tego, Henkel, GE-Bayer Silicones. В принципе, можно посмотреть прямо на сайтах этих фирм в разделе product selector.
Что касается керосина, то тут поможет наверняка фторорганика. Можно, например, попробывать продукты фирмы DuPont под названием Zonyl.
Надеюсь что помог
Уважаемый «dpc»! По вашей подсказке нашёл странички фирм, которые Вы посоветавали, однако запутался в количестве продутов. Не могли бы Вы посоветовать конкретно Какой продукт по Вашему мнению и какой фирмы смог бы Понизить Поверхностное Натяжение Водных растворов и Органических.
Заранее Благодарен и надеюсь при случае оказаться полезным для Вас в областях связанных с движением потоков жидкости. Игорь.
Сообщение dpc » Пт дек 17, 2004 11:32 am
Попробую помочь, конечно, но надо учитывать, что таких аддитивов очень много, и трудно предложить что-то, что наверняка поможет.
Для органики: TEGOSIVIN HL100, TEGO Protect 5000, TEGO Protect 5001 (Tego Chemie, адрес в интенете www.tego.de), BYK-Silclean 3700 (BYK-Chemie GmbH, www.byk-chemie.com), Zonyl (DuPont, так как их очень много и я не очень в них разбираюсь, то советую обратиться в представительсто фирмы в Москве, www.dupont.ru). Baysilone LF, SS4098, Baysilone SO (GE-Bayer Silicones) и т.д.
Для воды: насчет воды могу посоветовать только TEGO Protect 5100. Точно, что среди Zonylов есть водные модификации, ну и, пожалуй что-нибудь из классики типа SDS или CTMAC. Есть еще целая куча гидрофобизаторов для строительных материалов, но так как я в этом не спец. и с ними никогда не работал что-то конкретное посоветовать не могу.
Для каких то конкретных рекомендаций, конечно, нужно знать об области применения.
С Уважением, Дмитрий
Сообщение marat » Пт дек 17, 2004 11:47 am
Сообщение dpc » Пт дек 17, 2004 12:25 pm
Сообщение marat » Пт дек 17, 2004 2:44 pm
Сообщение Igor_P » Сб дек 18, 2004 5:16 pm
dpc писал(а): Попробую помочь, конечно, но надо учитывать, что таких аддитивов очень много, и трудно предложить что-то, что наверняка поможет.
Для органики: TEGOSIVIN HL100, TEGO Protect 5000, TEGO Protect 5001 (Tego Chemie, адрес в интенете www.tego.de), BYK-Silclean 3700 (BYK-Chemie GmbH, www.byk-chemie.com), Zonyl (DuPont, так как их очень много и я не очень в них разбираюсь, то советую обратиться в представительсто фирмы в Москве, www.dupont.ru). Baysilone LF, SS4098, Baysilone SO (GE-Bayer Silicones) и т.д.
Для воды: насчет воды могу посоветовать только TEGO Protect 5100. Точно, что среди Zonylов есть водные модификации, ну и, пожалуй что-нибудь из классики типа SDS или CTMAC. Есть еще целая куча гидрофобизаторов для строительных материалов, но так как я в этом не спец. и с ними никогда не работал что-то конкретное посоветовать не могу.
Для каких то конкретных рекомендаций, конечно, нужно знать об области применения.
С Уважением, Дмитрий
Сообщение Igor_P » Сб дек 18, 2004 5:25 pm
Сообщение dpc » Пн дек 20, 2004 2:15 pm
Если задача состоит в разделении эмульсии, то она уже и так, по определению, содержит некое подобие ПАВ. Тогда, мне не очень понятно зачем там нужно понижать поверхностное натяжение. Я бы наоборот предложил бы там все высаливать. Кстати, опять же, не понятно какая это эмульсия: вода в масле или масло в воде?
Если нужно увеличить смачиваемость какого-то пластикого изделия водой, пожалуйста, покупаете шкурку (мелкой зернистости) и все зашкуриваете по мокрому (т.е. в воде прямо), обычно помогает.
Насчет предложеных мною реагентов, за справками надо обращаться прямо на фирмы. Я тут ничем помочь не в силах, так как сам не знаю их поного состава.
Сообщение Igor_P » Ср дек 22, 2004 7:02 pm
dpc писал(а): Если задача состоит в разделении эмульсии, то она уже и так, по определению, содержит некое подобие ПАВ. Тогда, мне не очень понятно зачем там нужно понижать поверхностное натяжение. Я бы наоборот предложил бы там все высаливать. Кстати, опять же, не понятно какая это эмульсия: вода в масле или масло в воде?
Если нужно увеличить смачиваемость какого-то пластикого изделия водой, пожалуйста, покупаете шкурку (мелкой зернистости) и все зашкуриваете по мокрому (т.е. в воде прямо), обычно помогает.
Насчет предложеных мною реагентов, за справками надо обращаться прямо на фирмы. Я тут ничем помочь не в силах, так как сам не знаю их поного состава.
Дмитрий — Спасибо! 1. Понижением П.Н. хочу добиться более лёгкой возможности Коалесценции для капель Воды в Эмульсии Типа «Вода в Масле» и наоборот для более лёгкой возможности Коалесценции для капель Органики в Эмульсии Типа «Масло в Воде» и потом есть ПАВ которые стабилизируют Эмульсию, нам же необходимо её разрушить;
(Мы стараемся улучшить (сделать более Экономичным) процесс Сепарации эмульсии в Гравитационных Отстойниках на заводах Гидрометалургии Меди, где нет возможности использовать не солёную воду. Вязкость наших жидкостей достигает 5-6 сантипуаз органики у 8-12 сантипуаз воды при наличии большого количества солей. Мы считаем, что если удастся понизить Пов.Нат. обоих жидкостей то это поможет Коалесценции капель при их столкновении внутри приспособления у жидкости будут более легко отдавать противоположную фазу, заключённую в объёме Сплошной среды(может мы ошибаемся. ). А так же, если удастся сделать поверхности Гидрофильные, зто поможет коалесценции капель воды.)
2. Попробую. Вопросы: почему при Ошкуривании по мокрому поверхность должна стать Гидрофильной. Как долго продержится её Гидрофильность. . а если по сухому и потом промыть водой, получим тот же эффект. С уважением Игорь.
Сообщение dpc » Вт дек 28, 2004 10:10 pm
Коалесценция эмульсий довольно сложный процесс. Помимо химических способов существуют еще и физические.
Например, в случае воды в качестве дисперсионной среды, (масло в воде) замораживание и кристаллизация воды, как правило, способствует разрушению эмульсий. Еще, вроде, центрифугированнием растворов можно разделять эмульсии. Селективная абсорбция одной из фаз (например, различными суперабсорбентами типа полиакриламидов и т.д.), тоже подходит.
Что касается зашкуривания, то гидрофильность в этом случае, в основном, за счет механического воздействия на поверхность и эффективного обезжиривания оной. В принципе, можно зашкуривать и по сухому.
Сообщение Igor_P » Чт дек 30, 2004 1:18 am
dpc писал(а): Коалесценция эмульсий довольно сложный процесс. Помимо химических способов существуют еще и физические.
Например, в случае воды в качестве дисперсионной среды, (масло в воде) замораживание и кристаллизация воды, как правило, способствует разрушению эмульсий. Еще, вроде, центрифугированнием растворов можно разделять эмульсии. Селективная абсорбция одной из фаз (например, различными суперабсорбентами типа полиакриламидов и т.д.), тоже подходит.
Что касается зашкуривания, то гидрофильность в этом случае, в основном, за счет механического воздействия на поверхность и эффективного обезжиривания оной. В принципе, можно зашкуривать и по сухому. успехов
Сообщение avor » Пн янв 24, 2005 6:27 pm
>Дмитрий — Спасибо! 1. Понижением П.Н. хочу добиться более лёгкой возможности Коалесценции для капель Воды в Эмульсии Типа «Вода в Масле» и наоборот для более лёгкой возможности Коалесценции для капель Органики в Эмульсии Типа «Масло в Воде» и потом есть ПАВ которые стабилизируют Эмульсию, нам же необходимо её разрушить;
(Мы стараемся улучшить (сделать более Экономичным) процесс Сепарации эмульсии в Гравитационных Отстойниках на заводах Гидрометалургии Меди, где нет возможности использовать не солёную воду. Вязкость наших жидкостей достигает 5-6 сантипуаз органики у 8-12 сантипуаз воды при наличии большого количества солей. Мы считаем, что если удастся понизить Пов.Нат. обоих жидкостей то это поможет Коалесценции капель при их столкновении внутри приспособления у жидкости будут более легко отдавать противоположную фазу, заключённую в объёме Сплошной среды(может мы ошибаемся. ). А так же, если удастся сделать поверхности Гидрофильные, зто поможет коалесценции капель воды.)
Добавлением ПАВ скорее стабилизирует эмульсию, а не разрушит ее. Вас главным образом должна интересовать не термодинамика, а кинетика процесса, а так же физ-химия поверхности эмульсионных капель. Во первых: судя по источнику происхождения это эмульсия парафинов в воде. Во-вторых: откуда такая бешенная вязкость? Там что полимерные добавки в обоих фазах. Во-вторых если поверхность капель заряжена, то соль только помогает коалесценции, более того высокая соль термодинамически часто способствует образованию двух фаз из растворов органики в воде(высаливание). И в третьих: я бы на вашем месте сыграл на гравитационной устойчивости и снижении вязкости раствора, как это сделать? Получается я вам ноу-хау создаю, поэтому хотя бы по мылу.
способ снижения поверхностного натяжения жидкостей
Классы МПК:
G01N13/02 исследование поверхностного натяжения жидкостей
Автор(ы):
Стойлов Ю.Ю.
Патентообладатель(и):
Физический институт им.П.Н.Лебедева РАН
Приоритеты:
Предлагается в качестве летучих активных добавок для снижения поверхностного натяжения жидкостей использовать фторуглеродные соединения в виде пара при давлениях далеких от критических, что увеличивает скорость снижения.
Формула изобретения
Способ снижения поверхностного натяжения жидкостей с помощью активных фторуглеродных добавок, отличающийся тем, что фторуглеродные соединения воздействуют на поверхность жидкости в виде пара при давлениях далеких от критических.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области физики поверхностей.
Известен способ снижения поверхностного натяжения жидкостей на границе жидкость — газ с помощью активных добавок, составляющих группу поверхностно-активных веществ (ПАВ) типа мыла с характерными для этих соединений гидрофильными и олеофильными частями молекул [1]. Соединения ПАВ растворяются в жидкостях, имеют высокие молекулярные веса и, вследствие этого, нелетучи 3 . Нелетучесть и растворимость соединений ПАВ не позволяет быстро управлять их концентрацией и величиной поверхностного натяжения жидкостей.
Известен способ снижения поверхностного натяжения жидкостей на границе жидкость — газ с помощью газов высокого давления (несколько сот атмосфер), когда их плотность близка к критической и сравнима с плотностью их жидкостей [5 и 6]. Однако высокие давления, плотности и растворимость газов не позволяют быстро управлять величиной поверхностного натяжения контактирующих с ними жидкостей.
Известен способ снижения поверхностного натяжения жидкостей на границе жидкость — жидкость при контакте с другими жидкостями, обладающими малым собственным поверхностным натяжением [1, 7 и 8]. К таким жидкостям относятся, в частности, фторуглероды, обладающие малым поверхностным натяжением (
10-15 мН/м [7, стр. 15-16]), что позволяет их использовать в качестве активной добавки для снижения поверхностного натяжения контактирующей с ними жидкости (прототип). Однако добавка в виде жидкости не позволяет быстро управлять величиной поверхностного натяжения контактирующих жидкостей.
Для увеличения скорости воздействия и контроля за величиной поверхностного натяжения представляет интерес иметь летучие активные добавки (т.е. добавки в виде пара при малых давлениях), практически не растворяющиеся в жидкостях и позволяющие при контакте с поверхностью уменьшать поверхностное натяжение этих жидкостей.
Предлагается в качестве летучих активных добавок использовать фторуглеродные соединения в газовой фазе при давлениях далеких от критических. Подробное описание ранее известных свойств и применений фторуглеродных соединений дано в [7 и 9]. Новой особенностью, составляющей основу заявки, является то, что эти летучие, инертные фтороуглеродные соединения, состоящие из атомов углерода и фтора, являются, как установлено, эффективными активными добавками, понижающими поверхностное натяжение жидкостей на границе жидкость — газ при давлениях этих добавок гораздо (в десятки и тысячи раз) меньших, чем упомянутые выше нескольких сот атмосфер для других газов, и при плотностях гораздо меньших критических, что позволяет, например, продувкой газа быстро менять их плотность над жидкостями и тем самым управлять поверхностным натяжением контактирующих с ними жидкостей.
Пример 1. Паров фторуглеродного соединения как активной добавки.
1. Вода дистиллированная.
2. Пары перфтороктана C 8 F 18 .
В кювету наливается вода и при комнатной температуре 20 o C из сосуда с парами перфтороктана в воздух кюветы добавляется газообразный C 8 F 18 при давлении 20 торр. Присутствие молекул перфтороктана C 8 F 18 в воздухе на границе вода — воздух снижает коэффициент поверхностного натяжения воды на 10%. Аналогичное уменьшение поверхностного натяжения происходит при добавлении в кювету паров перфтордекалина C 10 F 18 .
Пример 2. В кювету наливается этиловый спирт и при комнатной температуре 20 o C из сосуда с парами перфтороктана в воздух кюветы добавляется газообразный C 8 F 18 при давлении 20 торр. Присутствие молекул перфтороктана C 8 F 18 в воздухе на границе жидкость — воздух снижает коэффициент поверхностного натяжения спирта на 15%.
Пример 3. В кювету наливается дибутилфталат и при комнатной температуре 20 o C из сосуда с парами перфтороктана в воздух кюветы добавляется газообразный C 8 F 18 при давлении 20 торр. Присутствие молекул перфтороктана C 8 F 18 в воздухе на границе жидкость — воздух снижает коэффициент поверхностного натяжения дибутилфталата на 25%.
Пример 4. В кювету наливается бензол и при комнатной температуре 20 o C из сосуда с парами перфтороктана в воздух кюветы добавляется газообразный C 8 F 18 при давлении 20 торр. Присутствие молекул перфтороктана C 8 F 18 в воздухе на границе жидкость — воздух снижает коэффициент поверхностного натяжения бензола на 30%.
Наряду с жидкостями, названными в примерах, заметное снижение поверхностного натяжения (на десятки процентов) в присутствии паров C 8 F 18 (от
20 торр и более) отмечается для таких жидкостей, как глицерин, машинное масло, вазелиновое масло, растительное масло, силиконовое масло, этанол, 2-пропанол, диэтиловый эфир, диметилфталат, диметилсульфоксид, CCl 4 , циклогексан, циакрин-ЭО (C 6 H 7 NO 2 ), керосин, скипидар, смесь этанол + вода, смесь бензол + диэтиловый эфир, раствор мыла в воде и другие.
Таким образом, заметное снижение поверхностного натяжения жидкостей происходит при контакте с парами фторуглеродных соединений при давлениях примерно в 10000 раз меньших, чем необходимое для этого давление других известных газов [6] , типичным представителем которых является водород с его воздействием на поверхностное натяжение циклогексана [5]. Более эффективное, чем для других известных газов, снижение поверхностного натяжения органических и неорганических жидкостей, достигаемое при воздействии на них паров фторуглеродных соединений при низких, далеких от критических плотностях и давлениях, не имеет аналогов и не следует с очевидностью из таких их известных по литературным данным [7] свойств как, например, слабость межмолекулярных связей, обусловливающих низкое собственное поверхностное натяжение, летучесть и газоподобность их в жидкой фазе, а также свойствами неполярности молекул, отсутствием у них характерных для ПАВ гидрофобных и гидрофильных окончаний, поскольку аналогичные свойства характерны и для многих других газов (таких, например, как кислород, азот, водород [5]), которые при плотностях менее сотен атмосфер практически не влияют на поверхностное натяжение жидкостей [6].
В соответствии с имеющимися данными [5, 6 и 8] до сих пор считалось, что любой газ оказывает на поверхность жидкости (на ее поверхностную энергию и прямо связанное с этой энергией ее поверхностное натяжение) основное воздействие прямо пропорциональное своей плотности [5, 6 и 8]. Если у него большая плотность (сравнимая с жидкостью, т.е. вблизи критических условий), то он оказывает заметное воздействие, если малая, то взаимодействие с меньшим числом молекул приводит к пропорционально меньшему воздействию. Если давление в 300 атм снижает поверхностное натяжение жидкости на 50%, то ожидаемый эффект от действия 3 атм в сто раз меньше и составляет 0.5%, а от 0.03 атм соответственно 0.005%. Это можно считать очевидным и следующим из обычной физики взаимодействия между молекулами. Из-за такой малости эффекта при невысоких давлениях никакие газы до сих пор не использовались для снижения поверхностного натяжения.
Обнаруженное отличие фторуглеродных молекул, составляющее основу заявки, состоит в том, что для них эта зависимость от плотности молекул другая — она существенно нелинейная и проявляется при неожиданно малых давлениях газа. Большой эффект, в тысячи раз больший, чем 0.005% (например, 10-30% в приведенных примерах 1-4), получается при давлениях паров в сотые доли одной атмосферы (например 0.03 атм). Эта крайняя необычность воздействия паров фторуглеродов при малых давлениях не имеет аналогов среди других газов, описанных в литературе, и не следует с очевидностью из их свойств.
Аналогичные свойства по снижению поверхностного натяжения жидкостей в равной степени характерны и для других насыщенных и ненасыщенных летучих фторуглеродных соединений, представителями которых являются перфтороктан C 8 F 18 и перфтордекалин C 10 F 18 .
Летучесть фторуглеродных соединений [9] и получаемые низкие поверхностные натяжения жидкостей при контакте с парами этих фторуглеродных соединений при обычных условиях и далеких от критических давлениях позволяют по новому использовать их для изучения квантомеханических особенностей снижения поверхностного натяжения жидкостей при контакте с парами разных ориентированных фторорганических молекул при разных плотностях и температурах, создания и изучения тонких пленок, слабо напряженных поверхностей и мембран, увеличения смачивания и снижения трения в смазках, создания новых моющих и очистительных средств, улучшения растворения веществ при удалении загрязнений из пор, добычи нефти из пористых пород, удаления остатков нефти со стенок танкеров, увеличения эффективности дробления материалов, фильтрации соединений при перегоне в тонких пленках по поверхности, создания мелкодисперсных эмульсий, суспензий и пеногасителей, исследований механизма изменения клейкости лапок мух, создания эффективных новых контактно-активных пестицидов, обездвиживающих и убивающих насекомых (типа мух, саранчи), управления постоянной и динамической разностью натяжений на поверхности жидкости для получения на ней контролируемых вращательных и колебательных движений с преобразованием тепловой энергии в механическую, исследования динамики установления поверхностных движений, особенностей ориентации и взаимовлияния испаряющихся молекул, возникающих градиентов температур и электрокинетических явлений, создания жидкостных теплочувствительных экранов.
По аналогии с растеканием капли воды только на чистой ртути, показано, что динамика растекания и испарения капли C 8 F 18 на воде является одним из самых простых и чувствительных методов контроля чистоты воды.
Литература 1. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. — М.: Химия, 1982.
2. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества /Справочник под ред. А.А. Абрамсона и Е.Д. Щукина. — Л.: Химия, 1984.
3. Абрамсон А.А. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применения. — Л.: Химия, 1981.
4. Поверхностно-активные вещества./Справочник под ред. А.А. Абрамсона и Г.М. Гаевого. — Л.: Химия, 1979.
5. Таблицы физических величин./Справочник под ред. И.К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1976, с. 255.
6. Кикоин А.Л., Кикоин И.К. Молекулярная физика. — М.: Наука, 1976, с. 329.
7. Соединения фтора. Синтез и применение./Под ред. Н. Исикава. — М.: Мир, 1990.
8. Рид Р. , Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. — Л.: Химия, 1982, с. 523.
