Зерттеу нысандары және олардың сипаттамалары

 

 

 

1-  ПВС; 2 - ЦТАБ; 3 – ПВС және ЦТАБ қоспасы

 

16– сурет.  Беттік керілу изотермасы

 

Сонымен қорыта келгенде, жұмыста  ОП-10 және ПВС, ДДСNa мен ПВС, ЦТАБ пен ПВС көбіктүзгіш композициялары алынды, олардың беттік қасиеттері мен көбік тұрақтандыру қасиетінің корреляциясы болғандығы анықталды. Мұндай көбіктерді өрт сөндіруде, флотациялық кенді байытуда және құрылыста қолдануға ұсынуға болады.

 

Ерітінділердің тұтқырлығын анықтау

 

Алдымен вискозиметр арқылы судың ағып өту уақыты, содан ерітінділердің концентрацияларын ретімен анықталды. Алынған нәтижелер бойынша салыстырмалы тұтқырлық есептелді. Оның көмегімен меншікті және келтірілген тұтқырлық анықталды. 17-суретте ерітінділер тұтқырлығының концентрацияға байланысты қисығы көрсетілген:

 

           

 

1-ПВС; 2-ПВС  және ОП-10 қоспасы

 

17 - сурет. Әр түрлі концентрациядағы ерітінділердің тұтқырлығы

 

 

 

3.3 Росс-Майлс әдісімен БАЗ-полимер композициясының көбіктүзгіштігінің температуралық тәуелділігі

 

Көптеген химиялық технология жоғары температурада жүргізіледі. Айтарлық көбіктерді қолданатын үрдістерде көбіктердің температураның әсеріне тұрақтылығы маңызды. Осыған орай алынған көбіктердің тұрақтылығы температураға тәуелділігін зерттеу қызығушылық туғызды. Зерттеулер Росс-Майлс қондырғысының көмегімен жүргізілді.

Композиция ерітінділерінен алыынған көбіктердің синерезисін зерттегенде, бастапқы кезде температура артқан сайын көбік тұрақтылау, ал уақыт өткен сайын ол қасиеті төмендеді. Гидрофобты радикадың ұзындығы артқан сайын көбіктен аққан сұйықтың жылдамдығы азаятындығ байқалды. Сонымен қатар, бірдей жағдайда көбік синерезисінің жылдамдығы БАЗ-дың химиялық құрылысына тәуелді болатынды, анықталды.

ПВС-ОП-10 қоспасының 300С температурада тұрақтылығы жоғары болды, ал 40 0С және 50 0С температурада төмендеді.

ПВС ертіндісін зерттей бастағанда оның көбігінің тұрақтылығының төмен екені көрінді. Ал ОП-10 ерітіндісінің тұрақтылығы әлдеқайда тұрақты. Бірақ қоспаға қарағанда төмендеу келеді. Температураны көтерген сайын көбік өз тұрақтылығын азайта бастайтыны байқалды.

1-ОП-10; 2-ПВС  және ОП-10 қоспасы

 

18 - сурет. Көбік тұрақтылығының температураға тәуелділігін анықтау (Росс- Майлс)

 

Бұған себеп, температура жоғарылғанда БАЗ-дың адсорбциялануы нашарлайды да, көбіктің тұрақтылығы төмендейді. Бірақ, сонымен қатар көбік түзушінің ерігіштігі жақсарады да тұрақтылығы артады. Температура жоғарылғанда адчорбцияланған молекулалардың жылулық қозғалыстары артып, көбік түзуші молекулалардан тұратын беттік қабаттың механикалық беріктігі әлсірейді және көбік түзушінің ерітіндісінің тұтқырлы,ы төмендеп, осынығ салдарынан сұйықтың бөлінужылдамдығы артады. Сол сияқты көбік түзушінің полярлы топтарының гидраттану жағдайлары да өзгереді. Температура артқанда гидратты қабаттардың тұрақтылығы төмендеп, көбіктің тұрақтылығынң нашарлауына әкеліп соғады.

 

 

 3.4 ПВС-ОП-10 қоспасының қатты денеге жұғу қабілеттілігі

 

Қатты дененің беттік керілуін анықтау қиын мәселе болып табылады. Бұл жағдайда σ  тікелей анықтау әдісі өте жуықталған мәліметті береді, сондықтан σқ-с және σқ-г шамасын жанама әдістермен анықтайды.

Жұғу – бұл физикалық беттік құбылыс, сұйықтық қатты денемен немесе басқа сұйықтық бір уақытта үш араласпайтын фазамен жанасуын атайды, оның бірі ауа болады.

Жұғудың негізгі ерекшелігі – бұл үрдіске табиғаты әртүрлі үш фазаның қатысуында. Біреуі – қатты дене, екіншісі – жұғатын сұйықтық және үшіншісі – ауа не газ. Техника мен табиғатта үшінші фаза ретінде жұғатын сұйықтықпен араласпайтын басқа сұйықтық та болатын жағдай жиі кездеседі. Мұндай жағдайды таңдамалы жұғу деп атайды. Таңдамалы жұғудың мысалы ретінде қатты дене бетімен полырлы және полярсыз сұйықтықтардың әрекеттесуін келтіруге болады. Жұғудың көрсеткіші – оның шеткі бұрышы (Ө). Ол үшін фазаның жанасу нүктесінен тамшының бетіне жүргізілген жанаманың бұрышымен анықталады (сурет). Тамшының беттегі шекарасын үш фазалық периметр, жұғу сызығы немесе үш фазалық контакт сызығы деп атайды.

Қатты дененің беттік керілуін анықтау қиын мәселе болып табылады. Бұл жағдайда σ  тікелей анықтау әдісі өте жуықталған мәліметті береді, сондықтан σқ-с және σқ-г шамасын жанама әдістермен анықтайды.

 

 

θ – жұғу бұрышы

 

19 - сурет. Қатты денеге сұйықтың жұғуы

 

Қатты дене бетіне сұйықтықтың тамшысын тамызғанда үш процесті байқауға болады:

а) сұйықтық тамшысы жойылады (жайылу);

б) сұйықтық тамшы түрінде бетке жабысады (жұғу);

в) сұйықтық тамшысы жиырылып, шар түзеді (жұқпау).

Жұғу дәрежесін сандық түрде, жұғатын сұйықпен шектелетін, фазааралық бетпен жанасуынан түзелетін θ-шектік бұрыштың (жұғу бұрышы) косинусы шексіз шамасымен сипатталады.

 

       

 

20 - сурет . ПВС және ОП-10 қоспасының қатты бетке жұғуы

 

Юнг заңы бойынша жұқпаудың шарттары cosӨ ˂ 0, Ө ˃ 900, ал жұғуға сәйкес шарттар cosӨ ˃ 0, Ө ˂ 900 болып табылады. 20-суреттен көріп отырғанымыздай, концентрация мәні 0,01 және 0,1 моль/л болған кезде композит қатты бетке жұғады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

1. ПВС және ОП-10-ның, анионактивті натрийдің додецилсульфаты мен катионактивті цетилтриметиламмоний бромиді БАЗ-дардың  әр түрлі концентрациядағы көбіктүзгіштігі зерттелген. Ең жоғары көбіктүзгіштік ПВС  үшін 0,1 моль/л және ОП-10  үшін 1*10-1 моль/л,  ДДСNa үшін 0,01 моль/л және ЦТАБ үшін 0,1  моль/л концентрацияларында болатындығы анықталынған.

 

2. ОП-10 мен ПВС, ДДСNa мен ПВС және  ЦТАБ мен ПВС композицияларының көбіктүзгіштік қасиеті жеке компоненттерімен салыстырғанда жоғары болып келетіндігі анықталды. Көбіктің максималды тұрақтылығы барлық композициялар үшін n=1 болғанда байқалатыны табылды.

 

3. ОП-10 және ПВС композицияларынан алынған көбіктерінің тұрақтылығына температураның әсері Росс-Майлс қондырғысының көмегімен жүзеге асырылды. Температураның жоғарылауымен БАЗ молекулаларының адсорбциялануы артып олардың жылулық тербелістері күшейеді де, көбіктүзгіш молекуласынан түзілген беттік қабаттың механикалық тұрақтылығы әлсірейді. Сонымен, көбіктүзгіштік пен көбік тұрақтылығыа температураның әсері күрделі, әрі басқа да қатар үрдістердің жүруіне тәуелді.

 

4. Әр түрлі концентрациядағы жеке және қоспа ерітінділерінің беттік керілу мәндері және тұтқырлық мәндері анықталды. Концентрация өскен сайын жеке БАЗ-дардың да, композицияның да беттік керілу мәндері төмендейтіні белгілі болды.

 

5. Көбіктердің БАЗ-полимер ассоциаттарымен көбікті тұрақтандыру механизмі зерттелген. ОП-10  және ПВС-тен алынған көбіктердің тұрақтылығы беттік активтілігі жоғары гидрофобты әрекеттесудің  нәтижесінде ассоциаттардың түзілуінің есебінен болады, және полимерді қосқанда көбік қабыршағындағы тұтқырлықтың артуынан болады деп жорамалданады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АНЫҚТАМАЛАР

 

Беттік-активті зат (БАЗ) – гидрофильдік бөліктен және гидрофобтық көмірсутек радикалынан тұратын,сондықтан құрлысы дифильді,фазааралық бөлу беттерінде керілуін төмендететін заттар.

 

Көбіктер - газдардың сұйық ортада дисперсиялану нәтижесінде алынған коллоидтық жүйелерді атайды.

 

Тұрақтылық - дисперсті жүйелердің құрамын өзгеріссіз сақтай алу қабілеті,дисперстік фаза бөлшектерінің өлшемдері бойынша таралуы уақытқа байланыссыз тұрақты болып қалады.

 

Дисперстік жүйе -  кем дегенде екі фазадан тұратын және бірінші (дисперстік фаза) екінші фазада (дисперстік орта).Ұсақ бөлшектер түрінде таралған гетерогенді жүйелер.

 

Капиллярлық қысым - фазалар көлемдеріндегі қысымдардың айырмашылығы.

 

Беттік керілу - бірлік бетті қайтымды изотермиялық түзуге кететін бет.

 

Плато Гиббс каналдары - көп қырлы полиэдрдің әрбір қабырғасында өзара бұрыштары 120° болатын үш қабат түйіседі.Түйісу нүктелері жуандап үшбұрыш түзелуі.

 

Жұғу - сұйықтықтың қатты дененің бетімен әрекеттесуінде жүретін физика-химиялық құбылыс.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БЕЛГІЛЕУЛЕР ЖӘНЕ ҚЫСҚАРТУЛАР

 

 

БАЗ - беттік активті зат

ПВС - поливинил спирті

ОП  - Oxyethylenic Phenol

МТКК - мецилла түзудің критикалық концентрация

ККТ  - кератинді көбіктүзгіш

Vпены  - көбік көлемі, мл

К - көбік еселігі

s  - беттік керілу, мН/м

η   - тұтқырлық

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР

 

Дипломдық жұмыста төмендегі стандарттарға сілтемелер қолданылды:

ГОСТ 7.1-84 - Дерекнамаларға сілтемелер.

ГОСТ 7.54-88 – Ғылыми-техникалық құжаттамаларда заттар мен материалдардың қасиеттері туралы сандық мәліметтер.

ГОСТ 8.417-81 - Өлшем бірліктерді қамтамасыз ететін мемлекеттік жүйе. Физикалық шамалардың бірліктері.

ГОСТ 1770-74 – Лабораториялық өлшегіш шыны ыдыстар. Цилиндрлер, мензуркалар, колбалар, сынауықтар. Жалпы техникалық шарттар.

ГОСТ 7.12-93 – Ақпараттық, кітапханалық және баспа жұмыстары бойынша стандарттар жүйесі. Ғылыми-зертттеу жұмысы бойынша есеп. Пішіндеудің құрылымы мен ережесі.

ГОСТ 6709-72 – Дистилденген су.

ГОСТ 4.99-83 -  Өрт сөндіруге арналған көбіктүзгіштер. Көрсеткіштердің номенклатурасы.

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

 

1.Қоқанбаев Ә.Қ. Физикалық және коллоидтық химия. – Алматы: «Ғибрат» баспа үйі, 2010. - 324б.

2.Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. – М.: МГУ, 1982. – 348 с.

3.Кругляков П.М., Ексерова Д.Р. Пена и пенные пленки. – М.: Химия, 1990. – 426 с.

4.Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. – М.: Химия, 1983. – 263 с.

5.Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. – М.: Наука, 1986. – 204 с.

6.Айдарова С.Б., Мусабеков К.Б., Оспанова Ж.Б. Көбіктерді алу жолдары және олардың қасиеттері.-Алматы: Қазақ университеті, 2004.- 39 б.

7.Тажибаева С.М. Беттік-активті заттардың алынуы және қолданылуы.-Алматы: Қазақ университеті, 2009.- 128 б.

8.Тажибаева С.М., Қ.Б. Мұсабеков Беттік-активті заттар және табиғи дифильді құрылымдар.-Алматы: Қазақ университеті, 2007.- 92 б.

9.Меркин А.П., Таубе П.Р. Непрочное чудо. – М.: Химия, 1983. – 221 с.

10.Ушаков С.Н «Поливиниловый спирт и его производные» М.-Л.; Изд-во АН СССР, 1960, т.1,2.

11. ГОСТ 8433 – 81. Вещества вспомогательные ОП-7 и ОП-10.

12.ГОСТ 4.99-83. СПКП. Пенообразователи для тушения пожаров. Номенклатура показателей.

13.ГОСТ 22567.1-77.Средства моющие синтетические. Метод определения пенообразующей способности.

14.Чистяков Б.Е., Перцов А.В., Чернин В.Н. Образование и основные свойства пен. Агрегативная устойчивость и ее критерии // Коллоидн. журн. – 1988. – Т. 50, №3. – С. 542-550.

15.Гольдин Г.С., Авербах К.О., Музыченко Т.А., Лавыгин И.А. Поверхностная активность сульфопроизводных кремнийорганических малениятов // Коллоид.журн.-1988.-Т.50, №1.-С.135-138

16.Канн К.Б. Капиллярная гидродинамика пен. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. – 167 с.

17.Жуков И.И., Шатова О.С., Полозова Т.Н. Стабилизация пен поливиниловым спиртом // Коллоид. журн.-1983.-Т.45, №5.-С.1001-1004

18.Бабак В.Г., Вихорева Г.А., Лукина И.Г., Кузнецова Л.В. Механизм стерической стабилизации пен и пенных пленок адсорбционными слоями ПАВ-полиэлектролитных комплексов // Коллоид. журн.-1997.-Т.59, №2.-С.149-153

19.Жуков И.И., Полозова Т.Н., Швецова О.С. Исследование пенообразующей способности поверхностно-активных веществ в присутствии полиакриловой кислоты // Коллоид.журн. -1987.-Т.47, №4.-С.758-761

20.Измайлова В.Н., Деркач С.Р.,  Ямпольская Г.П., Зотова К.В., Чернин В.Н. Кинетические параметры разрушения пен, стабилизированных смесями желатины с низкомолекулярными ПАВ // Коллоид. журн.-1997.-Т.59, №5.-С.654-659

21.Билкун Д.Г., Чистяков Б.Е., Гетманский И.К. Стабилизация пен некоторыми водорастворимыми полимерами // Пены. Получение и применение: Материялы Всесоюзн. научн.-техн. конф.-М.,1974.-Ч.I.-С.119-123

22.Измайлова В.Н., Деркач С.Р., Левачев С.М., Тарасевич Б.Н., Зотова К.В., Поддубная О. Влияние додецилсульфата натрия на свойства межфазных адсорбционных слоев желатины и стабилизированных ею эмульсионных пленок // Коллоид. журн.-1997.-Т.59, №2.-С.174-177

23.Liu Jing, Xu Guiying, Yuan Shiling, Jiang Peng. The effect of macromolecules on foam stability in sodium dodecyl sulfate / cetylpyridinium bromide mixteres // Dispers. Sci. and Technol.-2003.-Т.24, №6.-С.779-787

24.Портная И.Б., Сучкова Л.Н., Новогородцева С.Н., Панич Р.М. Исследование устойчивости многофазных пен // Коллоид. журн.-1981.-Т.43, №5.-С.883-889

25.Левинский Б.В., Бронштейн И.В., Татаринова И.В. Влияние концентрации ПАВ на устойчивость полимерных пен и пленок // Коллоид.журн.-1985.-Т.47, №6. С.1190-1193