Поверхностная активность деэмульгаторов

Для интерпретации явлений адсорбции ПАВ на границе жидкость-жидкость определяют зависимость между избытком или недостатком адсорбированного вещества в поверхностном слое (Г), концентрацией ПАВ в растворе (с) и поверхностным натяжением (σ) на этой границе. Эта зависимость даётся известным уравнением адсорбции Гиббса:

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К);

с – концентрация ПАВ в растворе, %;

σ – поверхностное натяжение системы жидкость-жидкость, Н/м;

dσ/dc – величина, характеризующая способность понижать поверхностное натяжение раствора и называемая поверхностной активностью.

В честь Гиббса величину обозначают через G и называют Гиббсом, размерность G - Дж·м/кмоль.

Тогда уравнение адсорбции будет иметь простую форму:

Из уравнения Гиббса следуют три вывода:

1) если поверхностное натяжение увеличивается с увеличением концентрации , т.е. если , то , иначе говоря, концентрация ПАВ в поверхностном слое меньше, чем в объёме раствора. Такое состояние системы называется отрицательной адсорбцией;

2) если поверхностное натяжение уменьшается с увеличением концентрации , т.е. если , то . Концентрация ПАВ в поверхностном слое больше, чем в объёме раствора. Такое состояние системы называется положительной адсорбцией;

3) если не зависит от , то концентрация ПАВ в поверхностном слое и в объёме раствора одинакова. Такое состояние системы называется равновесным.

Зависимость количества адсорбированного ПАВ от его концентрации при постоянной температуре называется изотермой адсорбции. Вид обычной изотермы адсорбции и изотермы поверхностного натяжения показан на рис. 9.7.

Рис. 9.7. Зависимости количества адсорбированного ПАВ (кр. 1)

и величины поверхностного натяжения (кр. 2) от концентрации ПАВ

при постоянной температуре

Из рис. 9.7 следует, что величина поверхностной активности G очень быстро изменяется в зависимости от концентрации ПАВ. В начале поверхностное натяжение падает быстро, но по мере заполнения поверхностного слоя молекулами ПАВ изменение σ происходит всё медленнее и медленнее и практически прекращается, когда адсорбция достигает равновесного состояния, т.е. полного насыщения поверхностного слоя ПАВ.

Поэтому поверхностную активность ПАВ обычно оценивают следующей величиной:

,

т.е. начальным значением поверхностной активности при концентрации ПАВ, стремящейся к нулю.

Чем эффективнее деэмульгатор, тем меньше его требуется для разрушения эмульсии.