1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Chất hoạt động bề mặt

37 514 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 37
Dung lượng 2,3 MB

Nội dung

12.1 Chất hoạt động bề mặt Trong chương này, thảo luận tượng bề mặt, mà bị chi phối thuộc tính phân tử amphiphilic hoà tan gọi amphiphiles (phân tử có đầu cực gắn với đuôi phân tử kỵ nước lớn) [517] Các phân tử amphiphilic có mặt ngày sống cần thiết nhiều trình công nghiệp Ví dụ ứng dụng chúng việc làm sạch, tẩy rửa, làm chất nhũ hoá cho loại kem mỹ phẩm, công nghiệp dược phẩm, tác nhân tuyển ngành công nghiệp khai thác mỏ Amphiphiles hòa tan biết đến chất tẩy rửa, chất kéo căng, chất hoạt động bề mặt Có lẽ mô tả hầu hết lời từ hoạt động bề mặt, mà đúc kết cụm từ "tác nhân hoạt động bề mặt" Thuật ngữ xà phòng thường giới hạn muối kim loại kiềm axit béo cao (Bảng 12.1) Thuật ngữ "amphiphile" phần phân tử dung môi định, phần lại dung môi khác hai dung môi không trộn lẫn Thông thường, dung môi nước phần ưa nước gọi hydrophil Phần lại gọi kỵ nước (hydrophobic) Nó không tan nước thích tan môi trường có dầu không khí Phần kỵ nước thường bao gồm chuỗi alkyl dài, thẳng (CH3 (CH2) nC-1~, nC = 8-20) Đối với ứng dụng đặc biệt, hydrocarbon flo hóa hoàn toàn phần Chất hoạt động bề mặt chia thành bốn nhóm (Bảng 12.1): • Anionic chất hoạt hóa bề mặt mang điện tích âm có nhóm ưa nước, nhóm carboxylate, sulfonate, sulfate Một chất hoạt động bề mặt anionic quan trọng sử dụng rộng rãi natri dodecylsulfate (SDS), C12H25OSO3Na, thuộc họ natri alkylsulfates Trong nước chúng phân ly theo C12H25OSO3Na → C12H25OSO3- + Na+ Một chất hoạt động bề mặt anionic khác natri dodecanoate, C11H23CO2Na, thuộc họ natri alkylcarboxylates, gọi acid béo xà phòng Cũng với SDS nước pH trung tính, kim loại kiềm tách dạng cation chất hoạt động bề mặt trở nên mang điện tích âm • Cationic chất hoạt động bề mặt mang điện tích dương phần ưa nước chúng Ví dụ dodecyl trimethylamoni bromide, C12H25N(CH3)3Br, hexadecyl trimethylamoni bromide, phân ly nước theo C16H33N(CH3)3Br → C16H33N+(CH3)3 + Br- với điện tích dương khu trú nitơ Hexadecyl trimethylamoni bromide gọi cetyl ammonium bromide (CTAB) • Nonionic chất hoạt động bề mặt không mang điện Phần ưa nước thể độ tan nước nhóm phân cực oxit polyethylene đường Alkylethylene oxit, gọi alkylethylene glycol , thuộc nhóm hoạt động bề mặt không ion Hai ví dụ C10H21(OCH2CH2)8OH C12H25(OCH2CH2)6OH Alkylethylene glycols thường viết CncEne , số nc số lượng nguyên tử carbon chuỗi alkyl ne số đơn vị ethylene oxide đầu ưa nước Các ký hiệu viết tắt phân tử tương ứng C10E8 C12E6 Một lớp khác chất hoạt động bề mặt không mang điện alkyl glycosides, biết đến alkyl polyglycosides [518] Chúng bao gồm mono- oligosucrose, glucose sorbitol đầu ưa nước chuỗi alkyl đuôi kỵ nước • Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính (hoặc zwitterionic) mang điện tích dương điện tích âm tổng điện tích không Một số chất béo, chẳng hạn phophatidylcholine, zwitterionic Từ thực tế chất béo không tan nước, nên nghĩa hẹp đó, không thuộc loại hợp chât hoạt động bề mặt Hầu hết chất hoạt động bề mặt sử dụng loại anionic, theo sau loại không ion Chất hoạt động bề mặt cation thường có vấn đề môi trường chúng không bị phân hủy sinh học dễ dàng Chất hoạt động bề mặt dạng lưỡng tính thường đắt dùng cho ứng dụng đặc biệt Bảng 12.1: Cấu trúc chất hoạt động bề mặt thông thường nồng độ mixen tới hạn (CMCs, tính theo mM) nước 25 ◦C (không thêm muối) Các CMCs lấy từ TLTK [109,519,520] Bên cạnh chất hoạt động bề mặt thông thường với đầu phân cực đuôi không phân cực, chất hoạt động bề mặt dạng dimer oligomer thu hút quan tâm đáng kể học thuật công nghiệp [521] Chất hoạt động bề mặt dimer, gọi chất hoạt động bề mặt Gemini, tạo thành từ hai amphiphilic với gắn đầu phân cực với (Hình 12.1) Trong bolaform chất hoạt động bề mặt kết nối chuỗi alkyl gần cuối, chúng coi gồm đầu phân cực nối với chuỗi dài kỵ nước Có thể gắn nhiều hai chất hoạt động bề mặt với để hình thành chất hoạt động bề mặt dạng tri-, tetra- polymer Chất hoạt động bề mặt dạng trimeric chí tetrameric thường có tính chất tốt so với chất hoạt động bề mặt monomeric Bên cạnh đó, chúng chất trung gian chất hoạt động bề mặt truyền thống dạng polymer Trong chất hoạt động bề mặt polymer thông thường, đơn vị monomer amphiphilic Một loại chất hoạt động bề mặt polyme khác, gọi khối copolymer [522], bao gồm hai phần Một phần từ monomer kiểu A, phần khác từ monomer kiểu B Nếu A phân cực B không phân cực, khối copolymer có hoạt tính bề mặt mạnh thể nhiều tính chất chất hoạt động bề mặt thông thường Nếu có hai khối khác nhau, gọi diblock copolymer Trong phần sau chương này, tập trung vào chất hoạt động bề mặt truyền thống Hình 12.1 Một số phân tử hoạt động bề mặt khác 12.2 Mixen cầu, hình trụ, bilayers 12.2.1 Nồng độ tới hạn mixen Một thuộc tính đặc trưng chất hoạt động bề mặt chúng tự tổng hợp nước hình thành cấu trúc xác định rõ mixen hình cầu, hình trụ, bilayers, vv (xem xét: Ref [524]) Những cấu trúc gọi phối hợp chất keo Cách đơn giản hiểu tốt số micelle Để minh họa điều lấy ví dụ, natri dodecylsulfate (SDS), xem xảy ngày có nhiều SDS thêm vào nước Tại thấp nồng độ phân tử dodecylsulfate anion hòa tan ion riêng lẻ Do chuỗi hydrocarbon chúng, chúng có xu hướng hấp thụ nước-không khí, với hydrocarbon chuỗi hướng tới giai đoạn bay Sức căng bề mặt giảm mạnh với nồng độ ngày tăng (Hình 3.7) Ở nồng độ định, nồng độ mixen tới hạn critical micellization concentration(CMC) giảm dừng lại Phía CMC, mà cho SDS nước 8,3 mM, sức căng bề mặt gần không đổi Phụ thuộc vào nồng độ tương tự quan sát áp suất thẩm thấu độ dẫn điện dung dịch Nếu nhìn vào độ đục quang học dung dịch xu hướng ngược lại Ở nồng độ dung dịch thấp suốt Khi nồng độ dung dịch đạt nhiều CMC trở thành đục Song song đó, tính chất thay đổi mà có liên quan thiết thực: khả hòa tan chất kị nước Ở nồng độ thấp CMC bề mặt, chất kỵ nước hòa tan CMC chúng bắt đầu hòa tan dung dịch nước Khả tăng lên với tăng nồng độ bề mặt Có thể có khác biệt nhỏ nồng độ tính chất đặc biệt cụ thể thay đổi đột ngột CMC xác định phương pháp khác khác Tuy nhiên, xu hướng chung phụ thuộc vào thông số bên nhiệt độ nồng độ muối Lý cho thay đổi đột ngột CMC gì? Phía CMC hoạt động bề mặt tự phát hình thành tổ hợp - mixen Các chuỗi hydrocarbon kết hợp bên nhóm đầu phân cực định hướng phía pha nước Kết thường 30-100 phân tử bề mặt hình cầu bao quanh pha dầu bên (Hình 12.2) Đường kính điển hình 3-6 nm xác định tán xạ ánh sáng, góc nhỏ X-ray tán xạ (SAXS), nhỏ góc tán xạ neutron (SANS) deuterium oxide (D2O) Phần mixen cho thấy tính chất pha lỏng chứng minh cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) [523] Hình 12.2: Sơ đồ cắt ngang mixen hình cầu nước Một đầu bao quanh lõi kỵ nước hình thành chuỗi hydrocarbon Các cấu trúc micellar cân với monome dung dịch Right: ngược lại micelle dầu Như trung bình micelle chứa số lượng định phân tử hoạt động bề mặt, micellar số tổng hợp bình Nagg Không phải tất mixen cấu tạo số chất hoạt động bề mặt giống Một số mixen chứa nhiều hơn, mixen khác có bề mặt để có hệ phân tán đáng kể Một số phân chia tập hợp sơ đồ hình 12.2 Hơi CMC, hầu hết chất hoạt động bề mặt tạo thành monome số tổ hợp thấp Tuy nhiên, số mixen tồn Với gia tăng nồng độ bề mặt nồng độ monome tăng Ngoài nồng độ mixen phát triển chút Điều thay đổi CMC Sau CMC đạt nồng độ monomer gần không đổi thêm hình thức hoạt động bề mặt mixen Sự phân bố số tập hợp gần Gaussian với độ lệch chuẩn ΔNagg, khoảng đưa các-căn bậc hai số độ lệch gần đúng: ΔNagg≈ [109] Tình hình phức tạp Với tăng độ đặc nói chung số Nó làm tăng nhẹ so với tăng tổng số nồng độ Hình 12.3: Sơ đồ phân phối số liệu bề mặt hàm số tập hợp cho ba nồng độ khác Khi nồng độ tổng số bề mặt CMC giả định tập hợp độ lệch chung Nagg = 50 Một micelle cấu trúc động Chất hoạt động bề mặt rời bỏ khỏi micelle vào dung dịch, chất hoạt động bề mặt khác nhập vào mixen dung dịch Các khoảng thời gian tham gia phụ thuộc nhiều vào cấu trúc cụ thể chất hoạt động bề mặt, đặc biệt độ dài chuỗi hydrocarbon Ví dụ, thời gian tồn dodecylsulfate đơn (CH3(CH2)11OSO3-) SDS micelle 25◦ C 6μs [525] Nếu giảm bớt độ dài chuỗi hai đơn vị methylene Decyl sulfate (CH3(CH2)9OSO3- ) thời gian tồn giảm xuống khoảng 0,5 μs Tetradecyl Sulfate (CH3(CH2)13OSO3- ), có hai đơn vị methylene so dodecylsulfate, thường 83μs micelle 12.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ Đối với bề mặt ion micellization đáng ngạc nhiên bị ảnh hưởng nhiệt độ xem xét mà trình tổng hợp; sau thấy muối có ảnh hưởng mạnh mẽ Chỉ dung dịch làm lạnh xuống nhiệt độ định chất hoạt động bề mặt kết tủa ngậm nước tinh thể pha tinh thể lỏng (Hình 12,4) Điều dẫn đến độ K gọi điểm Krafft [526] Nhiệt độ Krafft điểm mà khả hòa tan bề mặt nồng độ tới hạn mixen Dưới nhiệt độ Krafft độ tan thấp dung dịch không chứa mixen Bề mặt thường hiệu đáng kể hầu hết ứng dụng nhiệt độ Krafft Trên nhiệt độ Krafft, hình thành mixen trở nên độ hòa tan tăng lên nhanh chóng Chất hoạt động bề mặt không mang điện có xu hướng hiển thị hiệu ứng nhiệt độ trái ngược: Khi nhiệt độ nâng lên, điểm đạt tổ hợp lớn kết tủa vào giai đoạn riêng biệt Nhiệt độ mà điều xảy gọi điểm cloud Nó thường rõ ràng nhiệt độ Krafft Các tượng chất hoạt động bề mặt không mang điện trở nên hòa tan nhiệt độ cao quan trọng thảo luận hoạt động giai đoạn nhũ Hình 12.4: Độ hòa tan CMC so với nhiệt độ cho SDS nước theo Ref [527] 2.2.3 Nhiệt động lực học mixen Có số phương pháp tiếp cận để lấy lượng tự Gibbs mixen Chúng thảo luận số họ gọi mô hình tách pha Ngay phương pháp dẫn đến gần biểu thức cho hoạt động bề mặt không ion Thảo luận chi tiết nhiệt động lực học mixen tìm thấy Refs [3,528,529] Trong mô hình tách pha, tận dụng lợi thực tế có nhiều điểm chung mixen với hình thành giai đoạn lỏng riêng biệt Ở nồng độ thấp hóa tiêu chuẩn bề mặt hòa tan mô tả μsur(solvent)=μ0sur+RTln[S] (12.1) μ0sur hóa tiêu chuẩn hiệu dung dịch loãng [S] cô bề mặt Tại [S] = CMC hóa bề mặt μ sur mixen (micelle) với hóa học tiêu chuẩn bề mặt hòa tan Điều trực tiếp dẫn đến μsur(micelle)=μ0sur+RTln CMC (12.2) Một mol lượng Gibbs hình thành mixen lượng Gibbs khác biệt mol monome mixen hóa tiêu chuẩn dung dịch loãng: ΔG =μsur(micelle)−μ0sur=RTln CMC mic m (12.3) Đối với hoạt động bề mặt không ion sử dụng phương trình để tính toán thay đổi lượng tự Gibbs mixen Đối với thay đổi ion hoạt động bề mặt dẫn đến phân ly nhóm đầu hoạt động.CMCs thường M Vì lý lượng Gibbs tự cho mixen âm tức trình tự phát Ví dụ, CMC C10E8 mM.năng lượng Gibbs tự mixen ΔG=RTln 0.001 =−17.1kJ cho mol chất hoạt động bề mặt 25oC Mixen hình thành hai yếu tố cạnh tranh [530]: • Chuyển chuỗi hydrocarbon khỏi nước vào dầu chuyển động bên mixen.Điều chủ yếu ảnh hưởng entropic gọi hiệu ứng kỵ nước [531] Tại thời điểm người đọc ngần ngại: bề mặt tổng hợp thành mixen chắn trật tự phân tử bề mặt hòa tan chất lỏng Do đó, entropy mixen phải thấp Hiệu ứng này, nhiên, nhỏ so với tăng entropy cá vùng lân cận phân tử nước Xung quanh chuỗi hydrocarbon phân tử nước đánh giá cao trật tự Khi tất chuỗi hydrocarbon ẩn bên mixen, entropy nước tăng mạnh Điều bù đắpnhiều cho kết hợp âm entropy bề mặt hoạt động Như kết hiệu ứng kỵ CMC giảm tăng chiều dài chuỗi alkyl +Đẩy nhóm đầu cực chúng đến gần hơn, chống đối tập hợp Các nguồn gốc lực đẩy bên phức tạp Nhóm đầu phải nước chúng đến với chặt chẽ, dẫn đến lực đẩy hydrat hóa Ngoài ra, bố trí nguyên tử không gian đóng góp hiệu ứng Khi nhóm đầu xích lại gần dao động nhiệt chúng trở nên nhỏ hơn, chúng bị hạn chế nhóm đầu lân cận Điều làm giảm chuyển động dẫn đến giảm entropy chúng dẫn đến lực đẩy Đối với nhóm đầu có lực đẩy tĩnh điện bổ sung đòi hỏi lượng để mang lại cho hai điện tích gần nhau.Vì lý này, CMCs ion bề mặt thường cao so với bề mặt không ion CMCs Nếu thêm muối vào dung dịch có tác dụng mạnh mẽ bề mặt hoạt động mixen Các CMCs ion hoạt động bề mặt giảm với tăng nồng độ muối nền; muối có hiệu sàng lọc lực đẩy tĩnh điện nhóm đầu Nó dễ dàng mặt lượng để mang lại bề mặt ion với vật mang kiểm tra cách hiệu Như ví dụ, sơ đồ sau cho thấy cách CMCs alkylsulfates khác giảm với tăng nồng độ muối nền.Kết giảm tĩnh điện lực đẩy muối lượng Gibbs mixen tăng Ví dụ SDS từ ΔG/kBT=−13.0 mà muối ΔG/kBT=−14.2 mol ion 0.3 M NaCl [528] Ngoài ra, CMC mạnh giảm tăng chiều dài chuỗi alkyl hiệu ứng kỵ nước Còn chuỗi alkyl mạnh xu hướng tổng hợp Mixen không hoàn toàn thấm nước bề mặt Lực đẩy bên nhóm đầu thường mạnh mẽ, giữa, số phần kỵ nước bên mixen tiếp xúc trực tiếp với nước Ví dụ 12.1 : Các CMC C12E7 0,083 mM nhiệt độ phòng ánh sáng tán xạ động lực bán kính lõi hydrocarbon trung bình tìm thấy 1,70 nm nồng độ bề mặt mM [532].Số lượng trung bình tập hợp 64 Nếu chia tổng diện tích bề mặt lõi số bề mặt, nhận diện tích phân tử bán kính lõi.Nó 4π(1.7nm) /64 = 0.57 nm Diện tích mặt cắt ngang polyethylene oxide 0.2 nm Vì vậy, nửa diện tích lõi tiếp xúc với dung dịch nước phương tiếp xúc 2 Hình 12.12: bước tiêu biểu phát triển macroemulsion Keo tụ kineticscan mô tả nhiều cách khác Dưới giới thiệu điều trịlần đề xuất Smoluchowski [547], mô tả Ref [538], p.417 Các hình thức-ism sử dụng để điều trị tập hợp sol Mộtđiều kiện tiên cho hợp giọt gặp va chạm Smoluchowski tính toán tỷ lệ diffusional gặp giọt hình cầu radiusR Tỷ lệ gặp khuếch tán hạn chế 8πDRc , wherecis nồng độ giọt (số giọt cho đơn vị thể tích) Vì coefficientDwe khuếch tán sử dụng Stokes-Einstein relationD = kBT / 6πηR Tỷ lệ gặp gỡ khuếch tán hạn chế là, lúc, giới hạn cho giảm giọt tập trung Cả hai tỷ lệ gặp gỡ dẫn đến kết dính Sau đó, tỷ gặp gỡ cho Các số tốc độ flocculationkfdepends vào độ nhớt dung dịch làindeđộc kích thước giọt nhỏ Phương trình (12.16) có giá trị cho giọt kích thước giống hệt May mắn thay, không depend vào kích thước giọt, tỷ lệ chất keo tụ không thay đổi đáng kể xem xét mà cốt hình thành tất giọt có kích thước tương tự Để đưahình tổng hợp vào tài khoản phải thay đổi số tốc độ keo tụ tokf ≈8kBT / 3η Ví dụ 12.7.For nước 25◦ C (η = 8,91 × 10 -3kgm -1s -1) Tỷ lệ kết kf = 6.2 × 1019 m3 s-1 Hằng số tốc độ hợp lệ cho tập trung số giọt (hoặc hạt) mét khối Nếu báo cáo tập trung mol giọt lít (M) tỷ lệ iskf liên tục = 3,7 × 10 M-1 s-1.Taking heteroflocculation vào tài khoản, tỷ lệ cao gấp đôi Nếu Barriere lượng * cho hợp tồn tại, tỷ lệ gặp gỡ hiệu giảm thực việc vào tài khoản cách thêm vào yếu tố Boltzmann: Phương trình vi phân giải cách Ở đây, c0is nồng độ ban đầu giọt lúc đầu Số lượng d (1 / c) / dt, mà phải tokfork * f , Được sử dụng biện pháp tỷ lệ kết ban đầu Cho dù flocculated hay không, giọt di chuyển trường hấp dẫn tăng tập trung phía tàu Tác dụng thứ hai gọi đánh kem Khi giọt đưa vào gần họ đông lại thành tối thiểu lượng sơ cấp Có phim bề mặt có tiếp xúc trực tiếp phân tử,nhưng họ giữ danh tính họ giọt riêng biệt Cuối bị vỡ màng bề mặt hai giọt sáp nhập vào lớn Việc dẫn đến kết dính demulsifi-cation 12.3.5 kết dính khử nhũ tương Chúng ta chuyển sang bước cuối kết dính Chúng xác định ba bước quan trọng trình kết dính giọt (Hình 12.13.): • Đối với hai giọt lại với nhau, hai phim bề mặt phải tiếp xúc đếnintomolecular Do sự, luôn diện, van der Waals thu hút, hai giọt lân cận làm biến dạng, cho diện tích tiếp xúc phẳng Tùy thuộc vào lực đẩy hai bề mặt phim phiến kính nhiều ổn định • Hai phim bề mặt phải hợp nhất, tạo thành cổ tiếp xúc trực tiếp chất lỏng dis-persed hai giọt Rõ ràng, hai phim bề mặt phát triển phiến kính vỡ cách dễ dàng, phim hoàn toàn bão hòa có thểchống lại trình nhiệt hạch Biến động mật độ bề mặt bề mặt kích hoạt trình nhiệt hạch tạm thời điểm trần thu hút phá vỡ phiến kính địa phương • Các cổ phải tăng kích thước để hai giọt cuối hợp hoàn toàn xử lý bề mặt màng nguyên vẹn, diện tích độ cong thay đổi Bất kỳ ba bước xác định tỷ lệ-thuộc vào chất cụ thể hệ thống Đối với thảo luận chi tiết xem Ref [551] Trong nhiều ứng dụng, mục tiêu để làm ổn định mộtemulsion.Demulsification, với hai giai đoạn riêng biệt tái sulting, thực tế, nhiệm vụ chung nhiều ứng dụng công nghiệp (xem, Ví dụ, Bảng 11.1) Phương pháp học phổ biến cho khử nhũ tương Centrifugation, ví dụ, dẫn đến đánh kem Khuấy nhẹ nhàng thường tăng tốc kết dính số trường hợp việc bổ sung cosurfactant muối làm ổn định nhũ tương Như thấy Phần tiếp theo, nhũ tương ổn định độ cong tự nhiên bề mặt đồng ý với bán kính thực tế giọt nhỏ Một cosurfactant với độ cong tự nhiên khác từ bề mặt chính, dẫn đến tình trạng không ổn định Hình 12.13: Ba bước giọt kết dính sau keo tụ đánh kem cho nhũ tương dầu-trong-nước 12.4 Các vi nhũ tương Các nhũ tương ổn định nhiệt động phát khoảng 50 năm trước [552-555] chúng coi trường hợp đặc biệt thời gian dài Ổn định nhiệt động không đề cập thực tế chúng không thay đổi theo thời gian Nó có nghĩa vi nhũ tương phản ứng lại với thay đổi nhiệt độ thành phần Các vi nhũ tương có xu hướng hình thành tự phát Không kích động khuấy mạnh cần thiết Ngoài kích thước cấu trúc hình thành không phụ thuộc vào lượng đầu vào vi nhũ tương (xem phương trình (12.15)) Trong vi nhũ tương, phần thể tích bề mặt thường đáng kể Một đánh giá vi nhũ tương Ref [556] 12.4.1 Kích thước giọt Chúng ta bắt đầu mô tả vi nhũ tương cách hỏi: bán kính có khả giọt R cho phần thể tích pha liên tục, phân tán pha bề mặt gì? Bán kính ước tính cách sử dụng hai phương trình Đầu tiên, tổng thể tích pha phân tán cho Ở đây, n số hạt tổng thể tích V Đối với phương trình thứ hai, giả định tất bề mặt vào mặt phân cách có số lượng không đáng kể hoà tan pha liên tục pha khuếch tán Ngoài ra, giả định bề mặt định hướng bình thường đến mặt phân cách cho độ dày màng bề mặt với tổng chiều dài phân tử bề mặt Ls Sau đó, nhận thể tích chiếm đóng bề mặt: Chia phương trình (12.19) cho phương trình (12.20) dẫn đến Đây bán kính giọt pha phân tán Đó điều kiện cần thiết cho nhũ tương ổn định nhiệt động Nó tham số Ls nên coi chiều dài hiệu phân tử bề mặt mà khác từ chiều dài hình học hai yếu tố Ví dụ 12.8 Xem xét nhũ tương dầu nước với phần thể tích bề mặt 10% phần thể tích dầu 30% Đối với bề mặt có chiều dài nm, bán kính giọt dầu R = 18nm Đối với nhũ tương nước dầu có thông số tương tự, có R = 36nm Những giọt nhỏ vi nhũ tương thường nhỏ chiều dài bề mặt thường không đáng kể Sự phức tạp phát sinh xác bán kính Nó đáng kể chọn bán kính bao gồm toàn bề mặt, ví dụ đuôi Sự lựa chọn thông thường vị trí bán kính bề mặt gọi trung tính, mặt phẳng có diện tích không đổi uốn cong Bề mặt trung tính thường nằm gần với mặt phẳng nơi mà nhóm đầu gặp chuỗi hydrocarbon Vì lý chọn bán kính lõi RC (Hình 12.14) Hình 12.14: Sơ đồ giọt dầu nước ổn định bề mặt 12.4.2 Tính đàn hồi màng bề mặt Bề mặt tạo thành màng đàn hồi nửa độ mềm dẻo bề mặt Nhìn chung, lượng tự Gibbs màng bề mặt phụ thuộc vào độ cong Ở không nói tác động gián tiếp áp suất Laplace tác động thực Trong thực tế, căng bề mặt hầu hết vi nhũ tương nhỏ áp suất Laplace thấp Kể từ biểu diễn độ cong vai trò quan trọng, hữu ích để giới thiệu hai tham số, độ cong chủ yếu nghịch đảo hai bán kính cong (xem Phần 2.3.1) Độ cong tích cực tiêu cực Chúng ta đếm tích cực bề mặt cong phía pha dầu Theo Helfrich biếu diễn lượng tự Gibbs độ cong tích phân khu vực xem xét [557]: C0 gọi độ cong tự phát Độ cong tự phát thông số tổng quát so với thông số bề mặt NS , xác định phương trình (12.4) Điều làm cho dễ dàng để thảo luận pha vi nhũ tương có từ hình hình học đơn giản Các thông số k ¯k có chiều lượng độ bền uốn (còn gọi uốn mô đun đàn hồi) mô đun hình mặt nghiêng (còn gọi mô đun độ cong Gaussian), tương ứng Phương trình đóng vai trò then chốt hiểu biết mono - bilayers [558] Các màng đặc trưng trạng thái cân độ cong ổn định, tương ứng đến mức tối thiểu lượng tự Gibbs, C = C2 = C0 k / (2 k +¯k) Ví dụ 12.9 Chúng ta xem xét màng với độ cong không tự phát (C 0= 0) Cái lượng đàn hồi cho việc uốn màng hình cầu có bán kính R? Với C1 = / R C2 = / R có Nó độc lập với bán kính! Nó không phụ thuộc vào bán kính việc uốn lượng đơn vị diện tích tăng giảm diện tích bề mặt Cả hai hiệu ứng bù khác Xem thêm tập Những loại giá trị cho thông số k và¯k gì? Độ bền uốn màng bề mặt thường thứ tự 1-20 kB T nhiệt độ phòng Yếu tố làm giảm k chuỗi alkyl ngắn, liên kết bề mặt, bề mặt hai chuỗi với chuỗi bất bình đẳng, liên kết cis-chưa no Đối với mô đun hình mặt nghiêng vài phép đo thực Nó có xu hướng tiêu cực với số lượng nhỏ nhiều so với độ bền uốn cho hệ thống Độ cong tự phát thay đổi phạm vi -0.5 nm-1 đến 0,5 nm-1 , phụ thuộc vào nhóm đầu cực, chiều dài số lượng chuỗi không cực, dầu tự nhiên Hầu hết vi nhũ tương nghiên cứu có chứa bốn nhiều thành phần Ngoài nước, dầu, bề mặt thường cosurfactant thêm vào Liên kết bề mặt điển hình rượu Với nhóm đầu nhỏ đuôi kỵ nước tương đối lớn, chúng có xu hướng giảm độ cong tự phát bề mặt Độ cong tự phát màng hoạt động bề mặt xác định, đến mức độ cao, cấu trúc vi nhũ tương Chúng ta chứng minh điều cho vi nhũ tương dầu nước loại bỏ ảnh hưởng mô đun hình nằm nghiêng Khi độ cong tự phát màng với độ cong giọt dầu, C0 = / R, mong đợi tình hình ổn định [559] Khi độ cong tự nhiên lớn / R, màng hướng đến lượng Gibbs thấp cách giảm kích thước giọt trục xuất dầu nhũ tương đến pha với số lượng lớn Khi C thấp nhiều / R, màng giãn cách tạo kết tụ lớn Những kết hợp phải nonspherical phương trình (12.21) 12.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc vi nhũ tương Những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến loại vi nhũ tương gì? Ở lần phải phân biệt hoạt động bề mặt không ion ion Đối với hoạt động bề mặt không ion, thường glycols alkylethylene, nhiệt độ thông số chi phối đến cấu trúc vi nhũ tương Đối với bề mặt ion, chủ yếu SDS CTAB, cô cạn muối chi phối pha hoạt động Alkyl polyglycosit vị trí trung gian, chúng không ion Ở thảo luận hoạt động bề mặt không ion để số nguyên tắc Chúng ta bắt đầu với trạng thái tổng quát Các vi nhũ tương ổn định với không ion bề mặt có xu hướng để tạo thành loại dầu nước nhiệt độ thấp nhiệt độ cao vi nhũ tương nước dầu phổ biến Nhiệt độ pha nghịch tồn thay đổi vi nhũ tương từ dầu nước đến nước dầu Sự đảo pha nhiệt độ (TNCN) thông số quan trọng đặc trưng cho hệ thống vi nhũ tương [560] Các lý cho đảo pha trở nên rõ ràng nhớ lại xu hướng nhóm đầu để giữ nước giảm theo nhiệt độ (xem cuối Mục 12.2.2) Kết kích thước khu vực nhóm đầu giảm Ngược lại, chuỗi hydrocarbon có xu hướng chiếm thể tích lớn từ biến động nhiệt họ trở nên sống động Kết thay đổi độ cong tự phát từ nhũ tương dầu nước đến vi nhũ tương nước dầu Để minh họa cho hoạt động này, giản đồ pha nhũ tương nước octan-C12 E5 hiển thị hình 12.15 Chúng ta thấy tình hình thực tế phức tạp nhiều chút so với trạng thái tổng quát từ đầu Hãy để làm việc thông qua giản đồ pha, phía dọc theo mũi tên phần thể tích bề mặt không đổi Đối với nhiệt độ thấp, 20◦C, hệ thống bao gồm hai pha: vi nhũ tương dầu nước chứa giọt dầu nhỏ tồn với pha dầu trên Kích thước giọt xác định độ cong tự nhiên bề mặt Tại tất dầu nhũ hoá? Theo phương trình (12,21) - yêu cầu cho pha ổn định - bị vi phạm Việc tăng nhiệt độ giọt dầu trở nên ngày lớn độ cong tự phát giảm Theo đó, thể tích pha dầu giảm 23◦C tất dầu kết hợp thành giọt dầu tương đối lớn nước đạt vùng pha (thường ký hiệu L1) vi nhũ tương dầu nước Điểm lý tưởng để xác định bán kính cong tự nhiên vì, đây, bán kính giọt dầu tính toán từ phần thể tích thêm với phương trình (12.21) Tăng nhiệt độ giảm C0 từ 29◦C cấu trúc phân lớp hình thành (Lα) Tại 32◦C PIT đạt độ cong tự nhiên Kết nhiệt độ cao độ cong âm (đối với nhóm đầu ưa nước) bề mặt bắt đầu có lợi cho nhũ tương nước dầu Bây toàn trình tự lặp lặp lại với giọt nước dầu Giữa 35◦C 37◦C ta có giọt nước lớn giảm kích thước nhiệt độ tăng (L 2) Sau đó, 37◦C, hai pha xuất hiện: pha nước vi nhũ tương nước dầu Trong hình 12.15, nhiệt độ đảo pha định đường ngang T =32◦C Khi di chuyển nhiệt độ cố định T = PIT từ thấp đến cao phần thể tích bề mặt, băng qua vùng ba pha 5% Ở đây, pha nước (với số hoạt động bề mặt khuếch tán monome), pha dầu (cũng với vài monome), vi nhũ tương liên tiếp tồn Với việc tăng co lại pha dầu nước ngày nhiều thể tích bị chiếm đóng vi nhũ tương hai lần liên tiếp Bởi hình dạng khu vực ba pha, giản đồ pha gọi "fish cut" [56,2563] Ở , vào vùng pha có vi nhũ tương hai lần liên tiếp.Từ quan điểm thực tế điểm quan trọng, ký hiệu , thước đo hoạt động bề mặt hiệu Nhỏ bề mặt hiệu ổn định nhũ tương Khi tăng 7%, vào pha Lα Hình 12.15: Sơ đồ pha nhũ tương nước octan-C 12 E5 Các trục nhiệt độ phần thể tích bề mặt Các pha định (vùng ba pha), L1, L2 Lα (lamellar) Các giản đồ pha xác định tỷ lệ thể tích nước octan 1: [561] Các pha quan sát dọc theo mũi tên thẳng đứng sơ đồ phía Kết thu D Vollmer 12.5 Bọt 12.5.1 Phân loại, ứng dụng hình thành Bọt phân tán chất khí chất lỏng môi trường rắn Một số tính chất bọt giống nhũ tương, điều không ngạc nhiên bọt coi nhũ tương pha phân tán chất khí Bọt với hiểu biết chúng ta, không ổn định nhiệt động học, góp động học Đây lý mô tả định lượng bọt phát triển Sự giới thiệu tốt vào chủ đề tham chiếu [564-566] Bọt có biến đổi rộng ứng dụng Bọt rắn sử dụng rộng rãi vật liệu Do diện bong bóng không khí chúng có độ dẫn nhiệt thấp Bọt Polyurethane bọt styren ví dụ Bọt styren sử dụng vật liệu đóng gói Trọng lượng nhẹ bọt polymer làm cho chúng hấp dẫn làm nguyên liệu để ổn định cấu trúc rỗng khác Một bọt rắn tự nhiên đá bọt Kim loại bọt sử dụng ngành công nghiệp ô tô hàng không vũ trụ ánh sáng vật liệu ổn định [567] Bọt gốm sứ phát triển cho ứng dụng điện tử đầu dò áp điện chất số điện môi thấp [568] Để thực bọt rắn, bọt lỏng gây đông đặc Điều thể đạt trùng hợp hóa học (bọt styren), cách hạ thấp nhiệt độ (đá bọt đá hay Souffle), cách tăng nhiệt độ để tạo trình chuyển đổi cấu trúc (nướng bánh mì) Chất rắn xốp xuất bọt rắn mật độ thấp chứa khí cao Sự khác biệt hai chất rắn xốp có cấu trúc hai lần liên tiếp lỗ hổng riêng lẻ bọt gần lại Đây khác biệt quan trọng gây chất rắn xốp có xu hướng hấp thụ chất lỏng hiệu ứng mao mạch sau hoàn toàn thay đổi tính chất chúng Ví dụ 12.10 Bọt Polyurethane (PUR) sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp xây dựng Các tên đề cập đến thực tế monomer chứa urethane (~O-CO-NH~) nhóm hàm Polymer thường làm từ nhóm isocyanat Isocyanate phân tử có nhóm bị công ~N = C = O Sau thêm nước phản ứng thể hình 12.16 , bắt đầu Hình 12.16: Phản ứng dẫn đến hình thành bọt polyurethane Isocyanates có hai nhóm phản ứng chúng hình thành chuỗi chí mạng Hai nhóm Isocyanates phổ biến sử dụng Isocyanates toluene (TDI) diphenylmethane Isocyanates (MDI) (Hình 12.17) Với liên kết hình thành phân tử khí carbon dioxide giải phóng Đây nguyên nhân cho hiệu ứng tạo bọt Hình 12.17: Cấu trúc TDI (trái) MDI (bên phải) Các bước hình thành bọt lỏng tổng quát bong bóng Chúng ta hình thành điều cách buộc khí thông qua vòi phun Chúng ta tạo hạt nhân bong bóng từ dung dịch bão hòa, chẳng hạn bia, từ chất lỏng nhiệt (sôi) Một cách khác để tạo thành bong bóng rung động máy giặt phân lớp sóng biển Ứng dụng mà nghĩ bọt lỏng trình làm sạch, loại dầu gội tạo bọt Tuy nhiên, quan trọng bọt chất lỏng tách bọt khoáng trình liên quan chặt chẽ tách mực giấy tái chế Ứng dụng khác sử dụng bao gồm chữa cháy Trong thực phẩm thường thấy bọt kem lòng trắng trứng Bọt, hay rộng hình thành bong bóng, mối phiền toái Ví dụ, pha trộn hai chất lỏng trình công nghiệp chậm lại phát triển bọt Trong ngành công nghiệp thủy tinh, việc giải phóng khí từ tan chảy dẫn đến hình thành bong bóng thủy tinh cuối 12.5.2 Cấu trúc bọt Chúng phân biệt hai cấu trúc bọt Đối với phần thể tích nhỏ khí Những bong bóng có hình cầu ngăn cách với màng dày Một bọt gọi Kugelschaum, theo Manegold [569], từ có nguồn gốc từ tiếng Đức, khối cầu (Kugel) bọt (Schaum) Loại thứ hai bọt chứa chủ yếu chất khí tách màng mỏng lamellas Các tế bào riêng lẻ có hình dạng khối đa diện bọt coi bao bọc khối đa diện Bọt gọi Polyed-erschaum Thường bọt đa diện hình thành đủ thoát khỏi Kugelschäumen Hãy để thảo luận chi tiết cấu trúc đa diện bọt siêu bền Trong nghiên cứu thực nghiệm tiên phong Joseph Plateau5 thiết lập số quy tắc đơn giản vào nửa kỉ 19 Ba quy tắc là: • Ba mặt phẳng khối đa diện gặp góc 120◦ • Nếu bốn nhiều bên gặp đường dây cấu hình không ổn định • Tại tất góc khối đa diện bốn cạnh đáp ứng xếp tứ diện Các góc hai cạnh 109,5◦ Khi số lượng thể tích khối đa diện cho trước, cấu trúc tối ưu bọt tạo tổng diện tích màng nhỏ Điều kiện thiết lập formidable but straightforward mathemathical optimization problem (nhưng đơn giản toán học toán tối ưu) Lời giải là: trung bình, khối đa diện bao gồm 13,4 mặt Thực nghiệm thực tìm thấy khối đa diện hầu hết bọt 14 mặt, sau 12 mặt lựa chọn thứ hai Hình 12.18: Top: Bọt mà hình đầu trang chất lỏng từ bong bóng tăng Ở phía bọt bong bóng mật độ dày đặc tạo thành Kugelschaum Khi chất lỏng đủ thoát khỏi không gian lực hấp dẫn, bọt đa diện hình thành Các chi tiết bên phải cho thấy mặt cắt ngang qua ranh giới bọt Bán kính rP xác định giảm áp suất ranh giới, có liên quan cho vận chuyển chất lỏng khỏi phẳng màng Bên dưới: Quét hình ảnh hiển vi bọt polystyrene Trên góc bên phải mặt cắt ngang qua hiển thị Để vạch trần mỏng bọt bị phá vỡ Điều giải thích vết trầy xước ranh giới 12.5.3 Màng xà phòng Một câu hỏi quan trọng ổn định bọt là: màng chất lỏng hai bong bóng liền kề ổn định, thời gian? Trong thực tế, màng chất lỏng tinh khiết không ổn định tất vỡ Điều giải thích thu hút van derWaals hai pha khí qua màng lỏng Đối với nhũ tương, chất hoạt động bề mặt phải bổ sung để ổn định màng lỏng Các chất hoạt động bề mặt hấp phụ lên hai bề mặt làm giảm sức căng bề mặt Các tác dụng chính, nhiên, chất hoạt động bề mặt gây lực đẩy hai giao diện song song khí-lỏng Tương tác khác ổn định màng bọt [570] Ví dụ, có chất hoạt động bề mặt ion, lực đẩy tĩnh điện hai lớp có hiệu ứng làm ổn định Sự tương tác hai giao diện khí-lỏng qua màng bọt trực tiếp đo cân màng mỏng (TFB) [571-573] Một màng bọt mỏng hình thành lỗ khoan thông qua kính xốp (Fig 12.19) Do chất lỏng bọt, kính kết nối với hồ chứa với tham chiếu áp suất Pr liên tục ống mao dẫn Các màng đặt vào ô kín Một áp suất Pg liên tục áp dụng cho khí tế bào màng Áp lực bên màng lỏng với disjoining áp lực, (12.24) Trong đó: rC bán kính mao quản; h chiều cao mực chất lỏng; ρ khối lượng riêng chất lỏng Chúng giả định chất lỏng làm ướt bề mặt bên mao mạch Áp lực bên chất lỏng thay đổi thay đổi Pg nhờ máy bơm Để đo độ dày màng (hoặc khoảng cách hai mặt chất lỏng khí), ánh sáng trắng tập trung từ hướng lên màng Ánh sáng phản xạ từ hai mặt màng giao thoa Cường độ ánh sáng phản xạ đo Từ đó, độ dày tính toán Hình 12.19: Sơ đồ cân màng mỏng Khi nhìn vào màng xà phòng chúng xuất trông sặc sỡ Những màu sắc quan sát phản xạ truyền tải Chúng bắt nguồn từ tác dụng tương tự màu sắc hiển thị mỏng màng dầu mặt nước, giao thoa ánh sáng phản ánh hai giao diện Vì lý này, họ cho phụ thuộc vào độ dày màng người có kinh nghiệm việc đối phó với màng xà phòng cho biết độ dày màng, từ nhìn vào màu sắc màng Nó tầm thường để liên hệ màu quan sát với chiều dày chiếu sáng ánh sáng trắng, xem xét loạt bước sóng, phải đưa vào tài khoản nhiều phản xạ Một bảng màu sắc quan sát, liên quan đến màng độ dày mô tả xử lý toán học đưa Ref [565] Một trường hợp, màng mỏng đen, đặc biệt quan trọng dễ hiểu Màng xà phòng mà có độ dày mỏng ≈ 30 nm có màu đen Vì lý này, chúng gọi màng đen Tại chúng có màu đen? Khi nhìn vào màng xà phòng góc θ không lớn (Hình 12.20) ánh sáng phản xạ điểm A điểm B rơi vào mắt người quan sát Ánh sáng giao thoa quan sát cường độ kết Sự khác biệt đường hai tia tương ứng với khoảng cách ABC (vì khoảng cách điểm A C nhỏ so với khoảng cách đến người quan sát hai tia phản xạ ánh sáng thực tế song song) Kể từ màng đen mỏng khoảng cách ABC không đáng kể so với bước sóng ánh sáng nhìn thấy λ Ánh sáng bị phản xạ mặt sau (điểm B), nhiên, giai đoạn chuyển λ / xuất phát từ phương tiện quang học dày đặc Vì lý này, lệch pha hai tia ≈ λ / chúng triệt tiêu Không có ánh sáng phản xạ màng xuất màu đen Hình 12.20: vẽ đồ tia phản xạ từ hai mặt màng xà phòng giao thoa 12.5.4 Sự phát triển bọt Bọt lỏng phát triển chủ yếu hai trình: coarsening thoát nước Quá trình chậm có hiệu lực sau nhiều phút, vài chí ngày Thoát nước ảnh hưởng lực hấp dẫn nhanh thường trình chính, làm ổn định bọt Chúng ta bắt đầu với coarsening Các ngăn bọt cho thấy phân bố kích cỡ Các khoang nhỏ hơn, lớn tỷ lệ bề mặt-đối-thể tích Toàn hệ thống giảm lượng Gibbs miễn phí cách vận chuyển khí từ khoang nhỏ đến khoang lớn, mà cuối dẫn đến coarsening gọi Ostwald: Các bong bóng lớn nhiều lên từ bong bóng nhỏ Các bong bóng nhỏ biến Quá trình phân tử khí khuếch tán qua màng chất lỏng mỏng Để có nhìn sâu sắc vào ổn định bọt cho có nhìn sâu áp suất Chúng đề cập đến hình 12.18 Bên bọt áp lực cố định Thông thường điều áp suất khí Áp lực trong khoang hàng đầu xác định bán kính cong màng chất lỏng theo phương trình Laplace Nếu lấy nước chất lỏng với chất hoat động bề mặt sức căng bề mặt tiêu biểu 40 mN / m áp lực bên trong khoang hàng đầu với bán kính cong R = 1mm ΔP = 4γ / R≈160Pa Có số thực tế bong bóng (chúng cóΔP = 2γ / R) phim xà phòng với hai bên Đối với hạng A độ cong định hình bán nguyệt Không phải tất khoang có xác áp lực bên số khoang lớn sau đến khoang khác Trong ngăn nhỏ, ví dụ, khoang B, áp lực cao Sau đó, khí khuếch tán qua màng chất lỏng đến ngăn bên cạnh để coarsening Khoang lớn tăng kích thước ngăn nhỏ co lại Để hiểu thoát phải thảo luận áp lực bên màng chất lỏng đường liên kết màng chất lỏng, kênh hình thành Điều gọi Plateau border Do bán kính uốn cong nhỏ (rP hình 12,18), có áp lực đáng kể Laplace khác biệt bên khoang pha lỏng Áp lực bên chất lỏng nhỏ pha khí đáng kể Kết là, chất lỏng hút từ màng phẳng vào Plateau border Đây ảnh hưởng quan trọng hệ thống thoát nước bọt biên giới cao nguyên hành động kênh Thủy động lực học dòng chảy màng phẳng trình chậm [574] Chính lý mà độ nhớt có ảnh hưởng mạnh mẽ đến phát triển bọt Một chất lỏng đạt đến dòng chảy trở nên hiệu Các chất lỏng sau chảy xuống lực hấp dẫn Trong nhiều ứng dụng, muốn ngăn chặn hình thành bọt thoát khỏi tồn bọt (xem, ví dụ, Bảng 11.1) Hóa chất thường thêm vào để đạt điều (xem Ref [564] cho giới thiệu) Chúng phân biệt antifoamers defoamers An-tifoamers thêm vào trước bọt hình thành chất lỏng hành động để ngăn chặn bọt hình thành Defoamers máy cắt xốp bổ sung để loại bỏ bọt có Họ đạt bề mặt bên bọt Một số hóa chất làm ổn định bọt cách giảm độ nhớt chất lỏng đẩy nhanh thoát Một cách khác để gây ổn định bọt để có bề mặt khỏi bề mặt Hoạt động bề mặt ion có thể, ví dụ, bị ràng buộc loài vô tích điện trái dấu, sau tạo phức tan Giọt dầu không tan lây lan vào giao diện dẫn đến vỡ màng xà phòng Trong số trường hợp phần tử kị nước defoamers hiệu cho bọt nước Tuy nhiên, tác dụng hạt phức tạp chúng ổn định bọt Thông thường, việc bổ sung hóa chất không mong muốn chúng gây ô nhiễm sản phẩm gây ô nhiễm Sau đó, phương pháp thay áp dụng sóng yếu, độ rung động khí để tiêu diệt bọt 12,6 Tóm tắt • Chúng phân biệt bốn loại chất hoạt động bề mặt Anion (ví dụ SDS), cation (ví dụ CTAB),không ion (ví dụ alkylethylene glycol), zwitterionic (ví dụ phosphatidyl choline) Bên cạnh đó, chất hoạt động bề mặt truyền thống Gemini, bolafarm, oligomeric polyme ngày trở nên quan trọng • Trong nước, chất hoạt động bề mặt mẫu cách tự nhiên xác định mixen hình cầu, trụ, bilayers, vượt nồng độ CMC mà tổng hợp hình thành chủ yếu xác định thông số hoạt động bề mặt Một micelle cầu điển hình chứa 30-100 bề mặt có đường kính 3-6 nm Mixen hình thành hai yếu tố cạnh tranh: đưa chuỗi hydrocarbon khỏi nước vào trang trí nội thất dầu giống đẩy nhóm đầu • Nhũ tương chất phân tán hai chất lỏng không hòa tan vào nhau, thường nước dầu Chúng phân biệt nhũ tương vi nhũ tương Nhũ tương không bền mặt nhiệt động không nhiệt động ổn định Giọt có đường kính điển hình 0.5-10μm Các vi nhũ tương bền mặt nhiệt động lực giọt nhỏ, đều, có trật tự có đường kính 5-100 nm 12.7 Các tập Sự hình thành hạt micell thúc đẩy hiệu ứng kị nước Ước tính từ việc đo CMCs glycols alkylethylene, thay đổi lượng tự Gibbs cho mang methylene nhóm (~CH2~) từ môi trường nước vào bên micelle Rút phương trình cho khối lượng chuỗi hydrocarbon sử dụng mật độ n-hexane (C6H14, ρ = 654.8kg / m3, M = 86.18g / mol) ndodecane (C12H26, ρ =748.7kg/m3, M = 170.34g / mol) Rút phương trình (12,13) Bao nhiêu bề mặt bị giảm hai giọt hình cầu với bán kính r, sáp nhập? Động học keo tụ Chúng có giọt nhũ tương với mật độ giọt (10μm)3 Tính toán giảm ban đầu nồng độ, giả sử hàng rào lượng Năng lượng đàn hồi màng chất hoạt động bề mặt Hãy ước lượng lượng đơn vị diện tích uốn cho màng bề mặt với độ cứng uốn 10kBT tự diễn biến, mà giao diện giọt bán kính 5, 20, 100 nm [...]... nghĩa của các tham số hoạt động bề mặt là vùng nhóm đứng đầu Đối với bề mặt ion σA phụ thuộc vào cả hai điện phân và nồng độ bề mặt Trong trường hợp này, các thông số hoạt động bề mặt là chỉ hữu dụng hạn chế cho một mô tả định lượng Đối với hoạt động bề mặt không ion hoặc zwitterionic, σA là tương đối không nhạy cảm về điều kiện bên ngoài và nó là một tham số đặc trưng cho bề mặt Tuy nhiên, nó là rất... phải phân biệt giữa hoạt động bề mặt không ion và ion Đối với hoạt động bề mặt không ion, thường glycols alkylethylene, nhiệt độ là thông số chi phối đến cấu trúc của một vi nhũ tương Đối với bề mặt ion, chủ yếu là SDS hoặc CTAB, sự cô cạn muối chi phối pha hoạt động Alkyl polyglycosit mất vị trí trung gian, mặc dù chúng là không ion Ở đây chúng ta chỉ thảo luận về hoạt động bề mặt không ion để chỉ... đồ của một giọt dầu trong nước ổn định bởi bề mặt 12.4.2 Tính đàn hồi của màng bề mặt Bề mặt tạo thành các màng đàn hồi nửa độ mềm dẻo tại các bề mặt Nhìn chung, năng lượng tự do Gibbs của một màng bề mặt phụ thuộc vào độ cong của nó Ở đây chúng ta không nói về tác động gián tiếp của áp suất Laplace nhưng một tác động cơ thực sự Trong thực tế, sự căng bề mặt của hầu hết các vi nhũ tương rất nhỏ để... màng chất lỏng giữa hai bong bóng liền kề ổn định, ít nhất là trong một thời gian? Trong thực tế, một màng của một chất lỏng tinh khiết là không ổn định ở tất cả và sẽ vỡ ngay lập tức Điều này có thể được giải thích sự thu hút van derWaals giữa hai pha khí qua màng lỏng Đối với nhũ tương, chất hoạt động bề mặt phải được bổ sung để ổn định một màng lỏng Các chất hoạt động bề mặt hấp phụ lên hai bề mặt. .. giọt tổng bề mặt Làm giảm, tức là, chất nhũ hóa phải desorb từ giao diện Trong một số quy trình, ví dụ, trong mầm của một giọt từ một một lớn hơn hoặc trực tiếp sau sáp nhập của hai giọt, các bề mặt không được phân bố đồng nhất vào giao diện sau đó, tác Marangoni (xem Phần 3.4.4) đến chơi Do hoạt động bề mặt không đồng dạng phân phối, những vùng có nồng độ bề mặt thấp có một sức căng bề mặt cao và... chúng ta giả định rằng tất cả các bề mặt đi vào mặt phân cách và chỉ có một số lượng không đáng kể được hoà tan trong pha liên tục và pha khuếch tán Ngoài ra, chúng ta giả định rằng các bề mặt được định hướng bình thường đến mặt phân cách sao cho độ dày của màng bề mặt bằng với tổng chiều dài của một phân tử bề mặt Ls Sau đó, chúng ta nhận được thể tích chiếm đóng bởi bề mặt: Chia phương trình (12.19)... đến một tham số bề mặt của Các tham số bề mặt liên quan hình học của các phân tử với độ cong ưa thích của các tập hợp hình thành Giá trị nhỏ của NS nghĩa tập hợp rất cong Để minh họa điều này trước tiên chúng ta có một cái nhìn vào các thông số bề mặt của các đối tượng hình học đơn giản (Hình 12.6) Đối với một hình nón có chiều cao LC và diện tích bề mặt σA các tham số hoạt động bề mặt là 1/3 Đối với... định một màng lỏng Các chất hoạt động bề mặt hấp phụ lên hai bề mặt và làm giảm sức căng bề mặt Các tác dụng chính, tuy nhiên, đó là các chất hoạt động bề mặt có thể gây ra một lực đẩy giữa hai giao diện song song khí-lỏng Tương tác khác nhau có thể ổn định màng bọt [570] Ví dụ, nếu chúng ta có một chất hoạt động bề mặt ion, lực đẩy tĩnh điện hai lớp sẽ có hiệu ứng làm ổn định Sự tương tác giữa hai giao... bọt hình thành Defoamers hoặc máy cắt xốp được bổ sung để loại bỏ bọt hiện có Họ chỉ có thể đạt các bề mặt bên ngoài của một bọt Một số hóa chất làm mất ổn định bọt bằng cách giảm độ nhớt của chất lỏng và do đó đẩy nhanh thoát Một cách khác để gây mất ổn định bọt là để có bề mặt khỏi bề mặt Hoạt động bề mặt ion có thể, ví dụ, bị ràng buộc bởi các loài vô cơ tích điện trái dấu, sau đó tạo ra các phức... hydrophile-lipophile định lượng (HL) quy mô thực nghiệm làm tiêu biểu cho khuynh hướng của một bề mặt để tạo thành nước trong dầu hoặc dầutrong-nước-emul sions [544] Các HLB là một biện pháp trực tiếp của nhân vật ưahoạt động bề mặt: các lớn hơn các HLB, các hợp chất ưa nước hơn Đối với hầu hết các bề mặt chạy mô 3-20 Bề mặt với giá trị HLB thấp (3-6) có xu hướng ổn định nước trong dầu emul-sions, trong khi ... hai chất hoạt động bề mặt với để hình thành chất hoạt động bề mặt dạng tri-, tetra- polymer Chất hoạt động bề mặt dạng trimeric chí tetrameric thường có tính chất tốt so với chất hoạt động bề mặt. .. cạnh đó, chúng chất trung gian chất hoạt động bề mặt truyền thống dạng polymer Trong chất hoạt động bề mặt polymer thông thường, đơn vị monomer amphiphilic Một loại chất hoạt động bề mặt polyme khác,... cạnh chất hoạt động bề mặt thông thường với đầu phân cực đuôi không phân cực, chất hoạt động bề mặt dạng dimer oligomer thu hút quan tâm đáng kể học thuật công nghiệp [521] Chất hoạt động bề mặt

Ngày đăng: 02/12/2016, 18:37

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w