Исследование изотерм динамического поверхностного натяжения водных растворов алкилсульфатов натрия
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
атяжение уменьшается с ростом концентрации ПАВ.
Влияние температуры на поверхностное натяжение. Для раствора ДСН концентрации 4,9910-3 М были получены две изотермы для двух температур 20 и 25 0С (рис. 10, 11). Анализируя полученные зависимости можно отметить, что поверхностное натяжение уменьшается с ростом температуры.
Определение механизма адсорбции. Были построены зависимости ?-t1/2 для трех растворов: ДСН (С = 4,9910-3 М), ДДСН (С = 1,04610-3 М) и ТДСН (С = 8,9810-5 М) (рис. 17 - 19). С этой целью выбирались значения t соответствующие условию t > 0, условно, в соответствии с [17], мы принимаем область при t > 0 как область начала интенсивной адсорбции. Линейный характер полученных зависимостей говорит о том, что для исследованных участков кинетика адсорбции диффузионно-контролируемая, при этом угловой коэффициент для этих зависимостей определяется по уравнению (23) и равен:
. (41)
С помощью уравнения (41) были рассчитаны эффективные коэффициенты диффузии для указанных выше концентраций ПАВ. Для ДСН Deff = 4.810-19 м2/с (20 0С), для ДДСН Deff = 2.610-16 м2/с (25 0С), для ТДСН Deff = 1.710-14 м2/с (20 0С). Отсюда можно видеть, что коэффициент диффузии увеличивается с ростом длины углеводородной цепи молекул ПАВ. Эту зависимость можно объяснить с помощью представлений о гидрофобном эффекте. Известно, что с ростом длины углеводородной цепи уменьшается энергия агрегации молекул ПАВ. Для наших веществ были рассчитаны энергии Гиббса мицеллообразования по формуле [18]:
, (42)
где XККМ - ККМ, выражаемая молярной долей, ? - степень связывания противоионов, ? ? - 1/2k -1, k - tg угла наклона зависимости lg СККМ(nc - число атомов углерода в цепи). В нашем случае k = - 0.306, а ? = 0.63. Энергии Гиббса мицеллообразования для ДСН (при 20 0С), ДДСН (при 20 0С) и ТДСН (при 40 0С) равны соответственно -28.9, -34.8 и -43.4 (кДж/моль).
Т.е. процесс выталкивания молекул ПАВ из воды с ростом длины цепи становится более энергетически выгодным. Это означает ускорение процесса адсорбции и увеличение коэффициентов диффузии молекул ПАВ с ростом длины цепи.
Расчет адсорбции. Используя данные по динамическому поверхностному натяжению, для изученных ПАВ была рассчитана адсорбция (таблицы 1 - 9). Расчет проводился по формуле [3]:
. (43)
Рис. 9
Таблица 1. ДСН, С = 2,510-3 М, 20 0С
t, секlnth, мм?, мН/мГ, моль/м2*105233,14433,3767,810,101303,40433,2768,010,097503,91433,1268,310,091724,28433,0668,430,0891304,87433,168,350,0901505,01433,1268,310,0912305,44433,168,350,0902855,65433,0968,370,0903305,80433,1168,330,0914456,10433,1268,310,0917206,58433,1968,170,09415007,31433,2268,110,09531208,05433,2568,050,096
Рис. 10
Таблица 2. ДСН, С = 4,9910-3 М, 20 0С
t, секlnth, мм?, мН/мГ, моль/м2*105263,26435,8964,880,161303,40435,8464,980,159503,91435,8265,020,1591104,70435,8464,980,1591505,01435,8265,020,1591805,19435,8464,980,1595106,23435,8964,880,1616006,40435,9264,820,1639006,80435,964,860,16213807,23436,0464,580,16819807,59436,0664,540,16825207,83436,1364,410,17130008,01436,1564,370,17242008,34436,1764,330,173
Рис. 11
Таблица 3. ДСН, С = 4,9910-3 М, 25 0С
t, секlnth, мм?, мН/мГ, моль/м2*105152,71435,463,820,165203,00435,3263,980,161303,40435,2464,140,158523,95435,2464,140,158704,25435,2564,120,1581104,70435,2664,100,1591505,01435,2664,100,1591955,27435,2664,100,1592305,44435,2864,060,1603305,80435,2864,060,1605406,29435,3164,000,1619606,87435,3363,960,16216207,39435,3563,920,16331208,05435,40563,810,165
Рис. 12
Таблица 4. ДСН, С = 1,25110-2 М, 20 0С
t, секlnth, мм?, мН/мГ, моль/м2*105152,71439,855,980,344283,33439,6756,240,339403,69439,7556,080,342473,85439,6856,220,339554,01439,6256,340,337804,38439,7356,120,3411204,79439,7256,140,3411905,25439,8155,960,3453455,84439,8255,940,3454506,11439,8855,820,3475406,29439,9255,740,3499006,80439,97555,630,3519906,90440,0255,540,35311007,00440,0955,400,35634208,14440,1655,260,359
Рис. 13
Таблица 5. ТДСН, С = 2,5910-5 М, 20 0С
t, секlnth, мм?, мН/мГ, моль/м2*105152,71432,2170,700,042353,56432,1970,740,041423,74432,1770,770,041654,17432,1170,890,0381204,79432,1370,850,0391805,19432,1470,830,0392405,48432,1770,770,0413305,80432,1870,760,0417206,58432,270,720,04210806,98432,2170,700,04216207,39432,2370,660,04339008,27432,2670,600,044
Рис. 14
Таблица 6. ТДСН, С = 8,9810-5 М, 20 0С
t,секlnth, мм?, мН/мГ, моль/м2*105353,56433,2568,870,080564,03433,17569,020,077964,56432,90569,550,0661154,74432,7669,840,0601474,99432,8669,640,0641765,17432,9869,410,0692825,64433,0169,350,0703925,97432,9769,430,0685266,27432,9569,470,0675406,29433,0669,250,0726606,49433,0769,230,0729906,90433,4668,450,08810806,98433,3368,710,08312607,14433,4868,410,08915007,31433,668,170,09418007,50433,6868,010,09722207,71433,867,780,10225207,83433,8667,660,10542008,34434,1167,160,11549808,51434,2166,960,119Таблица 7. ДДСН, С = 1,04610-3 М, 25 0С
t,секlnth, мм?, мН/мГ, моль/м2*105172,83433,4466,140,118142,64433,4466,140,118162,77433,4466,140,118172,83433,4466,140,118192,94433,4166,200,116152,71433,4166,200,116182,89433,4166,200,11621,53,07433,4166,200,116253,22433,3766,280,115313,43433,3766,280,115273,30433,3766,280,11532,53,48433,3766,280,115453,81433,3766,280,115403,69433,3766,280,115253,22433,3566,320,114363,58433,3466,340,11461,54,12433,3466,340,114513,93433,3466,340,114493,89433,3266,380,11374,54,31433,366,420,112904,50433,3566,320,1141074,67433,2866,460,1111334,89433,3666,300,1141154,74433,3466,340,1141655,11433,4266,180,1171965,28433,4366,160,1172905,67433,4466,140,1182905,67433,5166,000,1213645,90433,4866,060,1195006,21433,6765,680,1276756,51433,7265,580,1299006,80433,9465,140,13817747,48434,5863,870,163Таблица 8. ДСН, С = 4,9910-3 М, 20 0С.
t, секt1/2, с1/2?, Н/м90030,000,0649138037,150,0646198044,500,0645252050,200,0644300054,770,0644
Таблица 9. ДДСН, С = 1,04610-3 М, 25 0С.
t, секt1/2, с1/2?, Н/м36419,080,066150022,360,065767525,980,065690030,000,0651177442,120,0639
Таблица 10. ТДСН, С = 8,9810-5 М, 20 0С.
t,секt1/2?, Н/м52622,930,069554023,240,069266025,690,069299031,460,0685108032,860,0687126035,500,0684150038,730,0682180042,430,0680222047,120,0678252050,200,0677
Выводы
. Методом максимального давления в газовом пузырьке измерено динамическое поверхностное натяжение водных растворов алкилсульфатов натрия. Использовались ПАВ квалификации коллоидно-химически чистые. Вещества были синтезированы и очищены во ВНИИ ПАВ г. Шебекино, что позволило получить надежные данные по свойствам этих растворов.
. Поверхностное натяжение растворов ПАВ традиционно уменьшается с ростом температуры и ростом концентрации ПАВ, что согласуется с полученными результатами.
. Расчетные величины адсорбции имеют традиционно величину ~ 10-6 моль/м2.
. Анализ полученных изотерм показал, что в области малых концентраций и малых времен жизни поверхности растворов нарушается электронейтральность поверхности, что приводит к увеличению ?/p>