Исследование устойчивости и синерезиса пен, стабилизированных частицами коллоидального кремнезема и гидроксида алюминия

• Автор: Мишина, Светлана Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Общие свойства пен
1.2 Синерезис пен
1.2.1 Краткая характеристика синерезиса
1.2.2 Теории синерезиса
1.3 Стабилизация пен и пенных пленок твердыми частицами
1.3.1 Пены, стабилизированные твердыми частицами
1.3.2 Методы получения пен, стабилизированных твердыми частицами.
1.3.3 Пенные пленки, стабилизированные твердыми частицами
1.4 Физико-химические свойства некоторых коллоидов
1.4.1 Кремнезем
1.4.2 Гидроксид алюминия
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Используемы материалы
2.2 Поверхностное натяжение
2.3 Краевой угол
2.4 Реологические характеристики суспензий
2.5 Получение модельных пенных плёнок
2.6 Определение толщины пленки
2.7 Определение размера агрегатов частиц
2.8 Получение и исследование устойчивости пен, стабилизированных твердыми частицами
2.9 Исследование течения в пенах
2.9.1 Метод БРОТ с двумя пористыми пластинами
2.9.2 Метод БРОТ с одной пористой пластиной

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕННЫХ ПЛЁНОК, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ТВЁРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ
ЗЛ Энергия закрепления твердых частиц на поверхности
3.2 Краевой угол и агрегирование частиц
3.3 Реологические характеристики суспензий
3.4 Исследование модельных пенных пленок
3.4.1 Устойчивость пленок
3.4.2 Характеристика пленок
3.4.3 Реология пленок
3.5 Поверхностное натяжение в присутствии твердых частиц
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПЕН, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ
4.1 Устойчивость пен в гравитационном поле
4.2 Устойчивость пен к приложенному перепаду давлений
4.2.1 Исследование пен, стабилизированных Аэросил ом-3 80
4.2.2 Исследование пен, стабилизированных Еис1ох
4.3 Устойчивость пен к сжатию и растяжению
ГЛАВА 5. СИНЕРЕЗИС В ПЕНАХ, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ПАВ И ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ
5.1 Аналитические уравнения для течения жидкости по пене и для нестационарного синерезиса
5.2 Синерезис пен, стабилизированных ПАВ
5.3 Синерезис пен, стабилизированных твердыми частицами
ГЛАВА 6. СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ
ПЛЕНОК
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Пену с жидкой дисперсионной средой используют для многих различных целей (флотация руд, концентрирование и разделение поверхностно-активных веществ (ПАВ), пожаротушение, получение теплоизоляционных материалов, металлокерамики, для пылезащиты и пылеулавливания и других) [1,2,3]. Предъявляемые к пене требования зависят от ее назначения. Стабилизаторами пены обычно являются коллоидные (мицеллообразующие) ПАВ и растворимые полимеры. В дополнение к жидкому раствору и газовой фазе пена может содержать твердые частицы, которые оказывают большое влияние на скорость выделения жидкости из пены (синерезис) и её устойчивость. Примером таких систем являются флотационные пены, жидкие пенобетонные и пенополимерные дисперсные системы (до отверждения), пены из черного щелока в производстве целлюлозы и бумаги, пены при пылезащите и т. д. [1, 2, 4].
В отличие от исследований эмульсий, стабилизированных твердыми частицами, которые интенсивно развивались как в 70-80 годах прошлого века, так и в последние два десятилетия — возможность получения устойчивых пен была реализована только в 21 веке [5-9]. Такая возможность появилась после детального исследования свойств адсорбционных монослоев частиц на поверхности жидкости (чаще всего воды) и исследования пеногасящих свойств гидрофобных частиц. В последнее десятилетие удалось получить пены, стабилизированные различными твердыми частицами (кремнезем, латексы, гидрозоли и др.) с добавкой ПАВ-модификаторов или без них [5 - 11]. В таких пенах удается практически полностью остановить процесс синерезиса пены и диффузионный перенос газа и увеличить почти неограниченно время их жизни. Предполагается, что их уникальные свойства объясняются большой энергией адгезии частиц к поверхности раздела жидкость-газ, но одного этого свойства недостаточно для получения устойчивой пены. Влияние твердых частиц на синерезис и устойчивость
рамку промывали хромовой смесью, а затем - дистиллированной водой до нейтральной реакции.
Рамка погружается в кювету, устанавливается на границе раздела таким образом, чтобы верхняя ее часть находилась приблизительно на 1 см выше границы раздела, и взвешивается. Затем рамка погружается в исследуемую суспензию, и при возвращении ее в прежнее положение на ней образуется водная пленка, после чего фиксируется вес рамки с плёнкой.
Рисунок 2.1 — Схема устройства для измерения поверхностного натяжения
методом взвешивания рамки:
1- гидрофильная рамка; 2 - кювета с исследуемой системой;
3 - торзионные весы; 4 - столик с подъемным устройством.
Поверхностное натяжение рассчитывается по формуле: