Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина - Коллоидная химия (1157045), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Это прежде всего улучшение с м а ч и в а н и я в о д о й отмываемой поверхности, особенно важное при отмывании тканей, когда капиллярные силы могут существенно затруднить впитывание растворов моющих средств. При наличии жидких масляных загрязнений важную роль приобретает улучшение и з б и р а т е л ь н о г о смачивания, содействующее оттеснению загрязнений водой с отмываемой поверхности.
Отрыв твердых и жидких загрязнений от поверхности связан с проявлением д и си е р г и р у ю ще го действия ПАВ и является основной стадией процесса отмывания. Этому процессу помогают механические воздействия различной интенсивности, всегда используемые в процессах стирки. Важным условием эффективного удаления загрязнений с отмываемых поверхностей является предотвращение их ресорбции, что достигается предельно сильной с т а б и л из а ц и е й отмытых примесей, а также лиофилизацией отмываемой поверхности, т. е.
ее гидрофилизацией при использовании водных растворов СМС. Используемые ПАВ должны быть высоко поверхностно-активными, поскольку молекулярная растворимость таких ПАВ ограничена, их запас (депо) в растворе может быть обеспечен только при способности ПАВ к мицеллообразованию. Эффективная стабилизация жидких масляных загрязнений может быть связана с их солюбилизацией в мицеллах ПАВ. Перечисленные механизмы, на которых основано моющее действие, обеспечиваются синтетическими мицеллообразующими ПАВ и особенно смесями анионных и неионогенных ПАВ (предпочтительно алкилсульфаты и оксиэтилированные спирты, составляющие в сумме от 10 до 40 % состава СМС). Включаемые в СМС(до 5 %) катионные ПАВ (алкиламины) служат бактерицидными средствами, а также регулируют мицеллообразование за счет формирования смешанных мицелл.
В состав СМС вводится (иногда до 30 %) полифосфат натрия, который содействует стабилизации частиц загрязнений из-за повышения потенциала поверхности при адсорбции многозарядного аниона и, вместе с тем, уменьшает жесткость воды, связывая двухзарядные 373 катионы. Однако применение полифосфата ограничивается, поскольку имеются сведения о том, что его попадание в водоемы приводит к резкому размножению синезеленых водорослей, вызывающих зарастание водоемов. В СМС вводятся также силикат, сульфат и карбонат натрия, а также бентонитовые глины, ранее употреблявшиеся как самостоятельные моющие средства (возможно, одни из древнейших на Земле). Силикат и карбонат натрия служат для регулирования рН раствора СМС, влияющего на моющее действие анионного ПАВ, а также на свойства поверхности волокон тканей, в частности, на их способность к набуханию. Оптимальное значение рН при стирке шерстяных тканей составляет 7 — 8, хлопчатобумажных 9 — 10, а при использовании СМС для технических целей м11 и выше, Для лиофилизации поверхностей отмываемых материалов и частиц загрязнений используются различные высокомолекулярные вещества, например карбоксиметилцеллюлоза, вводимая в СМС в количестве нескольких процентов.
В состав СМС часто вводят ферменты, способные расщеплять белки, присутствующие в загрязнениях. Введение ферментов в состав СМС стало возможным только после разработки методов их микрокапсулирования, что предотвращает вредное воздействие на ферменты других компонентов СМС. В составе СМС, применяемых в автоматических стиральных машинах, содержится повышенное количество неионных ПАВ, предотвращающих излишнее пенообразование, которое может нарушить работу машин. Действие неионных ПАВ основано на их пониженной склонности к пенообразованию, особенно при высоких температурах, когда они утрачивают способность к мицеллообразованию из-за дегидратации полярных групп (см.
гл. У1.2.1). На этом же принципе основано использование неионных ПАВ в так называемых терморегулируемых моющих средствах, применяемых дяя очистки двигателей от игрязнений, масла и нагара. По данным А.Ф. Корецкого, обработка сильно загрязненных деталей органическими растворителями, содержащими - 10 % смеси неионогенных ПАВ с разной длиной оксиэтиленовой цепи, при последующей отмывке слабым водным раствором тех же ПАВ обеспечивает быстрое самопроизвольное удаление загрязнений (даже без внешних механических воздействий) и полную очистку поверхностей.
Повышениетемпературы вышете ми ературы лом ут не н ил дисперсии иеионного ПАВ приводит к расслоению обраювавшейся при отмывании сложной дисперсной системы и выделению из нее воды, достаточно чистой для повторного использования, а также ПАВ. Это позволяет вести замкнутый цикл без выброса во внешнюю среду экологически опасных веществ — неионогенных ПАВ, масел, остатков топлива.
Промышленность выпускает СМС в виде порошков или паст, последние дешевле и экономичнее, поскольку их производство не включает энергоемких операций сушкв и гранулирования. При производстве паст трудно достигнуть достаточной устойчиво- 374 сти их структуры при длительном хранении и при сильном охлаждении во время перезоюк.
Перспективной и быстро развивающейся областью использования стабилизации дисперсных систем различной природы являются процессы микрокапсулировання' порошков и капель жидкости. Микрокапсулирование — это создание на поверхности малых капель или частиц защитных пленок, предотвращающих контакт защищаемого вещества с внешней средой. Такие пленки, образованные высокомолекулярными веществами, в некотором смысле близки по структуре и назначению к мембранам клеток.
Основными путями микрокапсулирования является адсорбцня пленкообразующих высокомолекулярных веществ либо вьшеление на поверхности частиц пленки новой жидкой фазы (коацервация). Пленки подвергакпся обработке (введение дубителей, изменение рН, температуры) с целью придания им твердообраэных свойств.
Для получения пленок используют различные природные и синтетические вещества: белки (желатин, альбумин), полисахариды, производные целлюлозы, поливиниловый спирт, поливинилацетат и лр. Микрокапсулирование существенно улучшает технологические свойства самых различных продуктов и значительно расширжт область их применения. Микрокапсулированное жидкое топливо характеризуется более высокими температурами воспламенения и малой вэрывюпасностью.
Брикеты такого «отвержденного» топлива можно перевозить н хранить без специальной упаковки с незначительными потерями. При загорании такое топливо можно погасить водой. Получение композиций твердых ракетных топлив основано на микрокапсулировании окислителя и восстановителя, смешение которых до момента использования невозможно из-за высокой активности. В фармацевтической промышленности с помощью микрокапсулироаания достигается стабилизация неустойчивых лекарственных препаратов, регулируется скорость вх высвобождения в нужном участке:келудочно-кишечного тракта, увеличивается продолжительность терапевтического действия при одновременном снюкении максимального уровня концентрации препарата в организме. В сельском хозяйстве использование микрокапсулированных удобрений обеспечивает замедленное поступление их в почву и более равномерную подкормку растений.
Микрокапсулирование позволяет наносить на семена защитные оболочки, содержащие ростовые вещества, удобрения и ядохимикаты. Применение кормовых добавок и концентратов, в состав которых входят аминокислоты, белки, жиры, соли, витамины, ыпибиотики и т. п., требует строгой дозировки, обеспечения совместимости и достаточной стабильности, что достигается использованием микрокапсулированных компонентов. ЧП!.7.
Системы с твердой дисперсионной средой Дадим краткую характеристику дисперсных систем, в которых шзовые, жидкостные или твердые включения распределены в объеме твердой фазы либо образуют непрерывную систему взаимосвязанных прослоек или каналов в непрерывной твердой фазе, в последнем случае деление на дисперсионную среду и дисперсную фазу может быть проведено только условно. Такие системы широко распространены в природе и имеют важнейшее значение в технике. К ним относятся грунты (сухие и оволненные), пемзы, туфы и все полиминеральные горные породы, содержащие, как правило, несколько твердых фаз (часто весьма высокодисперсных и даже аморфных), а также газовые и жидкостные вкшоченна.
К этому же классу дисперсных систем относятся много- 1 Смз Солодовник В.Д. Мнкрокапсулирование. Мз Химия, 1980. 375 численные материалы современной техники: сплавы, строительные материалы, керамика, сорбенты, катализаторы, пенопласты и другие пеноматериалы, раскристаллизованнме стекла (ситаллы) и т.
д. К системам с твердой дисперсионной средой в известной мере можно отнести ткани растений и животных и особенно кости. Костная ткань образована сверхтонкими кристаллами гидрофосфата кальция (апатита), обладающими прочностью, близкой к теоретической; эти кристаллы армируют своеобрюные структуры фибрилл коллагена, представляющие собой спирали, «навитые* с разным шагом и в различных направлениях.
Многие из этих систем подробно изучаются в физическом материаловедении, физике металлов и других дисциплинах. Это связано как с чрезвычайным разнообразиеи подобных систем, так и с тем, что их свойства (особенно механические) существенно отличаются от свойств систем с жидкой дисперсионной средой.
Между тем изучение процессов образования подобных систем и закономерностей их взаимодействия со средой отвечает общим задачам коллоидной химии. Образование систем с твердым каркасом часто является результатом нарушения агрегативной устойчивости суспензий и волей, приводящего к развитию пространственных структур и превращению дисперсной системы в материал с ценными мехлническими свойствами (см 1Х.2). В некоторых случаях (например, при твердении металлов и сплавов) эти процессы структурообразования происходят одновременное выделением новых высокодисперсных фаз. Системы с твердой дисперсионной средой образуются и при отвердевании среды в пенах, эмульсиях, суспензиях и залах, Высокая вязкость дисперсионной среды приводит к тому, что процесс собирвгельной рекристюшизации, связанный с диффузионным переносом вещества включений через твердую среду, является основным и обычно единственным механизмом изменен ия дисперсности фаз в подобных системах, причем из-за низких значений коэффициентов диффузии компонентов изменение дисперсности протекает с крайне малыми скоростями; заметная скорость этих процессов достигается лишь при достаточно высоких температурах.
Успешное распространение общих коллоидно-химических представлений на такие системы связано в большой мере с выделением новой крупной области науки — физико-химической механики (см. гл. 1Х). ГЛАВА ~х ОСНОВЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ Процессы нарушения агрегативной устойчивости дисперсных систем (см.
гл. ЧП, ЧП1) приводят к их разделению на макрофазы или к развитию в объеме системы пространственной сетки-структуры, т. е. к переходу свободнодисперсной системы в связнодисперсную, в которой силы сцепления в контактах между частицами достаточно велики, чтобы противостоять тепловому движению и внешним воздействиям. При этом наблюдается радикальное изменение дисперсной системы, которая приобретает комплекс новых структурно-механических (реологических) свойств, характеризующих ее способность сопротивляться деформации и разделению на части.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
