3. Что такое тиксотропия?

Тиксотропия (тиксотропность) — это способность материала уменьшать вязкость (разжижаться) при механическом воздействии и увеличивать вязкость (сгущаться) в состоянии покоя. 

Механизм действия

Тиксотропные свойства обусловлены обратимыми изменениями структуры материала. Например, в случае красок это происходит так:

• В покое краска образует структурированную сетку из молекул, которая делает её густой.

• При механическом воздействии (перемешивании или нанесении кистью) эта сетка разрушается, и вязкость краски уменьшается.

• Когда воздействие прекращается, молекулы начинают вновь образовывать сетку, и краска становится густой.

Примеры

Некоторые примеры тиксотропных материалов:

• Краски и чернила. Например, пластизоли, используемые в трафаретной печати по текстилю. 

• Паяльные пасты. Их свойство тиксотропии позволяет наносить пасту методом трафаретной печати или дозирования. 

• Тиксотропные смеси. Например, штукатурки, шпатлёвки, грунтовки, которые легко распределяются по вертикальным поверхностям без скатывания. 

Применение

Тиксотропия находит применение в различных областях, например:

• В строительстве. Тиксотропные краски используют для окрашивания фасадов зданий и внутренних стен, а также для предотвращения коррозии на металлических конструкциях.

• В автомобильной сфере. Такие краски применяют для окраски кузовов автомобилей.

• В судостроении. Тиксотропные краски используют для покрытия судов, так как они обеспечивают высокую стойкость к воздействию воды и солей.

• В аэрокосмической отрасли. Тиксотропные краски применяют для защиты и окраски различных компонентов летательных аппаратов.

4. Какой смысл вкладывают в термин «дальняя коагуляция»?

Дальняя коагуляция — это процесс слипания коллоидных частиц, который происходит на больших расстояниях, за пределами непосредственного контакта поверхностей.

Дальняя коагуляция обусловлена углублением вторичного минимума на кривой энергии взаимодействия частиц. При этом частицы фиксируются на расстоянии, соответствующем второму минимуму, и совершают совместное броуновское движение. К этой паре могут присоединяться другие частицы с образованием тройников и более сложных структур, что приводит к структурированию системы.

5. Что такое «обращение фаз» в эмульсиях? Как можно его осуществить?

«Обращение фаз» в эмульсиях — это явление, при котором эмульсии типа «масло в воде» превращаются в эмульсии типа «вода в масле» и наоборот.

Осуществить обращение фаз можно двумя способами:

1. Добавить эмульгатор противоположного типа, то есть изменить природу эмульгатора. Например, если в эмульсию, стабилизированную олеатом калия, добавить хлорид кальция,

2 C17H33COOK + CaCl2   (C17H33COO)2Ca + 2 KCl

то в результате обменной реакции гидрофильный эмульгатор превратится в гидрофобный, и произойдёт обращение фаз — масло станет дисперсионной средой, а вода — дисперсной фазой.

2. Длительное механическое воздействие. Так, например, взбивание сливок приводит к получению масла. При этом эмульсия типа «м/в» (сливки) переходит в эмульсию типа «в/м» (масло) с довольно малым содержанием воды в виде дисперсной фазы.

Время оседания в центробежном поле t_ц определяем по уравнению

Принимая h₁ = h₀, а h₂ = h + h₀:

Время оседания частиц в гравитационном поле t_г = h/u_c. Скорость седиментации u_c определяется по уравнению:

Следовательно:

, т.е. в центробежном поле частицы оседают в 2,9 • 10⁵ раз быстрее, чем в гравитационном.

Контрольная работа №3

1. Проблема биодеградации промышленных ПАВ. Пути решения проблемы.

Проблема биодеградации промышленных поверхностно-активных веществ (ПАВ) связана с тем, что эти соединения, широко используемые в промышленности, могут длительное время сохраняться в окружающей среде из-за медленного биоразложения.

Некоторые факторы, затрудняющие биодеградацию ПАВ:

• Химическая структура. Линейные алкильные цепи разлагаются легче, чем разветвлённые или содержащие ароматические кольца.

• Разветвлённость неполярной части молекулы. Сильная разветвлённость затрудняет разложение из-за стерических препятствий, создаваемых боковыми группами.

• Условия окружающей среды. Биоразложение сильно зависит от температуры, наличия кислорода, состава микробной флоры. В анаэробной среде (например, в глубинных слоях почвы) даже «биоразлагаемые» ПАВ могут сохраняться длительное время.

Для решения проблемы биодеградации промышленных ПАВ используются:

• Разработка биоразлагаемых ПАВ. В молекулу вводят слабые, легко разрываемые связи (эфирные и амидные), добавляют гидрофильную часть с природными остатками (сахариды, аминокислоты).

• Использование микроорганизмов-деструкторов. Селекруют штаммы, способные к деградации ПАВ, и применяют их в технологиях очистки сточных вод и загрязнённых объектов.

• Комбинированные подходы. Биодеградацию сочетают с физико-химическими методами для ускоренного разложения загрязняющих веществ.

Для биодеградации ПАВ также используют метод локальной микробной очистки. Он позволяет обезвреживать высококонцентрированные стоки, отличается экологической безопасностью и экономичностью.