vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Лиофильные эмульсии, размеры частиц которых относятся к области ультрамикрогетерогенной (или микроэмульсии), получают на основе мицеллярных растворов ПАВ. Характерной особенностью микроэмульсий является самопроизвольное образование наночастиц (приставка нано обозначает размер частиц 10-9 м) диспергированной фазы. Определяющую роль в их образовании играют синтетические ПАВ, эффективно понижающие межфазное натяжение при концентрации выше величины критической концентрации мицеллообразования (ККМ).

Микроэмульсии применяются для отмыва остаточной нефти из нефтяного пласта. При контакте нефти с микроэмульсией на водной основе за счет низкого межфазного натяжения может происходить самопроизвольное диспергирование нефти в воде.

1.9. СМАЧИВАНИЕ

Смачивание – взаимодействие жидкости с твердым или другим жидким телом при наличии одновременного контакта трех несмешивающихся фаз, одна из которых обычно является газом (воздух).

При нанесении небольшого количества жидкости на поверхность твердого тела или на поверхность другой жидкости, имеющей бо́льшую плотность, возможно два случая: в первом случае жидкость приобретает форму капли, в другом случае растекается.

Рассмотрим каплю жидкости на поверхности твердого тела в условиях равновесия. Так как поверхностное натяжение можно рассматривать как энергию, приходящуюся на единицу площади, или как силу, действующую на единицу длины, то все

33

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

рассмотренные составляющие поверхностной энергии можно выразить с помощью векторов сил.

На единицу длины периметра действуют три силы:

1.Поверхностная энергия твердого тела, стремясь уменьшиться, растягивает каплю по поверхности. Эта энергия равна поверхностному натяжению твердого тела на границе с воздухом σТГ.

2.Поверхностная энергия на границе твердого тела с

жидкостью σТЖ стремится сжать каплю, то есть поверхностная энергия уменьшается за счет снижения площади поверхности.

3.Поверхностная энергия на границе капли жидкости с

воздухом σЖГ направлена по касательной к сферической поверхности капли.

Угол θ, образованный касательными к межфазным поверхностям, ограничивающим смачиваемую жидкость, и имеющий вершину на линии раздела трех фаз, называется

краевым углом или углом смачивания.

Проекция вектора σЖГ на горизонтальную ось – произведение σЖГ·cos θ.

В условиях равновесия: σТГ = σТЖ + σЖГ·cos θ,

Полученное соотношение называют законом Юнга.

В зависимости от значений равновесного краевого угла, различают три основных вида смачивания:

34

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Анализ уравнения Юнга

1. Если σТГ >σТЖ, то cos θ > 0 и θ < 90 (краевой угол смачивания) острый – смачивание.

Пример: вода на поверхности металла, покрытого оксидной пленкой. Чем меньше угол θ и больше угол cos θ, тем лучше смачивание.

Рис. 8. Смачивание на границе раздела трех фаз

2. Если σТГ <σТЖ, то cos θ < 0 и θ < 0 и θ > 90° (краевой угол смачивания тупой) – несмачивание.

Рис. 9. Несмачивание

Пример: вода на парафине или тефлоне.

3. Если σТГ <σТЖ, то cos θ = 0 и θ = 90° – граница между смачиваемостью и несмачиваемостью.

35

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4. Если σТГ - σТЖ = σЖГ, то cos θ = 1 и θ = 0° – полное смачивание (растекание) – капля растекается в тонкую пленку.

Пример: ртуть на поверхности свинца, очищенного от оксидной пленки.

Полного несмачивания, то есть такого положения, когда θ = 180°, не наблюдается, так как при соприкосновении конденсированных тел поверхностная энергия всегда уменьшается.

Смачиваемость водой некоторых твердых тел характеризуется следующими краевыми углами: кварц – 0°, малахит – 17°, графит – 55°, парафин – 106°. Хуже всего смачивается водой тефлон, краевой угол смачивания – 120°.

Различные жидкости неодинаково смачивают одну и ту же поверхность. Согласно приближенному правилу – лучше смачивает поверхность та жидкость, которая ближе по полярности к смачиваемому веществу.

По виду избирательного смачивания все твердые тела делят на три группы:

1.Гидрофильные (олеофобные) материалы – лучше смачиваются водой, чем неполярными углеводородами: кварц, силикаты, карбонаты, оксиды и гидроксиды металлов, минералы (краевой угол меньше 90° со стороны воды).

2.Гидрофобные (олеофильные) материалы –лучше смачиваются неполярными жидкостями, чем водой: графит, уголь, сера, парафин, тефлон.

1.10. ФЛОТАЦИЯ

Флотация относится к наиболее распространенным методам обогащения полезных ископаемых. Этим методом

36