Исследование пенообразующей способности пав

Лутфуллина Д.Р.
Руководители Хайруллина Э.В., Лутфуллина Г.Г.
МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 9
с углубленным изучением английского языка»
г. Казань


ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕНООБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПАВ

Области промышленного применения поверхностно-активных веществ (ПАВ) стремительно развиваются, их разнообразие растет. Нельзя недооценивать и вклад ПАВ в промышленные процессы. ПАВ активно используют в бумажной, пищевой, нефтехимической промышленностях, в сельском хозяйстве, как ингибиторы коррозии, в фармакологии В легкой промышленности, в частности, кожевенно-меховой, ПАВ также используют на различных стадиях производства продукции [1,2]. Для многих областей промышленности необходимы ПАВ, обладающие специальными свойствами. Например, для проведения процессов очистки, мойки, обезжиривания учитывается способность растворов ПАВ к пенообразованию.

Пенообразующая способность – это объем пены, образующийся при определенных условиях (температуре, концентрации ПАВ, способе пенообразования) из определенного объема раствора [3]. Количественной мерой такого свойства могут служить объем получаемой пены и время ее существования [4].
К основным характеристикам пены относят: кратность и дисперсность, а также кинетическую устойчивость. Последняя характеризуется длительностью самопроизвольного разрушения столба пены на половину ее длины [5].
Кратность пены рассчитывается как отношение объёма пены к объёму раствора ПАВ.
Способность сохранять общий объём, дисперсность и не допускать вытекание жидкости, называют устойчивостью пены.
Дисперсность пены характеризуется средней величиной пузырьков и распределением их по размерам.
Цель данной работы: изучение зависимости пенообразующей способности анионного ПАВ (аПАВ) от температуры растворов.
Объем производства аПАВ превышает объемы производства всех остальных ПАВ вместе взятых. Анионные ПАВ отличаются высокой пеной, обладают хорошей моющей способностью, поэтому традиционно используются в качестве базовых компонентов моющих средств как бытового, так и промышленного назначения.
Объем образуемой пены и ее устойчивость (стабильность) зависят от многих факторов, в том числе, от жесткости воды в растворе, температуры, концентрации ПАВ. Для чистоты экспериментов в работе использовали дистиллированную воду.
В качестве аПАВ использован продукт, синтезированный из смеси пальмитиновой и стеариновой кислот в условиях кафедры Плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов ФГБОУ ВО «КНИТУ» (Казань) [6]. Проведен органолептический анализ дисперсности пены, образуемой водными растворами аПАВ; оценена ее агрегативная устойчивость, рассчитана кратность. Результаты расчета кратности и ее зависимости от концентрации ПАВ и температуры раствора представлены на рисунке 1.
Результаты проведенных экспериментов и расчетов показали следующее: пена, которая образовывалась при встряхивании растворов исследуемого аПАВ, неоднородна по размерам: в верхнем слое она грубодисперсная, а значит, менее устойчивая. Максимальные значения кратности пен наблюдались для растворов аПАВ при концентрациях 4,0-8,0 г/дм³. При этом при увеличении концентрации аПАВ в растворе возрастала и величина кратности пен. Повышение температуры растворов с комнатной до 45 °С привело к увеличению значений кратности пены: она выросла в среднем на 30-50% и составила 0,22 и 0,32 при концентрациях ПАВ 4,0 и 8, 0 г/дм³ соответственно.



Рисунок 1 – Изменение кратности пены растворов аПАВ при различных температурах.
По сравнению с традиционно используемым аПАВ - Алкилсульфонатом натрия исследуемый аПАВ отличался невысокими значениями указанного параметра ввиду того, что изготовлен из растительного сырья. Так, при концентрации 1,0 г/дм³ Алкилсульфонат имеет кратность пены 1,8; 2,8 и 4,6 при температурах растворов 25,35 и 45°С соответственно.
Следовательно, полученные результаты показали наличие невысоких пенообразующих свойств у исследуемого аПАВ. Дальнейшие исследования будут направлены на поиск путей повышения пенообразующей способности ПАВ методом составления композиций ПАВ.


Литература

1. Лутфуллина, Г.Г. Аминосодержащие ПАВ в энергоресурсосберегающих технология получения кожевенного и мехового полуфабриката: Монография/ Г.Г. Лутфуллина, И.Ш. Абдуллин. –Казань: КНИТУ, 2016. – 368с.

2. Левенко П.И. Поверхностно-активные вещества в кожевенной и меховой промышленности. –М.: Легкая индустрия, 1974. -160с.
3. Кругляков, П.М. Пена и пенные пленки/ П.М. Кругляков, Д.Р. Ексерова, – М.: Химия, 1990. – 432 с.
4. Пены [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki, доступ свободный.
5. Путилова И.Н. Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии/ И.Н.Путилова - М.: Высшая школа, 1961. - 343 с.
6. Лутфуллина, Г.Г. Исследование строения и свойств ПАВ, полученных из жирных кислот/Г.Г. Лутфуллина, С.А. Петрова, Р.И. Хайрутдинова, Ф.Г. Халитов //Вестник Казанского технологического университета, Казань, 2019, Т.22, №5 –С.70-71.