Волювач О.В., к.х.н., ст.н.сп.

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова

До питання про можливість сумісного вилучення додецилсульфату натрію і Твіну (40/60) із розбавлених водних розчинів

Через свої унікальні властивості поверхнево-активні речовини (ПАР) широко використовуються в побуті у складі синтетично миючих засобів, в хімічній, нафтовидобувній, текстильній і в багатьох інших промисловостях, а також на різних стадіях більшості технологічних процесів (полімеризація, обробка і фарбування тканин, обессмолювання сульфітної целюлози), що призводить до забруднення ними технологічних розчинів і стічних вод, і відповідно до збільшення антропогенного навантаження на водні об'єкти. Тому сьогодні залишається актуальною проблема вилучення ПАР із водних розчинів різними физико-хімічними методами, вибір яких дозволяв би за достатньо короткий час провести процес очищення і не вимагав би значних енерговитрат і інших коштовних реагентів. До числа таких методів відноситься метод флотації, де використовується легкодоступній адсорбент - повітря.

Мета роботи – дослідити можливість сумісного вилучення найпоширеніших представників аніонних і неіоногенних ПАР додецилсульфату натрію (ДДСН є основною складовою частиною синтетично миючих засобів) і Твіну (Твін-40, Твін-60 широко використовуються в фармації, харчовій промисловості) із водних розчинів при різних мольних співвідношеннях компонентів.

Проведені дослідження показали, час флотаційної обробки ПАР-містячих розчинів складає 15 хв., при цьому об’єм пінного продукту незалежно від складу змішаного розчину ПАР скорочується в середньому з 22 до 12 %.

Рисунок. Вплив складу розчину на ступінь (α) флотаційного вилучення Твіну-40 (1, А), Твіну-60 (1, Б) і додецилсульфату натрію (2, А, Б) із бінарних водних розчинів.

Хід кривих на представлених вище діаграмах залежності ступеня флотаційного вилучення ПАР (Твін-40, Твін-60, ДДСН) від складу бінарних розчинів Твін-40 – ДДСН, Твін-60 – ДДСН свідчить про повну сумісність компонентів при усіх їх мольних співвідношеннях у розчинах (рисунок), що супроводжується їх синергетичною дією в процесі адсорбції на межі розділу фаз бінарний розчин ПАР – повітря. Оскільки в досить широкому діапазоні мольних співвідношень досліджуваних ПАР ступінь їх флотаційного вилучення із бінарних водних розчинів мало змінюється (α (Твін-40) = 97-99 % , α (Твін-60) = 96-98 %, α (ДДСН) ≈ 70 %), за винятком сумішей з великим вмістом у розчинах Твінів, то можна стверджувати, що в таких розчинах утворюються змішані агрегати (міцели) постійного складу.

Поверхнева активність утворених агрегатів при мольних співвідношеннях Твін (Твін-40, Твін-60) : ДДСН - 0,1 : 0,9; 0,3 : 0,7 і 0,5 : 0,5 мало змінюється, але помітно зростає при мольній частці Твіну 0,7, що приводить до збільшення ступеня флотаційного вилучення ПАР, особливо менш поверхнево-активного ДДСН на 28 % у суміші з Твіном-40 і на 26 % у суміші з Твіном-60.

Поверхневу активність індивідуальних Твіну-40, Твіну-60, ДДСН та їх бінарних сумішей Твін – ДДСН різного складу розраховували графічно (за методом Ребіндера) по експериментально отриманим ізотермам поверхневого натягу їх водних розчинів як тангенс кута нахилу σ = f (C) в області достатньо розбавлених розчинів при С → 0. Знайдено: рівноважні значення поверхневого натягу, виміряні за методом Вільгельмі для усіх досліджуваних сумішей ПАР встановлювалось при кімнатній температурі за 2 год. З усіх осліджуваних ПАР найбільш поверхнево-акивними є довголанцюгові неіоногенні ПАР.

Таким чином, знайдена кореляція між залежністю поверхневої активності сумішей Твін (Твін-40, Твін-60) – ДДСН і ступенем їх флотаційного вилучення від складу змішаного розчину частково пояснює причину, з якої відбувається інтенсифікація процесу флотаційної обробки бінарних сумішей ПАР. Рекомендованими співвідношеннями неіоногенної ПАР до аніонної ПАР, в даному випадку Твіну до ДДСН, що є оптимальним для флотаційного вилучення двох компонентів, є співвідношення n (Твін) : n (ДДСН) – 0,7 : 0,3 і 0,9 : 0,1.