Химия и химические технологии/6. Органическая химия

Волювач О.В., к.х.н., ст.н.сп.

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Одеса

Вплив натрієвої солі карбоксиметилцелюлози на поверхневі властивості розчинів додецилсульфату натрію

В продовження попередніх досліджень, пов’язаних із вивченням впливу аніонного поліелектроліту натрієвої солі карбоксиметилцелюлози (Na-КМЦ) на поверхневі властивості розчинів катіонних поверхнево-активних речовин (ПАР) [1], в даній роботі представлено результати аналізу впливу Na-КМЦ на поверхневі властивості розчинів аніонних ПАР, зокрема на розчини додецилсульфату натрію (ДДСН), що є основою більшості миючих засобів [2], і широко використовується на різних стадіях технологічних процесів. Вибір Na-КМЦ як поліелектроліту теж був обумовлений його широким використанням, особливо при виготовленні миючих засобів [3], де він “виконує функції” захисного колоїду, що перешкоджає зворотному осадженню бруду на тканину.

Дослідження проведено при значеннях рН середовища, близьких до нейтральних, коли поліелектроліт слабко проявляв поверхневу активність, і більшість карбоксильних груп знаходились в дисоційованому стані.

Експериментально встановлено (рис. 1), що при введенні невеликих кількостей Na-КМЦ у водні розчини ДДСН з концентрацією 100 мг/л (з урахуванням подвійного розбавлення) спостерігається зниження значення поверхневого натягу (σ) порівняно зі значенням σ для розчину індивідуального ДДСН. При масових співвідношеннях [m(Na-КМЦ):m(ДДСН)], мг/мг – 0,0313:1; 0,0625:1; 0,125:1; 0,25:1; 0,50:1 виявлений синергетичний ефект в процесі адсорбції на межі поділу фаз розчин – повітря, який є наслідком міжмолекулярної взаємодії компонентів у змішаних адсорбційних шарах.

Рис. 1. Зміна рівноважних значень поверхневого натягу змішаних розчинів Na-КМЦ – ДДСН в залежності від масового співвідношення компонентів.

В діапазоні масових співвідношень поліелектроліту до аніонної ПАР (0,0313–0,125):1 рівноважні значення поверхневого натягу встановлювались протягом доби, при зростаючій кількості Na-КМЦ – час досягнення рівноваги у розчинах зменшувався до 2 годин. При фіксованій концентрації ДДСН зниження поверхневого натягу на ~10 мДж/м² (по відношенню до розчину індивідуального ДДСН) і на ~17 мДж/м² (по відношенню до розчину Na-КМЦ) було виявлено при масовому співвідношенні аніонного поліелектроліту до аніонної ПАР – 0,25:1,0. При цьому співвідношенні відбувалась інтенсифікація флотофлокуляційного вилучення ДДСН завдяки поліпшенню адсорбційних властивостей розчинів і утворенню на поверхні поділу фаз змішаних адсорбційних шарів. Подальше збільшення вмісту Na-КМЦ у розчинах ДДСН або не впливало на процес поверхневого концентрування ДДСН, або, навпаки, навіть призводило до погіршення процесу флотаційного вилучення ПАР. Антагоністичний ефект в процесі адсорбції речовин проявлявся при їх однаковому масовому співвідношенні у розчині: рівноважне значення σ змішаного розчину поліелектроліт – ПАР було вищим не тільки порівняно із σ розчину індивідуального ДДСН (57,72 мДж/м²), але й порівняно із σ розчину Na-КМЦ (63,86 мДж/м²). Таким чином, одержані тензіометричні дані для змішаних розчинів ДДСН з Na-КМЦ при різних масових співвідношеннях компонентів у розчинах проілюстрували узгодженість з результатами флотаційної очистки води як від катіонних ПАР [4], так і від аніонних ПАР. Інтенсифікація флотаційного вилучення іоногенних ПАР відбувається при масовому співвідношенні Na-КМЦ : іоногенна ПАР – 0,25 : 1,0.

Література:

1. Волювач О.В. Поверхневі властивості водних розчинів солей алкілпіридинію у присутності поліелектролітів // Матеріали Всеукр. конф. з міжнародною участю, присвячена 85-річчю з дня народження академіка НАН України О.О. Чуйка “Хімія, фізика і технологія поверхні“ та семінар “Наноструктуровані біосумісні / біоактивні матеріали“, 13-15 травня 2015р., м. Київ. – С. 35.

2. Патент України на корисну модель № 81191. Миючий засіб на основі синергетичної комбінації біологічно м’яких аніонної та неіоногенної поверхнево-активних речовин / Волювач О.В. Опубл.: 25.06.13., Бюл. № 12.

3. http://chem21.info/page/055031234112205081070118225030008046146050215112/

4. Патент України на винахід № 95593. Спосіб очистки води від катіонних поверхнево-активних речовин / Стрельцова О.О., Волювач О.В., Пузирьова І.В., Єгорцева В.О. Опубл.: 10.08.11., Бюл. № 15, 2011. – Режим доступу: http://sips.gov.ua/ua/winners2011.