Xимия и химические технологии/5.Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий

Д.х.н. Асадов З.Г., к.х.н. Рагимов Р.А., к.х.н. Зарбалиева И.А.,

к.х.н. Саламова Н.В., к.х.н. Ахмедова Г.А.

Институт Нефтехимических Процессов им. академика Ю.Г.Мамедалиева, Баку

Cинтез и свойства ПАВ на основе метиламиноэтанолa и триглицеридов растительных масел

ПАВ на основе растительных масел являются экологически безвредным, удобным и доступным видом сырья. Из литературных данных известно, что этилоламиды в виду их хороших поверхностных свойств имеют также эффективную нефтесобирающую (собирание нефтяной пленки в пятно) и диспергирующую (превращение нефтяной пленки в мелкодисперсную эмульсию) способность [1]. По сравнению с моно- и диэтилоламидами N-метилмоноэтилоламиды имеют относительно низкую температуру плавления и хорошую пенообразовательную способность [2, 3]. С этой точки зрения синтез и свойства ПАВ на основе метиламиноэтанола (МАЭ) представляет большой интерес.

Данная работа посвящена получению и исследованию ПАВ на основе МАЭ и кукурузного (КМ), оливкового (ОМ), хлопкового (ХМ), подсолнечного (ПМ) и касторового масел (КсМ).

Взаимодействие триглицеридов растительных масел с МАЭ проведено при 130-140ºC в течение 15-16 часов. Мольное соотношение реагентов составляет 1:3. В реакции получаются N-метилмоноэтилоламиды кислотных фракции растительных масел. Общую реакционную схему получения указанных N-метилмоноэтилоламидов можно представить в следующем виде:

здесь R- углеводородный радикал высших кислот.

Полученные N-метилмоноэтилоламиды являются коричневыми вязкими веществами. В этиловом спирте, изопропиловом спирте, ацетоне и керосине они растворяются хорошо, а в воде - частично. Полученные ПАВ идентифицированы методами ИК- и ЯМР-спектроскопии.

Методом сталагмометриии определено поверхностное натяжение на границе вода-керосин в присутствии N-метилмоноэтилоламидов (табл. 1). Из таблицы видно, что N-метилмоноэтилоламиды обладают высокой поверхностной активностью. На указанной границе они снижают поверхностное натяжение от 46.5 мН/м до 1.9-2.0 мН/м.

Таблица 1.

Поверхностное натяжение N-метилмоноэтилоламидов кислотных фракций растительных масел на границе вода-керосин

Реагент	t, °C	Концентрация ПАВ, (% мас.)
		0.025	0.05	0.075	0.1	0.2	0.3	0.5	0.7	1.0	2.0	3.0
		Межфазное натяжение на границе керосин-вода, мН/м
КМ+MAЭ	30	19.5	18.1	12.8	12.1	10.8	7.4	5.4	3.4	2.7	2.0	2.0
ОМ+MAЭ	30	18.7	17.2	14.1	13.3	11.7	8.6	7.8	6.3	3.9	3.9	2.3
ХМ+MAЭ	30	18.7	12.5	9.4	7.8	6.3	4.7	2.3	2.3	2.3	2.3	2.3
ПМ+MAЭ	25	15.8	13.6	12.8	10.4	6.4	-	2.4	1.9	1.9	-	-
КсМ+MAЭ	25	16.8	14.8	12.8	11.4	-	5.4	3.4	-	2.0	2.0	2.0

Нефтесобирающая и диспергирующая способность полученных N-метилмоноэтилоламидов изучена на примере пленки Раманинской нефти (Апшеронский полуостров, Азербайджан) толщиной 0.165 мм на поверхности трех типов вод – дистиллированной, пресной и морской.

В таблицы 2 и 3 сведены результаты исследования нефтесобирающей и диспергирующей способности самих N-метилмоноэтилоламидов в чистом виде и их 5%-ных водных растворов.

N-метилмоноэтилоламид кислотной фракции КМ в обеих формах применения в дистиллированной и пресной воде обладает нефтесобирающим действием. Коэффициент собирания (К), показывающий кратность уменьшения площади исходной нефтяной пленки имеет максимальное значение (К_макс.) 40.5, а в морской воде этот реагент действует как диспергатор (степень очистки водной поверхности - K_д=97.8%).

Таблица 2.

Результаты исследований нефтесобиращих и диспергирующих свойств N-метилмоноэтилоламида КФКМ; пленка раманинской нефти

Состояние реагента при подаче на нефтяную пленку	Дистиллированная вода		Пресная вода		Морская вода
	τ, час	К (Kд)	τ, час	К (Kд)	τ, час	К (Kд)
Сухой продукт	0-124	40.5	0-6 24-124	98.9% 40.5	0-124	97.8%
5%-ный (мас.) водный раствор	0 3 9-124	98.9% 40.5 24.3	0 3 9-124	98.5% 40.5 30.4	0-124	97.8%

N-метилмоноэтилоламид КФОМ в неразбавленном виде в среде дистиллированной воды оказывает нефтесобирающее действие (К_макс=60.8, время действия t>5 сут.). В среде дистиллированной, пресной и морской воды реагент в форме 5%-ного водного раствора является диспергатором (K_д=98.9%, t>5 сут).

Таблица 3.

Результаты исследований нефтесобирающих и нефтедиспергирующих свойств N-метилмоноэтилоламида КФОМ; пленка раманинской нефти

Состояние реагента при подаче на нефтяную пленку	Дистиллированная вода		Пресная вода		Морская вода
	τ, час.	К (Kд)	τ, час.	К (Kд)	τ, час.	К (Kд)
Сухой продукт	0 3-124	40.5 60.8	0-3 6-124	90.0% 80.0%	0-124	99.2%
5%-ный (мас.) водный раствор	0 3-124	98.9% 98.5%	0 3 9-124	98.9% 40.5 80.0%	0-124	98.9%

N-метилмоноэтилоламид КФПМ в обоих видах применения во всех видах вод показывает смешанный нефтесобирающий-диспергирующий эффект (в пресной воде К_макс.=17.2, K_д=99% и τ_макс.>6 сут.).

N-метилмоноэтилоламид КФХМ также во всех случаях обнаруживает смешанное нефтесобирающее-диспергирующее действие (в пресной воде К_макс.=19.2, K_д=99.0% и τ_макс.>6 сут.).

Под действием N-метилмоноэтилоламида КФКсМ также наблюдается смешанное явление собирания-диспергирования (в пресной воде К_макс.=15.2 и τ_макс.>6 сут.).

Из сравнения нефтесобирающих и диспергирующих свойств полученных N-метилмоноэтилоламидов можно сделать вывод, что они во всех видах вод показывают эффективность. Эти реагенты удаляют тонкие нефтяные пленки с поверхности природных и искусственных водоемов и, таким образом, способствуют сохранению экологического баланса как в гидросфере, так и в атмосфере.

Данная работа выполнена при финансовой поддержке Фонда Развития Науки при Президенте Азербайджанской Республики – Грант № EIF-1-2011-2(4)-26/18/4.

Литература:

1. Asadov Z.H., Rahimov R.A., Salamova N.V. Synthesis of animal fats ethylolamides, ethylolamide phosphates and their petroleum-collecting and dispersing properties. J Am Oil Chem Soc.2012, 89:505–511.

2. Rodriguez C., Sakai T., Fujiyama R., Kunieda H. Phase behavior and microstructure of alkanolamide/surfactant systems. J. Colloid. İnterf. Sci., 2003, 270, p.229-235.

3. Sakai T., Kaneko Y., Tsujii K. Premicellar aggregation of fatty acid N-methylethanolamides in aqueous solution. Langmuir, 2006, 22, p.2039-2044.