Способ определения поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость-жидкость

Способ определения поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость-жидкость

Реферат

Изобретение относится к области технических измерений, в частности к способам определения поверхностного натяжения на границе органической и водной фаз гербицидных эмульсий.

Известен способ определения поверхностного натяжения с помощью измерения максимального давления воздуха в пузырьке (Н.Н. Цюрупа. Практикум по коллоидной химии. - М.: Высшая школа, 1963. - С.56-58).

Недостатком этого способа является сложность аппаратурного оформления определения поверхностного натяжения.

Известен способ определения поверхностного натяжения жидкости поднятием в капилляре (RU 2431822, опубл. 20.10.2011).

Недостаток способа - сложность расчетов разности высот капиллярного поднятия, вертикального сечения и ширины капилляра.

Известен способ определения межфазного натяжения (прототип) с помощью сталагмометра (Поверхностно-активные вещества: справочник. Под. ред. А.А. Абрамзона и Г.М. Гаевого, - Л.; Химия, 1979. - С.340-342). Поверхностное натяжение на границе раздела фаз с растворенными в них поверхностно-активными веществами меняется с течением времени, поэтому по известному способу в начале проводят несколько измерений, строят графическую зависимость поверхностного натяжения, определяемого сталагмометрическим методом, от времени выдерживания эмульсии в отстойнике и находят время, при котором адсорбция ПАВ на поверхности раздела фаз достигнет состояния равновесия. Все последующие измерения проводят в равновесных условиях.

Недостатком этого способа является длительность анализа ввиду необходимости выдерживания эмульсии, пока адсорбция на границе раздела фаз не достигнет равновесия, что уменьшает точность измерения.

Задачей изобретения является создание простого способа определения поверхностного натяжения на границе жидких сред, обладающего повышенной точностью измерения.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения с одновременным упрощением процесса определения поверхностного натяжения.

Технический результат достигается тем, что способ определения поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость-жидкость включает счет капель, вытекающих из сталагмометра на поверхность гетерофазной системы, представляющей собой эмульсию, при этом отдельно осуществляют счет капель органической фазы, вытекающих в воду, и отдельно - в эмульсию, что является существенным отличием предлагаемого изобретения. Поверхностное натяжение на границе водной и органической фаз - межфазное натяжение σ_ж-ж (мН/м) определяют по формуле:

σ_ж-ж=(σ_в-σ_орг.ф)·n_в/n_эм·ρ_орг.ф ^/ρ_в,

где σ_в - поверхностное натяжение воды на границе с воздухом, равное 72,5 мН/м при 20°С;

σ_opг.ф - поверхностное натяжение органической фазы на границе с воздухом, мН/м;

n_в - количество капель органической фазы, вытекающей в воду;

n_эм - количество капель органической фазы, вытекающей в эмульсию;

ρ_орг.ф/ρ_в - отношение плотности органической фазы к плотности воды.

Гетерофазная система включает два и более компонентов. Способ применяют, в частности, в гербицидных эмульсиях.

Пример 1.

Растворяют 50 г гербицидного действующего вещества - октилового эфира 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и 25 г неионогенного поверхностно-активного вещества неонол АФ 9-12 в 25 г нефтяного растворителя марки нефрас А 130/150. Эмульгируют 1 г полученного концентрата в 100 мл воды. Поверхностное натяжение водной и органической фаз эмульсии на границе с воздухом определяют на приборе ППНЛ. Межфазное натяжение на границе жидкость-жидкость рассчитывают по приведенной выше формуле, для чего осуществляют счет капель органической фазы при ее вытекании из сталагмометра отдельно в воду и отдельно в эмульсию. Межфазное натяжение по известному способу (прототип) определяют после 4-часового выдерживания эмульсии при ее значительной коагуляции. Поверхностное натяжение на границе раздела фаз с растворенными в них поверхностно-активными веществами меняется с течением времени, поэтому по известному способу в начале проводят несколько измерений, строят графическую зависимость поверхностного натяжения от времени выдерживания эмульсии в отстойнике и находят время, при котором адсорбция ПАВ на поверхности раздела фаз достигнет состояния равновесия. Все последующие измерения проводят в равновесных условиях. Для оценки относительной ошибки анализа используют расчетный метод определения межфазного натяжения по правилу Антонова.

Пример 2

Растворяют 50 г октилового эфира 2,4-Д и 20 г неонола АФ 9-12 в 30 г нефрасаА 130/150. Далее как в примере 1.

Пример 3

Растворяют 50 г октилового эфира 2,4-Д и 15 г неонола АФ 9-12 в 35 г нефраса А 130/150. Далее как в примере 1.

Пример 4

Растворяют 50 г октилового эфира 2,4-Д и 10 г неонола АФ 9-12 в 40 г нефраса А 130/150. Далее как в примере 1.

Пример 5

Растворяют 50 г октилового эфира 2,4-Д и 5 г неонола АФ 9-12 в 45 г нефраса А 130/150. Далее как в примере 1.

Пример 6

Растворяют 50 г октилового эфира 2,4-Д и 2,5 г неонола АФ 9-12 в 47,5 г нефраса А 130/150. Далее как в примере 1.

Пример 7

Растворяют 50 г гербицидного действующего вещества - октилового эфира 3,6-дихлор-2-метоксибензойной кислоты (дикамбы) и 25 г неионогенного поверхностно-активного вещества синтанол АЛМ-10 в 25 г ксилола. Далее как в примере 1.

Пример 8

Растворяют 50 г октилового эфира дикамбы и 20 г синтанола АЛМ-10 в 30 г ксилола. Далее как в примере 1.

Пример 9

Растворяют 50 г октилового эфира дикамбы и 15 г синтанола АЛМ-10 в 35 г ксилола. Далее как в примере 1.

Пример 10

Растворяют 50 г октилового эфира дикамбы и 10 г синтанола АЛМ-10 в 40 г ксилола. Далее как в примере 1.

Пример 11

Растворяют 50 г октилового эфира дикамбы и 5 г синтанола АЛМ-10 в 45 г ксилола. Далее как в примере 1.

Пример 12

Растворяют 50 г октилового эфира дикамбы и 2,5 г синтанола АЛМ-10 в 47,5 г ксилола. Далее как в примере 1.

Представленные в таблице данные свидетельствуют о том, что предлагаемый метод определения поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость-жидкость значительно точнее, чем известный. Относительная ошибка анализа предлагаемым методом составляет от 0,00 до 1,58%, тогда как у прототипа - от 2,53 до 5,02%.

1. Способ определения поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость-жидкость, включающий счет капель, вытекающих из сталагмометра на поверхность гетерофазной системы, представляющей собой эмульсию, отличающийся тем, что счет капель органической фазы осуществляют при ее вытекании из сталагмометра отдельно в воду и отдельно в эмульсию, при этом один из компонентов гетерофазной системы представляет собой органический растворитель.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхностное натяжение на границе водной и органической фаз - межфазное натяжение σ_ж-ж (мН/м), рассчитывают по формуле:σ_ж-ж=(σ_в-σ_орг.ф)·n_в/n_эм·ρ_орг.ф/ρ_в,где σ_в - поверхностное натяжение воды на границе с воздухом, равное 72,5 мН/м при 20°C;σ_орг.ф - поверхностное натяжение органической фазы на границе с воздухом, мН/м;n_в - количество капель органической фазы, вытекающей в воду;n_эм - количество капель органической фазы, вытекающей в эмульсию;ρ_орг.ф/ρ_в - отношение плотности органической фазы к плотности воды.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что его применяют, в частности, в гербицидных эмульсиях.