Способ разделения смесей поверхностно-активных веществ

Патент 882548

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

(72) Авторы изобретения

П. М. Кругляков и Л. Л. Кузнецова

Институт неорганической химии Сибирского отделения

АН СССР (7I) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к способам адсорбционного разделения молекулярно-растворимых и мицеллярных поверхностно-активных веществ (ПАВ) в пене, в особенности веществ, являющихся стабилизаторами устойчивой пены, и мо- жет быть использовано в жидкостной хроматографии, нефтеперерабатывакщей промышленности, при получении и разрушении пен и эмульсий.

Известен способ разделения смесей

ПАВ, заключающийся в диспергировании газа в растворе ПАВ с получением из всплывающих пузырьков устойчивой пены, причем во время движения пузырьков газа через раствор происходит обогащение пены более поверхностно-активными компонентами.

Пена образуется при продувании мел- ких пузырьков воздуха нли азота через пористый наконечник, введенный через пробку, закрывающую нижнее отверстие вертикальной стеклянной труб-. ки, в раствор смеси, подлежащей разделению (1) .

Недостатком этого способа является низкая эффективность разделения (низкая степень концентрирования и недостаточная разделительная способность), связанная с большим уносом жидкости в пену и принципиальной невозможностью выделения индивидуальных веществ, так как при постоянном составе смеси все компоненты переходят в пену в отношениях, пропорциональным их поверхностным активностям и концентрациям. Кроме того, концентрация компонентов в пене весьма мала иэ-за большого содержания жидкости в пене.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо". му результату является способ разделения смесей поверхностно-активных веществ путем пропускания раствора смеси через столб пены, сопрнкасаюшийся с пористой. перегородкой (21.

Однако вследствие высокого и не регулируемого содержания жидкости в пене способ может обеспечить полное выделение из раствора только следовых количеств поверхностно-активных компонентов.

Цель изобретения вЂ” расширение пределов количественного состава смесей ПАВ, подлежащих разделению, Поставленная цель достигается тем, что раствор смеси ПАВ пропускают через столб пены, противоположные стороны которого приводят в соприкосновение с двумя пористыми перегородками, давление с внешней стороны которых неодинаково и меньше давления с внутренней стороны на величину, не превьш ающую капиллярного давления пор перегородки, причем раствор разделяемой смеси ПАВ, вводят через ту пере-, городку, давление над которой выше, Разделение достигается вследствие избирательной адсорбции компонентов смеси на пузырьках воздуха пены в процессе движения (течения) раствора по каналам Плато-Гиббса под действием постоянного перепада давлений, создаваемого с помощью двух пористых перегородок, которое может изменяться от тысячных долей атмосферы до одной атмосферы.

Для осуществления процесса разделения в колонке получают столб устойчивой пены определенной высоты, который своей нижней частью приводится в контакт с пористой перегородкой, давление под которой ниже, чем в жидкой фазе пены, Верхнюю часть столба пены приводят в соприкосновение с другой пористой перегородкой, наружная сторона которой сообщается с раствором смеси разделяемых ПАВ и находится под более высоким давлением, чем наружная сторона нижней перегородки.

Создание пониженного давления в каналах Платно-Гиббса пены и одновременно перепада давлений вдоль пены, осуществляемое с помощью двух пористых перегородок, дает возможность регулировать размер каналов и толщину пленок пены (т. е, содержание жидкости в пене), а также скорость течения раствора в лене, Раствор смеси ПАВ (Б + В) под действием постоянного перепада давлений перемещается через пену (течет по каналам Плато-Гиббса и пленкам) . Если оба компонента смеси более поверхностно-активные, чем вещества А, иэ которого получена пена, ?548

4 и оба (или одно) являются стабилиза10

Э5

55 торами пены, то по мере продвижения (течения) раствора исходное вещество адсорбционно вытесняется и замещается компонентами смеси. При соответствующей высоте столба пены и скорости перемещения образуется зона (слой), в которой содержится раствор только одного компонента смеси (Б или В), Если из смеси компонентов одно вещество1 например Б, менее поверхност но-активно, чем вещество А, из которого получена пена, то по мере течения выделяется зона, в которой вещество Б отделено от В, но находится в смеси с А (Б+ А).

Один чистый компонент из бинарной смеси А + Б может быть также выделен, если пену получать из раствора этой смеси, а через столб пены пропускать раствор с веществом В, вытесняющим оба эти вещества А и Б. Тогда по мере вытеснения можно получить слой пены, содержащий один из компонентов смеси, А или Б.

Дпя получения нескольких чистых компонентов надо вначале со стороны фильтра с большим давлением ввести в пену раствор с разделяемой смесью, а затем вытеснять эту смесь раствором более поверхностно-активного компонента. Тогда при соответствующей высоте столба и скорости перемещения можно получить зоны со всеми или несколькими индивидуальными компонентами А, Б т. д.

Пример. Разделение смеси додецилбензолсульфоната натрия (DDBSN а) и красителя (тимоловый синий) с получением чистого DDBSNa.

Пену получают продуванием воздуха через стеклянный фильтр G-4 в водный раствор додецилсульфоната натрия (OOS йа) с добавкой хлористого натрия (0,4 моль/л) и собирают в вертикально установленном цилиндрическом стеклянном сосуде (диаметр 70 мм, высота

90 мм) . Дном сосуда является перфорированная пластина, на которой герметично размещена фильтровальная бумага. Высота столба пены 50 мм.

После получения пены в пространстве под перегородкой создают пониженное давление, на 0,02 ат меньше атмосферного (абсолютное давление

0,98 ат). Под действием этого разрежения пену осушают в течение 10 мин.

Затем верхнюю часть столба пены приводят в соприкосновение с другим фильт882548 Ь

Составитель С. Якунин

Редактор Г. Кацалап Техред И. Гайду Корректор 1 Огар

Тираж. 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 10033/6

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ром, над котор™ находится раствор смес DDBSN а (концентрация

° IO моль/л) и водорастворимой фракции красителя тимолового синего (концентрация 5 ° IO 4 моль/л) с добавкой З хлористого натрия (0,4 моль/л). Давление в пространстве над этим фильтром составляет 0,993 ат, так что общий перепад давлений в пене равен 0,013 ат.

Под действием перепада давлений раствор смеси поступает в пену и перемещается по каналам Плато-Гиббса сверху вниз через пену. Вытекающая внизу жидкость отбирается с помощью микроловушки (объем проб приблизительно составляет 0,2 мл) и анализируется на содержание 0085й а и красителя (спектрофотометрически на волне

275 мм и 545 мм).

DDBSN а появляется в пробах через 15 мин вместе с DDSN а, Через 30 мин раствор содержит только DDBSNa (концентрация в пробах равна исходной), а следы красителя появляются через

40 мин. 2$

Изобретение обеспечивает возможность разделения смеси ПАВ любого состава, компоненты которой (или часть их) являются стабилизаторами, устойчивых пен, Формула изобретения

Способ разделения смесей поверхностно-активных веществ йутем пропускания раствора смеси через столб пены о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения пределов количественного состава смесей, подлежащих разделению, противоположные стороны столба пены приводят в соприкосновение с двумя пористыми перегородками, давление с внешней стороны которых неодинаково и меньше давления с внутренней стороны на величину, не превышанзцую капиллярного давления,пор перегородки приЭ чем раствор разделяемой смеси вводят в пену через ту перегородку, давление над котор.ой вышее.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ф 2313007, кл. 252-303, опублик. 1943.

2. Хроматография. Сб. статей под ред. Дубинина М, М., М., изд-во иностранной литературы, 1949, с. 180 (прототип).