ПОВЕРХНОСТНО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ ПЛАСТ-ВОДА-НЕФТЬ-ГАЗ. Нефть вода поверхностное натяжение


ПОВЕРХНОСТНО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ ПЛАСТ-ВОДА-НЕФТЬ-ГАЗ

 

Нефтяной пласт представляет собой залежь осадочных пород в виде тела с огромным скоплением капиллярных каналов и трещин, поверхность которых очень велика. Поэтому закономерности движения нефти в пласте и её вытеснения из пористой среды зависят также и от свойств пограничных слоёв соприкасающихся фаз и процессов, происходящих на поверхности контакта нефти, газа и воды с породой.

На формирование залежей углеводородов оказывает влияние количество остаточной воды в залежи (остаточная водонасыщенность, SB), которая в свою очередь зависит от свойств воды и углеводородов и от природы поверхности горной породы. Под природой поверхности понимаются гидрофильность – способность вещества смачиваться водой и гидрофобность – способность вещества не смачиваться водой.

Физико-химические свойства поверхностей раздела фаз и закономерности их взаимодействия характеризуются рядом показателей – поверхностным натяжением на границе раздела фаз, явлениями смачиваемости и растекания, работой адгезии и когезии, теплотой смачивания.

Поверхностное натяжение s – избыток свободной энергии сосредоточенной на одном квадратном сантиметре площади поверхностного слоя на границе раздела двух фаз. По поверхностному натяжению пластовых жидкостей на различных поверхностях раздела можно судить о свойствах соприкасающихся фаз, закономерностях взаимодействия жидких и твёрдых тел, процессах адсорбции, количественном и качественном составе полярных компонентов в жидкости, интенсивности проявления капиллярных сил и т.д.

Поверхностное натяжение связано с такими понятиями как свободная энергия поверхностного слоя жидкости, сила поверхностного натяжения и работа поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение можно рассматривать как избыток свободной энергии сосредоточенной на 1 см2 единицы поверхностного слоя на границе раздела фаз:

Е = s × s, (4.1)

 

где s – поверхностное натяжение;

s – суммарная поверхность двух фаз.

Поверхностного натяжения – это сила, действующая на единицу длины периметра взаимодействия двух фаз (линию смачивания):

 

, (4.2)

 

где – линия смачиваемости.

Поверхностного натяжения – это работа, образования 1 см2 новой поверхности в изотермических условиях:

 

, (4.3)

 

Коэффициент поверхностного натяжения s зависит от давления, температуры, газового фактора, свойств флюидов.

Если поверхностное натяжение на границе раздела между двумя жидкостями, газом и жидкостью можно измерить, то поверхностное натяжение на границе раздела порода-жидкость и породы-газа измерить трудно. Поэтому для изучения поверхностных явлений на границе порода-жидкость пользуются косвенными методами изучения поверхностных явлений: измерением работы адгезии и когезии, исследованием явлений смачиваемости и растекаемости, изучением теплоты смачивания.

Смачиванием называется совокупность явлений на границе соприкосновения трёх фаз, одна из которых обычно является твёрдым телом и две другие – не смешиваемые жидкости или жидкость и газ.

Капля жидкости может растекаться по поверхности, если поверхность хорошо смачивается, а если поверхность плохо смачивается, то капля растекаться не будет.

Интенсивность смачивания характеризуется величиной краевого угла смачивания Q, образованного поверхностью твёрдого тела с касательной, проведённой к поверхности жидкости из точки её соприкосновения с поверхностью (рис. 4.1).

 

Рис. 4.1. Форма капли, обусловленная поверхностными натяжениями на различных границах соприкасающихся фаз.

 

Краевой угол Q измеряется в сторону более полярной фазы (в данном случае в сторону воды). Принято условно обозначать цифрой 1 водную фазу, цифрой 2 – углеводородную жидкость или газ, цифрой 3 – твёрдое тело.

Предполагая, что краевой угол Q отвечает термодинамическому равновесию, получим уравнение, впервые выведенное Юнгом:

 

s2,3 = s3,1 +s1,2 × cosQ, (4.3)

 

откуда получим выражение для краевого угла Q:

 

. (4.4)

 

Если s23> s13, то 0 < cosQ < 1, из чего следует, что угол Q – острый (наступающий), а поверхность – гидрофильная.

Если s23> s13, то –1 < cosQ < 0, из чего следует, что угол Q – тупой (отступающий), а поверхность – гидрофобная.

Существуют также переходные поверхности (т.н. амфотерные), которые хорошо смачиваются как полярными, так и неполярными системами.

К гидрофильным поверхностям относятся силикаты, карбонаты, окислы железа. К гидрофобным поверхностям – парафины, жиры, воск, чистые металлы.

Краевой угол смачивания зависит от строения поверхности, адсорбции жидкостей и газов, наличия ПАВ, температуры, давления, электрического заряда.

Поверхностные явления описываются также работой адгезии.

Адгезия– прилипание (сцепление поверхностей) разнородных тел. Когезия – явление сцепления поверхностей разнородных тел, обусловленной межмолекулярным или химическим взаимодействием.

Работа адгезии оценивается уравнением Дюпре:

 

Wa = s1,2+ s2,3+ s1,3. (4.5)

 

Используя соотношения (4.3) и (4.5), мы получим уравнение Дюпре-Юнга:

 

Wa = s1,2(1+cosQ). (4.6)

 

Из соотношения:

 

s2,3– s1,3= s1,2cosQ (4.7)

 

следует, что при смачивании свободная энергия единицы поверхности твёрдого тела уменьшается на величину s1,2cosQ, которую принято называть натяжением смачивания.

Работа когезии Wк характеризует энергетические изменения поверхностей раздела при взаимодействии частиц одной фазы.

Из уравнения (4.6) следует, что на отрыв жидкости от поверхности твёрдого тела при полном смачивании (когда cosQ=0) затрачивается работа, необходимая для образования двух жидких поверхностей – 2sжг, т.е. Wк = 2sж г, где 2sжг – поверхностное натяжение жидкости на границе с газом.

Это значит, что при полном смачивании жидкость не отрывается от поверхности твёрдого тела, а происходит разрыв самой жидкости, т.е. при полном смачивании s1,2 £ s1,3 .

Подставив в уравнение Юнга значения работ адгезии и когезии, получим:

 

(4.8).

 

Из этого уравнения следует, что смачиваемость жидкостью твёрдого тела тем лучше, чем меньше работа когезии (и поверхностное натяжение жидкости на границе с газом).

Для характеристики смачивающих свойств жидкости используют также относительную работу адгезии z = Wа/Wк.

Ещё одна характеристика, используемая для описания поверхностных явлений – теплота смачивания.

Установлено, что при смачивании твёрдого тела жидкостью наблюдается выделение тепла, так как разность полярностей на границе твёрдое тело–жидкость меньше, чем на границе с воздухом. Для пористых и порошкообразных тел теплота смачивания обычно изменяется от 1 до 125 кДж/кг и зависит от степени дисперсности твёрдого тела и полярности жидкости.

Теплота смачивания характеризует степень дисперсности твёрдого тела и природу его поверхности. Большее количество теплоты выделяется при смачивании той жидкостью, которая лучше смачивает твёрдую поверхность.

Если через q1 – обозначить удельную теплоту смачивания породы водой, а через q2 - обозначить удельную теплоту смачивания породы нефтью, то для гидрофильных поверхностей будет выполняться соотношение : (q1/ q2) > 1, а для гидрофобных: (q1/ q2) < 1.

Явления смачиваемости рассматривались для равновесного состояния системы. В пластовых условиях наблюдаются неустойчивые процессы, происходящие на поверхности раздела фаз. За счет вытеснения нефти водой образуется передвигающийся трехфазный периметр смачивания. Угол смачивания изменяется в зависимости от скорости и направления движения жидкости (менисков жидкости, см. рис. 5.1.) в каналах и трещинах. Кинетическим гистерезисом смачиванияпринято называть изменение угла смачивания при передвижении по твердой поверхности трехфазного периметра смачивания. Величина гистерезиса зависит от:

- - направления движения периметра смачивания, то есть от того, происходит ли вытеснение с твердой поверхности воды нефтью или нефти водой;

- - скорости перемещения трехфазной границы раздела фаз по твердой поверхности;

- - шероховатости твердой поверхности;

- - адсорбции на поверхности веществ.

Явления гистерезиса возникают, в основном, на шероховатых поверхностях и имеют молекулярную природу. На полированных поверхностях гистересис проявляется слвбо.

5. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ, КОНДЕНСАТА И ГАЗА ИЗ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Поверхностно-молекулярные свойства системы пористая среда-вода-нефть. Лекция 11

ЛЕКЦИЯ 11

Поверхностно-молекулярные свойства системы пористая среда-вода-нефть

 

1. Роль поверхностных явлений при движении пластовых жидкостей

В связи с тем, что поверхность контактов жидкостей с породой и между собой в пласте очень велика, закономерности их движения тесно связаны со свойствами граничных слоев соприкасающихся фаз. С ростом дисперсности системы явления, происходящие на границах раздела фаз оказывают все большее влияние на характер движения пластовых жидкостей. Очевидно также, что важнейшую проблему увеличения нефтеотдачи пластов нельзя решить без детального изучения процессов, происходящих на поверхности раздела фаз.

 

2. Зависимость поверхностного натяжения пластовых жидкостей от давления и температуры

По величине поверхностного натяжения пластовых жидкостей на различных границах можно судить о свойствах соприкасающихся фаз, о закономерностях взаимодействия жидких и твердых тел, о процессах адсорбции, об интенсивности проявления капиллярных сил и пр. Влияние температуры и давления на поверхностное натяжение жидкостей можно установить исходя из молекулярного механизма возникновения свободной поверхностной энергии и энергетической сущности поверхностного натяжения.

С повышением температуры уменьшается поверхностное натяжение на границе чистой жидкости с ее паром, что связано с ослаблением межмолекулярных сил. Эта зависимость определяется как

                                                                    (1)

где  и  -  поверхностное натяжение соответственно при температуре t и 0 оС,

 - температурный коэффициент, сохраняющий свойства константы вдали от критической температуры, 1/град.

С ростом давления поверхностное натяжение жидкости на границе с газом понижается. Причем для нефти она изменяется сложным образом, то снижаясь, то увеличиваясь с общей тенденцией к понижению. Это связано со сложным компонентным составом нефтей. Чем выше растворимость газа в нефти, тем интенсивнее снижается межфазное натяжение с повышением давления.

Межфазное натяжение слабо активных неполярных нефтей на границе с водой вообще может не зависеть от давления. При наличии в нефти водорастворимых полярных компонентов поверхностное натяжение ее на границе с водой может увеличиваться с ростом давления и температуры вследствие растворения этих компонентов в воде. При насыщении нефти газом зависимость поверхностного натяжения от давления носит сложный характер то снижаясь, то повышаясь. Это связано с изменением концентрации полярных компонентов на границах раздела фаз при растворении газа в нефти. В связи с более высокой растворимостью газа в нефти по сравнению с водой, поверхностное натяжение нефти на границе с газом изменяется интенсивнее, чем для воды. Повышение температуры сопровождается ухудшением растворимости газа и увеличением коэффициента сжимаемости нефти. Поэтому поверхностное натяжение при этом снижается. Следовательно, повышение давления и температуры оказывает противоположное влияние на характер изменения поверхностного натяжения и иногда компенсируется друг другом.

 

3. Смачивание и краевой угол. Работа адгезии. Теплота смачивания.

Для исследования процессов взаимодействия твердых тел с жидкостями используют косвенные методы. К ним относится измерение работы адгезии, исследование теплоты смачивания и углов избирательного смачивания.

Если на поверхность твердого тела нанести каплю жидкости, то под действием молекулярных сил она растечется по этой поверхности. Угол, образованный касательной к капле в точках ее периметра, зависит от поверхностных натяжений на границах раздела фаз. Из условия равновесия векторов получим

                                                      (2)

Величина Q, если исключить влияние силы тяжести, не зависит от размеров капли и определяется лишь молекулярными свойствами поверхности твердого тела и соприкасающихся фаз. Поэтому, исходя из теории поверхностных явлений, можно установить связь краевого угла смачивания с поверхностным натяжением между твердым телом и жидкостью. Например, поверхность должна лучше смачиваться той жидкостью, которая обладает меньшей разностью полярностей между твердым телом и жидкостью, т.е. меньшей величиной поверхностного натяжения на их разделе. Сильнополярные жидкости, т.е. жидкости с высоким поверхностным натяжением, хуже смачивают твердую поверхность, чем жидкости, обладающие низким поверхностным натяжением.

Величина угла смачивания зависит от множества факторов: механического строения поверхности, адсорбции на ней воздуха и других веществ, от ее загрязнения, электрического заряда и т.д.

Большое влияние на угол смачивания оказывают процессы адсорбции в связи с изменением химических свойств поверхности. Если при этом к поверхности ориентирована неполярная углеводородная цепь поверхностно-активных веществ, то гидрофильные радикалы (-ОН, -СООН, -СО, -СОН и др.), обращенные в сторону жидкости, способствуют смачиванию поверхности водой. При обратной ориентации поверхность гидрофобизуется.

Адсорбция полярных молекул на поверхности горных пород имеет большое значение при избирательном смачивании их водой и нефтью. Кварц, известняк и другие минералы, которыми в основном представлены нефтесодержащие породы, по своей природе в различной степени гидрофильны. Несмотря на это, все нефтесодержащие породы в значительной степени гидрофобизованы нефтью и часто очень плохо смачиваются водой, а иногда обладают устойчивой гидрофобной поверхностью.

Адгезия измеряется работой, которую необходимо совершить, чтобы оторвать твердое тело от жидкости в направлении нормали к поверхности раздела. Работа адгезии оценивается по уравнению Дюпре-Юнга

                                                               (3)

Установлено, что при смачивании твердого тела жидкостью выделяется тепло. Для пористых сред теплота смачивания изменяется в пределах 1-125 кДж/кг и зависит от степени дисперсности твердого тела и полярности жидкости. Степень гидрофильности горных пород оценивают, сравнивая теплоту смачивания керна водой с теплотой смачивания абсолютно гидрофилизованной или гидрофобизованной породы. Среднее значение теплоты смачивания нефтенасыщенных терригенных пород колеблется от 6 до 24 кДж/кг.

Вследствие влияния на свойства поверхности горных пород большого числа факторов, их избирательная смачиваемость может меняться в широких пределах. В яснополянском надгоризонте ряда месторождений Пермской области встречаются породы, поверхность которых характеризуется как гидрофобная. Как правило, они залегают вблизи от ВНК и являются, вероятно, следом некого древнего ВНК, где происходило интенсивное окисление нефти. В зонах развития таких коллекторов совершенно бесперспективным является осуществление законтурного заводнения. Зато приконтурное дает ощутимый эффект за счет отсутствия оттока нагнетаемой воды за пределы залежи. Среди коллекторов месторождений Удмуртии и Пермского Прикамья преобладают породы, характеризующиеся промежуточной смачиваемостью (углы смачивания близки к 90 градусам). В терригенном девоне, где залегают маловязкие, малосернистые нефти, коллектора более гидрофильны вплоть до преимущественно гидрофильных.

 

4. Кинетический гистерезис смачивания.

В пластовых условиях, когда жидкости неравномерно движутся в каналах фильтрации, наблюдаются неустановившиеся процессы, происходящие на поверхности раздела фаз. Угол смачивания непрерывно изменяется в зависимости от направления и скорости движения жидкостей. Кинетическим гистерезисом смачивания принято называть изменение угла смачивания при движении жидкости по твердой поверхности. При этом существуют следующие общие закономерности.

Величина гистерезиса зависит от направления движения периметра смачивания, т.е. от того, происходит вытеснение воды нефтью или нефти водой. Угол, образующийся при вытеснении нефти водой, принято называть наступающим и он почти всегда больше отступающего угла смачивания, образующегося при вытеснении воды нефтью.

С увеличением скорости вытеснения нефти водой из капиллярных каналов пористой среды наступающий угол смачивания возрастает и может превысить 90о даже если в статических условиях поверхность была гидрофильной.

Причины гистерезиса еще недостаточно изучены. Наиболее вероятной считается молекулярная природа гистерезиса. Он зависит от прочности сцепления с твердой поверхностью молекул соприкасающихся фаз. При вытеснении нефти воде приходится удалять с поверхности каналов фильтрации адсорбированные молекулы полярных компонентов нефти. Поэтому возникает дополнительное сопротивление растеканию воды по поверхности. В зависимости от порядка смачивания величина этих сил сопротивления неодинакова, чем и обусловлено отличие отступающих и наступающих углов.

 

5. Свойства поверхностных слоев

Образование пристенных слоев с поляризацией молекул и их ориентацией от поверхности твердого тела во внутренние области жидкости обычно связывается с образованием сольватных слоев, состоящих из поверхностно-активных компонентов нефти. Некоторые компоненты нефти могут образовывать гелеобразные структурированные адсорбционные слои с аномальными свойствами, высокой структурной вязкостью, упругостью и механической прочностью на сдвиг. 

В состав поверхностных слоев на разделе нефть - вода входят нафтеновые кислоты, низкомолекулярные смолы, коллоидные частицы смол и асфальтенов, микрокристаллы парафина, а также частицы минеральных и углеродистых суспензий. 

Адсорбирующиеся на этой поверхности асфальто-смолистые вещества, переходящие в гелеобразное состояние, цементируют частицы парафина и минералов в единый, монолитный слой, который еще более утолщается за счет сольватизации гелей асфальто-смолистых соединений со стороны нефтяной фазы. Особые структурно - механические свойства поверхностных слоев обусловливают стабилизацию различных систем и, в частности, высокую устойчивость некоторых водонефтяных эмульсий.

 

6. Методы измерения поверхностного натяжения

Для измерения величины поверхностного натяжения на границе раздела пластовых жидкостей используются различные методы. Наиболее распространенными являются: метод вращающейся капли и метод, основанный на применении сталагмометра. Последний сильно уступает по точности и экспрессности методу вращающейся капли, но зато проще в исполнении. Сущность этого метода заключается в измерении объема капли нефти, выжимаемой через тонкий калиброванный капилляр, погруженный в воду или раствор химического реагента, предназначенного для увеличения нефтеотдачи пластов за счет снижения поверхностного натяжения нефти на границе с ним. Объем капли нефти измеряется микрометром с механической подачей поршня шприца. Время образования равновесной капли (которая самопроизвольно не отрывается от капилляра) должно составлять около 5 мин. для воды и 10-20 мин. для растворов ПАВ. Поверхностное натяжение вычисляется как

                                                                    (4)

где  - постоянная капилляра, определяемая при использовании жидкостей с известным поверхностным натяжением, например, бензола и дистиллированной воды.

 - объем капли, определяемый по разности показаний шкалы микрометра.

Постоянная капилляра определяется как

                                                                          (5)

где =34,96 мН/м - поверхностное натяжение на границе бензола и дистиллированной воды;

 - разность плотностей воды и бензола.

При измерениях методом вращающейся капли она приобретает форму цилиндра. Когда скорость вращения достаточно высока и обеспечивается отношение  капля хорошо аппроксимируется цилиндром с закругленными концами. В этом случае для расчета межфазного натяжения применяется формула

                                                                      (6)

 

7. Методы измерения угла смачивания

Один из методов измерения угла смачивания основан на прямом измерении размеров капли нефти на поверхности твердого тела. Для этого кварцевую или полированную карбонатную пластинку, или пластинку, выпиленную из образца керна, помещают в воду или раствор того или иного химического вещества, а снизу подводят каплю нефти. Сразу после нанесения капли на пластинку определяется диаметр ее посадочной площадки и высота. Измерения повторяются через 5 и 30 минут и, если они остаются неизменными, принимаются для расчетов. Расчет угла смачивания производится по формуле

                                                                     (7)

где h - высота капли, d - диаметр посадочной площадки.

                                                                    (8)

Недостатком метода являются статические условия измерения, пропитка нефтью пористого образца, что влияет на точность измерений, несоответствие материала реальной породе (в случае использования кварцевой пластинки).

Приблизительную оценку угла смачивания можно осуществить расчетным способом по формуле

                                                             (9)

где  - капиллярное давление

 - проницаемость

 - параметр пористости

 - остаточная водонасыщенность

Чаще всего измеряют показатели интегральной смачиваемости, определяемые, например, по результатам центрифугирования изучаемых образцов, насыщенных пластовыми жидкостями.

В этом случае показатели смачивания характеризуют конкретный объект, но их трудно связать с углом смачивания.

wudger.ru

Вода поверхностное натяжение - Справочник химика 21

    Краевой угол воды на парафине равен 111° при 298 К. Для О,] М раствора бутиламина в воде поверхностное натяжение состаЕ ляет 56,3 мДж/м , краевой угол на парафине равен 92°. Рассчитайте поверхностное давление пленки бутиламина, адсорбированного на поверхности раздела парафин — вода. Поверхностное натяжение аоды [c.36]

    Далее сталагмометрическим методом определяют поверхностное натяжение полученных взаимно насыщенных жидкостей и межфазное натяжение на границе раздела между ними. В качестве стандартной жидкости целесообразно выбрать дистиллированную воду, поверхностное натяжение которой ирн различных температурах приведено в приложении III. [c.57]

    В промысловых условиях необходимо для поступающих реагентов определять растворимость в воде, поверхностное натяжение на поверхности раздела раствор ПАВ — нефть, адсорбцию на поверхности породы, а также контролировать концентрацию ПАВ в продукции добывающих скважин, главным образом в водной фазе. [c.96]

    Образцы СОЖ готовили на дистиллированной воде, поверхностное натяжение на границе с воздухом измеряли при комнатной температуре по методу Ребиндера. Работу проводили в летний период. Приготовленные образцы СОЖ хранили в нестерильных стеклянных колбах под резиновыми пробками, открываемыми для измерений. [c.150]

    Обе эти функции зависят от формы капли, и связь между ними была получена экспериментально для воды, поверхностное натяжение которой известно. [c.57]

    Таким образом, условием хорошего смачивания жидкостью твердого тела является слабое взаимодействие между ее молекулами (слабая когезия). Жидкости с малым поверхностным натяжением обычно хорошо смачивают поверхности. Например, углеводороды, поверхностное натяжение которых невелико и составляет около 20—30 мДж/м , смачивают практически любую поверхность. Вода, поверхностное натяжение которой при 20 °С составляет 72 мДж/м , смачивает лишь гетерополярные вещества (стекло, алюмосиликаты, некоторые минералы, ионные кристаллы). Ртуть (поверхностное натяжение 472 мДж/м ) практически не смачивает твердые тела. Принято называть лиофильными поверхности, хорошо смачиваемые жидкостью ( os 0 > 0), в частности гидрофильными — поверхности, сма- [c.198]

    Пусть для некоторой жидкости, например воды, поверхностное натяжение приборе давление ра, при котором образуются пузырьки. Согласно приведенному уравнению ао=Аро. Проводя подобное измерение с другой жидкостью, найдем величину Рх и, следовательно, Ох=Арх. Деление этих уравнений друг на друга приводит к формуле, по которой находят неизвестную величину поверхностного натяжения (относительно воды) Ох, а именно [c.173]

    Для воды поверхностное натяжение приблизительно равно [c.91]

    Обычно измерение начинают с определения / 2 для дистиллированной воды, поверхностное натяжение которой (Т2 известно. Затем определяют /11 для исследуемой жидкости и вычисляют поверхностное натяжение ои [c.22]

    Как видно из данных табл. 172, на границе с водой поверхностное натяжение растительных масел значительно ниже поверхностного натяжения минеральных масел эта особенность растительных масел не мо- жет не быть сопоставлена с другим давно известным их качеством — более высокой их смазывающей способностью. [c.727]

    Поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение определяется как мера избытка свободной поверхностной энергии на границе раздела несмешивающихся жидкостей, какими являются нефть и вода Поверхностное натяжение измеряется в мН/м (дин/см). На границе раздела нефтей с высокоминерализованными жесткими водами поверхностное натяжение, как правило, находится в пределах 14—26 мН/м. Поверхностное натяжение на границе раздела вод гидрокарбонатного типа, имеющих щелочную реакцию с нефтями, содержащими нафтеновые кислоты, существенно ниже и может иметь величину порядка единиц и даже десятых мН/м. [c.167]

    Поверхностное натяжение-это работа, которую нужно затратить на образование единицы поверхности данного вещества, т.е. на то, чтобы увеличить его поверхность на 1 см2. Чем меньше эта работа, тем меньше поверхностное натяжение, тем легче диспергируется вещество (для жидкостей-легче образуются пены и эмульсии). Поверхностное натяжение в первую очередь зависит от природы вещества. Напомним читателю, что у воды поверхностное натяжение очень велико-72,58 дин/см, или эрг/см2, это почти в 3,5 раза больше, чем у этилового спирта и в 2,5 раза больше, чем у бензола. [c.27]

    При растекании жирной кислоты по поверхности воды поверхностное натяжение а уменьшается по сравнению с поверхностным натяжением Оо чистой воды. Разность (оо—о) равна поверхностному давлению пленки П, т. е. [c.262]

    При помощи сталагмометра (см. рис. 15) определить поверхностное натяжение 0,02 0,04 0,06 0,08 и 0,1 М растворов масляной кислоты. Для этого считают число капель п жидкости, вытекающей из сталагмометра. Для растворов каждой концентрации повторяют опыт 3—4 раза и берут среднее значение. Определяют также число капель при вытекании воды. Поверхностное натяжение растворов масляной кислоты рассчитывают по формуле [c.99]

    Типичным представителем лиофильных дисперсных систем являются мицеллярные дисперсии ПАВ, в которых наряду с отдельными молекулами присутствуют коллоидные частицы мицеллы) — ассоциаты молекул ПАВ с достаточно большой степенью ассоциации (числом молекул в мицелле) т = 20—100 и более. При образовании таких (сферических) мицелл в полярном растворителе — воде — углеводородные цепи молекул ПАВ объединяются в компактное углеводородное ядро, а гидратированные полярные группы, обращенные в сторону водной фазы, образуют гидрофильную оболочку (рис. VIII—7). Благодаря гидрофильности наружной оболочки, экранирующей углеводородное ядро от контакта с водой, поверхностное натяжение на границе мицелла — [c.223]

    Свойство жидкостей смачивать и растекаться люжно хорошо продемонстрировать на следующем примере. Если каплю воды поместить на поверхность, которую вода не смачивает, например на парафин, то капля принимает сферическую форму, что объясняется поверхностным натяжением воды. Поверхностное натяжение жидкости обусловливается взаимным притяжением молекул. Молекулы жидкости, находящиеся под ее поверхностью, испытывают взаимное притяжение, причем каждая моле- [c.246]

    Удельная поверхность и пористая структура катализатора сильно зависят от способа удаления растворителя из осадка, геля, суспензии нли из пропитанного носителя. Этот способ выбирают с учетом того, в какой форме катализатор будет в дальнейшем использован. Часто применяют непосредственное выпаривание, но оно может привести к сегрегации компонентов. На микроструктуру также влияет скорость сушки, и ее следует регулировать. Интересные результаты получаются при замораживании силикагелей, содержащих большое количество воды. Замороженный продукт уплотнения геля оксида кремния становится не-растворпмым в воде, и после оттаивания оксид кремния приобретает структуру кристаллов льда. Так, если инициировать рост дендритных кристаллов льда, то можно получить волокна оксида кремния [21]. Методом замораживания были получены силикагели с чрезвычайно высокими удельными поверхностями порядка 1000 м /г. Замена воды в геле на спирт и выдерживание его при критических условиях в автоклаве привели к получению образцов с высокой удельной поверхностью и очень большими порами [22]. Использование для промывки геля жидкостей с более низким, чем у воды, поверхностным натяжением, например ацетона, предотвращает обусловленное капиллярными силами захлопывание узких пор при сушке геля. Одним из недостатков способа получения твердых веществ с высокой удельной поверхностью через образование геля является низкая концентрация твердого вещества в растворе. Приходится удалять большие количества растворителя, что требует дополнительных затрат. Кроме того, образуется чрезвычайно рыхлый порошок, и перед дальнейшим использованием его обычно формуют. [c.23]

    Примером иоверхностно-инактивных веществ по отношению к воде являются неорганические соли, которые сильно гидратируются. Они взаимодействуют с водой сильнее, чем молекулы воды между собой. Вследствие этого они имеют отрицательную адсорбцию Г С 0. При добавлении неорганических солей к воде поверхностное натяжение повышается. Но в связи с тем что адсорбция отрицательна, увеличение концентрации в поверхностном слое отстает от роста ее в объеме. Поэтому поверхностное натяжениг раствора с увеличением концентрации иоверхностно-инактивных веществ растет очень медленно (см. рис. 11.6). [c.41]

    Опыты по определению действия ацеталей 1 и 11 на величину поверхностного натяжения проводили на приборе конструкции БашНИПИнефть при температуре 24 °С и атмосферном давлении, В проведенных исследованиях использовали ишимбайскую и арлансьсую нефти (табл, 22). Водные растворы веществ I и II снижают величины поверхностного натяжения на границе фаз нефть-жидкость (рис, 61, 62). Так, для ишимбай-ской нефти при ЗО -ной концентрации ацеталей I и 11 в воде поверхностное натяжение снижается почти в 2 раза. Увеличение концентраций ацеталей [c.150]

    Коэффициенты теплоотдачи к воде, содержащей дю-понол, оказались примерно в 2—4 раза выше, чем для чистой воды. Поверхностное натяжение при этом снижалось до 50%. Данные, полученные при изучении теплоотдачи ко всем жидкостям, с которыми проводились опыты, охватываются уравнением [c.64]

    Как отмечалось выше, центры сорбции влаги в торфе расположены дискретно, расстояние между ними превышает размер молекулы воды. Поверхностное натяжение воды отличается высокими значениями. Кроме того, термодинамически выгодно, чтобы функциональные группы были замкнуты, что и наблюдается при ИК-спектроскопи-ческих исследованиях [15]. Связь молекул воды с периферией торфяных частиц может быть ниже, чем на поверхности жидкости. Вследствие этих причин процесс смачивания фрезерного торфа низкой влажности протекает медленно. [c.55]

    СпНгп+1СН(СНз)ОЗОзМа. Наиболее важны соед., у к-рых и=6—16. Анионные ПАВ раств. в воде поверхностное натяжение при критич. конц. мицеллообразования 30 мН/м (0,02% -ный р-р), биоразлагаемость 90%. Технич. продукты, напр, прогресс ,— водные р-ры, содержащие 20—30% по массе основного в-ва и до 4% изопропанола. Получ. сульфатированием -олефинов серной к-той с послед, нейтрализацией смеси алкилсерных к-т р-ром NaOH. (Эснова жидких моющих ср-в, смачиватели, вспениватели, обезжиривающие ср-ва, диспергаторы, эмульгаторы, текстильно-вспомогат. в-ва. [c.361]

    В заключение я хочу сказать, что Л. Г. Жердева права, упрекая нас в том, что мы до сих пор пользовались в наших моделях в качестве типового растворителя только неполярным вазелиновым маслом. Необходимо перейти на другие виды неполярных углеводородов и, в частности, испытать нашими методами синтетические масла Л. Г. Жердевой, представляющие собою индивидуальные. высокомолекулярные углеводороды. Но должен заметить, что эти масла не обладают полярностью, т. е. какой бы большой длины ни была углеводородная цепь, все равно на границе с водой поверхностное натяжение такого масла окажется порядка 50 эрг/см , что соответствует неполярности. Если же аш введем ничтожные следы поверхностно-активных веществ типа высших жирных кислот или мыл в эти масла, то получим 1 онижение поверхностного натяжения с 50 до 40-30 эрг/см и ниже это сразу и выявйт то, что мы называем действием полярной присадки, повышающей маслянистость. Вот именно таким образом, а не прямо на машинах трен1ш следует сначала физико-химически судить о полярности масел и роли полярных присадок. По поводу же машин трения я совершенно согласен с Л. Г. Жердевой, что еще многое в этом отношении необходимо выяснить совместными усилиями и практиков и физико-хими-ков. [c.242]

    Экспериментально установлено [1, 3], что природа интермицеллярной жидкости оказывает значительное влияние на структуру силикагеля. Наиболее мелкопористый силикагель образуется в том случае, когда интермицеллярной жидкостью является вода, наиболее крупнопористый — при замене воды жидкостями с небольшим по сравнению с водой поверхностным натяжением. Однако полного параллелизма между адсорбционной емкостью силикагеля и поверхностным натяжением нет, что связано с химическим строением жидкости и ее сродством к скелету геля. Изменять величину капиллярных сил можно также введением добавок, способных гидро-фобизовать поверхность частиц твердой фазы. Гидрофобизация поверхности дополнительно понижает адгезию жидкости на ней и тем самым еще больше уменьшает усадку силикагеля при его высушивании. [c.196]

    Через 20 лет после Хендерсона Бернал и Фаулер [4] опубликовали о воде статью, которая, возможно, остается до настоящего времени наиболее важной из всех ноявивщихся. К 1933 г. гексагональная структура льда была установлена благодаря рентгеновским методам исследования, форма и размеры молекул воды были известны в результате спектроскопических исследований, и ее обычная электронная конфигурация была полностью выяснена. Бернал и Фаулер показали, что при температурах, не слишком превышающих температуру замерзания, для мелкомасштабных взаимодействий воду можно рассматривать как имеющую своего рода нарушенную структуру льда. Они смогли объяснить качественно и часто полуколичественно, каким образом свойства молекул определяют тот замечательный ряд физических свойств, который так поразил Хендерсона. Приблизительно тетраэдрическое распределение зарядов в треугольной молекуле с двумя положительными центрами зарядов (доноры водородной связи) и двумя отрицательными зарядами (акцепторы водородной связи) было достаточным для того, чтобы объяснить высокие диэлектрическую проницаемость воды, поверхностное натяжение, теплоту парообразования, температуру плавления и множество других свойств. Эти короткие заметки, конечно, не могут дать полного обзора ряда новых интерпретаций, предложенных в этой замечательной статье. Безусловно, некоторые предположения Бернала и Фаулера оказались ложными и были вскоре опровергнуты. Однако основной подход, примененный в этой работе, стал фундаментом дальнейших исследований. [c.82]

    Вторым этапом программы является определение ассортимента веществ для проектируемых химико-технологических систем и составление перечня сво11ств, необходимых для технологических расчетов в САПР. При проектировании предприятий многих отраслей химической промышленности необходимо знать следующие физико-химические свойства. Для газов и газовых смесей — это парциальные давления газовых компонентов, псевдокритическая температура, псевдокритическое давление, температура кипения при нормальных условиях, плотность, динамическая и кинематическая вязкость, изобарная и изохорная теплоемкости, показатель адиабаты, теплопроводность, коэффициенты диффузии, энтальпия (здесь и далее имеется в виду изменение энтальпии при нагревании). Для жидкостей (растворов электролитов) — активность воды, парциальное давление паров воды, поверхностное натяжение, теплоемкость, плотность, динамический коэффициент вязкости, теплопроводность, энтальпия, температуры кипения и замерзания раствора, коэффициенты активности, осмотические коэффициенты. Для твердых веществ — энтропия, электросопротивление, диффузия, теплопроводность, поверхностная энергия, энтальпия, теплоемкость, скорость распространения звука, теплота и температура плавления, критические параметры. [c.10]

    ДДТ, паста 50%-ная — пастообразная масса серого цвета смесь масляного раствора ДДТ с водными растворами различных смачивающих и ста-билизир)тощих веществ. Смесь содержит 50% ДДТ (в том числе 35,5% 4,4 -изомера ДДТ), 10% масла индустриального, 14,5% вспомогательных веществ (ОП-7 или ОП-10), концентрата сульфитно-спиртовой барды и 25% воды. Поверхностное натяжение 10%-ной эмульсии при 20°С должно быть в пределах 49—50 дин/см. Водная 1%-ная эмульсия после 4 ч отстаивания должна быть стабильна, причем количество осадка не должно превышать 2,5 мл. [c.213]

chem21.info

Величина - поверхностное натяжение - вода

Величина - поверхностное натяжение - вода

Cтраница 1

Величина поверхностного натяжения воды при 10 С равна у 0 074 Н / м; таким образом, радиус отверстия в абсолютно несмачиваемой поверхности составляет г 2у / А. Ткань будет иметь примерно такие поры, если делать ее из волокна, имеющего 1 мкм в диаметре. Однако, вероятно, проще получить микропористую силиконовую пленку.  [1]

Величины поверхностного натяжения воды при разных температурах приведены на стр.  [2]

Находим величину поверхностного натяжения воды при 20 С ( см. табл. 2 стр.  [3]

В присутствии Na-КМЦ величина поверхностного натяжения воды почти не изменяется. Адсорбционная способность КМЦ на поверхности текстильных волокон и частиц минеральных суспензий также незначительна.  [4]

С ростом температуры на глубине значение величины поверхностного натяжения воды на границе с нефтью снижается, и, следовательно, снижается подъем жидкости.  [5]

При температуре раствора выше или ниже 20 С вводится соответствующая поправка на величину поверхностного натяжения воды, определяемая по специальным таблицам.  [6]

После промывки нужно дать просохнуть спирту, так как он сам влияет на величину поверхностного натяжения воды. Ни в коем случае не следует прикасаться к кольцу и внутренней поверхности кюветы пальцами.  [7]

Поверхностное натяжение воды имеет важное значение в связи с ее вымывающей способностью При меньшем, поверхностном натяжении вода обладает большей способностью промывать пески и вытеснять из пласта нефть Величина поверхностного натяжения воды в значительной степени зависит от ее химического состава, и в результате соответствующей химической обработки воды может быть значительно снижена.  [8]

Антиклинальную теорию надо понимать как структурную теорию в том смысле, что: 1) образование нефтяных залежей в земной коре приурочено к тем или иным тектоническим структурам, среди которых структуры антиклинального характера играют доминирующую роль, 2) в этих структурах вода, нефть и газ скопляются и распределяются под влиянием силы тяжести вследствие разницы в удельных весах и под влиянием капиллярных сил вслед-ствие разницы в величинах поверхностного натяжения воды и нефти.  [9]

Поверхностное натяжение нефти на границе с водой почти не зависит от давления и температуры. На величину поверхностного натяжения воды на границе с нефтью значительно влияют поверхностно-активные вещества.  [11]

С повышением температуры поверхностное натяжение жидкости уменьшается. Ниже приведены величины поверхностного натяжения воды при различных температурах.  [12]

В ряду растворителей: этанол, изопропанол, пропиленгликолъ, глицерин с увеличением величины ГЛБ поверхностно-активные свойства уменьшаются. В случае спиртов величины поверхностного натяжения воды и растворителя сильно различаются, поэтому добавление к воде небольшого количества спирта ( 5 - 10 %) вызывает значительное уменьшение ее поверхностного натяжения.  [13]

Существует и другое предположение, в силу которого нефть и. Опытами установлено, что величина поверхностного натяжения воды на границе с воздухом равняется приблизительно 75 6 динам на сантиметр при 0 С и 72 8 динам при 20 С.  [14]

Увеличение паропроизводительности котло-агрегата в данном случае сказывается в уменьшении длительности пребывания капель воды в потоке пара, а повышение давления - в сближении удельных весов воды и пара, затрудняющем их разделение. Кроме того, при повышении давления ( и соответственно температуры насыщения) резко снижается величина поверхностного натяжения воды ( фиг. Это влечет за собой уменьшение прочности оболочки паровых пузырей, а также уменьшение размеров капель воды. Улавливание большой массы мелкораздробленных капель воды в этих условиях существенно затрудняется.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Поверхностное натяжение воды

Поверхностное натяжение воды (72,7 дин/см или эрг/см2 при 20°) относительно велико по сравнению с большинством других жидкостей, но существенно снижается при наличии примесей поверхностно-активных веществ. С величиной поверхностного натяжения связаны такие практически важные вопросы, как расход энергии на распыление воды, степень смачивания водой твердых тел в процессах флотации, способность воды подниматься по капиллярам.[ ...]

Вода имеет максимальное для жидкостей (кроме ртути) поверхностное натяжение, благодаря чему обеспечивается возможность движения соков в растениях, крови в сосудах животных и человека. С повышением температуры поверхностное натяжение воды уменьшается.[ ...]

Вода обладает многими другими аномалиями. Так, вязкость воды уменьшается с ростом давления (у всех других жидкостей вязкость возрастает). Скорость звука в воде возрастает с ростом температуры (у всех других жидкостей она уменьшается). Теплота испарения, теплопроводность и диэлектрическая проницаемость воды больше, чем у всех других жидкостей. По поверхностному натяжению вода занимает второе место после ртути, по теплоте плавления — второе место после аммиака. Теплоемкость воды втрое больше, чем у других распространенных веществ. При повышении температуры от 0 до 70—75 °С сжимаемость воды уменьшается (см. ниже рис. 3), тогда как у всех других жидкостей сжимаемость возрастает. По этому показателю вода становится похожей на обычные жидкости лишь вблизи температуры кипения.[ ...]

Силе поверхностного натяжения воды в капиллярах бумажного полотна, вызывающей усадку бумаги, легче сдвигнуть и приблизить друг к другу тонкие волокна и фибриллы, чем толстые грубые волокна. Именно поэтому бумага из хорошо фиб-риллированных волокон обнаруживает при ее сушке повышенную усадку, а бумага с содержанием древесной массы (например, газетная), т. е. с содержанием волокон грубого строения,— пониженную усадку, несмотря на то, что древесная масса, предназначенная для выработки газетной бумаги, имеет относительно высокую степень жирности помола. Это лишний раз свидетельствует о том, что сама по себе жирность помола, т. е. способность к слабой водоотдаче в начальной стадии обезвоживания (под влиянием силы тяжести), еще не характеризует способность бумажной массы вызвать усадку бумаги, как и не характеризует, о чем было сказано ранее, способность к водоотдаче во второй стадии обезвоживания (под вакуумом).[ ...]

Пластовая вода, отделяемая от нефти при термохимической деэмульсации, дополнительно загрязняется деэмульгатором. Так, например, при использовании для термохимической деэмульсации нехгтрализованного черного контакта (НЧК) пластовая вода загрязняется главным образом сульфосолями, которые понижают поверхностное натяжение воды.[ ...]

Изменение поверхностного натяжения воды, по сравнению с н-пара-финами (в 2,56 раза), и ее температурная зависимость (рис. 3.6) не могут быть объяснены сдвиговой деформацией и температурной перестройкой ГК-ассоциата воды, так как энергия поверхностного натяжения значительно выше, чем у модельного н-парафина, а температурная зависимость имеет линейный характер, как и у н-парафина.[ ...]

Слизь является поверхностно активным веществом, она сильно снижает поверхностное натяжение воды и обладает большой тягучестью. Слизь, выделившаяся в значительных количествах на поверхности кожи и жабр, препятствует проникновению в организм не только вредных веществ, но и кислорода, что ускоряет гибель рыбы от удушья.[ ...]

Изменение поверхностного натяжения воды н раствора поверхностно-активного вещеетва (ПАВ) после магнитной обработки
Зависимость поверхностного натяжения воды от температуры
Увеличение поверхностного натяжения воды при добавлении солей

При высоком значении поверхностного натяжения воды его снижают добавкой поверхностно-активных веществ (реагенты-вспениватели). Это достигается добавлением реагентов-коллекторов, которые избирательно сорбируются на поверхности частиц удаляемых примесей, понижая смачиваемость; в результате этого улучшается их прилипание к пузырькам воздуха. Кроме упомянутых выше реагентов, при флотационной очистке применяются реагенты-активаторы, увеличивающие адсорбцию коллекторов и их гидрофобизирующее действие; реагенты-регуляторы щелочности среды и др.[ ...]

Влияние синтетических поверхностно-активных веществ на качество воды в реках. В некоторых странах концентрация этих веществ достигает в реках 20 мг/л (в реках ЧССР концентрация равна 0,1—0,5 мг/л). Следствием этого является снижение поверхностного натяжения воды в реках и большие скопления пены, в основном на перепадах (2 м) . Это значит, что некоторые реки заражают пеной всю близлежащую окрестность.[ ...]

Схема действия сил поверхностного натяжения воды в ячейках решета с проволоками, покрытыми парафином
Прибор для измерения поверхностного натяжения воды.

Наиболее эффективно сточная вода очищается флотацией при .механическом диспергировании воздуха турбинкой насосного типа. Степень дисперсности воздуха в этом случае зависит от поверхностного натяжения воды и скорости вращения турбннкн. Очистка сточных вод должна производиться в специально оборудованных флотационных камерах (рис. 57), в каждой из которых у дна расположена турбинка, приводимая в движение электродвигателем. Окружная скорость турбннкн должна быть не менее 12—15 м/сек.[ ...]

Повышение концентрации газа в воде при постоянной скорости истечения приводит к увеличению размеров пузырьков, при этом число их не изменяется. Снижение поверхностного натяжения воды на границе с воздухом вызывает уменьшение диаметра пузырьков.[ ...]

Особенно стойкие эмульсии создают поверхностно-активные вещества, образующие коллоидные растворы в одной из фаз эмульсии. Если данный эмульгатор, добавленный к смеси воды и нефти, образует коллоидный раствор в водной фазе (уменьшает поверхностное натяжение воды), то он образует эмульсию прямого типа и называется гидрофильным эмульгатором. Наоборот, если эмульгатор образует коллоидный раствор в нефтяной фазе (уменьшает поверхностное натяжение нефти), он образует эмульсию обратного типа и называется гидрофобным (или олеофильным) эмульгатором.[ ...]

Лапшин В.Б., Рагулин ИТ. О коэффициенте поверхностного натяжения воды океана // Метеорология и гидрология. 1990. № 11.[ ...]

Остановимся на одном из параметров табл. Она была найдена тремя способами. Существенно, что значения трех оценок совпали в пределах их точности, что свидетельствует о надежности полученного результата. Интересно, что поверхностное натяжение шаровой молнии оказалось близким к поверхностному натяжению воды (0,07 Дж/м2).[ ...]

Температурная зависимость изменения поверхностного натяжения воды и октадекана

ПАВ оказывает опасное действие на рыб, понижая поверхностное натяжение воды, они нарушают дыхательный обмен на уровне бронхов, активизируют действие некоторых опасных веществ, находящихся в составе водоема.[ ...]

Отрицательное воздействие на живые организмы в воде оказывают поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение воды. Обычные мыла относятся к поверхностно-активным веществам анионного типа. ПАВ широко применяются в качестве стабилизаторов дисперсных систем (эмульсий, суспензий), диспергаторов, пленкообра-зователей и моющих средств.[ ...]

На процесс фильтрования нефтесодержащих сточных вод большое влияние оказывает концентрация ПАВ, повышающих устойчивость эмульсии и понижающих поверхностное натяжение воды.[ ...]

Размер пузырьков воздуха и их количество в сточной воде зависят от поверхностного натяжения сточной воды. Очистку флотацией сточной воды от нефти можно производить при поверхностном натяжении воды на границе с воздухом це более 60—65 дн/см. Если поверхностное натяжение воды выше указанной величины, его снижают путем добавки поверхностно-активных йеществ, в количестве около 10 г на 1 м3 воды.[ ...]

Существенное влияние на флотацию частиц оказывает поверхностное натяжение воды. Эффективная флотация возможна при поверхностном натяжении воды не более 60—65 мН/м. В тех случаях когда поверхностное натяжение выше 60 мН/м, приходится вводить поверхностно-активные добавки, например около 5—10 мг/л биологически легкоразрушающихся ПАВ (типа поверхностно-активных отходов производства синтетических спиртов). Однако флотация нефтепродуктов проходит хорошо в обычной воде с поверхностным натяжением 70—72 мН/м.[ ...]

К ПАВ относятся соединения, обладающие свойством снижать поверхностное натяжение жидкости на границе раздела фаз. Степень снижения поверхностного натяжения воды под влиянием растворенных в ней ПАВ зависит от концентрации этих веществ. Так, при концентрации вторичного алкилсульфата (моющее средство «Прогресс»), равной 3000 мг/л, поверхностное натяжение дистиллированной воды при 18°С снижается с 72,15 до 48,8 эрг/см2. Как показали наши исследования, величина поверхностного натяжения воды снижается при весьма низких концентрациях этих веществ: алкилсульфаты при концентрациях 0,05 и 0,5 мг/л — соответственно на 2,95 и 7,25 эрг/см2, синтанол ДС-10 при концентрациях 0,1 и 1 мг/л — на 1,25 и 6,85 эрг/см2. В тех случаях, когда те или иные гигиенические свойства ПАВ зависят от поверхностей активности, эти свойства могут проявляться и при указанных довольно низких концентрациях веществ.[ ...]

Исследованиями установлено, что при флотационной очистке поверхностное натяжение сточной воды должно составлять не более 60—65 Мн/м, а дисперсность воздуха — не более (15-г--т-30)10-6 м. Если поверхностное натяжение воды выше этой величины, его снижают путем добавки поверхностно-активных веществ.[ ...]

В трех предыдущих параграфах было показано, что гашение волн поверхностными пленками вызывается наличием необратимых процессов в самих пленках. Вопреки старым воззрениям, само поверхностное натяжение в пленке непосредственного значения здесь не имеет. В сущности пленка может состоять из вещества, не обладающего никакой поверхностной активностью в прямом смысле этого слова, т. е. из вещества, не изменяющего поверхностного натяжения воды; необходимо лишь, чтобы при растяжении и сжатии поверхностного слоя (на волне) поглощалась энергия, идущая на перегруппировку молекул пленки.[ ...]

Следует отметить, что чем ниже температура сушки, тем выше сила поверхностного натяжения воды и ближе будут расположены волокна друг к другу: бумага будет более плотной и прочной. Величина сил, сближающих волокна за счет поверхностного натяжения воды, может достигать при сушке до 200 МПа.[ ...]

ДЕТЕРГЕНТЫ (от лат. - стираю) - Химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющих средств и эмульгаторов. Особенно широкое распространение получили синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), входящие в состав моющих и чистящих средств (для них введено за рубежом новое понятие - тензиды). Разнообразное применение (для мытья посуды, тканей, автомобилей, для личной гигиены) привело ко все увеличивающемуся переходу их в бытовые и производственные сточные воды. В сельском хозяйстве СПАВ используется для эмульгирования пестицидов, поэтому они попадают в почвы и подземные воды.[ ...]

Капиллярные силы возникают на границе раздела твердая фаза почвы — вода и воздух в капиллярных порах и обусловлены поверхностным натяжением воды и явлением смачивания. Поверхностное натяжение воды — мера неком-пенсированности молекулярных сил в поверхностном слое. Вода, смачивая твердые частицы, вызывает образование вогнутых менисков в капиллярах, что приводит к созданию отрицательного капиллярного давления за счет сил поверхностного натяжения, действующих по касательной к поверхности раздела твердая фаза почвы и вода. При отрицательном капиллярном давлении вода поднимается и удерживается в капиллярных порах и может оказать стягивающее действие на стенки капилляров и вызвать объемные деформации в почве. Движение воды в капиллярах обусловливается разностью капиллярных давлений, возникающих в результате различной кривизны менисков.[ ...]

Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения по границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз. Процесс флотации идет эффективно при поверхностном натяжении воды не болееЛ>0-65 мН/м.[ ...]

Для создания оптимальных условий протекания процесса флотации в обрабатываемую воду вводят пенообразующие вещества, способствующие изменению поверхностного натяжения на границе фаз. Поверхностное натяжение воды, обрабатываемой флотацией, должно быть не выше 60-103—65-103 Н/м. Наиболее эффективно флотация идет, если частицы имеют определенный размер. Для суспензий этот размер частиц составляет 20—100 нм, для эмульгированных органических веществ — 100—300 нм. Высокая суммарная поверхность пузырьков и их полидисперсность способствуют выделению из воды частиц различных размеров. Для изменения степени дисперсности частиц примесей в обрабатываемую сточную воду вводят коагулянты. Наиболее эффективным коагулянтом, исполь- • зуемым при флотации, является хлорид железа (III). Используется также и сульфат алюминия.[ ...]

Поскольку с повышением температуры бумажного полотна заметно снижается вязкость и поверхностное натяжение воды, то, естественно, в этом случае она легче удаляется на прессах. На практике температуру бумажного полотна в мокрой части машины часто повышают за счет более полного использования теплой оборотной воды древесно-массного производства и бумагоделательной машины, а в некоторых случаях за счет подогрева бумажной массы при ее подаче на сетку машины или подогрева бумажного полотна перед прессами. Однако с повышением температуры полотна при прессовании увеличивается его маркировка тканью сукна, поэтому для устранения указанного недостатка желательно в данном случае использовать иглопробивные сукна, имеющие гладкую поверхность, а в конце прессовой части устанавливать пресс без сукна, т.е. офсетный пресс.[ ...]

Известное теоретическое положение о том, что повышение температуры снижает вязкость и поверхностное натяжение воды и этим способствует облегчению обезвоживания бумажного полотна, было использовано, хотя и ограниченно, в практике прессования главным образом целлюлозной папки, картона и бумаги с повышенной массой 1 м2. Очевидно, что специально подогревать бумажное полотно перед прессовой частью бумагоделательной машиной едва ли целесообразно, поскольку на первых прессах влага и без подогрева эффективно отжимается из полотна. Поэтому нет необходимости тратить значительное количество тепловой энергии на подогрев большого количества воды, удаляемой в прессовой части бумагоделательной машины.[ ...]

Возникновение пены можно объяснить следующим образом. Пузырьки воздуха, поднимающиеся в сточной воде, окружены тонким слоем воды, имеющей определенную величину поверхностного натяжения. Чем меньше эта величина, тем большую устойчивость имеет образующая пузырек пленка жидкости и тем больше тенденция к образованию пены. Детергенты именно потому и являются активными пенообразователями, что они ■содержат поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение воды. Склонность к образованию пены имеют и другие виды сточных вод, содержащие поверхностно-активные вещества, например щелокосодержащие сточные воды целлюлозно-бумажного производства.[ ...]

С повышением температуры сушки процесс усадки бумаги уменьшается, так как при этом уменьшаются силы поверхностного натяжения воды, способствующие сближению волокон, и продолжительность их действия, а кроме того, интенсивное испарение влаги из бумаги способствуют разрыхлению ее структуры. Поэтому бумаги, которые должны иметь прочную сомкнутую структуру, рекомендуется сушить относительно медленно и при сравнительно невысокой температуре, а бумаги пористые с высокой фильтрующей и впитывающей способностью, с малой степенью усадки сушить быстро и при повышенных температурах. В последнем случае весьма эффективна сушка с фильтрацией горячего воздуха сквозь бумагу.[ ...]

Образование пузырьков воздуха высокой степени дисперсности зависит от способа диспергирования воздуха и поверхностного натяжения сточной воды. Исследованиями установлено, что очистка флотацией; сточной воды от нефти и нефтепродуктов протекает наиболее успешно при дисперсности пузырьков воздуха около 15 10 —4 — 30 - 10 —4 см, рас-, ходе воздуха 40—50 м3/час на 1 м2 флотационной камеры и поверхностном натяжении сточной воды на границе с нефтью до 30—32 дин]см, причем степень дисперсности пузырьков воздуха не зависит от причин, обусловливающих поверхностное натяжение воды в указанных пределах.[ ...]

Органические вещества, например жирные кислоты, спирты, кётоны, мыла, протеины, весьма значительно понижают поверхностное натяжение воды. Вещества, вызывающие резкое понижение поверхностного натяжения, называются поверхностно-активными.[ ...]

Не все методы являются быстрыми, надежными и пригодными для незначительных концентраций. Так, гравиметрический, гидролитический и полярографический методы используются в основном при анализе исходных СПАВ. Измерение электропроводности можно использовать лишь в том случае, если вода достаточно чистая и содержит один-два компонента. Использование вспенивания для количественного определения СПАВ не дает правильных результатов. Рядом опытов доказано, что при концентрациях 10—5000 мг/л нельзя использовать метод поверхностного натяжения воды потому, что изменение поверхностного натяжения зависит от очень многих факторов: от copra СПАВ, температуры раствора, содержания неорганических солей, ККМ (критическая концентрация мицел) и т. п.[ ...]

Волновые процессы развиваются при участии не только этих внешних возбуждающих сил, но и других физических факторов, сопутствующих или противодействующих основным силам. Волны, развитие которых определяется силой тяжести, называют гравитационными. Под влиянием пульсаций давления ветра в тонком поверхностном слое возникают капиллярные волны (рябь), которым противодействуют капиллярные силы, т. е. силы поверхностного натяжения воды (см. стр. 15). Это первичная стадия развития ветровых волн, которые при дальнейшем воздействии ветра преобразуются в гравитационные. На их наветренных склонах могут вновь появляться первичные капиллярные волны.[ ...]

Эффект прилипания зависит от смачиваемости частицы, которая характеризуется величиной краевого угла в (рис. 14.2). Чем больше краевой угол смачивания, тем более гидрофобна поверхность частицы, тем больше вероятность прилипания и прочность удержания пузырька воздуха на ее поверхности. Внешним проявлением способности жидкости к смачиваемости является величина поверхностного натяжения ее на границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз. Процесс флотации идет эффективно при поверхностном натяжении воды не более 60-65 мН/м.[ ...]

ru-ecology.info

Поверхностное натяжение - страница 2

Если большая группа индивидуумов наделена свойством притягивать друг друга или индивидуумы по своей воле устремляются друг к другу, то результат будет один: они соберутся в ком, подобный пчелиному рою. Каждый индивидуум «стремится» внутрь этого кома, в результате чего поверхность кома сокращается, приближаясь к сфере. Перед вами модель возникновения поверхностного натяжения.

Молекулы воды (или другой жидкости), притягиваемые друг к другу силами Ван-дер-Ваальса,— это и есть собрание индивидуумов, стремящихся сблизиться. Каждая молекула на поверхности притягивается своими собратьями и потому имеет тенденцию к погружению вглубь как в жидких, так и в твердых телах. Но жидкость, в отличие от твердых тел, текуча из-за перескоков молекул из одного «оседлого» положения в другое. Это позволяет жидкости принимать форму, при которой число молекул на поверхности было бы минимальным, а минимальную поверхность при данном объеме имеет шар. Поверхность жидкости сокращается, и мы воспринимаем это как поверхностное натяжение.

Здесь обнаруживается, что происхождение поверхностных сил совсем иное, чем упругих сил растянутой резиновой пленки. И это действительно так. При сокращении резины упругая сила ослабевает, а силы поверхностного натяжения никак не меняются по мере сокращения поверхности пленки, так как среднее расстояние между молекулами не меняется.

Таким образом, возникновение поверхностных сил нельзя объяснить столь просто и наглядно, как сил упругости, где все связано с изменением расстояний между молекулами. Здесь все сложнее, ибо силы поверхностного натяжения проявляются при сложной перестройке формы всей жидкости без изменения ее объема. 

Рассмотрены методы и технические средства сбора нефтепродуктов с поверхности воды. На основе анализа, в том числе и теоретического, с учетом зарубежного опыта обоснован приоритет метода сбора нефти с поверхности небольших акваторий за счет сил поверхностного натяжения, а при аварийных разливах – приоритет метода центробежной сепарации в поле слабых сил.

Нефть и ее продукты в водах поверхностного стока могут находиться в двух состояниях. Первое состояние – эмульсионное, когда двухфазная жидкость представляет собой неоднородную систему, которая состоит из капель воды, распределенных между молекулами нефти или ее продуктов. Размер частиц в эмульсиях составляет10-7 – 10-5 м. Второе состояние – стратифицированная жидкость, независимо от толщины нефти или ее продуктов на поверхности воды.

При эмульсионном состоянии нефти и ее продуктов в воде их выделение наиболее доступно следующими методами:

  • сепарация в поле больших центробежных сил. Метод реализуется на центрифугах и характеризуется возможностью обработки лишь небольших объемов воды и высокими энергозатратами, что не позволяет использовать его при очистке вод поверхностного стока;

  • фильтрование, как на напорных, так и на безнапорных фильтрах.

7. Заключение:

В первой половине XIX века на основе представления о поверхностном натяжении была развита математическая теория капиллярных явлений (П. Лаплас, С. Пуасети, К. Гаусс, А. Ю. Давидов).

В XX веке разрабатывались методы регулирования поверхностного натяжения с помощью ПАВ и электрокапиллярных эффектов (И. Ленгмнор, П. А. Ребиндер, А. Н. Фрумкин).

В настоящее время существует актуальная проблема - развитие молекулярной теории поверхностного натяжения, влияние кривизны поверхности на поверхностное натяжение.

Удивительно разнообразны проявления поверхностного натяжения жидкости в природе и технике. Поверхностное натяжение играет важную роль не только в физиологии нашего организма и нас самих, но и в жизни насекомых.

Пузырь и капля.

Пуская из тростинки пузыри

И видя, как взлетающая пена

Вдруг расцветает пламенем зари,

Малыш на них глядит самозабвенно.

Старик, студент, малыш – любой творит

Из пены майи дивные виденья,

По существу лишенные значенья.

Но через них нам вечный путь открыт,

А он, открывшись, радостней горит.

Герман Гессе. «Игра в бисер».

Библиография

  1. «Удивительная физика», Л. Г. Асламазов, А. А. Варламов, изд.: «Наука», Москва, 1988 г.

  2. Учебник физики для 10 класса средней школы, Н. М. Шахмаев, С. Н. Шахмаев, Д. Ш. Шодиев, изд.: «Просвещение», Москва, 1991 г.

Приложения

coolreferat.com

Величина - поверхностное натяжение - вода

Величина - поверхностное натяжение - вода

Cтраница 2

N - число Авогадро; Y - удельный вес. Таким образом, рассчитывая граничное термическое сопротивление с помощью формул (), ( 7), ( 8), следует обращать серьезное внимание на условия протекания процессов конденсации ( испарения) и величины поверхностного натяжения воды, которые могут быть при этом.  [16]

Этот процесс усиливается с повышением температуры, что объясняется скорее понижением поверхностного натяжения при повышении температуры, а не силами адгезии. Вода и нефть начинают двигаться навстречу друг другу вдоль стенок капилляров. Поверхностное натяжение воды понижается вследствие соприкосновения с нефтью. Разность давлений, испытываемых водой и нефтью, постепенно возрастает. Цельность поверхности жидкости нарушается, когда эта разность превысит величину поверхностного натяжения воды. Капля нефти проникает в капилляр, заполненный водой, и начинается движение нефти сквозь сланцы к песчаным породам. Отдельные капельки нефти при движении в капиллярах, очевидно, не сливаются друг с другом.  [17]

ПАВ на поверхности частиц образуется второй слой молекул ПАВ с гидрофильными группировками, обращенными в воду и нефть. Именно этими концентрациями пользуются при вытеснении нефти из пласта водой. Нефть содержит и собственные ПАВ - жирные и нафтеновые кислоты, асфальтены, смолы и другие вещества. При закачке и пласт водного раствора неионогенных ПАВ, часть иогенных ПАВ заменяется ими, часть - остается. Чем больше на поверхности твердых частиц адсорбированы собственные ПАВ, тем меньше адсорбция закачиваемых. Закачиваемые ПАВ уменьшают величины поверхностного натяжения воды на границе с нефтью и краевого угла смачивания, что способствует отрыву нефти от твердой поверхности и увеличению нефтеотдачи. В большинстве случаев при вытеснении нефти водой поверхность контакта ее с водой вначале возрастает, достигает некоторого максимума, затем начинает убывать до значений, соответствующих остаточной нефтенасыщенностп пласта. В отдельных случаях поверхность контакта нефть - - вода возрастает до конца вытеснения, что соответствует неф-тям высокой поверхностной активности. В этом случае при закачке воды разрыва пленки нефти на твердой поверхности не происходит, фазовая проницаемость воды в пласте уменьшается, поверхностная энергия его возрастает. Когда на твердой поверхности адсорбируется один слой закачиваемых молекул неионогенных ПАВ с гидрофобными концами наружу) то бактерии, имеющие вследствие адсорбции на поверхности один слой ПАВ с обращенными гидрофобными концами наружу, сталкиваясь с ними, интенсивно взаимодействуют. Они разрушают все время этот слой и не допускают образования второго слоя молекул, затрудняющего их питание. При высокой концентрации ПАЪ в воде, приводящей к образованию второго слоя, на поверхности твердых частиц бактерии / отталкиваются, если на них адсорбирован один слой молекул и жизнедеятельность их затрудняется. Они перестают взаимодействовать с неионогенными ПАВ, адсорбированными на твердой поверхности, так как этому препятствует их гидрофильная группировка. Поэтому при заводнении нефтяных пластов для подавления действия бактерий надо периодически переходить на закачку раствора неионогенных ПАВ вы - сокой концентрации.  [18]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru