Wp = арг + аТ1 — атр = амг + отг — атм

Адсорбция молекул ПАВ и ионов электролитов па поверхности очищае мого объекта и частицах загрязнений способствует уменьшению сил адгезии частиц к поверхности и увеличивает стабильность образующейся под влия-

Г - Ю^мг/см2

Рис. 71. Кинетические кривые сорбции сульфонола НП-1 стеклом (I), эмаля­ми на основе эпоксидных смол Э-5 (2), Э-11 (3), нитроэмалью (4), перхлор - внниловой эмалью (5) и алюминием (6). О Ю 20 30 Т, мин

Г-Ю^мг/см2

Рис. 72. Кинетические кривые сорбции перхлорвиниловой эмалью сульфоно­ла НП-1 при различных концентрациях: / — 0,0625; 2 — 0,125; 3 — 0,25; 4 — 0,5; 5—1,0; 6 — 2.0%.

Иием моющего раствора суспензии (эмульсии), препятствуя обратному осаж­дению загрязнений. Адсорбция алкилсульфатов и алкилбензолсульфоиатов на текстильных материалах заканчивается примерно через 3—4 мин [289]. Значи­тельно медленнее протекает адсорбция па стальных, керамических, полиэти­леновых материалах и особенно — на кварцевой пыли.

В работе [290] представлены результаты изучения адсорбции сульфоно­ла НП-1, меченного атомом серы, на некоторых лакокрасочных покрытиях (ЛКП) и других материалах. Количество адсорбированного сульфонола Г (в мг/см2) определяли по уравнению

Г = a'/(a"S)

Где а'—радиоактивность поверхности площадью S, имп/мни; а" — удельная радиоактивность сульфонола с учетом естественного распада, нмп/(мш1-мг).

На рис. 71 приведены кинетические кривые адсорбции сульфонола из 0,25%-ного водного раствора на различных ЛКП, стекле и алюминии при 20 "С. Адсорбция на ЛКП протекает относительно медленно и практически заканчи­вается лишь через 40—50 мин. Исследованные покрытия резко не различаются по способности к адсорбции сульфонола, несмотря на значительное различие в химической природе плеикообразователей и входящих в состав ЛКП ком­понентов (пигменты, пластификаторы и др.).

Адсорбция сульфонола лакокрасочными покрытиями, мало отличающи­мися по шероховатости и средним размерам пор, определяется особенностями строения поверхности, имеющей своеобразную мозаичную структуру, что и приводит к нивелировке этой величины для различных покрытий

Гидрофильное стекло, обладая незначительной шероховатостью в отсут­ствие пористости, практически мгновенно сорбирует предельное количество сульфонола, которое значительно меньше, чем при сорбции на ЛКП. Алюми­ний в обычных условиях покрыт оксидной пористой пленкой толщиной 13—25 им, которая хорошо сорбирует сульфонол.

10*

147

В табл. 10 приведены некоторые фпзпко-хнмнчеекпе характеристики ис­пользованных поверхностей п величина максимальной адсорбции ими сульфо­нола НП 1. Шероховатость покрытий определяли с помощью профилографа ИЗП-174, а пористость — по методике Манегольда.

Таблица Ю. Максимальная сорбции сульфонола ПП-1 некоторыми материалами

Материал	Шерохова­тость (сред­ний размер выступов), Л-Ю5, см	Средний рал - мер пор, Г-10*. см	I 10 мг/см*
Перхлорвиииловая эмаль	75	8,2-9,9	5,4
Эмали Iia основе эпоксидных смол
Э-11-	31	—	4,0
Э-5	25	—	2,9
Нитроэмаль	118	7,4-8,2	4,7
Алюминий	31	—	155
Стекло	1		1,04

На рнс. 72 представлены результаты изучения кинетики адсорбции суль - онола НП-1 из растворов различной концентрации перхлорвиниловой эмалью, нализ этих данных показывает, что в равновесных условиях процесс подчи­няется уравнению Ленгмюра, величина равновесной адсорбции Г со составляет 3,14-10-9 моль/см2.

Путем измерения количества сорбированного ПАВ можно определить площадь сорбирующей поверхности [291]. Поверхность перхлорпшшлоной эмали, занятую сорбированным сульфополом (оншешельно геометрической площади), рассчитывали по уравнению

S = TXNAS0

Где NA — число Авогадро; S0 — площадь, занимаемая молекулой сульфонола в адсорбционном слое.

Если принять постоянной концентрацию сульфонола в растворе до и после сорбции па поверхности образца (в условиях опыта она уменьшается менее чем на 0,1%), то величина Г«, может быть рассчитана графически по кинетическим адсорбционным кривым. По данным работы [292] для сульфонола S0= =40-Ю-16 см2, и тогда 5=7,55 см2/см2, т. е. сорбирующая поверхность пре­вышает геометрические размеры образца примерно в 7,5 раза.

Данные о влиянии температуры и рН среды на степень сорбции сульфо­нола НГ1-1 перхлорвиниловой эмалью представлены на рис. 73 (0,25%-иый вод­ный раствор, экспозиция 50 мин). Как известно, с повышением температуры сорбцня коллоидных электролитов на поверхности раздела раствор — твердое тело уменьшается. Кривые на рис. 73, а показывают, что с повышением тем-

Рис. 73. Влияние температуры (а) и рН (б) на величину сорбции сульфоно­ла НП-1 перхлорвиниловой эмалью.

Рис. 74 Влияние компонентой мою­щих средегн на сорбцию сульфоно­ла НП-1 перхлорвнниловой эмалью:

I — тринатрнПфосфат; 2 — гсксамстафосфл! натрия; 3 — карбонат натрии; 4— сульфит

Натрия; 5 — харбоксимстишцсллюлоза. Концентрация сульфонола — 0.5%; экспо­зиция — 30 мин.

Пературы сорбция сульфонола на эмали расчет. Аналогичные данные получены в работе [293]. Для объяснения этой зависимости было выдвинуто предпо­ложение о влиянии набухания покрытий на их сорбционпую способность. Однако экспериментальная проверка показала, что степень набухания иссле­дованных ЛКП в водных растворах сульфонола НП-1 при обычной темпера­туре не превышает 1% и повышение температуры в пределах 18—50 СС су­щественно не влияет па набухание. Очевидно, увеличение сорбциониои спо­собности нсрхлорининлоной эмали следует объяснить изменениями в Eipynypc покрытий. Это подтверждается, например, Icm, что нрн пагрснаимн чи Ioioi Цвет покрытия и выделяется хлористый водород.

Из рис. 73, б следует, что адсорбция сульфонола существенно зависит от рН раствора. Максимальная сорбция наблюдается в области малых значе­ний рН, что обусловлено приобретением поверхностью положительного заряда. После закрепления на полярных участках поверхности аниона сульфонола (благодаря электростатическим силам или химической связи) и образования первого сорбционного слоя возможно формирование второго слоя. Увеличение сорбции сульфонола из щелочных растворов объясняется некоторым разрых­лением поверхностного слоя эмали в щелочной среде. В нейтральной среде сорбция сульфонола из раствора минимальна. Аналогичные данные были по­лучены в работе [294].

Таким образом, сорбция сульфонола наиболее полно протекает в кислых и щелочных растворах. Это объясняет высокую эффективность щелочных моющих растворов для очистки различных поверхностей. Использование кис­лых растворов ограничивается их корродирующим действием на металлы.

Изучалось влияние некоторых компонентов моющих средств на сорб - ционную способность некоторых ПАВ по отношению к ЛКП, а также иссле­довалась сорбция активаторов моющего действия, в частности фосфатов натрия, в присутствии ПАВ различных типов. Все исследованные вещества, кроме карбоксиметилцеллюлозы, увеличивают сорбцию ПАВ (рис. 74). Такая зависимость связана с изменением мицеллярного состояния ПАВ в присутствии солей, в результате чего происходит снижение ККМ и ослабление сил отталкивания между молекулами ПАВ [295]. При этом может образо­вываться двойной слой сорбирующихся молекул. Влияние исследованных со­лей на сорбцию сульфонола объясняется изменением рН раствора:

Концентрация соли, % 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 рН 0,2%-ного раствора суль­фонола в присутствии

TOC o "1-3" h z Na2S04 5,5 4,8 4,8 4,7 4,7

Na3P04 10,9 11,1 11,2 11,3 11,3

Na2C03 Ю,1 10,2 10,3 10,4 10,5

Влияние фосфатов на сорбцию сульфонола НП-1 увеличивается в ряду NaH2P04<Na2HP04<Na3P04, что соответствует увеличению рН растворов этих солей.

0/7=7

СПАВ' ■

Рис. 75. Влияние неионогенных ПАВ на сорбцию сульфонола НП-1 перхлор­виниловой эмалью. Рис. 76. Влияние этанола на сорбцию сульфонола НП-1 перхлорвиниловой Эмалью.

Г-Ю^мг[см2 6

Сорбция сульфонола в присутствии неионогенных препаратов ОГ1-7 и ОП-Ю, как и следовало ожидать, уменьшается (рис. 75) вследствие вытеспе - ния молекул сульфонола с межфазной поверхности раствор — ЛКП. Кроме того, на величину сорбции может влиять изменение мицеллярного состояния раствора в смесях анионоактивного и неиопогенного ПАВ [295]. Введение в раствор сульфонола небольших количеств этанола (2—3%) существенно снижает сорбцию; дальнейшее увеличение концентрации спирта (вплоть до 40%) фактически ие оказывает влияния на сорбцию ПАВ (рис. 76). Следует иметь в виду, что при значительных количествах спирта в растворе изме­няются свойства среды, окружающей мицеллы, например увеличивается ее растворяющая способность.

Таблица 11. Адсорбция фосфатов натрия (Г-10* в рг/см2) на перхлорвиниловой эмали в присутствии ПАВ „ ©^ NaH2P04 №2НР04 Na3P04 « Н СО Со ^ та Ч О я 1_ О СО К п § К О Со Ч Со § X О О Со I X и" 1 Ид. С О М Сх < 1 Суль НП- С О Ас О. < 1 &Х П О Stf Си <

А. В зависимости от времени контакта; концентрация ПАВ — 0,3%; концентрация фосфата — 0,5%. 1.0 0,90 1,5 — 11,0 1.7 2,6 3,4 8,2 2,6 3,2 — 7,1 1,5 0,95 1,8 2,0 11,6 1,8 2,8 3,4 8,8 2,8 3,4 3,8 7,6 3,0 1,25 2,5 2,8 12,9 2,1 3,5 4,0 9,6 2,9 4,4 4,5 8,5 4,0 0,95 3,0 — 13,6 2,2 4,1 4,3 10,2 5,0 5,0 8,6 5,0 1,20 3,3 3,6 13,8 2,4 4,6 5,0 10,4 3,5 5,4 5,6 — 7,0 1,70 3,8 3,9 14,5 2,6 5,1 5,4 11,1 4,0 6,0 6,2 10,0 10,0 1,90 4,2 4,4 16,0 2,9 5,55 5,8 12,0 3,8 6,6 6,8 11,1

Б. В зависимости от концентрации фосфата; концентрация ПАВ — 0,3%; время контакта—1,5 мин.

С, 125	0,45
0,25	0,75
5	0,95
1,0	1,15
1,5	1,20
2,0	1,15

0,50 1,00 1,80 2,40 2,25 2,40

0,8 0,9 2,0 2,5 2,7 2,9

8,6 10,35 11,6 13,4 14,4 15,9

1,15 1,55 1,80 2,15 2,10 2,10

2,10 2,85 3,75 4,20 4,40 4,40

2,05 2,30 2,75 3,40 3,25 3,50

1,8 2.5 3.6 4.1 4.2 4.0

2,7 5,0 7,6 9,4 11,2 12,5

1,20 2,00 2,75 3,35 3,40 3,50

3,9 6,0 8,8 10,2 11,6 13,0

1,5 2,4 3,4 3,9 3,9 4,0

Данные о сорбции фосфатов натрия в присутствии некоторых ПАВ в за­висимости от времени контакта и от концентрации фосфата приведены в табл. 11. Сорбция фосфатов увеличивается при введении в раствор ПАВ. Меньшее влияние оказывают сульфонол и вспомогательное вещество ОП-Ю, а наибольшее — катионоактивный Арквад-18. Это можно объяснить более сложным строением молекул Арквада-18 и большим числом слоев сорбиро­ванных молекул на поверхности покрытия в присутствии неорганических ионов. Увеличение сорбции фосфатов в присутствии моющих веществ имеет место также на тканях.

В соответствии с представлениями, изложенными в работе [290], увели­чение адсорбции фосфатов в растворах Арквада-18 можно обьясшпь образо­ванием бимолекулярного адсорбционного слоя. Возрастание адсорбции в ряду NaH2P04 < Na2HP04 < Na3P04 объясняется увеличением молекулярной мас­сы солн и валентностью кислотного остатка, определяющих прочность связи с молекулами ПАВ. Данные табл. 11 в основном подтверждают рассмотрен­ные выше закономерности о влиянии ПАВ на адсорбцию фосфатов.

Эффективность адсорбции ПАВ на пыли зависит от природы активных функциональных групп, имеющихся па поверхности частиц пыли: полярные группы являются активными адсорбционными центрами, взанмодействующи ми с ПАВ [297].