Поверхностно-активные вещества

По названию веществ можно сразу определить место, где они себя проявляют – на поверхности фаз. ПАВ называются вещества, способные снижать поверхностное натяжение на границе жидкой или твердой поверхности раздела фаз, вследствие их положительной адсорбции, а также капиллярного давления в порах пласта. Сила, действующая на единицу длины границы разделе фаз и обуславливающая сохранение поверхности жидкости, называется силой поверхностного натяжения или поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение численно равно удельной свободной поверхностной энергии, измеряется в мН/м и является следствием существования внутреннего давления – силы, втягивающей молекулы внутрь жидкости и направленной перпендикулярно поверхности. Внутреннее давление тем выше, чем полярнее вещество, а активность с повышением температуры снижается. Характерной особенностью большинства синтетических ПАВ является дифильность их молекул, т.е. молекула состоит из 2-х частей – полярной гидрофильной (растворяющейся в воде) и неполярного углеводородного гидрофобного радикала (растворяющегося в нефти). ПАВ должны обладать поверхностным натяжением, меньшим поверхностного натяжения растворителя и сравнительно малой растворимостью. Следует учесть, что вещество поверхностно- активное на одной границе раздела фаз, на другой границе раздела может быть инактивным, т.е. проявлять отрицательную адсорбцию (не адсорбируется). Такие вещества обладают поверхностным натяжением, большим поверхностного натяжения растворителя и обычно высокой растворимостью. Поверхностно-инактивными веществами в отношении воды являются все неорганические электролиты, кислоты, щелочи, соли. В неводных растворителях неорганические электролиты также повышают поверхностное натяжение. Поверхностная активность вещества зависит не только от его природы, но и от свойств растворителя. Вода, - наиболее часто применяющийся растворитель – обладает большим поверхностны натяжением, и поэтому отношению к ней многие вещества проявляют поверхностную активность (отличие от спирта). При этом поверхностное натяжение фильтрата с минерализацией 150 г/л одинаково с дистиллированной водой. Отношение поверхностного натяжения (dG) к концентрации вещества (dC) называется поверхностной активностью вещества (dG/dC). Чем больше поверхностное натяжение растворителя, тем меньше его молекулы способны к адсорбции на твердом теле и тем лучше на нем адсорбируется растворенное вещество (ПАВ). Поэтому, адсорбция на твердом теле хорошо идет из водных растворов и хуже их растворов в углеводородах, спиртах и других органических жидкостях со сравнительно малым поверхностным натяжением. ПАВ относительно воды являются многие органические соединения, а именно жирные кислоты с достаточно большим углеводородным радикалом, соли этих жирных кислот (мыла), сульфокислоты и их соли, спирты, амины. Известны тысячи ПАВ, но в бурении, в основном, используется около 200 наименований (впервые в США в 1955 г.). При этом большинство материалов и химреагентов проявляют поверхностную активность с различной степенью эффективности.

Social Like