ФОРМИРОВАНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕН В ВОДЕ, СОДЕРЖАЩЕЙ ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО, В ПРИСУТСТВИИ МОДИФИЦИРОВАННОГО КРЕМНЕЗЕМА
Аннотация
Формирование пен в присутствии органических жидкостей и изучение их свойств и устойчивости представляет важную научную и практическую задачу. Целью исследования является изучение свойств пен, которые формируются в воде, насыщенной дизельным топливом (DF), в присутствии модифицированных частиц кремнезема. В качестве твердой фазы использовали диоксид кремния двух видов: Aerosil, Ludox HS-40 и модификатор – гексан-1-амин (99%) плотностью 0,766 г/см3. При формировании пены использовали воду, насыщенную дизельным топливом. Для ее получения смешивали равные объемы дистиллированной воды и дизельного топлива (DF), перемешивали в течение 4-5 мин, через 1 сут. водную фазу отделяли с помощью делительной воронки. Исследовали пенообразование при смешении определенного объема V2 растворенного DF и суспензии модифицированных твердых частиц объемом V1. Исследована максимальная высота слоя пены (L), которая образуется в водной среде, содержащей дизельное топливо, в присутствии модифицированных частиц диоксида кремния, а также корреляция ее устойчивости со степенью модификации поверхности диоксида кремния и концентрацией органической жидкости. Показано, что устойчивые к разрушению слои пены высотой 2 см образуются из модифицированного золя Ludox HS-40 с процентной концентрацией твердой фазы 20% и воды, насыщенной дизельным топливом, взятых в равных объемных соотношениях. При добавлении к суспензии гидрофобизированного Ludox HS-40 растворенного дизельного топлива в большем (в 2-4 раза) объеме формировались неустойчивые пены с большей высотой столба L = 9-11 см. Показано, что пенообразование в системе гидрофобизированный аэросил – растворенное дизельное топливо было незначительным (L≤3 см); разрушение пен обусловлено их диффузионным укрупнением. Образование устойчивой пеноэмульсии, полученной из суспензии гидрофобизированного аэросила и дизельного топлива возможно при соотношении их объемов, равном 3:1.
Для цитирования:
Вилкова Н.Г., Мишина С.И., Шатина Е.А. Формирование и устойчивость пен в воде, содержащей дизельное топливо, в присутствии модифицированного кремнезема. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 6. С. 54-60. DOI: 10.6060/ivkkt.20236606.6778.
Литература
Osei-Bonsu K., Shokri N., Grassia P. Foam stability in the presence and absence of hydrocarbons: From bubble- to bulk-scale. Colloid Surf., A. 2015. V. 481. P. 514–526. DOI: 10.1016/J.COLSURFA.2015.06.023.
Zhao G., Dai C., Wen D., Fang J. Stability mechanism of a novel three-Phase foam by adding dispersed particle gel. Colloid Surf., A. 2016. V. 497. P. 214–224. DOI: 10.1016/J.COLSURFA.2016.02.037.
Lili G., Huayi Y., Hua Z., Xuhui M., Fuxing G., Dihua W. Separation of dispersed carbon nanotubes from water: Effect of pH and surfactants on the aggregation at oil/ water interface. Sep. Purif. Technol. 2014. V. 129. N 29. Р. 113-120. DOI: 10.1016/j.seppur.2014.04.012.
Simjoo M., Rezaei T., Andrianov A., Zitha P.L.J. Foam stability in the presence of oil: effect of surfactant concentration and oil type. Colloid Surf., A. 2014. V. 438. P. 148-158. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2013.05.062.
Apichay B., Orathai P., Suchaya N., Jittipan C., Sumaeth C. Cutting oil removal by continuous froth flotation with packing media under low interfacial tension conditions. Sep. Purif. Technol. 2013. V. 107. N 2. Р. 118-128. DOI: 10.1016/j.seppur.2013.01.024.
Vilkova N.G., Mishina S.I., Dorchina O.V. Stability of foams containing diesil fuel. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 6. P. 49-52. DOI: 10.6060/tcct.20186106.5361.
Vilkova N.G., Mishina S.I. The Effect of Organic Liquids on the Stability of the Films and Foams Stabilized by Surfactants of Various Types. Res. J. Pharmac., Biolog. Chem. Sci. 2019. V. 10(1). P. 1896-1902.
Kruglyakov P.М. The mechanisms of antifoam action. Russ. Chem. Rev. 1994. 63 (6). P. 493–505. DOI: 10.1070/RC1994v063n06ABEH000098.
Pletnev M.Yu., Vlasenko I.G., Ivanova N.B., Kozhanov B.P. On the contact interaction of aqueous foams with polar organic liquids. Colloid J. 1983. V. 35. N 5. P. 930-935.
Korolchenko D.A., Sharovarnikov A.F. The main parameters of the process of extinguishing the flame of oil products with foam of low multiplicity. Fire Explosion Safety. 2014. N 7. P. 67-73.
Sharovarnikov A.F., Korolchenko D.A. Extinguishing flammable liquids with sprayed water. Fire Explosion Safety. 2013. N. 11. P. 70-74.
Vikingstad A.K., Skauge A., Hoiland H., Aarra M. Foam–oil interactions analyzed by static foam tests. Colloid Surf. A. 2005. V. 260. P. 189–198. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2005.02.034.
Hinnant K.M., Conroy M.W., Ananth R. Influence of fuel on foam degradation for fluorinated and fluorine-free foams. Colloid Surf. A. 2017. V. 522. P. 1-17. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2017.02.082.
Koczo K., Koczone J.K., Wasan D.T. Mechanisms for antifoaming action in aqueous systems by hydrophobic particles and insoluble liquids. J. Colloid Interface Sci. 1994. V. 166. P. 225–238. DOI: 10.1006/jcis.1994.1288.
Aveyard R., Clint J.H. Liquid droplets and solid particles at surfactant solution interfaces. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1995. V. 91. N 17. P. 2681-2697. DOI: 10.1039/ft9959102681.
Binks B.P., Murakami R. Phase inversion of particle-stabilized materials from foams to dry water. Nat. Materials. 2006. V. 5. P. 865-869. DOI: 10.1038/nmat1757.
Kruglyakov P.M., Elaneva S.I., Vilkova N.G. About mechanism of foam stabilization by solid particles. Adv. Colloid. Interface Sci. 2011. V. 165. P. 40–50. DOI: 10.1016/j.cis.2011.02.003.
Vilkova N.G., Elaneva S.I., Karakashev S.I. Effect of hexilamine concentration on the properties of foams and foam films stabilized by Ludox. Mendeleev Commun. 2012. N 22. P. 227–228. DOI: 10.1016/j.mencom.2012.07.003.
Vilkova N.G., Nushtaeva A.V. Influens of hydrofobized solid particles on the reduction of interface tension. Mendeleev Commun. 2013. N 23. P. 155–156. DOI: 10.1016/j.mencom.2013.05.012.
Vilkova N.G., Elaneva S.I. The effect of hydrophobicity of silica particles on the properties of foams and foam films. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2013. V. 56. N 9. P. 62–66.
Vilkova N.G., Elaneva S.I., Deputatov E.A. Foams stabilization by hydrophobized oxides of various chemical nature. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 3. P. 23–29. DOI: 10.6060/ivkkt.20206303.6126.
Garrett P.R. The model of action of antifoams in: Defoaming. Theory and Industrial Application. N.Y.: Marcel Dekker. 1993. 327 p.
Denkov N. Mechanisms of Foam Destruction by Oil-Based Antifoams. Langmuir. 2004. 20. P. 9463-9505. DOI: 10.1021/la049676o.
Binks B.P. Phase inversion of particle-stabilized materials from foams to dry water. Nature Mater. 2006. V. 5. P. 865-869. DOI: 10.1038/nmat1757.
