Введение к работе
Актуальность проблемы. Меяыолекулярные взаииодействия на границах раздела фаз и структура адсорбционных слоев на межфазных поверхностях в значительной степени определяют многие химико-технологические процессы. К ним относится флотационное обогащение минералов, связанное с комплексои физико-химических явлений на границе раздела фаз твердое-жидкосгь-газ, которые регулируются за счет адсорбции на поверхностях раздела поверхностно-активных веществ (ПАВ) специфического состава и строения. Адсорбционная, а следовательно, и флотационная активность применяемых ПАВ существенно зависит от ионно-ыолекулярного состава, структуры адсорбционных пленок и степени ассоциации ПАВ в объеме раствора. Поэтому исследование характера межмолекулярных взаимодействий на границе раздела фаз и в иицеллярных системах, а также изыскание путей, способов и условий их регулирования являются важными как в теоретическом, так и практическом отноаениях.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Института общей и неорганической химии АН Беларуси по проблеме 2.61.I "Разработка физико-химических основ подбора и применения поверхностно-активных веществ в производстве минеральных удобрений и других материалов" (№ гос. per. 7800*411).
Цель и постановка работы. Целью данной диссертационной работы является комплексное исследование коллоидно-химических свойств водных и органических растворов оснований и солей высших алифатических аминов с использованием кинетической и термодинамической моделей адсорбции для установления общих закономерностей и особенностей их взаимодействия на границах раздела фаз и в мицеллярных системах.
В соответствии с указанной целью в работе поставлены следующие задачи:
изучение процессов адсорбции солей высших алифатических аминов из водных и солевых растворов на границе раздела жидкость-газ;
термодинамическая оценка адсорбции ПАВ с учетом межмолекулярных взаимодействий в адсороционном слое и диффузионного массо-переноса;
исследование мицеллярной структуры и ионно-молеггулярного состава солей высших алифатических аминов в водных растворах;
исследование процессов адсорбции на солевых минералах ос= нований и солей внеших алифатических аминов с использованием их водных и органических растворов;
изучение,собирательного и антислеживающего действия на хлорид калия водных и неводных растворов исследуемых ПАВ.
Научная новизна. На основе комплексного исследования поверхностных и объемных свойств водных и органических растворов высших алифатических аминов и их солей установлены закономерности и особенности их поведения на межфазных поверхностях и в мицеллярных системах. Предложены упрощенная кинетическая модель адсорбции ПАВ из растворов и алгоритм расчета термодинамических функций адсорбции в этой модели и на их основе проведена количественная оценка нормальных и тангенциальных взаимодействий в адсорбционном слое и активации диффузионного массопереноса молекул аминов. Из общности процессов адсорбции и мицеллообразования по модели "гидрофобного взаимодействия" определена энергия взаимодействия молекул ПАВ с молекулами воды как движущей силы самопроизвольных процессов адсорбции и мицеллообразования в водных растворах. Научно и экспериментально обоснована возможность прикенения метода ЯМР-спе-.ктроскопии для характеристики структуры и ионно-молекулярного состава мицеллярных растворов солей высших алифатических аминов.
Научно-практическая ценность. На основе изучения мекмолеку-лярных взаимодействий выявлены пути регулирования мицеллярной структуры и ионно-молекулярного состава растворов исследованных ПАВ и более эффективного использования их в процессе флотации сильвинитовых руд» Показана возможность интенсификации процесса получения калийных удобрений с использованием неводных растворов оснований высших алифатических аминов.
Основные положения; выносимые на зашиту;
закономерности и особенности поведения катионоакгивных ПАВ - солей высоих алифатических аминов в водных растворах на границе раздела жидкость-газ;
упрощенная кинетическая модель адсорбции для качественной и количественной оценки межыолекулярных взаимодействий в адсорбционном слое;
характеристика ыицеллярной структуры и ионно-молекулярного состава солей высших а. іфатических аминов в водных растворах;
закономерности адсорбции на границе раздела жидкость-твердое и флотационной активности органических растворов оснований
аминов и водных растворов их солей.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы из 206 наименований. Материал изложен на 151 страницах машинописного текста, включает 37 рисунков, 18 таблиц.