1.7. Определение адсорбции ПАВ на поверхности водных растворов

Для расчетапараметров молекул в адсорбционном слое прежде всего необходимо провести определение адсорбции ПАВ на поверхности водного раствора. Для этого обычно используют один из двух методов, основанных на обработке изотермы поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение растворов ПАВ определяют одним из описанных выше методов. Полученные данных используют для построения изотермы поверхностного натяжения, пример которой показан на рис. 1.20.

Для расчета адсорбции используют уравнение (1.1.100) изотермы адсорбции Гиббса. Для этого находят поверхностную активность в нескольких точках изотермы поверхностного натяжения.

Для нахождения G к заданным точкам кривой s= f(c) проводят касательные, как это показано на рис. 1.20, определяют тангенс угла наклона касательных, который равен ds/dc. По найденной поверхностной активности для разных концентраций рассчитывают по уравнению Гиббса адсорбцию (моль/м²). Затем строят изотерму адсорбции в области возможно наименьших концентраций, так как уравнение изотермы Гиббса в форме уравнения 1.1.100 справедливо в области малых концентраций растворов. Для расчета максимальной адсорбции Г_max можно воспользоваться одним из двух вариантов линейной формы уравнения изотермы адсорбции Ленгмюра:

Если единицу поделить на левую и правую часть уравнения (1.1.113), то получаем уравнение

. (1.1.122 )

После построения изотермы адсорбции в координатах этого уравнения находят предел адсорбции Г_max как величину, обратную отрезку, отсекаемому на оси ординат. Этот метод обычно связан с высокой погрешностью определения Г_max, так как величина отрезка бывает небольшой. В этой связи часто прибегают к обработке экспериментальных данных по линейной форме изотермы адсорбции Ленгмюра, получающейся при делении равновесной концентрации раствора на левую и правую части уравнения (1.1.113). В этом случае получается уравнение

. ( 1.1.123)

Линейная зависимость с/Г = f(с) отсекает на ординате отрезок, позволяющий найти , а тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс равен 1/Г_max.

После нахождения предела адсорбции рассчитывают параметры молекул ПАВ в адсорбционном слое.

Определить предел адсорбции и постоянной равновесия адсорбцииможно такжеc помощью уравнения Шишковского (как описано выше, при обсуждении этого уравнения).

В табл. 1.1 приведены поверхностное натяжение некоторых жидкостей, их межфазовые натяжения на границе с водой при температуре 293,2 K, температурные коэффициенты поверхностного и межфазового натяжений, а также работа адгезии жидкости к воде.

Таблица 1.1

Поверхностное и межфазовое натяжение (s), работа адгезии

органической жидкости в воде (W₁₂₃), температурный коэффициент

поверхностного и межфазового натяжения -ds/dT