5.3.3.Электрические взаимодействия

Предполагается, что изменение энергии Гиббса в результате электрических взаимодействий ионизированных групп адсорбата и адсорбента не включает других взаимодействий, кроме электростатических. Если следовать такой предпосылке, впервые предложенной Штерном, можно выделить три основных случая.

1. Заряд ионов (ПАВ, красителей) противоположен по знаку заряду поверхности (волокон, частиц). Это наиболее часто встречающийся в технологической практике крашения случай. Так как z_iи имеют противоположные знаки, то и электрическое взаимодействие способствует адсорбции. При отсутствии других специфически адсорбирующихся ионов это возможно при низких степенях заполнения адсорбционного слоя. При проявлении специфической адсорбции система может достигать состояния, в котором происходит перезарядка поверхности. Такая ситуация наблюдается и для комбинаций «катионоактивное ПАВ – отрицательно заряженная поверхность волокна (частиц полимера)», «анионактивное ПАВ – положительно заряженная поверхность волокна».

2. Если знак заряда ионов ПАВ (или красителей) z_iодинаковый с зарядом поверхности (анионное ПАВ, анионные красители – отрицательно заряженная поверхность), т.е. , то электрические взаимодействия препятствуют адсорбции. В этом случае адсорбция будет происходить лишь в результате проявления специфических адсорбционных взаимодействий. Аналогичная ситуация проявляется при высоких степенях заполнения адсорбционного слоя в случаях, перечисленных в п.1, когда достаточное число ионов ПАВ или красителей будет адсорбировано в слое Штерна как противоионы, вплоть до . Тогда произведение меняет знак и становится больше нуля. Таким образом, изоэлектрическая точка является той границей, после которой поверхность меняет знак заряда в результате адсорбции.

Можно отметить, что адсорбция ПАВ и положение изоэлектрической точки зависят от природы волокна. Чем больше гидрофобность волокна, тем сильнее снижается потенциал поверхности и тем меньше концентрация ПАВ, при которой происходит перезарядка.

3. В рассматриваемых системах в условиях ТНЗ (точки нулевого заряда) , тогда , и адсорбция будет определяться только специфическими взаимодействиями.

Эти три случая четко разграничиваются только при малых степенях заполнения адсорбционных слоев, когда можно пренебречь влиянием собственной ионной атмосферы адсорбированных ионов.

Было установлено, что при увеличении длины углеводородного радикала в молекулах отрицательно заряженных ионов ПАВ растет и усиливается отрицательный потенциал поверхности. При длине углеводородного радикала, содержащего менее 6 метиленовых групп, молекулы не могут адсорбироваться.