润湿

                          润湿
润湿是指一种流体(也可以是气体)被另一种液体从固体表面或固—液界面置换的过程。
润湿往往包括三相。可以是一种气体和两种不相混溶的液体,或者—种固体和两种互不相溶的液体,或者是固、液、气三相,甚至可以是三种不相混溶的液体构成的三相。然而,人们通常研究得最多的润湿现象是气体被液体从气—固或气—液的界面上取代的过程。
接触角若在固、液、气三相交界处,作气—液界面的切线,自此切线经过液体内固—液交界线之间的夹角,被称之为接触角(contactangle),以θ表示。
接触角程度的判断:θ=0°  完全润湿    θ<90°        润湿
                  θ>90°  不润湿    θ=180°  完全不润湿
在液体中加入少量表面活性剂,它会吸附到液—气和固—液界面上,改变θ,从而达到我们所要求的润湿程度。
称能使液体润湿或加速润湿固体表面的表面活性剂为润湿剂
称能使液体渗透或加速渗进入孔性固体内表面的表面活性剂为渗透剂。
润湿剂的分子结构特点:良好的润湿剂其疏水链应具有侧链的分子结构,且亲水基应位于中部 ,或者是碳氢链为较短的直链,亲水基位于末端。
由于润湿取决于在动态条件下表面张力降低的能力,因此润湿剂既要能降低表面张力又要能扩散性好,能很快吸附在新的表面上
Surfynol 104AOT是典型亲水基在中间疏水基带支链的高效润湿剂润湿剂有阴离子型和非离子型、阳离子型的表面活性剂一般不用作润湿剂。
提高矿苗中金属的含量,使这种矿有开采的经济价值,浮选是最重要的手段之—。
浮选:就是使各种固体颗粒彼此分离的一种手段。例如可大规模地和经济地处理粉碎了的矿石,以使有用的矿石与脉石或矿石中的杂质分离。
蜡针与水之间的接触角θ>90o,水的表面张力的合力产生的P的方向向上smartthreads,而液面受重力的影响方向向下形成凹液面。当蜡针处于:排开水的浮力和γ水的合力与蜡针的质量相等时蜡针就能浮游在水面上。
浮选剂   矿物浮选是借气泡浮力来浮游矿石的一种物质分离和选矿物技术,常称为固分离浮选.它使用的浮选剂是由捕集剂、起泡剂、pH调节剂、抑制剂和活化剂等成分按需要适当地配制的。其中的主成分必有捕集剂和起泡剂
捕集剂是将亲水的矿物表面变为疏水的表面,以利于矿物易粘附于气泡上的药剂
起泡剂是造成大量的界面,产生大量泡沫的药剂。
矿物泡沫浮选的原理 矿物浮选是借气泡浮力来浮游矿石实现矿石和脉石的分离方法。
捕集剂亲水基吸附矿粉晶体表面晶格缺陷处或带有相反电荷处作定向排列,疏水基进入水相。
接触角会变大,矿粉有力图从水中逃逸出去的趋势。一方面当水中加入发泡剂,在通空气时,就会产生气泡
发泡剂的两亲分子就会在气—液界面作定向排列,将疏水基伸向气泡内而亲水的极性头留在水中。单分子膜使气泡稳定。
吸附了捕集剂的矿粉由于表面的疏水性,于是就会向气,液界面迁移,与气泡发生锁合效应
由起泡剂吸附在气液界面上形成的单分子膜和捕集剂吸附在固液界面上的单分子膜可以互相穿透形成的固气三相的稳定接触的并将矿粉粘附在气泡。这样在浮选过程中气泡就可以依靠浮力把矿粉带到水面上,达到选矿的目的。
捕集剂粘附于矿石表面的机理磁流变阻尼器大致有两类:  —类是矿石颗粒表面和捕集剂离子间有某种键合作用。另一类是捕集剂离子与矿石颗粒表面具有相反电荷时,依靠静电相互作用而使捕集荆吸附在矿石表面上。
pH值对依靠静电相互作用捕集剂有明显的影响,它决定矿石表面电势的离子是H+还是OH-,会影响捕集剂的离解度等。矿石有一特征等电点的pH值。当溶液的pH较低时,该矿石带正的表面电荷H+ ,而高于等电点的pH时,则矿石带负电OH-。
抑制剂或活化剂:为了扩大不同种类矿石颗粒的浮游性差别以致分离混杂的矿石,而常另添加一些药剂。
当不希望钢玉于pH<9.4范围内,在采用阴离子捕集剂(如SDS)捕集其他矿石时一起产生浮游,可以在其中添加Na2SO4,它能抑制钢玉的浮游。抑制剂
浮选矿物务必在浮选器中产生大量气泡,因此浮游液中需添加起泡剂一般采用C610左右的表面活性剂
织物防水原理防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°
织物的防水处理后因仍保留多孔性结构,因此仍有良好的透气性,因有孔存在,因此防水织物只能说有防水作用,而不能说不透水,当施以足够的静压,水仍然是可以通过。
对纤维的防水处理的较好方法金银花采摘机是在纤维表面形成极薄的强疏水性涂膜。使用具有能与纤维亲水基反应的官能团和长链脂肪族疏水链的防水处理剂。经过这样的处理具有耐久性防水效果,所以有称为永久性防水处理
防水材料包括各种蜡、石油残渣、沥青、多价金属皂和各种硅酮。对于氧化硅和玻璃,甲基二氯硅烷是一种很好的防水剂,它能与氧化硅或玻璃表面的一OH基反应,放出HCl得到由甲基组成的疏水性很强的防水新表面
防油  纤维的防油处理是使形成充填一CF3基团的表面层,采用全氟碳化合物,使经处理后的临界表面张力,要低于油的表面张力。有代表性的处理剂是1,1—二氢全氟烷基聚丙烯酸酯。当烷基为CF3时处理棉布防油率可达90,有防油效果(最高为150),当烷基为——C9F19。防油率可达130。
金属的防锈与缓蚀 金属和液体中的水相接触时,由于溶液的电解质浓度以及氧浓度等的局部差异,形成局部电池而引起电化学腐蚀
应用缓蚀剂来防止金属腐蚀,其优点是用量少(加入干分之几到溶液中就可防止腐蚀),设备简单,使用简便,投资少,见效快,用于各个工业部门,成为一种很重要的防腐蚀手段。
有机缓蚀剂的缓蚀作用机理  有机缓蚀剂通常是由电负性较大的ON、S和P等原子为中心的极性基和C H原于组成的非极性基(如烷基)所构成
一般,极性基团吸附于金属表面,非极性基团远离金属表面作定向排布,形成一层疏水的薄膜,成为腐蚀反应有关物质扩散的屏障,这样就使腐蚀反应受到抑制,特别是在腐蚀性强的酸性介质中的缓蚀作用。
缓蚀剂在金属表面上的吸附  缓蚀剂在金属表面上的吸附是物理吸附或化学吸附
在酸性溶液中,烷基胺,吡啶三烷基磷和硫醇等的中心原子都有未共用的电子对,它们都能与酸液中的质子H+配位,形成带正电荷的阳离子,由于静电引力,这种阳离子就被腐蚀阴极区吸附在金属表面的。
阳离子型季铵盐型的表面活性剂如:烷基三甲基溴化铵,十二烷基苄基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵均是以物理吸附于金属表面的局部阴极区
化学吸附有供电子型,供质子型和π键吸附。
一个ATMP分子或一个HEDP分子可以同时和两个或多个金属离子螯合立体结构的双环或多环整合物。使这些有机多元环具有较好的缓蚀和阻垢能力。
有机缓蚀剂非极性基的作用   缓蚀剂的非极性基团形成的疏水层,整个金属表面就形成一层疏水性的保护膜。这层膜对金属离子向外扩散和腐蚀介质或水向金属表面的渗透都成为障碍。这种由缓蚀剂的非极性基团形成的疏水层起防止腐蚀介质侵入的作用,称为非极性基的屏蔽效应测试机器人。
无论有机胺、酰胺羧酸还是烷基甘氨酸通过何种方式吸附于金属表面,但它们在金属表面形成以碳氢链所覆盖的疏水膜,把金属表面由原来的高能表面变为疏水的低能表面,增大了腐蚀介质水在其上的接触角,不易在金属表面铺展,阻止了水的渗入达到对金属的缓蚀目的。
油溶性缓蚀剂  液体防锈油是油溶性缓蚀剂,其由添加剂和润滑油所组成,其中不含轻馏分挥发性溶剂,常温为油状液状.液体防锈油除了作为封存用外,还兼有防锈、润滑之功能
油溶性缓蚀剂的缓蚀机理  缓蚀剂的两亲分子在金属油界面上以极性基吸附于金属表面而非极性的亲油基伸向油中形成定向吸附的单分子膜,替代了原来的金属高能表面。      缓蚀剂的浓度超过临界胶团浓度后,缓蚀剂还会自动聚集生成反胶团,能将油中的腐蚀介质水加溶在胶团中,从而显著地降低了油膜的透水率。
油溶性缓蚀剂的水膜置换性  将带有水膜的金属试片,浸在含有某些缓蚀剂的矿物油中,水膜会被油膜取代,而自身粘附于金属表面,并保护金属不锈。
十八胺以氨基上的孤电子与金属表面晶格中的金属原子中的空d全息打印轨道形成反馈健而吸附于金
属表面,而以疏水亲油的碳氢链伸入油相中的吸附态吸附于金属油的固液界面上使表面张力下降
常用的油溶性缓蚀剂  苯并三氮唑及其衍生物  苯并三氮唑是铜、银合金的有效缓蚀剂。苯并三氮唑可添加在水溶液中可防止铜变腐蚀。苯并三氮唑可以与铜形成一种链状的半永久性聚合络合物膜,具有较好的附着性。膜厚度为5nm的单分子化学吸附膜,若金属铜以还原态的铜存在,膜可达500nm的相膜。此膜对热有较高的稳定性。在340°C下也不分解,因此,有较好的缓蚀性能。
润温剂在农药中的应用  许多植物和害虫;杂草不易被水和药液润湿,不易粘附、持留,这是因为它们表面常覆盖着一层疏水蜡质层,加入润湿即后,药液在蜡质层上的润湿状况得到改善甚至可以在其上铺展。
药物的渗透问题:实质上是毛细管现象
附加压力△P是渗透过程发生的驱动力。当药液中未加入渗透剂时,药液在蜡质的孔壁上形成的接触角θ>90°。药液在孔中形成的液面为凸液面, △P<0方向指向药液内部起到阻
止药液渗入孔里的作用,如图5—36(a)所示。孔径越小这种阻力越大,使药液难以渗入孔中。在药液中加入渗透剂后,渗透剂会在孔壁上形成定向排列的吸附膜以疏水基吸附在蜡质层孔壁上
丝绵机
亲水基伸向药液内提高了孔壁的亲水性,促使药液与壁接触角进一步减小。 Θ<90°, 甚至θ=0° 。使得药液可在孔壁中完全铺展。
润湿剂在原油开采中的应用
1.润湿剂在活性水驱油中的应用
为了提高油层采收率而使用各种驱油剂。驱油剂也叫注水剂
溶有表面活性剂的水,称之为活性水,活性水中添加的表面活性剂主要是润湿剂。它具有较强的降低油水界面张力和使润湿反转的能力
活性水驱油的原理  当岩石孔壁上吸附了原油中活性物后,由于活性物以极性头吸附在岩石孔壁的高能表面上,因此孔壁被亲油的非极性链形成的膜所覆盖,因此与原油的相容性好,
于是残油在其上形成了接触角θ<900的油滴,而粘附在岩石孔壁上。当注入活性水后润湿剂可吸附于油水界面使γ降低,同时也通过疏水链吸附于水与原油中活性物形成的膜间的界面上,亲水基伸进水相,油滴就卷缩成接触角θ>900的油滴,容易被水流带走,提高了水驱油的效率。

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