Способ оценки смачивающей способности растворов поверхностно-активных веществ в отношении минералов и горных пород



Способ оценки смачивающей способности растворов поверхностно-активных веществ в отношении минералов и горных пород
Способ оценки смачивающей способности растворов поверхностно-активных веществ в отношении минералов и горных пород

 


Владельцы патента RU 2599921:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и, в частности, к способам оценки смачивающей способности растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) в отношении твердых тел, а именно минералов, природных углей и других горных пород. Способ оценки смачивающей способности растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) в отношении минералов и горных пород заключается в том, что оценивают смачивающую способность растворов по массе раствора, удерживаемого в порошке капиллярными силами, при этом смачивающие растворы подбирают с концентрацией, равной критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Частицы заливают раствором выше их поверхности, а по прошествии заданного времени раствор сливают и определяют его массу, оставшуюся в сосуде с частицами, удерживаемую капиллярными силами и отнесенную к массе частиц, при этом удерживаемую капиллярными силами массу раствора сравнивают с удерживаемой массой раствора эталонного смачивателя. Техническим результатом является повышение точности оценки смачивающей способности добавок ПАВ к воде, простота измерения и повышение производительности труда. 2 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и, в частности, к способам оценки смачивающей способности растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) в отношении твердых тел, а именно минералов, природных углей и других горных пород.

Известны способы оценки смачивающей способности жидкостей, в том числе растворов ПАВ, например, методом пленочной флотации [Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. М.: Издательство иностранной литературы. - 1962. - 1132 с.].

Способ обладает большой погрешностью и трудоемок. Для получения результата требуется многократное повторение измерения из-за трудности равномерного нанесения порошка на поверхность раствора и неопределенности в определении времени погружения его в раствор.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, основанный на измерении высоты подъема раствора в цилиндрическом сосуде, заполненном частицами и приведенном в контакт с раствором, находящемся в нижней части цилиндра [Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия. - 1974. - 416 с.].

Недостатком данного способа является погрешность измерения высоты подъема раствора, которая обусловлена неравномерностью распределения раствора в объеме частиц и по поверхности фронта жидкости, т.к. между частицами образуются пустоты, раствор поднимается не плоским фронтом, а по отдельным каналам, что не позволяет правильно измерить высоту подъема раствора в порошке, при этом способ требует многократного повторения измерений.

Целью изобретения является повышение точности оценки смачивающей способности добавок ПАВ к воде, простота измерения и повышение производительности труда.

Указанная цель достигается тем, что смачивающую способность растворов оценивают по их массе, удерживаемой в порошке капиллярными силами, при этом берут смачивающие растворы с концентрацией, равной критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Частицы помещают в делительные воронки и заливают раствором выше их поверхности, а по прошествии заданного времени раствор сливают и определяют его массу, оставшуюся в сосуде с частицами, которую относят к массе частиц. Удерживаемую капиллярными силами массу раствора сравнивают с удерживаемой массой раствора эталонного смачивателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство для оценки смачивающего действия растворов ПАВ; на фиг. 2 приведена зависимость массы жидкости, удерживаемой углем, от концентрации смачивателя.

На чертеже (фиг. 1) показано устройство, включающее делительную воронку (бюретку) - 1 с насыпанными в нее частицами смачиваемого материала - 2 и краном - 3, закрепленную на штативе - 4, и бюксу - 5 с раствором - 6.

Способ реализуется следующим образом.

В делительную воронку (бюретку) - 1 устройства закрепленную на штативе - 4 (фиг. 1), насыпают массу М частиц смачиваемого материала - 2, определяемую взвешиванием. Частицы смачиваемого материала - 2 заливают предварительно взвешенным раствором смачивателя m0 с концентрацией, равной критической концентрации мицеллообразования (ККМ). Раствор заливают в количестве, полностью покрывающем частицы смачиваемого материала - 2. ККМ предварительно определяют, например, методом сталагмометра. По прошествии трех часов раствор через кран - 3 выливают в бюксу - 5 и взвешивают (m1). Масса Δm раствора, оставшегося в бюретке, это масса раствора, удерживаемого капиллярными силами в смачиваемом материале, которую определяют по формуле:

Δm=m0-m1, где

m0 - предварительно взвешенный раствор смачивателя,

m1 - масса раствора, отобранного в бюксу.

Характеристикой смачиваемости частиц раствором служит величина m=Δm/М т.е. масса раствора смачивателя, удерживаемая 1 г смачиваемого материала, т.е. m=Δm/М=(m0-m1)/M.

Относительной характеристикой смачивающей способности смачивателя является отношение массы m исследуемого раствора к массе mЭ раствора эталонного смачивателя, определенной в той же последовательности: m/mЭ.

В качестве эталонного принимают ДБ - продукт реакции окиси этилена и смеси моно- и дитретбутилфенолов:

(СН3)3С-С6Н4-O(СН2СН2O)nН и ((СН3)3С)26Н3-O(СН2СН2O)nН,

где n в среднем равно 7 [Смачиватель ДБ. ТУ 6-02-530-90].

При m/mДБ>1 смачивающая способность исследуемого раствора ниже эталонного, а при m/mДБ<1 смачивающая способность исследуемого раствора выше эталонного.

По величинам m/mэ смачиватели сравнивают между собой и устанавливают влияние, влияние концентрации раствора, температуры и времени контакта раствора с частицами породы.

Для растворов исследуемого и эталонного смачивателей время от заливки делительной воронки (бюретки) - 1 до открытия крана - 3 должно составлять не менее трех часов (т.е. время сорбции основной массы смачивателя), а время истечения раствора выбирают равным ~10 минутам.

На фиг. 2 представлены результаты определения смачивающей способности растворов двух смачивателей в отношении природного угля марки Ж с размером фракции от 2,5 до 5 мм.

В результате реализации способа повышается точность измерения смачивающей способности растворов ПАВ порошковых материалов и появляется возможность сравнительной оценки растворов смачивателей в отношении частиц неправильной формы сложного петрографического состава.

Способ оценки смачивающей способности растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) в отношении минералов и горных пород, заключающийся в приготовлении частиц определенного размера, заполнении ими цилиндрического сосуда, приведении частиц в контакт с раствором ПАВ, отличающийся тем, что смачивающие растворы подбирают с концентрацией, равной критической концентрации мицеллообразования (ККМ), частицы смачиваемого материала погружают в раствор полностью, по прошествии трех часов раствор сливают и определяют оставшуюся в сосуде массу раствора, удерживаемую капиллярными силами и отнесенную к массе частиц смачиваемого материала, по формуле:
m=Δm/М=(m0-m1)/M, где
m0 - предварительно взвешенный раствор смачивателя,
m1 - масса раствора, отобранного в бюксу после опыта,
М - масса смачиваемого материала,
при этом удерживаемую капиллярными силами массу сравнивают с удерживаемой массой раствора эталонного смачивателя (mэ), при m/mДБ>1 смачивающая способность исследуемого раствора ниже эталонного, а при m/mДБ<1 смачивающая способность исследуемого раствора выше эталонного, и по величинам m/mэ смачиватели сравнивают между собой и устанавливают влияние концентрации раствора, температуры и времени контакта раствора с частицами породы, где mДБ - продукт реакции окиси этилена и смеси моно- и дитретбутилфенолов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области: получение супрамолекулярных систем. Капиллярно-сталагмометрический способ получения супрамолекулярных систем, при котором беспорядочно расположенные линейные молекулы природного полимера в растворе или синтезированного полимера в расплаве капиллярный канал перестраивает и укладывает в одном направлении.

Изобретение относится к способу вычисления или оценки параметров отдельных фаз многофазного/многокомпонентного потока, проходящего через пористую среду с применением трехмерного цифрового представления пористой среды и метода расчетной гидродинамики для вычисления скоростей потока, давлений, насыщений, векторов внутренней скорости и других параметров потока.

Изобретение относится к области исследования смачиваемости поверхностей, применительно к различным отраслям промышленности, а также для обоснования рабочей концентрации смачивателей, используемых для тушения пожаров.

Изобретение относится к области физики твердого тела и предназначено для исследования электронной структуры поверхности металлов. Образец твердого металла приводят в контакт с ионной жидкостью, подводят к ионной жидкости дополнительный электрод, задают с его помощью потенциал образца относительно электрода сравнения, через границу образца с ионной жидкостью пропускают переменный ток фиксированной амплитуды с заданной частотой, регистрируют называемую эстансом производную поверхностного натяжения твердого металла по поверхностной плотности заряда твердого металла, изменяют поверхностную плотность заряда твердого металла путем изменения потенциала образца со временем и получают таким путем осциллограммы эстанса с непрерывной разверткой потенциала в анодном направлении, а также с зигзагообразной разверткой также в анодном направлении, в интервале потенциала, пройденном зигзагообразной разверткой, находят область обратимости эстанса и в этой области на осциллограмме с непрерывной разверткой находят одну или несколько волн эстанса, найденные волны эстанса рассматривают как результат исключения электронных зон поверхности металла по мере уменьшения отрицательного заряда поверхности металла, при этом количество найденных волн эстанса считают равным количеству исключенных электронных зон поверхности металла.

Изобретение относится к области исследования горных пород. Техническим результатом является получение дополнительной информации о свойствах нефтеводонасыщенных пород-коллекторов нефти с помощью стандартного петрофизического оборудования.

Изобретение относится к области молекулярной физики и может быть использовано для измерения коэффициента взаимной диффузии молекул газов. Способ заключается в том, что диффузионную ячейку в виде прозрачной капиллярной трубки частично заполняют жидкостью, один конец которой плотно закрыт, а другой - остается открытым во внешнюю однородную газовую среду (атмосферный воздух или специальный эталонный газ - стандартный образец с установленными значениями состава).

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ производства кокса включает формирование смеси углей путем смешения двух или более типов угля и карбонизацию указанной смеси углей.
Изобретение относится к способам изучения поверхностных явлений. Из меди и серебра изготавливают электроды, приводят их в контакт с раствором электролита, осуществляют предварительный электролиз с чередованием анодного окисления и катодного восстановления поверхности металла, регистрируют зависимость производной поверхностного натяжения по поверхностной плотности заряда от потенциала электрода, сопоставляют указанные зависимости, полученные на меди и серебре, отмечают в качестве их общих признаков участок ступенчатого спада в анодном направлении, убывание протяженности ступеней вдоль оси потенциала.

Изобретение относится к области исследования смачиваемости поверхностей и может найти применение в различных отраслях промышленности, например в нефтегазовой, химической, лакокрасочной и пищевой.

Использование: для исследования процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов в строительной, химической и других отраслях промышленности.
Изобретение может быть использовано для изучения поверхностных явлений. Электрод из исследуемого металла приводят в контакт с ионной жидкостью. Регистрируют эстанс (производная поверхностного натяжения твердого тела по поверхностной плотности заряда) и ток как функции потенциала электрода. Находят ступени эстанса в форме экстремума и перегибов в интервале потенциалов, где зависимость тока от потенциала не имеет ступеней. Оценивают наклон зависимости эстанс-потенциал между ступенями эстанса. Показывают превосходство абсолютного значения этого наклона над единицей, из чего делают вывод о наличии у металла изолирующего покрытия, электрострикция которого дает вклад в поверхностное натяжение твердого тела. Отсутствие изменений тока, соответствующих ступеням эстанса, объясняют расщеплением поверхностного заряда металла изолирующим покрытием на внутреннюю и внешнюю части, имеющие взаимно компенсирующие ступени, причем только внутренняя, ступенчато меняющаяся часть вызывает в изолирующем покрытии электрострикцию, создающую ступени эстанса, тогда как ток обусловлен изменением суммарного заряда, не имеющего ступеней. Изобретение обеспечивает возможность экспериментально показать связь между спонтанным образованием изолирующего покрытия на металле, свободном от окисла, и расщеплением поверхностного заряда металла на две части, разделенные этим изолирующим покрытием. 10 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх