Влияние жёсткости воды на пенообразование и его устойчивость (стр. 2 из 2)

По данным таблицы 1 были построены графические зависимости высоты пены и времени полураспада пены от жёсткости воды для анионактивного ПАВ, расположив виды по мере увеличения жёсткости, или общему количеству ионов:

Как видно, с ростом жёсткости воды объём полученной пены резко уменьшается. Причиной этого является химическая связь ПАВ с ионами, которые присутствуют в воде. Так как ПАВ имеет анионактивный характер, то в растворе происходит взаимодействие анионов ПАВ и катионов кальция и магния:

2An^- + Ca²⁺ → An₂Са↓

2An^- + Mg²⁺→ An₂Mg↓

На устойчивость пены, как видим влияет жесткость воды. С увеличением количества ионов кальция и магния пена исчезает с большей скоростью. Мы думаем, что это может быть связано с тем, что ПАВ постепенно поглощается (сорбируется) осадком, полученным при соединении активных ионов с катионами кальция и магния. Чем большее количество осадка, тем скорее сорбируется ПАВ.

В случае образца воды с избытком натрий-карбоната выпадение осадка можно объяснить наличием в растворе ( воде) большого количества ионов, которые мешают вспениванию. Они диффузируют к ПАВ и сорбируются ими, ускоряя отток воды с пенных плёнок, значит, облегчают слияние пузырьков.

Итоги данной части исследований показали, что жёсткость воды довольно сильно влияет на пенообразование и устойчивость пены при использовании анионоактивного ПАВ. Значит, чем больше в воде находится ионов, тем меньше объём образованной пены и ниже её устойчивость.

3.3.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТИОНАКТИВНИХ ПАВ

В качестве катионактивних ПАВ был взят ополаскиватель для белья, который включал вещества из группы тетраалкиламмоний-хлоридов. Эти вещества относятся к классу четвертичных амонийных солей. При растворении в воде образуются дополнительные активные ионы.

R

R` N ⁺ Cl^-

R`` R```

Полученные в ходе опыта результаты занесены в таблицу 2

Таблица 2. Влияние жёсткости воды на пенообразование и устойчивость пены для катионактивных ПАВ (тетраалкиламмоний-хлорид).

	Вода
	Дистиллированная	Кипячёная	Водопроводная	C добавлением кальций- сульфата	с добавлением натрий- карбоната
h, мм	11	8	6	2	2
t 1 2, мин	29	20	15	9*	12*

* Время полного распада пены.

Во всех случаях пена не очень большого объёма. С добавлением кальций - сульфата и натрий – карбоната образуются хлопья.

В образцах воды с добавлением кальций - сульфата и натрий – карбоната пузырьки пены имеют немного большие размеры, чем у дистиллированной, кипячёной и водопроводной воды.

Результаты этой части опыта показали, что жёсткость воды действует на пенообразование и устойчивость пены для катионактивных ПАВ. При увеличении жёсткость воды устойчивость такой пены уменьшается.

По данным таблицы 2 были построены графические зависимости пены и времени полураспада пены от жёсткости воды для катионоактивного ПАВ, расположив виды воды по мере увеличения жёсткости, или общего количества ионов:

Значит, ионы, которые находятся в растворе, взаимодействуя с пеной, поляризуют стенки пенных плёнок и заставляют их соединяться. Причём, чем большее количество ионов в растворе, тем это взаимодействие ощущается сильней. Возможно, тут имеет место создания сложных систем между ПАВ и ионами в растворе.

3.3.3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АМФОТЕРНЫХ ПАВ

В качестве амфотерных ПАВ был взят желатин. При растворении в воде он не образует ионов.

Полученные результаты занесены в таблицу 3.

Таблица 3. Влияние жёсткости воды на пенообразование и устойчивость пены для амфотерных ПАВ (желатина).

	Вода
	Дистиллированная	Кипячёная	Водопроводная	с добавлением кальций-сульфата	с добавлением натрий- карбоната
h, мм	6	6	5	2	2
t 1 2, мин	35	35	29	22*	22*

* Время полного распада пены.

В образцах воды с добавлением кальций - сульфата и натрий – карбоната образуется малый объём пены и мутные растворы. Значит, часть ПАВ была затрачена на взаимодействие с ионами, которые находились в воде.

Во всех случаях образовалась пена небольшого объёма, но более устойчивая чем в предыдущих опытах. При рассматривании устойчивости пены необходимо учитывать, что в образцах воды с добавлением кальций – сульфата и натрий – карбоната образуется маленький объём пены.

Кроме данных таблицы 3 была построена графичные зависимости высоты пены и время полураспада пены от жёсткости воды для амфотерных ПАВ.

3.3.4 СРАВНЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПЕНЫ, ОБРАЗОВАННОЙ ПАВ РАЗНЫХ ВИДОВ

В идеальных условиях время полураспада пены является функцией её высоты. И, конечно, зависит от пенообразующего вещества. Значит, если бы жёсткость воды не влияла на пенообразование и устойчивость пены, время полураспада имело прямую зависимость от её высоты, или объёма. Отсюда вытекает, что в таком случае для одного вида ПАВ рассмотреть часть времени полураспада пены на число её высоты (t1\2 / h) должна быть величиной постоянной. Но, когда были построены графические зависимости t1\2 / h от жёсткости воды, стало видно, что с ростом жёсткости воды устойчивость пены изменяется.

Наибольшая устойчивость пены образуют неионактивные ПАВ. И для его же устойчивость пены в наименьшей ступени зависит от жесткости воды.

ВЫВОДЫ

1. Объём образованной пены зависит от жёсткости воды и особенности пенообразователя – ПАВ.

2. Устойчивость пены зависит от таких факторов, как жёсткость воды и заряда активного иона ПАВ.

3. С ростом жёсткости воды объём и устойчивость пены уменьшается.

4. Для анионактивных и катионактивных ПАВ зависимость устойчивости пены от жёсткости воды выражено более сильно.

5. Устойчивость пены меньше зависит от жёсткости воды для неионактивных ПАВ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Большая советская энциклопедия, том 19. – М.: Сов. Энциклопедия, 1975,- 337с.

2. Большая советская энциклопедия, том 20. – М.: Сов. Энциклопедия, 1975,- 74 – 75с.

3. Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия – М.: Химия, 1989 – 226-229с.

4. Шварц А. Поверхностно–активные вещества и моющие средства.

5. Энциклопедический словарь юного физика / сост. В.А. Крицман, В.В. Станцо. – М.: Педагогика, 1982,- 217с.