ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности определения размеров частиц дисперсной фазы в жидких коллоидных системах из "Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных систем" Многочисленные известные методы коллоидной химии, касающиеся определения размеров частиц дисперсной фазы, могут с успехом использоваться для изучения нефтяных дисперсных систем. Однако при этом следует вводить определенные допущения, учитывающие сложный состав нефтей и нефтепродуктов, во многих случаях неоднородность частиц дисперсной фазы, значительную мутность системы и т.п. [c.80] Нами изучалась структура пекового дистиллята и антраценовой фракции, являющихся компонентами сырьевых композиций для производства технического углерода. Следует отметить, что в работе не предусматривалось подробное изучение и оптимизация сырьевых композиций для производства технического углерода. Основной задачей настоящего эксперимента являлась оценка средних размеров структурных образований в системе с целью их сопоставления с аналогичными данными, полученными другими экспериментальными и расчетными методами с применением известных и оригинальных методик. [c.81] Исходные образцы подвергались обработке на ультразвуковом диспергаторе с рабочей частотой 22 кГц. Время обработки выбиралось из расчета 100 мл на минуту. [c.81] Контролируемыми параметрами в процессе экспериментов являлись размеры и распределение частиц дисперсной фазы до и после ультразвуковой обработки, определяемые по фотографиям, полученным на микроскопе с кратностью увеличения 160. Метод определения размеров частиц сводился к фиксации массы конкретного класса частиц на участке фотографии. Распределение частиц по размерам в исходных образцах до и после обработки их ультразвуком показано в табл. 4.3. Как видно, после ультразвуковой обработки размеры частиц дисперсной фазы уменьшаются, при одновременном значительном росте числа частиц с одинаковыми размерами, то есть испытуемая система становилась более однородной. Из физико-химических характеристик саж было видно, что в результате ультразвуковой обработки сырья значитель-1Ю снижается отсев 014К, характеризующий наличие коксовых частиц в техническом углероде, и повышается значение показателя толуольного экстракта, характеризую щего чистоту поверхности технического углерода, полноту процесса сажеобразова-ния. Дальнейшие рекомендации, сделанные на базе проведенных исследований по оптимальной интенсивности воздействия на сырьевые композиции, позволили значительно улучшить показатели процесса производства технического углерода. [c.82] Распространенным методом оценки размеров частиц дисперсной фазы в дисперсных системах является седиментация в центробежном поле. При этом можно не только установить истинное содержание, но и определить фракционный состав частиц дисперсной фазы. [c.82] В седиментационном анализе оценки устойчивости нефтяных дисперсных систем против расслоения предполагается, что хорошей моделью дисперсионной среды для изучаемых растворов является гептан-толуольная смесь. Однако разбавление испытуемой системы, очевидно, приводит к существенному изменению размеров дисперсной фазы, что делает невозможным определение истинной устойчивости испытуемой нефтяной системы [31]. [c.82] Более корректными в этом отношении можно считать эксперименты, описанные п работе [43]. Из 1алась агрегативная устойчивость нефтяных фракций, содержащих асфальтены. Порог осаждения асфальтенов в нефтяных дисперсных системах определяли простым отстоем модельных смесей в интервале температур 10-400°С, после чего отбирали пробы верхнего и нижнего слоев системы, из которых приготавливали растворы для определения их оптической плотности фотоколориметрическим методом. Содержание асфальтенов в анализируемых пробах определяли по предварительно полученным калибровочным зависимостям. В рассмотренном исследовании отсутствует прямое разбавление исходного испытуемого образца, однако можно предположить, что принятое естественное оседание частиц дисперсной фазы может быть искажено различными внешними факторами при значительной длительности процесса, что не позволит достичь требуемой воспроизводимости результатов измерений. [c.82] Качественным определением размеров частиц дисперсной фазы нефтяной дисперсной системы можно считать коэффициент Трекслера [44]. Установлено, что при его уменьшении усиливаются аномалии реологических свойств асфальтенсодержа-щих систем [45, 46]. [c.83] В основе многих классических методов исследования дисперсных систем, в частности изучения размеров коллоидных частиц растворов технических продуктов, используемых в производстве пластических смазок, в лакокрасочной промышленности и других случаях применения, лежит измерение светорассеяния. Однако исследование указанным методом нефтяных дисперсных систем часто осложнено либо вовсе невозможно вследствие значительного поглощения света и больших величин оптической плотности исследуемых систем. В подобных случаях оптические исследования осуществляются при разбавлении систем, пренебрегая вторичным рассеянием света. [c.83] В работах [47, 48] предложена методика расчета средних радиусов частиц дисперсной фазы по значениям оптической плотности исследуемых растворов, представляющих монодисперсные системы. В случае полидисперсной системы рассматриваются эффективные средние значения радиуса частиц в предположении монодисперсной системы, рассеивающей свет так же, как и исследуемая система. [c.83] В работе [49] исследована возможность определения методом светорассеяния активного состояния нефтяной дисперсной системы по изменению радиуса частиц дисперсной фазы в мазуте смеси западно-сибирских нефтей в присутствии модификатора — экстракта селективной очистки масел. Исследовались 2% мае. растворы исходного сырья в гептан-толуольном растворителе. Средние размеры частиц дисперсной фазы рассчитывали по значениям оптической плотности исследуемых растворов [48]. Рассчитанные на базе экспериментальных данных радиусы частиц в испытуемых растворах составляли 60-150 нм. Во избежание расслоения растворов мазута в гептане и выделения асфальтенов в отдельную фазу проводили предварительную обработку ультразвуком подготовленных к испытаниям образцов. Подобное дополнительное диспергирование повышало устойчивость системы к расслоению, временно предотвращало коагуляцию частиц дисперсной фазы. Следует отметить, что проведенная обработка при подготовке образцов к испытаниям естественно оказывает влияние на результаты измерения и истинные размеры структурных образований в исходном мазуте. В этой связи предложенные авторами рекомендации по методу определения среднего радиуса частиц дисперсной фазы для оценки активного состояния рассматриваемой нефтяной системы требуют специального обсуждения. [c.83] Авторы работы [59] измеряли радиусы мицелл мыл в неполярных жидкостях методом мугности, основанным на теоретических и практических результатах работ [60, 61]. Показано, что применение оптических методов возможно для измерения размеров частиц в диапазоне 100-200 A. Измерение более мелких частиц затруднено вследствие низких значений мутности и большой ошибки ее определения. Для исследования более мелких частиц привлечен метод диффузии. [c.84] Одним из наиболее точных экспериментальных методов определения размеров коллоидных частиц является фотонная корреляционная спектроскопия [62 - 66]. Сущность метода заключается в определении коэффициента диффузии коллоидных частиц путем измерения спектрального состава рассеянного света. Результаты прямых измерений размеров асфальтеновых ассоциатов в модельных растворах углеводородов описаны в работе [64]. В качестве объектов исследования были выбраны первичные асфальтены, выделенные из гудрона смеси западно-сибирских нефтей и индивидуальные углеводороды толуол, циклогексан, н-пентан. Показано, что размеры асфальтеновых ассоциатов в зависимости от их концентрации в растворе (до 10% мае.) и растворителя варьируются от 2,0 до 13,5 нм. [c.84] Особое место занимают исследования коллоидной структуры нефтяных дисперсных систем методом рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами [67 — 70]. Указанный метод проявляет чувствительность к полидисперсности и форме частиц исследуемых объектов, не зависит от их оптической плотности и многокомпонетнос-ти. Однако этим методом можно фиксировать только размеры ядра структурного образования, не включая сорбционно-сольватный слой, что связано с незначительным расхождением в значениях электронных плотностей сольватной оболочки и дисперсионной среды. Кроме этого, метод малоуглового рассеяния позволяет получать достаточно воспроизводимые результаты в случае слабоструктурированных систем, когда расстояние между соседними структурными образованиями намного превышает их размеры. С помощью рассматриваемого метода изучено [71] распределение по размерам структурных образований в нефтяных профилактических средствах. Показано, что в этих системах размеры частиц дисперсной фазы составляют от 1,7-3 нм до 40 нм, причем основу коллоидной структуры составляют частицы меньших размеров. [c.84] Заслуживает внимания комплексное исследование коллоидных свойств сырья для производства технического углерода, проведенное авторами в работах [72, 73]. [c.84] Вернуться к основной статье