СМАЧИВАТЕЛИ (а. wetting agents; н. Benetzungsmittel; ф. agents de mouillage, mouillants; и. humectadores, humectantes, mojantes) — поверхностно-активные вещества, способные адсорбироваться на границе соприкосновения двух тел (сред, фаз), понижая свободную энергию поверхности (поверхностное натяжение). Смачиватели обладают высоким гидрофильно-липофильным балансом, т.е. отношением полярной части молекулы к гидрофобному радикалу. При адсорбции на твёрдых частицах (минералах) смачиватели солюбилизируют поверхность, вследствие чего в водных происходит () коллоидных, и частиц за счёт расклинивающего действия гидратных оболочек.
Смачиватели используется в процессах классификации , и гравитационного обогащения , при мокрой магнитной сепарации , дезинтеграции и измельчении полезных ископаемых (с поверхности крупных частиц и из объёма пульпы удаляются диспергированные тонкие частицы, мешающие осуществлению указанных процессов). Смачиватели также способствуют химическому взаимодействию водных растворов выщелачивающих реагентов (кислот, соды, щелочей) в процессах химического обогащения , подземного выщелачивания и гидрометаллургической переработки руд . Смачиватели нашли применение в качестве пептизаторов буровых жидкостей, тяжёлых суспензий, а также цементных и других строительных растворов, закладочных смесей. Одна из областей применения смачивателей — предотвращение выпадения солей, например гипса , гидрооксидов железа , водорастворимых минералов из их насыщенных растворов.
По отношению к водонерастворимым эмульсиям аполярных веществ и реагентов (например, нефти , керосина, жирных кислот и т.п.) многие ПАВ, являющиеся смачивателями, способствуют диспергированию аполярных веществ в воде и водных растворах. Эта особенность используется для повышения нефтеотдачи пластов , при кондиционировании флотационных реагентов , фотоэмульсий, красителей, смазочных материалов. Одно из важных применений смачивателей в горной промышленности — повышение эффективности пылеподавления при орошении водой: смачиватели добавляют в водный раствор в небольших количествах, что улучшает смачивание пылевидных частиц.
К смачивателям относят силикаты, полифосфаты, лигносульфонаты щелочных металлов (жидкое стекло, кремнефтористый натрий), некоторые комплексообразующие реагенты (например, эфиры сульфоянтарной кислоты). Смачивателями являются и водорастворимые природные и синтетические органические полимеры (крахмалы, декстрины, таннины, полиметакрилаты). В качестве смачивателей минеральных суспензий используются животные клеи, желатины, альгинаты (экстракт водорослей), сульфитные щелока и полусинтетические типы этилендиаминтетраацетила.
Смачиватели (вещества вспомогательные) ОП-7 и ОП-10
представляет собой светлую маслоподобную жидкость или пасту. Цвет смачивателя варьируется от светло-желтого до светло-коричневого. Смачиватели относятся к неионогенным поверхностно-активным веществам (ПАВ). Смачиватели хорошо растворимы в воде, имеют слабый запах и слабощелочную реакцию. Получают смачиватели путем обработки моно- и диалкилфенолов окисью этилена.Химическая формула: O(CH 2 -CH 2 -O)nCH 2 -CH 2 -OH.
n=7-9 (для вещества ОП-7) и 10-12 (для вещества ОП-10).
Применение смачивателей ОП-7 и ОП-10.
Их применяют как смачивающие и эмульгирующие поверхностно-активные вещества в разнообразных технологических процессах. Смачиватели входят в состав препаратов ТМС и гербицидов. Они нашли свое применение в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, текстильной и других отраслях промышленности. Одним из преимуществ поверхностно активных веществ является то, что они легко подвергаются биологической очистке в сточных водах.
| Наименование показателя | Норма для вещества | |
| ОП-7 | ОП-10 | |
| Внешний вид | Маслоподобная жидкость или паста от светло-желтого до светло-коричневого цвета | |
| Внешний вид водного раствора концентрации 10 г/л | Прозрачная или слегка мутная жидкость | Прозрачная жидкость |
| Массовая доля основного вещества, %, не менее | 88 | 80 |
| Массовая доля воды, %, не более | 0,3 | 0,3 |
| Показатель концентрации ионов водорода (рН) водного раствора концентрации 10 г/л | 6-8 | 6-8 |
| Температурные пределы посветления водного раствора, ° С вещества ОП-7 концентрации 20 г/л вещества ОП-10 концентрации 10 г/л |
55-65 - |
- 80-90 |
| Поверхностное натяжение водного раствора концентрации 5 г/л, нм, не более | 0,035 | 0,037 |
Требования безопасности смачивателей (веществ вспомогательных) ОП-7 и ОП-10 ГОСТ 8433-81:
| Класс опасности | 3 |
| Основные свойства и виды опасности | |
| Основные свойства | Маслоподобные жидкости или пасты от светло-желтого до светло-коричневого цвета, обладают слабощелочной или слабокислой реакцией, хорошо растворимы в воде. |
| Взрыво- и пожароопасность | Вспомогательные вещества ОП-7 и ОП-10 являются пожароопасными. Воспламеняются от открытого пламени при нагревании. |
| Опасность для человека | Опасны при проглатывании. Вызывают раздражение кожи и глаз. Имеют аллергенное действие. Попадание на кожу вызывает контактный дерматит. При попадании в глаза развивается конъюктивит. |
| Средства индивидуальной защиты | Спецодежда, защитные очки, халат или хлопчатобумажный костюм, резиновые перчатки или брезентовые рукавицы, прорезиненный фартук, резиновые сапоги, фильтрующий противогаз. |
| Необходимые действия в аварийных ситуациях | |
| Общего характера | Удалить посторонних. Изолировать опасную зону. Надеть защитную одежду. Устранить все источники огня и искр. Соблюдать меры пожарной безопасности. Оказать пострадавшим первую помощь. |
| При утечке, разливе и россыпи | Остановить утечку, если это не вызывает опасности. Небольшие утечки смыть большим количеством воды. Большие утечки оградить земляным валом, продукт откачать в емкость, остатки залить большим количеством воды. |
| При пожаре | Надеть защитную одежду. Для тушения используют тонкораспыленную воду, сухие порошки или газовые составы. Подача обычной пены или комнатной воды может привести к вспениванию горящей жидкости, переливу через борт емкости и увеличению площади горения. |
| Нейтрализация | |
| Меры первой помощи | Свежий воздух, покой. Глаза и слизистые оболочки промыть большим количеством проточной воды. При попадании на кожу смывать обильной струей воды не менее 15 минут. |
Упаковка, транспортировка и хранение
Смачиватели ОП-7 и ОП-10 упаковывают в стальные бочки вместимостью 100-300 л, стальные железнодорожные цистерны.
Транспортировку смачивателей осуществляют преимущественно железнодорожным и автомобильным транспортом, но возможна транспортировка и другими видами транспорта. При транспортировке железнодорожным транспортом используют стальные железнодорожные цистерны. При транспортировке автомобильным используют стандартную заводскую упаковку или специальные стальные цистерны.
Смачиватели ОП-7 и ОП-10 хранят в крытых складских помещениях в герметично закрытой стальной таре.
Гарантийный срок хранения продукта - 1 год со дня изготовления.
ОП-7 и ОП-10 - вспомогательные вещества, представляющие собой продукты обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена. Английское название: Auxilliary substances OП-7 and OП-10.
Вспомогательные вещества ОП-7 и ОП-10 относятся к неионогенным поверхностно-активным веществам. Применяются в качестве смачивающих, эмульсирующих, стабилизирующих поверхностно-активных веществ. Хорошо растворимы в воде.
Неионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ) - химические соединения, обладающие поверхностно-активными свойствами, не диссоциирующие в водных растворах на ионы.
Химическая формула:
O(CH 2 -CH 2 -O) n CH 2 -CH 2 -OH
n=7-9 (для вещества ОП-7) и 10-12 (для вещества ОП-10).
Технические характеристики (ГОСТ 8433-81)
| Наименование показателя | Норма | |
| ОП-7 | ОП-10 | |
| Внешний вид | Маслоподобная жидкость или паста от светло-желтого до светло-коричневого цвета, хорошо растворимы в воде, имеют слабый запах и слабощелочную реакцию. |
|
| Внешний вид водного раствора концентрации 10 г/л | Прозрачная или слегка мутная жидкость | Прозрачная жидкость |
| Массовая доля основного вещества, %, не менее | 88 | 80 |
| Массовая доля воды, %, не более | 0,3 | 0,3 |
| Показатель концентрации ионов водорода (рН) водного раствора концентрации 10 г/л | 6-8 | 6-8 |
| Поверхностное натяжение водного раствора концентрации 5 г/л, нм, не более | 0,035 | 0,037 |
| Температурные пределы просветления водного раствора, °С |
||
| вещества ОП-7 концентрации 20 г/л | 55-65 | - |
| вещества ОП-10 концентрации 10 г/л | - | 80-90 |
Упаковка: ОП-7 и ОП-10 упаковывают в стальные бочки вместимостью 100-300 л., стальные железнодорожные цистерны.
Хранение: ОП-7 и ОП-10 хранят в крытых складских помещениях в герметично закрытой стальной таре.
Гарантийный срок: 1 год со дня изготовления.
Применение
Применяются как смачивающие и эмульгирующие поверхностно-активные вещества в разнообразных технологических процессах в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, текстильной и других отраслях промышленности. Одним из преимуществ поверхностно активных веществ является то, что они легко подвергаются биологической очистке в сточных водах.
- В бетонных смесях и растворах применяют, как стабилизатор текучести.
- Применяются в производстве технических и бытовых моющих средств
- Производстве водно-дисперсионных материалов, используются как поверхностно-активные вещества в производстве синтетических волокон.
- Смачиватели входят в состав препаратов ТМС (технические моющие средства) и гербицидов (химические вещества, которые уничтожают растительность).
Безопасность
ОП-7 и ОП-10 умеренно опасные вещества, 3-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Биологическая разлагаемость ОП-7 и ОП-10 составляет 45%. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны для вспомогательных веществ ОП-7 и ОП-10 - 1,5 мг/м 3 .
Пожароопасность
Вспомогательные вещества ОП-7 и ОП-10 являются пожароопасными. Воспламеняются от открытого пламени и при нагревании.
Для тушения вспомогательных веществ ОП-7 и ОП-10 используют тонкораспыленную воду, сухие порошки или газовые составы. Подача обычной пены или комнатной воды может привести к вспениванию горящей жидкости, переливу через борт емкости и увеличению площади горения.
Контакт с человеком
Опасны при проглатывании. Вызывают раздражение кожи и глаз. Имеют аллергенное действие. Попадание на кожу вызывает контактный дерматит. При попадании в глаза развивается конъюктивит. Продукты обладают сенсибилизирующими свойствами.
Глаза и слизистые оболочки промыть большим количеством проточной воды.
При попадании на кожу смывать обильной струей воды не менее 15 минут.
Помещение, где проводится работа с продуктами, должно быть оборудовано общей приточно-вытяжной вентиляцией и ежедневно проводить влажную уборку.
Смачивание имеет важное значение в промышленности и быту. Хорошее смачивание необходимо при крашении и стирке, обработке фотографических материалов, нанесении лакокрасочных покрытий и др.
Моющие свойства мыла и синтетических порошков объясняются тем, что мыльный раствор имеет меньшее поверхностное натяжение, чем вода. Большое поверхностное натяжение воды мешает ей проникать в промежутки между волокнами ткани и в мелкие поры.
Существенно еще одно обстоятельство. Молекулы мыла имеют продолговатую форму. Один из концов имеет «сродство» к воде и погружается в воду. Другой конец отталкивается от воды и присоединяется к молекулам жира. Молекулы воды обволакивают частицы жира и способствуют их вымыванию.
Склеивание деревянных, кожаных, резиновых и других материалов также пример использования свойства смачивания. Пайка тоже связана со свойствами смачивания и несмачивания. Чтобы расплавленный припой (например, сплав олова со свинцом) хорошо растекался по поверхностям спаиваемых металлических предметов и прилипал к ним, надо эти поверхности тщательно очищать от жира, пыли, оксидов. Оловянным припоем хорошо можно паять детали из меди, латуни. Но алюминий не смачивается оловянным припоем. Для пайки алюминиевых изделий применяют специальный припой, состоящий из алюминия и кремния.
Важный пример применения явления смачивания и несмачивания - флотационный процесс обогащения руд. Для этой цели руду измельчают так, что кусочки ценной породы теряют связь с ненужной примесью. Затем полученный порошок взбалтывают в воде, в которую добавляют маслообразные вещества. Масло обволакивает (смачивает) ценную породу, но не пристает к примесям (не смачивает их). В полученную взвесь вдувают воздух. Пузырьки воздуха прилипают к несмачивающимся водой (вследствие покрытия масляной пленкой) кусочкам ценной породы. Это происходит потому, что тонкий слой воды между пузырьками воздуха и масляной пленкой, обволакивающей ценную породу, стремясь уменьшить свою поверхность, обнажает поверхность масляной пленки (подобно тому как вода на жирной поверхности собирается в капли, обнажая эту поверхность). Крупицы ценной породы вместе с прилипшими к ним пузырьками воздуха под действием архимедовой силы поднимаются вверх, в то время как ненужные примеси оседают на дно (рис. 7.20).
Вода смачивает поверхности одних твердых тел (прилипает к ним) и не смачивает поверхности других. Эти свойства воды определяют множество полезных и просто любопытных явлений.
§ 7.6. Давление под искривленной поверхностью жидкости
При своем стремлении к сокращению поверхностная пленка создает добавочное давление. Давление, которое всегда существует внутри жидкости, увеличивается, когда ее поверхность выпуклая, и уменьшается под вогнутой поверхностью.
Влияние кривизны поверхности на давление внутри жидкости
В существовании этого влияния можно убедиться на простом опыте. Возьмем стеклянную воронку с изогнутой под прямым углом трубкой. Направим конец воронки с выдутым мыльным пузырем на пламя свечи (рис. 7.21). Мы заметим, что пламя свечи отклоняется. Это говорит о том, что из воронки воздух вытекает, значит, давление воздуха в пузыре больше атмосферного.
Представляет интерес и такой опыт. Соединим широкий сосуд А при помощи резиновой трубки с узкой стеклянной трубкой. Наполним эти сообщающиеся сосуды водой. Сначала установим конец трубки В на уровне жидкости в сосуде А. В этом случае поверхность воды в трубке В, как и в сосуде А, является плоской (рис. 7.22, а). Так как вода в обоих сосудах находится на одном горизонтальном уровне, то давление непосредственно под плоской поверхностью жидкости в обоих сосудах одинаково и равно атмосферному.
Станем медленно опускать трубку В. Мы заметим, что поверхность воды в ней приобрела выпуклую сферическую форму (рис. 7.22, б). Теперь вода в сосуде А и трубке В находится не на одном уровне. Давление воды в сосуде А на уровне конца трубки В больше атмосферного на величину ρgh , где ρ - плотность воды, h - разность уровней воды в сосудах А и В. Так как жидкость в сообщающихся сосудах А и В находится в равновесии, то у конца В непосредственно под выпуклой поверхностью давление тоже больше атмосферного.
Продолжим опыт, осторожно опуская трубку В еще ниже. Вследствие этого кривизна поверхности воды в трубке В увеличится (радиус сферической поверхности воды уменьшится). Увеличится и разность уровней воды в сосуде А и трубке В. Это значит, что добавочное давление под выпуклой поверхностью жидкости тем больше, чем меньше радиус кривизны этой поверхности.
Если конец трубки В поднять выше уровня воды в сосуде А (рис. 7.22, в), то поверхность воды в трубке В станет вогнутой (вода смачивает стекло) и уровень воды в трубке В будет выше уровня воды в сосуде А. А это означает, что под искривленной (вогнутой) поверхностью воды в трубке В давление меньше атмосферного.
Отсюда следует вывод: давление непосредственно под выпуклой поверхностью жидкости больше давления под плоской поверхностью жидкости, а давление под вогнутой поверхностью жидкости меньше давления под плоской поверхностью.
