КОНКУРЕНТНАЯ АДСОРБЦИЯ: РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ЯВЛЕНИЯ

КОНКУРЕНТНАЯ АДСОРБЦИЯ: РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ЯВЛЕНИЯ. Техническое использование поверхностно-активных веществ предполагает одновременное применение более одного ПАВ, поэтому изучение конкурентной адсорбции двух ПАВ представляет большой интерес. Рассмотрим два наглядных примера конкурентной адсорбции. 3.1 СМЕСИ АНИОННЫХ И КАТИОННЫХ ПАВ Интуитивно можно предсказать, что при смешении анионного и катионного ПАВ будет выпадать осадок вследствие электростатического притяжения между компонентами, в результате чего образуется нерастворимый комплекс.

Это предположение справедливо только для очень высоких концентраций поверхностно-активных веществ. При более низких концентрациях ПАВ, особенно если последние имеют короткие неполярные цепи, оба компонента могут одновременно находится в растворе. Адсорбция из смеси анионных и катионных ПАВ происходит таким образом, что на поверхности находятся эквимолярные количества каждого ПАВ. Однако относительная гидрофобность ПАВ также играет важную роль в процессе адсорбции. Дзета-потенциалы измерены при KKM смеси, т.е. можно с уверенностью считать, что поверхность частиц насыщена смесью ПАВ. Смесь ПАВ Cs - и Cs+ демонстрирует ожидаемое поведение, т.е. дзета-потенциал частиц латекса равен нулю при соотношении концентраций ПАВ 50: 50. Избыток одного из ПАВ создает поверхностный заряд, при этом регистрируется дзета-потенциал соответствующего знака.

Смеси ПАВ Cg" и C+ или Cn и Cg+ характеризуются совершенно другими свойствами. Нулевой дзета-потенциал достигается при соотношении компонентов в смеси 90: 10, причем более гидрофильное ПАВ должно присутствовать в смеси в избытке.

Это показывает, насколько гидрофобность ПАВ важна для его адсорбции независимо от электростатического притяжения между полярными группами разных ПАВ, стремящегося обеспечить эквимолярный состав ПАВ на поверхности.

Следовательно, при адсорбции гидрофобные взаимодействия превалируют над электростатическими; таким образом, свойства раствора ПАВ определяют адсорбцию. Рис.16. Дзета-потенциал латексных частиц в присутствии смеси анионного и катионного ПАВ с углеводородными радикалами различной длины. 3.2 СМЕСИ АНИОННЫХ И НЕИОННЫХ ПАВ Смеси анионных и неионных ПАВ находят широкое применение в технике, поскольку они обеспечивают надежную стабилизацию дисперсий, обусловливая при адсорбции на поверхности частиц и электростатическое, и стерическое отталкивание.

Состав адсорбционного слоя, как будет показано ниже, чрезвычайно сильно зависит от свойств растворов индивидуальных ПАВ, т.е. от их ККМ. На рис.17 приведены данные по одновременной адсорбции неионного ПАВ NP-Eio и анионного додецилсульфата натрия на поверхности частиц полистрирольного латекса. Соотношение NP-Ei о ДСН в растворе составляло 30: 70. Из рисунка видно, что неионное ПАВ находится в избытке в поверхностном слое, несмотря на то, что в растворе его концентрация намного ниже концентрации ДСН. Это свидетельствует о том, что на гидрофобной поверхности латекса преимущественно адсорбируется более гидрофобный NP-Ej о. Зависимость состава поверхностного слоя от состава раствора смеси ПАВ приведена на рис.18. Точки соответствуют данным, полученным при KKM смеси, т.е. в условиях насыщения поверхности смесью поверхностно-активных веществ.

Видно, что неионное ПАВ преимущественно адсорбируется из раствора смеси на поверхности при всех составах раствора.

Например, раствор смеси ПАВ при соотношении NP-Ei о - ДСН = 10: 90 находится в равновесии с адсорбционным слоем, в котором соотношение НС-Ею: ДСН равно 90: 10. Таким образом, совершенно ошибочно считать, оценивая состав адсорбционного слоя смеси поверхностно-активных веществ, что он соответствует составу смешанного раствора. Заметим также, что результаты, приведенные на рис.18, не зависят от природы поверхности.

Рис.18. Состав поверхностного слоя на латексных частицах в зависимости от состава смешанного раствора ПАВ, содержащего NP-Ejо и ДСН. Адсорбция на полистирольном и полибутилметакрилатном латексах. Штриховая прямая отвечает равному распределению между поверхностью и раствором; пунктирная линия - распределение, рассчитанное в предположении отсутствия взаимодействия между поверхностно-активными веществами). Сплошная линия - расчет с учетом взаимодействия между ПАВ 3.3