Навигация
2.3 ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ
Для образования пены необходимо уменьшить поверхностное натяжение воды. Как известно, эта величина для воды является довольно большой. Что же такое поверхностное натяжение воды?
Поверхностное натяжение – это важнейшая характеристика поверхности раздела фаз. Оно зависит от рода жидкости и от её температуры: с повышением температуры оно уменьшается. Так называемые поверхностно-активные вещества (мыло) также уменьшают поверхностное натяжение. В случае жидкостей поверхностное натяжение рассматривают как силу, которая сокращает поверхность до минимума. А образование пены - это явление, которое противоречит силе поверхностного натяжения, потому что в этой ситуации поверхность тела (воды) увеличивается. Следовательно, для образования пены необходимо уменьшить поверхностное натяжение, используя при этом поверхностно-активные вещества.
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Тема исследования: влияние жёсткости воды на пенообразование и устойчивость пены.
Цель исследования: экспериментально рассмотреть влияние жёсткости воды на пенообразование и устойчивость пены.
Для более полного и точного ответа мы решили провести опыты при использовании поверхностно-активных веществ разного вида (анионактивных, катионактивных, неионактивных).
3.1 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для исследования мы выбрали конические колбы одинаково объёма с расчётом, что бы даже при сильном вспенивании они были заполнены не более чем на ½ объёма. Для точности эксперимента необходимо брать равные объёмы воды и к ним добавлять равные объёмы ПАВ. Для большей лёгкости и точности исследования в качестве измерителя объёма мы взяли медицинский шприц на 2 и 10 мл, а время – часы. Все измерения должны проводиться при одинаковой температуре всех веществ. Данное условие легко достигается, когда за постоянную температуру принята комнатная и все вещества продолжительное время будут находиться при этой температуре. Для исследования использовали ПАВ одинаковой концентрации. Мы использовали промысловые ПАВ, которые входят в состав обычных веществ.
3.2 ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВЫПОЛНЕНИЕ
Оборудование: конические колбы (50 мл), шприцы (2 мл и 10 мл), стеклянная палочка, линейка, часы с секундной стрелкой, образцы воды: дистилированая, кипячёная, водопроводная, вода с добавлением кальций-сульфата и натрий-карбоната; образцы ПАВ разного вида (растворы мыла, ополаскиватель белья и желатин).
Ход исследования:
1. Отмерить по 20 мл каждого из предложенных видов воды и налить их в колбы.
2. К равным объёмам воды добавить по 2 мл раствора поверхностно-активного вещества, встряхнуть.
3. Определить наблюдаемый эффект.
4. Измерить высоту пены и время исчезновение половины её объёма.
3.3 ОБРАБОТКА ИТОГОВ ОПЫТА И ВЫВОДЫ
Для опыта использовались ПАВ разных типов. В ходе опыта внимание обращалось на сравнение высоты, объёма пены и время её полураспада, а также на наличие в пенах осадка.
3.3.1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНИОНАКТИВНЫХ ПАВ
В качестве анионактивных ПАВ было взято мыло. При растворении в воде оно образует отрицательно активные ионы:
C17H35COONa С17H35-COO + Na+
Был приготовлен раствор мыла, 2 мл которого были добавлены ко всем видам воды. Полученные результаты занесены в таблицу 1.
Таблица 1. Влияние жёсткости воды на пенообразование и устойчивость пены для анионактивного ПАВ (мыла).
| Вода | |||||
| Дистиллированная | Кипячёная | Водопроводная | с добавлением кальций сульфата | с добавлением натрий карбоната | |
| H, мм | 32 | 26 | 21 | 12 | 8 |
|
| 43 | 33 | 25 | 10 | 6 |
t 1 2, минВ образцах воды с добавлением кальций - сульфата и натрий – карбоната пузырьки пены имеют большие размеры, чем у дистиллированной, кипячёной и водопроводной воды.
Объём пены отличается. В очень жесткой воде образуются хлопья белого цвета.
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.
Похожие работы
... питьевая Хрустальный колодёц-люкс 1,5л 80 000,000 Вода питьевая Хрустальный колодец-плюс 1,5л 300 000,000 Итог 2 059 500,000 Ассортимент питьевой воды, выпускаемый предприятием ОАО "Алиса" представлен 15 наименованиями, из них 13 составляют ароматизированные безалкогольные напитки и 2 наименования питьевой воды. Сроки хранения воды: - сладкая: 5-6 месяцев; - минеральная питьевая ...
... 2.8 План расположения оборудования 3. Охрана труда 3.1 Общие требования безопасности (санитарно-гигиеническая характеристика производства) Опасными моментами при работе на установке по очистке масло-шламовых сточных вод методом электрокоагуляции являются: - возможность отравления парами кислот, щелочей; - возможность ожогов кислотой, щёлочью; - возможность поражения ...
... от структуры силикатных стёкол, и способно выдерживать умеренные концентрации катионов (например, натрий до 0,1%), не увеличивая электропроводимость. Боратное стекло отвечает требованиям герметизации полупроводниковых приборов: свободно от щелочных металлов, уплотняется (спаивается) при температуре до 800С, относительно инертно и водонепроницаемо, имеет регулируемые коэффициенты температурного ...
0 комментариев