Προσρόφηση μορίων επιφανειοδραστικών στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού

2023-03-11 00:01:02

Τα μόρια τασιενεργού απορροφώνται στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού. Το Σχήμα 7 είναι ένα σχηματικό διάγραμμα μορίων τασιενεργού στη διαδικασία προσρόφησης. Όταν η συγκέντρωση είναι πολύ αραιή, η ποσότητα προσρόφησης είναι μικρή, τα μόρια που προσροφούνται στην επιφάνεια είναι λιγότερα και μπορούν να βρίσκονται επίπεδα στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού. Καθώς η συγκέντρωση αυξάνεται, σε μεσαίες συγκεντρώσεις, ο προσανατολισμός των επιφανειακών προσροφημένων μορίων στην επιφάνεια του διαλύματος έχει μεγαλύτερη τυχαιότητα και υπάρχουν τρεις προσανατολισμοί: επίπεδη, λοξή και όρθια. Όταν η συγκέντρωση συνεχίζει να αυξάνεται σε κορεσμένη προσρόφηση, τα προσροφημένα μόρια της επιφάνειας κινούνται σταδιακά πιο κοντά στη διεπιφάνεια, η υδρόφοβη ομάδα δείχνει προς την αέρια φάση και η υδρόφιλη ομάδα δείχνει προς τη φάση όγκου για να σχηματίσει μια σχετικά σφιχτή κατευθυντική διάταξη σε όρθια κατάσταση. Συνεχίστε να αυξάνετε τη συγκέντρωση σε υψηλή συγκέντρωση. Εάν η συγκέντρωση του διαλύματος τασιενεργού είναι πολύ υψηλή, η επίδραση του δεσμού υδρογόνου με τα μόρια του νερού θα εξασθενήσει, η κινητήρια δύναμη για το σχηματισμό ένυδρου θα μειωθεί και ο ρυθμός σχηματισμού ένυδρου θα μειωθεί. Ταυτόχρονα, εάν η συγκέντρωση είναι πολύ υψηλή, ένας μεγάλος αριθμός μορίων επιφανειοδραστικής ουσίας θα συγκεντρωθεί στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού στο αρχικό στάδιο της πυρήνωσης, γεγονός που εμποδίζει τον περαιτέρω σχηματισμό ένυδρων αλάτων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχει μια μικρή περίοδος επαγωγής στο αρχικό στάδιο σε συστήματα υψηλής συγκέντρωσης. .

Όταν επιτευχθεί η συγκέντρωση κορεσμένης προσρόφησης, η διεπιφανειακή τάση του στρώματος διεπαφής αερίου-υγρού μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά, έτσι ώστε τα μόρια αερίου να εισέλθουν γρήγορα στο στρώμα διεπαφής και να φτάσουν σε κορεσμό για να σχηματίσουν φυσαλίδες και να σχηματίσουν πυρήνες ένυδρου κρυστάλλου με μόρια νερού στο στρώμα διεπαφής. Κάτω από τη δράση των μορίων του νερού και των μορίων αερίου, ένα λεπτό στρώμα ένυδρου αρχίζει να σχηματίζεται στην επιφάνεια του κρυσταλλικού πυρήνα, προσθέτοντας έτσι δύο διεπαφές: διεπαφή αερίου-ένυδρου και διεπαφή ένυδρου-νερού. Όταν η διεπιφανειακή τάση ελαχιστοποιείται, τα μόρια τασιενεργού σχηματίζουν μικκύλια σε διάλυμα. Τα μικκύλια των επιφανειοδραστικών μορίων μακράς αλυσίδας άνθρακα έχουν περισσότερα συσσωματώματα και τα σχηματισμένα μικκύλια είναι μεγαλύτερα. Αυτά τα μόρια ενώνουν τις υδρόφοβες ομάδες και οι υδρόφιλες ομάδες δείχνουν προς τα έξω για να σχηματίσουν μια σφαίρα. Το μικκυλιακό μοντέλο φαίνεται στο σχήμα.

Τα μόρια του νερού στο διάλυμα συνδυάζονται με τις υδρόφιλες ομάδες που σχηματίζουν τη σφαιρική επιφάνεια και τα μόρια του αερίου τυλίγονται στην κοιλότητα, η οποία παίζει καλό ρόλο στη διαλυτοποίηση. Καθώς τα μόρια τασιενεργού μετακινούνται στη διεπιφάνεια αερίου-ένυδρου και έρχονται σε επαφή με μόρια αερίου, η περιοχή επαφής αερίου-υγρού αυξάνεται, αυξάνοντας έτσι τον ρυθμό ανάπτυξης των ένυδρων αλάτων. Όταν το μήκος της ανθρακικής αλυσίδας των μορίων του επιφανειοδραστικού είναι μικρό, ο αριθμός των συσσωματωμάτων μικκυλίων είναι μικρός και δεν μπορούν να σχηματιστούν σφαιρικά μικκύλια και η επαφή μεταξύ μορίων νερού και μορίων αερίου δεν μπορεί να προωθηθεί αποτελεσματικά.

Αυτή τη στιγμή, η συγκέντρωση του διαλύματος είναι μόνο η συγκέντρωση κορεσμένης προσρόφησης και τα προσροφημένα μόρια διατάσσονται στη διεπιφάνεια σε μια σχετικά συμπαγή όρθια κατάσταση, σχηματίζοντας ένα πυκνό μονομοριακό φιλμ στην επιφάνεια του υγρού, έτσι ώστε οι ένυδρες ρίζες να μπορούν να σχηματιστούν μόνο στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού. . Με τη σταδιακή αύξηση της ένυδρης ένωσης στη διεπιφάνεια, θα παίξει ένα ρόλο «ακινητοποίησης», εμποδίζοντας περαιτέρω μεταφορά μάζας και μεταφορά θερμότητας μεταξύ μορίων αερίου μεθανίου και μορίων νερού, έτσι ώστε ο ρυθμός σχηματισμού ένυδρου άλατος να μειώνεται σταδιακά μέχρι να σταματήσει ο σχηματισμός.