Гистерезис краевых углов избирательного смачивания в капиллярах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

ИОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И-ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукопаса ПЕНТКН Владимир Юрьевич

УДК 532.64:532.68

ГИСТЕРЕЗИС КРАЕВЫХ УГЛОВ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО СКАЧИВАНИЯ В КАПИЛЛЯРАХ

Специальность 02.00.11 - аоЕЛоидная зовяиг

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени яавдндата зашичзсгаос наук

Москва - 1991

Работа выполнена на кафедре коллоидной химии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

Научные руководители - доктор химических наук,

профессор Б.Д.Сумм доктор химических наук, профессор С.В.Горюнов Официальные оппоненты - доктор химических наук

Б.В.Келезный

кандидат технических наук А-Я.Хавкин

Ведущая организация - Ленинградский государственный

университет, кафедра коллоидной химии

Защита диссертации состоится и*.*}« 1991г.

час. на заседании специализированного Ученого совета Д 053.05.69 по химическим наукам при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: I19899 ГСП-3 Москва В-234, Ленинские горы, МГУ, химический факультет, ауд. ,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке химического факультета МГУ им. Ы.В.Ломоносова.

Автореферат разослан " М " __1991г.

Ученый секретарь специализированного '

совета, кандидат химических наук 1 В.Н.Матвеенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Термодинамическая и кинетическая теории скачивания разработаны в основном применительно к системам твердое тело/жидкость/газ. В значительно меньшей степени это относится к условиям избирательного смачивания. Именно в системах твердое тело/жидкость/жидкость наиболее ярко проявляется гистерезис краевых углов смачивания, под которым понимается способность жидкости иметь при контакте с твердым телом несколько устойчивых (метастабильных) статических краевых углов, отличных от термодинамически равновесного значения. Весьма удобным для изучения статики избирательного смачивания является метод капиллярного поднятия, дающий широкие возможности варьирования различных физико-химических параметров, влияющих на установление равновесного состояния системы. Однако, та:ше исследования практически отсутствуют. Остаются недостаточно изученными причины гистерезиса краевых углов избирательного смачивания, а также динамика межфазного мениска жидкость/жидкость при капиллярном вытеснении. В связи с этим изучение статических и кинетических закономерностей избирательного смачивания в капиллярах и влияния на этот процесс различных физико-химических факторов представляет собой актуальную проблему коллоидной химии.

Цель работы. Изучить гистерезис краевых углов избирательного смачивания в капиллярах; выявить закономерности установления равновесия при капиллярном поднятии двух несмешивающих-ся жидкостей и определить факторы, влияющие на этот процесс.

Научная новизна. Впервые методом капиллярного поднятия изучен гистерезис краевых углов избирательного смачивания в системах предельные углеводороды/вода и показано, что в гидрофильных капиллярах для одной и той же системы он может превышать 80°. Установлено, что краевые углы зависят как от параметров, входящих в классическое уравнение Жюрена, так и от ряда других физико-химических факторов.

На основании представлений о силах, действугацих на периметре смачивания, и релаксационной модели растекания разработан подход к объяснению полученных закономерностей. Предложен способ сопоставления результатов статических и кинетических исследований капиллярного вытеснения в условиях избирательного смачивания и показано, что важнейшими характеристиками

этого процесса являются сила сопротивления перемещению линии трехфазного контакта и соотношение вязкостей вытесняемой и вытесняющей жидкостей.

Практическая значимость работы. Изучение избирательного смачивания имеет важное прикладное значение для проблем пропитки, моющего действия, а также ряда других, ло в первую очередь оно необходимо для повышения нефтеотдачи пластов. В сложных природных и технологических системах при повышенной температуре, дополнительном давлении, наличии в жидкостях разнообразных примесей и поверхностно-активных веществ гистерезисные явления на границах раздела фаз оказывают сильное влияние на капиллярную пропитку порового пространства, закупорку пор, поведение пузырьков газа в среде вытесняемой или вытесняющей жидкостей, скорость и эффективность вытеснения и т.д. Непосредственно изучить эти явления в естественных условиях весьма затруднительно или невозможно. Поэтому исследование статических и кинетических закономерностей избирательного смачивания на простых моделях, какими служат капилляры, выявление физико-хи-кических факторов, влияющих на этот процесс и определяющих гистерезис краевых углов, необходимо для понимания механизма избирательного смачивания и разработки эффективных методов управления им при нефтевытеснении, капиллярной пропитке и т.д^

Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на У1 Всесоюзной конференции по ПАВ и сырью для их производства (Волгодонск, 1984г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития работ в области создания и опытно-промышленных испытаний композиций ПАВ для повышения нефтеотдачи пластов" (Казань, 1986г.), на У Международной конференции по коллоидной химии (ВНР, Балатонфюрвд, 1988г.), на УП Всесоюзной коррекции Поверхностно-активные вещества и сырье для их производства" (Шебекино, 1988г.), II Всесоюзном совещании по приборостроению в области коллоидной химии и физико-химической механики (Яремча, 1990г.).

Публикации. Основное содержание работы изложено в восьин публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора (глава I), экспериментальной части (главы 2-5), выводов н списка цитированной литература (/¿0 ссылки), содержит страницу машинописного текста, 35~ рисунков, У2 таблиц и 2. приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность проблемы, дано определение гистерезиса смачивания и отмечено, что причины этого явления в системах твердое тело/жидкость/жидкость изучены недостаточно. Сформулирована цель работы, показана важная роль гистерезисных явлений в природных и технологических процессах и дана краткая характеристика научной и практической ценности работы.

В ГЛАВЕ I дается анализ литературных данных о статических и кинетических закономерностях избирательного смачивания и капиллярного вытеснения. Отмечается заметное расхождение экспериментальных значений краевых углов избирательного смачивания, полученных разными авторами; проанализированы теоретические подходы к описанию гистерезисных явлений на линии трехфазного контакта. Подчеркивается, что термодинамическая и кинетическая теории избирательного смачивания разработаны в значительно меньшей степени, чем для систем твердое тело/жидкость/газ. Показано заметное преобладание экспериментальных исследований кинетики вытеснения одной жидкости другой, в то время как статика избирательного смачивания и факторы, влияющие -на краевые углы, изучены мало. Указывается, что метод капиллярного поднятия для таких исследований не применялся вообще.

ГЛАВА Z посвящена описанию объектов исследования, метода капиллярного поднятия в условиях избирательного смачивания и полученных экспериментальных результатов.

Объекты исследования: вытесняемые жидкости (I) - н-аяка-ны (от октана до пентадекана) и медицинское вазелиновое масло; вытесняющие жидкости (2) - дистиллированная вода и глицерин (таблица I); стеклянные капиллярные трубки марки С52-1 с внутренним радиусом Г = 0,28±0,02 мм, а также капилляры, гид-рофобнзированные в парах диметилдихлорсилана. В горизонтально расположенный капилляр длиной ~ 15 см микрошприцем вводили дозированный объем жидкости (I), после чего закрепляли его вертикально я приводили в контакт с жидкостью (2) в кювете. Длина £ столбика жидкости (I) варьировалась от 0,2 до 3,0 см. Зысоту К капиллярного поднятия жидкости (2) измеряли катетометром КМ-б, Количество экспериментов на точку составляло от 15 до 30. Все опыты проводились при температуре 18-21°С.

Таблица I.

Свойства изучавшихся жидкостей

Йидкости Плотность Вязкость Поверхн.натяжение,

г/ См 7 мПа-с на границе с воздухом ¿1 , мН/м

октан 0,70 0,5 21,8

нонан 0,72 0,7 23,0

декан 0,73 0,9 23,9

увдекан 0,74 1.2 24,8

додекан 0,75 1,5 25,4

тридекан 0,76 1.9 26,1

пентадекан 0,77 2,8 27,2

вазелиновое масло 0,80 125 30,0

вода 1.0 1,0 72,8

глицерин (4$ воды) 1,26 386 62,5

Для расчета краевых углов избирательного смачивания предложено модифицированное уравнение йюрена:

где д - ускорение свободного падения, - краевой угол жидкости (I), рассчитанный по капиллярному поднятию при вытеснении воздуха, - межфаэное натяжение на границе жидкость/ жидкость (с погрешностью 5>6 для изученных систем углеводород/ вода 612%50 мН/м).

Обнаружено, что высоты капиллярного поднятия К убывают с ростом длины £ столбика вытесняемой -идкости (рисЛ). Полученные зависимости &) по характеру их формы и по степени отклонения от линейности позволяют разделить исследованные система на две группы: а) октан/вода - ундекан/вода и додекак/ глицерин; б) додекак/вода - пентадекан/вода и вазелиновое масло/вода.

Краевые углы натекания рассчитанные по (I), приведены в таблице 2. Только для системы октан/вода углы ма~ хь», слабо зависят от длины 6 и близки х измерениям краевых углов, полученным методом сидящей капли. Для всех остальных систем значения велики, сильно зависят от & и их гисте-ре&ис ¿012 = ~ Достигает 29-31°.

Рис Л.

Зависимость высоты капиллярного подштш вода К от джиги Ь столбика вытемшеиого углеводорода: I - октан, 2 - нонан, 3 - декан, 4 - укдепзн, 5 - снстека додексн/глицеркн, б -дсдзкан, 7 - трядекан, 8 - пентадег.ан, 9 - вазелиновое гхасдо. Радиус капилляров Г = 0,28 км;

Таблица 2.

Краевые углы избирательного смачивания 9^(градусы), рассчитанные по уравнении (I) (радиус капилляров Г= 0,28 мм).

Углеводороды/ длина столбика жидкости (I) в , см

кода

0,2 0,5 1,0 1.5 2,0 2,5 3,0

октан II 3 9 II 17 15 17

иокан 31 33 40 39 38 37 46

декан 30 39 46 46 47 53 55

уицекан 56 64 • 60 63 75 76 77

додекан 31 39 44 55 55 62 58

тридекаи 44 58 65 63 67 66 68

пентадеяан 53 59 73 73 •75 73 72

вазелин, масло 78 82 81 85 87 87 82

додокак/глицерии 51 60 62 79 74 80 -

В условиях формирования углов оттекания зависимости от длины В не обнаружено - для системы додекан/вода ®¡2 а гистерезис углов натекания и оттекания при £ »2,5 см составляет 37°. Установлено также, что предварительное формирование мениска жидкость/жидкость практически не сказывается на значениях статических углов натекания

В капиллярах, гидрофобизированных в парах диметилдихлор-силана, наблюдалось вытеснение углеводородом столбиков воды длиной б только до 0,5 см, что не достаточно для детального описания зависимости К(В ) и гистерезиса краевых углов в таких системах. Расчетные значения ©^ Дм системы вода/ пентадекан при 6 =0,05, 0,3 и 0,5 см составили приблизительно 123°, что заметно больше, чем у капли воды на парафине.

Приведенные результаты показывают, что наблюдаемое в условиях избирательного смачивания капиллярное равновесие является метастабильным, а статические значения углов зависят от того, каким образом достигается это равновесие. Краевые углы 0^ различаются в ряду исследованных углеводородов и зависят от длины £ столбика вытесняемой жидкости. На основании этих данных можно предположить, что гистерезис углов 012 обусловлен процессами, происходящими на линии трехфазного контакта (ЛГК).

В ГЛАВЕ 3 предложено объяснение полученных результатов на основании представлений о силах, действующих на периметре смачивания, и рассмотрено влияние ряда факторов на параметры капиллярного поднятия.

Для объяснения полученных зависимостей О^б ) и гистерезиса краевых углов 0 ^ использованы представления П.А.Ре-бнвдера о силах, действующих на ЛТК. Эти представления требуют учета двихущей силы растекания £дв , где и 6(4;) - термодинамически равновесный и динамический (т.е. зависящий от времени Ь ) краевые углы смачивания для данной системы, и силы сопротивления ("трения") У (мН), препятствующей смещению ЛТК. В этом случав уравнение (I) можно преобразовать к виду:

=V ^ (2)

и при (©¡й^)

41а = г*г^л-(соье4\-«лв41) (3),

как и следует из определения этой силы по П.А.Ребиндеру. Физический смысл такого рассмотрения заключается в том, что описываемый процесс капиллярного поднятия определяется не только капиллярными давлениями на менисках воздух/углеводород и углеводород/вода и суммарным весом столбиков вытесняемой и вытесняющей жидкостей, но и силами, действующими на периметре смачивания. В отличке от уравнения (I), уравнение Х2) позволяет сделать два вывода: I) суммарная движущая сила капиллярного поднятия есть величина постоянная, зависящая от термодинамически равновесного краевого угла 0° для данной системы; 2) установление метастабильного равновесия, при котором углы 0 ^ могут существенно отличаться от зависит ог сшш

Силу У" |2 можно считать кинетическим затруднением про, цесса капиллярного поднятия и выделяются две группы определяющих ее физико-химических факторов, имеющих: а) адгезионную и б) вязкостную природу (см. Главу 4).

Действие факторов первой группы пропорционально площади адгезионного контакта жидкости (I) со стенками капилляра 5 = » 2Хг£ и времени этого контакта до начала процесса вытеснения т.е. ~2Кг6.Уа, где " Райо,га адгезии углеводородной жидкости к стеклу.

Показано, что с увеличением радиуса капилляра Г от 0,28 до 0,66 мм сила 4^12 возрастает примерно до (П-12)-10'^ мН и практически перестает зависеть от С. Углы 012 при этом увеличиваются на 25-40°.

Также к росту углов 0 ^ на 10-14° и возрастанию силы У£2 приводит увеличение времени предварительного контакта углеводорода со стеклом с I мин. до 2 час. Этот результат можно объяснить образованием у твердой поверхности нескольких упорядоченных молекулярных слоев углеводородной жидкости, что увеличивает затраты на ее деадгезию (см., например, работы ?1пй1епвйг; 1ягае1асЪУШ.).

Чтобы экспериментально доказать существование силы сопротивления на периметре смачивания как силы, аналогичной трению покоя, и определить ее критическое значение, при котором статические углы максимально отличаются от термодинамически равновесных для данной системы, было изучено влияние дополнительной внешней силы на капиллярное поднятие в условиях избирательного смачивания. С этой целью исследовалась зависимость высоты капиллярного поднятия К в системе додекак/вода

от глубины погружения У капилляров в воду, что позволяло в одном опыте набладать несколько последовательно устанавливавшихся состояний равновесия (рис.2а). Показано, что при увеличении •глубин» погружения ¥ от 0,2 до 2,0 см изкфазный мениск не смещается вверх по капилляру и его расстояние (Ь + V) от торца трубки остается практически постоянным. При этом кекфаз-ный мениск находится ниже уровня воды в кювете (кроме случая £=0,2 см) и меняет знак своей кривизны: расчетные значения ®12 Достигают 102°. Дальнейшее погружение приводит к сдвигу мениска додехан/вода и постепенному возрастания высоты капиллярного поднятия К, а затем К перестает зависеть от глубины У. В интервале значений У, когда Ь=с.оп$£, расчет по уравнению (I) для £=0,2 см соответствует случаю полного растекания (с©£0£2 ^1), а для остальных длин С углы #27°. Отмечено, что для одной и той кв системы гистерезис углов £) ^ в зависимости от глубины погружения V" моает прэвызать 80°.

Данные по влиянию радиуса капилляра Г и времени контакта ^ углеводорода со стеклом на силу сопротивления У^р и, в первую очередь, характер зависимости (рцс'2б) по-

зволяю* сделать вывод о существовании силового барьера 25(11-12) -Ю-^ ыН, преодоление которого дает возможность системе достичь состояния, близкого к термодинамически равновесному.

В ГЛАВЕ 4 проведен анализ полученных результатов на основе релаксационной ыодела растекания и рассмотрено слияние соотношения вяэяостей вытесняемой и ватеснляцей шадяостей на ка-шаллярное поднятие.

Известно, что кинетика смачивания удовлетворительно описывается уравнением релаксационного типа а - , где X - период релаксации. В прздподож-лал о той, что прн капиллярном поднятии в условиях избирательного сиачявзнш изменение 0от исходного зиачгшш до теруодкзаыичэски равновесного такхе иожно списать эяспошнцяалъиой функцяай, уравнз-1ие (2) било праобраэоэаг.о и Е-лду:

. Г * *~*|7~/ & (4) •

гдэ И н и - висоты поднятая води и углэзодород^ пря вытсе-иэюш воздуха, - васота подия?«У1 воды в условиях избнра--тодыгого саачипашш пря Тх- Ч^-О, <Я » бсйразуор^йЛ пара-

Sasacîr.îos'îb ямгста хаплхораого подожка поди H (а) а сала ссирстазлзшя яврочозсшго лшт трэхфл.зного яситакта Tjg о? глубнк» погруаагля Y капячдчроз з воду для сясгаш додс» I - 6=0,2; 2 - 2-1,5; 3 - 2-2,0; 4 - £»3,0 ca.

'оделяемый из релаксационного уравнения:

r-q_ cose^-cotM*). Ja»JU)_ Г I

метр, определяемый нэ релаксационного уравнения:

где ивдексы "н" и "к" - обозначают начальный и конечный моменты времени.

Зависимость высот капиллярного поднятия К от расчетного параметра О представляет собой кривую (рис.За), сходную с кинетическими зависимостями h(t) (см- Mumley, Radke, Williame) и перемещения мекфазного мениска ЭС( t) при вытеснении из горизонтальных капилляров (см. Главу 5, кривая I на рис.5). Таким образом, предложенный подход, основанный на привлечении кинетических представлений об изменении краевых углов к объяснению статических закономерностей капиллярного поднятия в условиях избирательного смачивания, позволяет описать исходные результаты

в системах н-алканы/вода одной обобщенной

зависимостью.

Более общий подход к сравнению статических и кинетических результатов возможен, если ввести соотношение tjjf/ijgK (рис.36). В проведенных опытах изменение этого соотношения определялось значениями трех параметров tyj, € и h; тем не менее экспериментальные точки для изученных систем удовлетворительно ложатся на одну кривую. В кинетических исследованиях, где переменной в соотношении является высота под-

нятия жидкости (2) h (или X - обозначение длины столбика жидкости (2) при вытеснении из горизонтальных капилляров), для каждого момента времени "Ь также можно рассчитать величину fyjf/tygh. Такие расчеты даит хорошее согласие с представленной зависимостью.

Рассмотрено влияние на высоту капиллярного поднятия К отношения вязкостей вытесняемой и вытесняющей жидкостей, tyj/fyj* Показано, что для одного и того не значения длины t столбика жидкости (I) высота h =C0nst при (система додекан/глнцерин) и Нгшболее заметные изменения высот К в зависимости от Ijj/ наблюдаются в интервале значений этого соотношения от 0,5 (октан/вода) до 2,8 (пентаде-кан/вода), причем минимальная высота К и максимальное отклонение от линейности кривых К(6 ) соответствуют системе унде-кан/.вода ( 2=1,2), в которой вязкость жидкости (I) близка вязкости жидкости (2).

нии н-ахканов из стеклянных трубок (Г »0,28 од) от: а) параметра ; б) соотношения /^¿К (пояснения в тексте). Де-кан(4)» ундекан(И), додекан(6), тридеяан(Д), пентадеканйЭ).

Для объяснения различия полученных зависимостей К(С ) в системах октан/вода - додекан/глицерин и додекан/вода - вазелиновое масло/вода (см. рис.1) на основании анализа уравнения кинетики капиллярного поднятия в условиях избирательного смачивания предложен критерий + > учитываю-

щий соотношение вязкостой и плотностей вытесняемой и вытесняющей жидкостей. Зависимость силы сопротивления на ЛТК от ^(рис.4) показывает, что капиллярное поднятие в изученных системах описывается несимметричной функцией и поэтому действительно подчиняется разным закономерностям. При этом переход от одной группы систем к другой происходит в том случае, когда Щг-ЪМЧг- 'ЧгМЦг-

ГЛАВА 5 посвящена изучению динамики ыэкфазного мениска иидкость/кидкость при вытеснении углеводородов водой и растворами поверхностно-активных веществ из горизонтальных стеклянных трубок под действием только капиллярных сил.

С целью проверки слияния вязкостного фактора на дннгишку ¡¿зжфазного мениска жидкость/жидкость про по доны эксперименты по вытеекзнию вазелинового касла и ого скасой с н--дека-ноы водой кз'горизонтальных стоклящшх капилляров (Г =0,28 км). Зги эксперименты выявили с поморю инкрофотосъсжи следующие особенности: I) в течение всего процесса не происходит кнвор-сии межфазного мениска - он остается выгнута* в сторону масла; 2) также в течение всего процесса наблюдается неравномерная деформация этого мениска с отрывом и перекащенкск капель воды внутрь столбика углеводородной жидкости. Наиболее интенсивное каплеобразованке происходит при значениях длины штесняеиого стслбкка€<4 си.

Для описания деформации мениска масло/вода поюшо учета сил, действующих на ЛТК, предложен гидродинамический критерий • нестабильности межфаэной границы ( осковашш

анализа собственных и литературных данных выявлено, что деформация мениска возникает в тех случаях, когда значенао этого критерия лежит в интервале от 4 до 6, что соответствует интервалу значений соотношения ^д/^ от 2,8 до 4,6. Такой рз-зультат коррелирует с приведенной в Главе 4 зависимостью К от Ч1/12 и Даннши Других исследователей (см. Еетвина; Кии1еу).

Для изучения влияния ПАВ были использованы вещества трех классов: цетилтриметилакмоний бромистый (1ХГАБ), додецкдсульфат натрия (ДДСН), а также Тритон Х-100 и ОП-Ю; концентрации

Зависимость силы сопротивления на линии трехфазного контакта

от параметра при капиллярном поднятии в системах

-н-алканы/вода (радиус трубок Г =0,28 мм): I - октан, 2 - но-нан, 3 - декан, 4 - ундекан, 5 - додекан, трвдекан и пентаде-кан (О, & и О, соответственно).

(С) растворов - меньше, вблизи и выше ККМ.

При вытеснении вазелинового масла практически для всех концентраций С растворов изученных ПАВ наблюдались такие же деформации межфазной границы, как и при вытеснении водой. В случае растворов ЦГАБ при С >ККМ происходил прорыв "языка" раствора по оси капилляра через столбик масла, которое оставалось на стенках в виде толстой пленки (толщина этой плешей Дз й Г/4).

При вытеснении додекана нестабильность межфаэногб мениска наблюдалась лишь на начальном участке трубки ОС < С. Использовавшиеся ПАВ в данном интервале концентраций не ускоряли вытеснение по сравнению с чистой водой, а в ряде случаев существенно его замедляли (рис.5). Это объяснено тем, что адсорбция ПАВ на границе жидкость/жидкость уменьшает движущую силу процесса капиллярного вытеснения из-за снижения кроме того, реологические свойства адсорбционного слоя затрудняют инверсию межфазного мениска, создавая дополнительный фактор его.динамической нестабильности.

Рис.5.

Зависимость перемещения X межфазного мениска от времени *Ь при вытеснении додекана =2 см) из горизонтальных капилляров (Г =0,28 км) дистиллированной водой (I) и водными растворами ПАВ: (2) - додецнлсульфат натрия, С =10-.^ М; (3) - це-тилтриметиламмоний бромистый, С =10 М; (4) - то же, С = М.

Таким образом, с изложенных выше позиций адсорбция ПАВ вызывает как дополнительное гидродинамическое возмущение, так и изменение условий на периметре смачивания.

вывода

I. Впервые методом капиллярного поднятия проведено систематическое исследование гистерезиса статических краевых углов избирательного смачивания в системах предельные углеводороды/вода и показано, что эти углы зависят как от параметров, входящих в классическое уравнение Ксрена, так и от ряда других физико-химических факторов. Таким образом, углы 0 ^ опи_

сывают, как правило, не термодинамическое, а метастабильное равновесие системы.

2. Установлено, что гистерезис статических краевых углов

в системах гидрофильный стеклянный капилляр/н-алкан/вода зависит от следующих факторов: I) длины столбика вытесняемого углеводорода; 2) условий проведения эксперимента (натекание и оттекание); 3) радиуса капиллярной трубки; 4) времени предварительного контакта углеводорода со стенками капилляра; 5) глубины погружения капилляров в воду. Показано, что для одной и той же системы гистерезис углов (?|о может превышать 80°.

3. На основании представлений П.А.Ребивдера о силах, действующих на периметре смачивания, предложен подход, связывающий гистерезис углов с силой сопротивления перемещению линии трехфазного контакта Определен силовой барьер Я «(11-12). 10"^, преодоление которого позволяет системе достичь состояния, близкого к термодинамически равновесному.

4. Исходя из релаксационной модели растекания разработана схема, позволяющая описать исходные полученные результаты по капиллярному поднятию в Системах н-алканы/вода одной обобщенной зависимостью. Предложен способ сравнения результатов статических и кинетических исследований капиллярного вытеснения в условиях избирательного смачивания, основанный на сопоставлении параметров высоты капиллярного поднятия, соотношения вязких сопротивлений столбиков вытесняемой и вытесняющей жидкостей и времени.

5. Предложен критерий, учитывающий соотношение вязкостей и плотностей вытесняемой и вытесняющей жидкостей, и показано, что обнаруженное различие закономерностей капиллярного поднятия в изученных системах определяется знаком и величиной этого критерия.

6. Обнаружена потеря устойчивости мзжфаэного мениска жидкость/ жидкость при вытеснении углеводородов водой и растворами ПАВ из горизонтальных стеклянных трубок под действием только капиллярных сил. Выявлены факторы (соотношение вязкостей, концентрация ПАВ, сопротивление на периметре смачивания), влияющие на динамическую нестабильность межфазкого мениска.

7. Изучены кинетические закономерности вытеснения углеводородов из горизонтальных стеклянных капилляров растворами ПАВ (катионактивного, анионактивного и неионогенных) в широком

интервале концентраций. Во всех исследованных системах в зависимости от концентрации ПАВ скорость процесса по сравнению с вытеснением водой либо уменьшается, либо остается прежней.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Пентин B.C., Горюнов D.B., Деныцикова Г.И., Сумм В.Д. Капиллярный подъем в системах предельные углеводороды-вода-стекло // Коллоидн.ж. 1986. Т.48. №2. С.289-294.

2. Соболева O.A., Горюнов D.B., Пентин B.D., Сумм Б.Д. Факторы, влияющие на краевые углы избирательного смачивания // Вестник МГУ. Сер.2. Химия. 1986. Т.27. №4. С.424-428.

3. Пентин В.Ю., Деныцикова Г.И., Горюнов Ю.В., Сумм Б.Д. Вытеснение додекана растворами ПАВ из стеклянных капилляров // Вестник МГУ. Сер.2. Химия. 1988. Т.29. »3. С.300-303.

4. Пентин B.D., Деныцикова Г.И., Соболева O.A. Влияние ПАВ на статические и динамические углы при избирательном смачивании // Тезисы докл. УН Всесоюзной конференции "Поверхностно-активные вещества и сырье для их производства". Физико-химические свойства и применение ПАВ (часть 2) г.Шебекино. 1388. С.481.

5. Pentin V.Yu., Soboleva O.A., Denshchikowi G.I. Capillary rise in liquid/liquid/glae* systems // Proceeding оi the 5-th Conference on Colloid Chemistry in memorial E.Wo-liram. li.Eötvöa University. Budapest. 1990. P.354-357.

6. Пентин B.D., Горюнов Ю.В., Сумм Б.Д. Вытеснение предельных углеводородов водой с гидрофильной поверхности // В сб. Поверхностные пленки воды в дисперсных структурах. Из-во Моск. ун-та. 1988. C.I00-I09.

7. Пентин B.D., Деныцикова Г.И., Горюнов D.B. Вытеснение предельных углеводородов из стеклянных капилляров растворами .. ПАВ // Тез. докл. У1 Всес. конф. по ПАВ и сырью для их производства. г.Волгодонск. 1984. С.244.

8. Пентин B.D., Соболева O.A., Сумм Б.Д. Капиллярный метод измерения краевых углов избирательного смачивания // Тез. докладов на II Всес. совещании по приборостроению в области коллоидной химии и физико-химической механики. г.йремча Ива-но-Франковской обл. 14-17 мая 1990г. С.41-42.