Устойчивость гидродисперсий в присутствии слабо-кислотных полиэлектролитов, низко- и высокомолекулярных неионогенных веществ

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 541.018 На правах рукописи

Устойчивость гидродисперсий в присутствии слабо-кислотных полиэлектролитов, низко- и высокомолекулярных неионогенных веществ

02.00.11 - Коллоидная и мембранная химия

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Боранбаев Бауржан Жарылкасынович

Республика Казахстан

Алматы,

2001 г



Работа выполнена на кафедре коллоидной химии и химической энзимологии Казахского государственного национального университета им. аль-Фараби.

Научные руководители: чл.-корр. АН ВШК, доктор химических наук, профессор МУСАБЕКОВ К.Б.

кандидат химических наук, доцент Тусупбаев Н.К.

Ведущая организация: институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан

Официальные оппоненты:

доктор технических наук., профессор Бейсенбаев О.К.

кандидат химических наук., и.о. доцента Абдиев К.Ж.

Защита диссертации состоится «18 » января 2001 году на заседании Диссертационного совета Д 14.А 01.12 в Казахском государственном национальном университете им. аль-Фараби по адресу: 480012, Алматы, ул. Карасай батыра 95а, химический факультет, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского государственного национального университета им. аль-Фараби.

Автореферат разослан " 17 " декабря 2000 г.

Ученый секретарь специализированного совета

доктор химических наук, профессор Абланова Е.Х.



Общая характеристика работы

Актуальность работы. Устойчивость дисперсных систем является центральной проблемой коллоидно-химической науки. Наибольшие успехи достигнуты в области исследования устойчивости ионно-стабилизированных систем, нашедшие выражения в физической теории устойчивости лиофобных золей Дерягина-Ландау-Фервея-Овервека (ДЛФО). Однако явления устойчивости полимерсодержащих дисперсных систем не могут быть столь изящно интерпретированы в рамках теории ДЛФО, как это успешно реализуется для ионностабилизированных систем. Это связано с чрезвычайной сложностью полимерсодержащих систем, характеризующихся обилием факторов, вносящих свой вклад в обеспечение их стабильности. Добавки полимеров, в зависимости от их природы, наличия в них различных функциональных групп, длины макромолекулярной цепи и др., а также химической природы, знака заряда коллоидных частиц, обусловливают возникновение сил взаимодействия различной природы между частицами: электростатического отталкивания, стерической защиты, гидрофобизациии частиц дисперсной фазы. В большинстве случаев проявляется совместное действие указанных факторов. Последние достижения в этом направлении связаны с разработкой полуколичественной теории Хесселинка, Врия и Овербека (ХВО), позволяющей с помощью статических методов проводить вычисление числа конформации адсорбированных макромолекул и распределения плотности сегментов в адсорбционном слое, а также способы их связывания с поверхностью в виде петель, хвостов или мостиков. На основе этих данных рассчитывают силы отталкивания между частицами, обусловленные «эффектом ограничения объема» и «осмотическим эффектом».

Новый подход к управлению устойчивостью полимерсодержащих дисперсных систем, развиваемый на кафедре колллоидной химии и химической энзимологии КазГУ им. аль-Фараби под руководством проф. К.Б.Мусабекова и его учениками (Тусупбаев Н.К. и др.) состоит в использовании ассоциатов водорастворимых полимеров (ВРП) с низко - и высокомолекулярными соединениями. Использование ассоциатов полиэлектролитов с противоположно заряженными поверхностно-активными веществами (ПАВ) и полиэлектролитами в гидродисперсиях показало перспективность этого направления.

Вместе с тем влияние композиции ВРП с неионными низко - и высокомолекулярными веществами на устойчивость гидродисперсий изучено крайне недостаточно.

В связи с этим исследование влияния комплексообразующих смесей синтетических полиэлектролитов с неионными веществами на флокуляцию и стабилизацию гидродисперсий является актуальной задачей современной коллоидно-химической науки.

Цель работы. Установление закономерностей влияния ВРП - слабых полимерных кислот, неионных полимеров и их композиции на устойчивость полистирольного латекса, гидрозоля FeO(OH). В связи с этим в настоящей работе поставлены следующие задачи:

изучение особенностей флокулирующего и стабилизирующего действия на отрицательно заряженный полистирольный латекс и положительно заряженный гидрозоль оксигидроксида железа FeO(OH) (III) неионного поверхностно-активного вещества ОС-20, неионного полимера - полиэтиленгликоля (ПЭГ), анионных полиэлектролитов - полиакриловая (ПАК), полиметакриловая (ПМАК) кислоты;

исследование адсорбции ОС - 20, ПЭГ и их ассоциатов с анионными полиэлектролитами на поверхности частиц латекса и выяснение структуры формирующихся при этом адсорбционных слоев макромолекул, их влияния на электрокинетический потенциал частиц дисперсной фазы;

исследование устойчивости отрицательно заряженного полистирольного латекса и положительно заряженного гидрозоля оксигидроксида железа (III) в присутствии смесей неионогенных веществ и анионных полиэлектролитов, ее связи со структурой адсорбционного слоя макромолекул и электроповерхностными свойствами частиц;

теоретический расчет энергии взаимодействия частиц полистирольного латекса в присутствии ОС - 20, ПЭГ, анионных полиэлектролитов и их ассоциатов на основе теории Фишера, Хесселинка, Врия и Овербека (ХВО);

теоретический расчет факторов устойчивости оксигидроксида железа FeO(OH) в присутствии электролитов различной валентности, неионных полимеров, анионных полиэлектролитов в зависимости от их концентрации;

выявление возможных областей практического использования новых композиционных флокулянтов и стабилизаторов.

Связь с планом основных работ. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Казахского государствен-ного национального университета им. аль-Фараби по теме "Полимерсодержащие дисперсные системы" (№ гос.регистрации 01.00 РК 00403), включенной в научно-техническое направление Центра физико-химических методов анализа (ЦФХМА) "Физико-химические основы создания и анализа новых материалов из минерального сырья Казахстана" (№ НТП Ф0206), входящей в программу Министерства образования и науки Республики Казахстан.

Научная новизна. Впервые систематически исследовано влияние анионных полиэлектролитов и их ассоциатов с неионогенными ПАВ и полимерами на устойчивость гидродисперсий - полистирольного латекса, гидрозоля FeO(OH). На основе измерений электрокинетических характеристик гидрозоля FeO(OH) и расчетов теоретических и экспериментальных значений фактора устойчивости дисперсии в присутствии анионных полиэлектролитов установлено, что нарушение устойчивости дисперсии происходит как за счет снижения заряда и потенциала частиц, так и вследствие образования полимерных мостиков между агрегируемыми частицами. На основе теории ХВО показана возможность количественного учета вкладов различных составляющих: энергии вандер-ваальсового притяжения, отталкивания двойных электрических слоев и отталкивания, обусловленного наличием полимерного слоя (эффекты ограничения объема и осмотические эффекты), в суммарную энергию взаимодействия частиц полистирольного латекса, в присутствии индивидуальных полимеров и их поликомплексов.

Предложены вероятные механизмы образования поликомплексов анионных полиэлектролитов с низкомолекулярным (ОС-20), и высокомолекулярным (ПЭГ) неионогенными веществами в адсорбционном слое частиц гидрозоля FeO(OH) и полистирольного латекса.

Практическая ценность работы. Выявленные закономерности флокуляции суспензии оксигидроксида железа (III) анионными полиэлектролитами и их смесями с неионогенными веществами могут быть использованы для селективной флокуляции промышленно-важных дисперсий в рудообогащении, отделении трудноосаждаемых частиц из сточных вод. Разработанная автором методика расчета энергетических параметров полимерсодержащих частиц включена в спецпрактикум для студентов, специализирующихся по коллоидной химии.

Положения, выносимые на защиту:

установление особенностей флокулирующего и стабилизирующего действия на отрицательно заряженный полистирольный латекс и положительно заряженный гидрозоль оксигидроксида железа FeO(OH) неионного поверхностно-активного вещества ОС-20, неионного полимера - полиэтиленгликоля (ПЭГ), анионных полиэлектролитов - полиакриловая (ПАК), полиметакриловая (ПМАК) кислоты;

установление закономерности адсорбции ОС - 20, ПЭГ и их ассоциатов с анионными полиэлектролитами на поверхности частиц латекса и выяснение структуры формирующихся при этом адсорбционных слоев макромолекул, их влияния на электрокинетический потенциал частиц дисперсной фазы;

выявление вероятных механизмов флокуляции и стабилизации модельной системы монодисперсного полистирольного латекса и положительно заряженного гидрозоля оксигидроксида железа (III) в присутствии неионных веществ, анионных полиэлектролитов и их ассоциатов; латекс полистирольный полимерный кислота

на основе количественного учета вкладов различных составляющих: энергий ван-дер-ваальсового притяжения, отталкивания двойных электрических слоев и отталкивания, обусловленного наличием полимерного слоя взаимодействия частиц модельных дисперсии в присутствии как индивидуальных полимеров, так и их поликомплексов показать применимость теории Фишера, Хесселинка, Врия и Овербека;

Личный вклад автора заключается в непосредственном выполнении экспериментальной части работы, составлении программы расчета на компьютере, участии в интерпретации и обобщении полученных результатов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на X Европейской конференции Коллоиды и поверхности в 1996 году 2-6 сентября в Финляндии, на .XVI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии. 25-29 мая в 1998 году в Санкт-Петербурге, на Международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике, посвященная столетию академика П.А. Ребиндера. 4-8 октября в 1998 году в Москве, на Симпозиуме ученых тюрко-язычных стран по химии высокомолекулярных соединений и композиционных материалов, проходившем 6-9 сентября 1999 г в Алматы в рамках II Беремжановского съезда по химии и химической технологии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных трудов (4 статей и 3 тезисы докладов).

Структура и обьем диссертации. Диссертация изложена на 108 страницах машинописного текста и включает введение 3 раздела, выводы, 7 таблиц, 26 рисунков, список использованных источников из 153 наименований.



Объекты исследования

В работе использованы поликарбоновые кислоты: полиакриловая (ПАК) и полиметакриловая (ПМАК), синтезированные радикальной полимеризацией, очищенные и фракционированные по известным методикам. Неионогенные полимеры - фракции полиэтиленгликоля с молекулярными массами 1,5103, 4103 и 4104, которые обозначены (ПЭГ-1), (ПЭГ-2) и (ПЭГ-3), соответственно, производства фирмы «Schuchardt» ( Германия) - использованы без дополнительной очистки, а также промышленный образец неионного поверхностно-активного вещества - ОС-2О - общая формула RO(CH2-CH2-O)nH, где n = 20, R = С16-С18, очищенный по известной методике.

В качестве гидродисперсий были использованы отрицательно заряженный монодисперсный полистирольный латекс с диаметром частиц 120 нм и положительно заряженный золь оксигидроксида железа (III) с радиусом частиц 35-45 нм, синтезированные по известным методикам. Использован также красный шлам со средним диаметром частиц 4,510-3 см, представляющий собой частицы оксида железа (III) и являющийся отходом алюминиевого производства.

Основное содержание работы

Устойчивость полистирольного латекса в присутствии ОС-20 и слабокислотных полиэлектролитов

Устойчивость латекса в присутствии полимеров и их поликомплексов оценивалась по спектрофотометрическим, вискозиметрическим, электрофоретическим данным. Как видно из рис.1, с увеличением концентрации ОС-20 оптическая плотность (D) системы сначала возрастает, из-за агрегации латексных частиц, а затем при дальнейшем росте концентрации ПАВ, несколько снижается, что свидетельствует о стабилизации системы. Адсорбция молекул ОС-20 на частицах латекса осуществляется за счет водородных связей и гидрофобных взаимодействий. Снижение устойчивости латекса может быть связано с уменьшением заряда частиц до критического значения и появлением разных по степени покрытия молекулами ОС-20 частиц, приводящих к гетерокоагуляции. За стабилизацию системы может быть ответственной гидрофилизация поверхности частиц латекса толстыми адсорбционными слоями молекулы ОС-20.

Изменение оптической плотности и приведенной вязкости латекса в присутствии ОС - 20 и смесей ОС-20 -ПМАК:

Ось абсцисс - концентрация, ось ординат - оптическая плотность и приведенная вязкость. Обозначения кривых: 1 - латекс + ОС-20; 2-4 - латекс + ПМАК + ОС-20. Степень покрытия поверхности латекса ПМАК составляет 0,24 (2) и 0,36 (3,4).

Рисунок 1

Рассматривая влияние смеси ПМАК с ОС-20 (см. рис.1, кривая 2) на устойчивость латекса, можно заметить увеличение флокулирующего действия ПМАК в присутствии ОС-20, при степени покрытия поверхности латекса ПМАК, равной 0,24. Это явление может быть связано с увеличением адсорбции ОС-20 на частицах латекса, несущих адсорбционные слои ПМАК, за счет образования комплекса между ОС-20 и ПМАК. Комплексообразование в смесях поликислоты (ПАК, ПМАК) с ОС-20 происходит за счет водородных связей между карбоксильными группами поликислоты и атомами кислорода ОС-20. Этот процесс сопровождается компактизацией макромолекул в результате уменьшения степени ионизации функциональных групп и гидрофобизации полимерных цепей поликислот (рис.1, кривая 2,3).

Следует отметить, что оптимальная флокуляция системы в присутствии смеси ПМАК с ОС-20 соответствует области низких значений приведенной вязкости (см. рис.1) водных растворов этих композиций. Наличие протяженной области флокуляции полистирольного латекса в присутствии смеси ПМАК с ОС-20 может быть связано с усилением внутримолекулярных гидрофобных взаимодействий в частицах поликомплекса ПМАК-ОС-20 за счет - метильных групп ПМАК, способствующих образованию более мелких флокул.

Изучение влияния порядка введения компонентов смеси в гидродисперсию на их флокулирующую способность показывает, что наилучший эффект флокуляции наблюдается лишь тогда, когда сначала в латекс вводится анионный полиэлектролит, а затем - ОС-20. Это позволяет заключить, что ассоциация молекул ОС-20 с ПМАК происходит не только на поверхности коллоидных частиц, но также и на участках макромолекул, находящихся между агрегируемыми частицами дисперсной фазы в виде мостиков. В результате этого полимерные мостики, по всей видимости, гидрофобизируются и скручиваются, что приводит к улучшению флокулирующего действия смесей ОС-20-ПМАК. Изложенные представления схематически можно представить следующим образом:

Схематическое изображение взаимодействия ОС-20 с макромолекулами ПАК (или ПМАК) на поверхности частиц полистирольного латекса



Рисунок 2

Большой теоретический и практический интерес представляет не только на-рушение устойчивости гидродисперсий, но также их стабилизация.

Количественная теория стерической стабилизации рассматривается в ра-ботах Неппера, Фишера. На основании представлений о роли осмотических сил в стабилизации дисперсных систем Фишером предложено уравнение, позволяющее рассчитать энергию стерического отталкивания Uст. при приближении частиц на расстоянии Н: , где NA - число Авогадро, С - концентрация неионогенных ПАВ в межфазном слое, V( ) - объем области перекрытия. В свою очередь объем области перекрытия определяется из уравнения: V( ) = 2/3( - H/2)2 (3a + 2 + H/2), где - толщина слоя, а - радиус частиц; при условий Н/2 2. B - второй вириальный коэффициент. Энергия отталкивания зависит от знака и величины второго вириального коэффициента (B). В хороших растворителях, когда В 0, возникает положительное расклинивающее давление, стабилизирующее систему. Если же среда является плохим растворителем для вещества, образующего адсорбционный слой, то В 0 и расклинивающее давление отрицательно, происходит вытеснение среды из области перекрытия. При этом осмотический эффект, наряду с силами межмолекулярного притяжения, способствует агрегации частиц. При В = 0 система находится в - состоянии и агрегация частиц происходит лишь под действием сил молекулярного притяжения.

Рассмотрим влияние ОС-20, ПМАК и их поликомплексов на потенциальные кривые взаимодействия частиц полистирольного латекса. Как видно из рис.3, в присутствии ПМАК во всей области потенциальной кривой наблюдается отталкивание, обусловленное, в основном, электростатическими силами на что указывает высокое значение - потенциала (рис.3). Для ОС-20-ПМАК при больших значениях Н наблюдается стабилизация и энергия имеет отрицательные значения.

Наблюдаемый эффект, по всей вероятности, может быть обусловлен образованием на поверхности коллоидных частиц насыщенного адсорбционного слоя и обращенных в водную фазу гидрофильными группами молекул ПАВ и их комплексов с ПМАК. Для снижения потенциальной энергии отталкивания частиц, необходимо предельно приблизить адсорбционный слой к - состоянию. Поэтому в условиях стерической стабилизации медленная коагуляция может наблюдаться лишь в очень узком температурном интервале. Нейманом с сотрудниками показано, что синтетические латексы, стабилизированные не-ионным ПАВ, в широком температурном интервале коагулируют медленно, и температура коагуляции не всегда совпадает с температурой помутнения.

Потенциальные кривые взаимодействия частиц полистирольного латекса

U = UA + UR + UСТ. в присутствии ОС-20 и его смесей с ПМАК

Ось абсцисс - расстояние между частицами, ось ординат - суммарная энергия взаимодействия. Обозначения кривых: 1 - ОС-20, = -57 мВ. АОС-20 = 1,17 мг/м2; 2- ПМАК, = -68 мВ. АПМАК = 1,04 мг/м2; 3-ОС-20-ПМАК, = -47 мВ. АОС-20-ПМАК = 2,21 мг/м2. Концентрация КС1 в системе равна 110-3 моль/л, рН = 4;. Постоянная величина адсорбции ПМАК в системе равна 1,04 мг/м2



Рисунок 3

Астабилизация синтетических латексов, содержащих физически адсорбированный слой неионогенного ПАВ, осуществляется в условиях так называемой смешанной флокуляции или гетерофлокуляции. Закономерности этого явления еще мало изучены.

Устойчивость полистирольного латекса в присутствии смеси полиэтиленгликоля и поликарбоновых кислот

В данной главе отражены результаты исследования устойчивости полистирольного латекса в присутствии смеси полиэтиленгликоля и поликарбоновых кислот (ПК). Полученные результаты представлены на рис.4. Как видно из рис.4, с увеличением концентрации ПЭГ оптическая плотность (D) системы сначала возрастает, а затем снижается. Рост D указывает на агрегацию латексных частиц, а ее снижение свидетельствует о стабилизации системы. Адсорбция молекул ПЭГ на частицах латекса осуществляется за счет водородных связей и гидрофобных взаимодействий. Снижение устойчивости латекса может быть связано с уменьшением заряда частиц до критического значения и появлением разных по степени покрытия молекулами ПЭГ частиц, приводящих к гетерокоагуляции.

Стабилизация системы может быть обусловлена гидрофилизацией поверхности частиц латекса толстыми адсорбционными слоями молекулы ПЭГ.

Смеси ПЭГ-3-ПАК и ПЭГ-3-ПМАК усиливают флокуляцию латекса (рис.4 кривые 2,3) при относительной концентрации ПЭГ n=[ПЭГ-3]/[ПАК]~1.0, а для ПМАК n=[ПЭГ-3]/[ПМАК]~0.5. Это явление может быть связано с увеличением адсорбции ПЭГ на частицах латекса, модифицированных адсорбционным слоем ПАК и ПМАК вследствие образования поликомплекса. Из литературы (И.М.Паписов и др.) известно, что при образовании поликомплексов ПАК-ПЭГ молекулы ПЭГ в области относительно малых заполнений ПАК распределяются между макромолекулами ПАК равномерно. В области же высоких степеней заполнения ПАК олигомером (ПЭГ) в растворе образуется поликомплекс ПАК-ПЭГ переменного состава. Комплексообразование в смесях поликислоты (ПАК, ПМАК) с ПЭГ, как показано И.М.Паписовым и др. происходит за счет водородных связей между карбоксильными группами поликислоты и атомами кислорода ПЭГ и сопровождается компактизацией макромолекул в результате уменьшения степени ионизации функциональных групп и гидрофобизации полимерных цепей. Такая компактизация заканчивается при эквимольном соотношении функциональных групп полиэлектролита и ПЭГ, что подтверждается также значительным снижением приведенной вязкости водных растворов ПАК, ПМАК при взаимодействии с ПЭГ (рис.4, кривые 4,5).

Влияние концентрации, мольных соотношений водорастворимых полимеров и их ассоциатов на оптическую плотность и приведенную вязкость латекса.

Ось абсцисс - концентрация и мольные соотношения полимеров, ось ординат - оптическая плотность и приведенная вязкость. Обозначения кривых: 1 - ПЭГ-3; 2,4 - ПЭГ-3 - ПАК; 3,5 - ПЭГ-3 - ПМАК



Рисунок 4

Следует отметить, что наибольшая флокуляция полистирольного латекса, в присутствии смесей ПМАК-ПЭГ, ПАК-ПЭГ наблюдается в области низких значений приведенной вязкости (см. рис.4) водных растворов этих композиций. Замечено сужение области флокуляции для системы ПМАК-ПЭГ, которое может быть связано с усилением внутримолекулярных гидрофобных взаимодействий в частицах поликомплекса ПМАК-ПЭГ за счет - метильных групп ПМАК, способствующих более сильной компактизации макромолекул и, соответственно, агрегации частиц латекса (рис.4, кривая 3).

Важное значение для понимания механизма действия полимеров и их комплексов на гидродисперсию имеет знание особенностей адсорбции макромолекул на поверхности коллоидных частиц. Изотермы адсорбции индивидуальных полимеров на поверхности частиц отрицательно заряженного полистирольного латекса приведены на рис.5

Изотермы адсорбции всех полимеров относятся к так называемым изотермам высокого сродства, характеризующих прочное связывание макромолекул к адсорбирующей поверхности. Повышение молекулярной массы полимера приводит к увеличению его адсорбции. Более высокие значения адсорбции ПМАК по сравнению с другими полимерами, по всей вероятности, связаны с гидрофобными взаимодействиями -метильных групп этого полимера с гидрофобными участками латекса. Для остальных полимеров, по-видимому, превалирует доля водородных связей между кислородным атомом молекул ПЭГ и недиссоциированными карбоксильными группами ПАК, а также гидроксильными группами латекса.

Изотермы адсорбции полимеров на частицах отрицательно заряженного полистирольного латекса.

Ось абсцисс - равновесная концентрация полимера, ось ординат - значение адсорбции. Обозначения кривых: 1 - ПЭГ-2; 2 - ПЭГ-3; 3 - ПАК; 4 - ПМАК. Т=298 К, при рН =4 и ионной силе 110-3 мол/л КС1 из водного раствора

Рисунок 5

На рис.6 приведены изотермы адсорбции поликомплексов ПАК-ПЭГ-3 и ПМАК-ПЭГ-3 на поверхности частиц полистирольного латекса, из которых видно, что количество адсорбированного ПЭГ-3 на модифицированной ПАК и ПМАК поверхности латекса увеличивается, по-видимому, вследствие образования поликомплекса за счет водородных связей и гидрофобных взаимодействий.

Дополнительную информацию о влиянии ПЭГ и его смеси с ПАК и ПМАК на устойчивость латекса дают электрокинетические измерения. Из рис.7 видно, что во всех случаях при добавлении ПЭГ и его смеси с ПАК и ПМАК к раствору латекса - потенциал частиц монотонно снижается. Незначительное снижение - потенциала частиц латекса в случае ПАК и ПМАК может быть обусловлено тем, что эти полимеры могут адсорбироваться на поверхности частиц латекса в виде уплотненных статистически свернутых клубков.

Изотермы адсорбции ассоциатов полимеров на частицах отрицательно заряженного полистирольного латекса.

Ось абсцисс - равновесная концентрация полимера, ось ординат - значение адсорбции. Обозначения кривых: 1-ПЭГ-3 - ПАК; 2-ПЭГ-3 - ПМАК. Т=298 К, при рН =4 и ионной силе 110-3 мол/л КС1. Постоянная величина адсорбции ПАК и ПМАК в системе равна 0,75 мг/м2 и 1,04 мг/м2, соответственно.

Рисунок 6

Изменение электрокинетического потенциала и толщины полимерного слоя частиц полистирольного латекса.

Ось абсцисс - значение адсорбции, ось ординат - электрокинетический потенциал и толщина адсорбционного слоя. Обозначения кривых: 1,1 - ПЭГ-3; 2,2 - ПЭГ-3 - ПМАК. Постоянная величина адсорбции ПМАК в системе равна 1,04 мг/м2.



Рисунок 7

Суммарная адсорбция смеси полимеров больше величины адсорбции индивидуального полимера при той же концентрации. Следовательно, более резкое снижение - потенциала в присутствии полимерных смесей, по-видимому, обусловлено увеличением А в смесях за счет их комплексообразования и конформационными изменениями макромолекул в адсорбционном слое. Таким образом, проведенное исследование показывает, что усиление флокулирующего действия поликомплексов ПАК-ПЭГ и ПМАК-ПЭГ на латексные частицы связано с образованием уплотненных и быстро седиментирующих флокул латекса, образованных, в основном, по механизму гетерокоагуляции.

Синергизм флокулирующего действия смеси обусловлен тем, что в результате конкурентной адсорбции макромолекулы смешанного полимерного слоя способны образовывать мостичные связи при больших межчастичных расстояниях. Такое предположение подтверждено оценкой толщины адсорбционных слоев на основе электрофоретических измерений (см.рис.7). При этом для ПЭГ-3 толщины адсорбционных слоев на поверхности латекса составили 9-11 нм. Толщины адсорбционных слоев смесей, например, ПЭГ-3 - ПМАК в области n = 0,3 - 0,6 составили 25 - 28 нм (рис.7). Поэтому в полимерных смесях, обнаруживающих синергизм, образуются более протяженные адсорбционные слои, чем в случае адсорбции индивидуальных полимеров. Вышеизложенное можно представить следующей схемой:

Схема строения смешанного адсорбционного слоя

Рисунок 8

Механизм агрегативной устойчивости и коагуляции суспензий в присутствии полимеров становится более ясным при рассмотрении потенциальных кривых взаимодействия частиц в растворах полимеров. Энергию притяжения (UA) вычисляли по известному уравнению Гамакера, учитывая сферическую форму частиц латекса:

UA = - (1)

где S = R/a = (H +2a)/a R - расстояние между центрами сферических частиц радиусом а, Н - расстояние между их поверхностями, А - константа Гамакера, которую для частиц латекса принимаем равной А=3,410-20Дж.

Энергию отталкивания рассчитывали по формуле Кройта:

UR = a2 (2)

где - диэлектрическая проницаемость сферы, - электрокинетический потенциал, - обратная величина дебаевского радиуса.

Предпринята попытка количественного учета вклада энергии отталкивания UR, обусловленного наличием полимерной оболочки, в суммарную энергию взаимодействия коллоидных частиц, содержащих адсорбированный ПЭГ, ПАК, и смеси ПАК--ПЭГ и ПМАК-ПЭГ. Результаты расчетов сопоставлены с экспериментальными данными о влиянии добавок указанных компонентов на устойчивость полистирольного латекса; мерой последней служили коагулирующие концентрации противоионов.

Расчет изменения свободной энергии системы, связанной с взаимодействием адсорбированных полимерных цепей, производили по теории Хесселинка, Врия и Овербека (ХВО), учитывающей экспоненциальный характер распределения плотности сегментов адсорбированных петель в адсорбционном слое . В общем случае UP состоит из двух членов, состоящих из потери конфигурационной энтропии адсорбированных петель и хвостов при их сжатии в результате приближения второй поверхности (эффект ограничения объема UVR) и связанного с изменением взаимодействия полимер-растворитель при взаимном проникновении и перекрывании макромолекулярных цепей (осмотический эффект UМ ). Теория дает следующие выражения для расчета UVR и UМ:

UP = UVR + UM (3)

UVR = 2kTV(d) (4)

UM = 2 (5)

В теории ХВО V(d) и М() дают увеличение свободной энергии в единицах kT в зависимости от расстояния между поверхностями (d) для средней петли; они зависят от способа связывания макромолекулы с поверхностью и среднего числа сегментов в петле (); -число петель, приходящееся на единицу поверхности, - среднеквадратичное расстояние между концами полимерной цепи, - коэффициент линейного набухания полимера в данном растворителе.

С помощью ЭВМ “Pentium” проведен численный расчет значений V(d) и М() и соответственно UVR и UМ для трех моделей связывания макромолекул с поверхностью: а) в предположении, как это сделано авторами теории, равных размеров макромолекулярной цепи в растворе и в поверхностном слое, т.е. для недеформирующихся в адсорбционном слое клубков =il2 и = Na/, где - количество адсорбированного полимера в г/см2; М - его молекулярная масса, Na - число Авогадро; б) для модели адсорбции полимеров в виде равных петель и в) для случая адсорбции полимеров с экспоненциальным распределением адсорбированных петель по размерам. Для моделей б) и в) число адсорбированных единицей поверхности петель находили как = n/i, где n - количество связанных с единицей поверхности элементарных звеньев в виде петель, вычисленное как разность между величинами суммарной адсорбции (A) и адсорбции в первом слое (A0). Для вычисления воспользовались описанным Флиир и Ликлема приемом. Из выражения для распределения плотности сегментов адсорбированного полимера и с учетом скачкообразного изменения плотности сегментов на границе плотного (первого) слоя выводится зависимость ; связывающая искомое с длиной сегмента макромолекулярной цепи (ls). b - численная константа, равная 0,7. Для ПЭГ, ПАК, ПМАК и поликомплексов ПЭГ-ПАК, ПЭГ-ПМАК нами вычислены из данных вискозиметрии и геометрических параметров скелета макромолекулы, которые приведены табл.1,2. Параметр рн является функцией доли связанных с поверхностью элементарных звеньев и безразмерной константы Кн, величина которой (меньше единицы) определяется гибкостью полимерной цепи. - среднеквадратичное расстояние между концами полимерной цепи в - растворителе.

Таблица 1 - Параметры макромолекулярной цепи водорастворимых полимеров в растворе и в поверхностном слое частиц латекса

Образец	[], дл/г	М105	нм	нм		lS, , нм	, рассчитанные при КН=0,27 мг/м2
							0,65 мг/м2	1,45 мг/м2	1,91 мг/м2
ПЭГ-2 ПЭГ-3 ПАК ПМАК	0,534 0,660 1,12 0,98	0,04 0,4 1,2 1,0	163 285 371 354	147 241 357 341	1,1 1,18 1,04 1,04	1,29 1,61 2,41 2,53	7,2 9,6 11,2 12,1	10,9 14,7 22,6 29,8	13,8 18,5 28,5 33,4

Таблица 2 - Параметры макромолекулярной цепи поликомплексов ПАК-ПЭГ и ПМАК-ПЭГ в растворе и в поверхностном слое частиц латекса

Образец	[], дл/г	Мср 105	нм	нм		lS, , нм	, при КН=0,35 мг/м2
							1,04 мг/м2	1,83 мг/м2	2,92 мг/м2
ПЭГ-ПАК (n =1,0) ПЭГ-ПМАК (n = 0,5)	1,34 1,26	0,74 0,68	395 382	374 369	1,06 1,03	3,31 3,73	25,2 26,1	39,7 43,6	40,5 44,3

Величину для адсорбированных цепей определяли из соотношения = 2l2

На рис.9,10 приведены несколько примеров изменения UА, UR, UVR, UМ с изменением расстояния между поверхностями частиц латекса, содержащими раз-личное количество адсорбированных водорастворимых полимеров и их ассоциатов. В соответствии с выводами теории ХВО отталкивание, обусловленное перекрыванием адсорбированных цепей (UМ), проявляется на более далеких расстояниях, чем отталкивание, связанное с ограничением их объема (UVR).

Это связано с тем, что первый эффект возникает, как только начинается взаимное проникновение адсорбированных цепей, тогда как для появления второго эффекта (т.е. сжатия гибкой полимерной цепи) требуется достаточное приближение второй (ограничивающей) поверхности. Как видно из рис.10 с увеличением степени покрытия поверхности полимером рост UМ и UVR начинается при все больших расстояниях Н. Это связано с ростом длины петель при их неизменном числе (табл.1,2), приходящимся на единицу поверхности, что приводит к увеличению отталкивания на одну петлю. Концентрации петель на обеих поверхностях UМ 2, (соотношение (5)), резко увеличивается при уменьшении Н.

Различные составляющие суммарной энергии взаимодействия частиц латекса, содержащие адсорбированный поликомплекс ПЭГ-ПМАК :

Ось абсцисс - расстояние между частицами, ось ординат - энергия взаимодействия. Обозначения кривых: а,б - А= 1,83 мг/м2 ( =43,6); 1 - UA; 2 - UR в 1 М растворе КС1 ( = -35 мВ) ; 2 - UR в 110-3 М растворе КС1 ( = -62 мВ) ; 3 - UVR ; 4 - UМ для модели адсорбции в виде равных петель (а) и для модели адсорбции с экспоненциальным распределением петель по размерам (б)



Рисунок 9

Возвращаясь к рассмотрению рис.9,10, необходимо отметить следующее: Модель: а) приводит для ПЭГ, ПАК, ПМАК и, в особенности для их поликомплексов, к появлению значительных сил отталкивания на расстояниях, превышающих удвоенную толщину полимерной оболочки. Это служит дополнительным подтверждением необоснованности предположения об отсутствии деформации макромолекулярной цепи при адсорбции и непригодности предлагаемой теорией ХВО модели для расчета UP в рассматриваемой (реальной) системе. Модель адсорбции в виде равных петель (б) дает резкий рост UМ и UVR на расстояниях, меньших толщины полимерной оболочки для данной степени покрытия поверхности ВРП, тогда как расчет UP для модели в) указывает на возникновение сил отталкивания на расстояниях, близких к удвоенной толщине защитного слоя. Это связано с тем, что в последнем случае учитывается также и вклад длинных петель.

Потенциальные кривые взаимодействия частиц полистирольного латекса, адсорбированных ПЭГ- 3 - ПМАК

Ось абсцисс - расстояние между частицами, ось ординат - суммарная энергия взаимодействия. Обозначения кривых: 1- АСМЕСИ =1,46 мг/м2; 2 - АСМЕСИ =1,83 мг/м2; в виде равных петель в 10-3 моль/л КС1; те же компоненты в 1М КС1: 3- АСМЕСИ =1,04 мг/м2; 4 - АСМЕСИ =1,83 мг/м2; 5 - АСМЕСИ =0,625 мг/м2; Для всех случаев U = UA + UR + UVR + UМ

Рисунок 10

Вычисления были проведены как для модели связывания макромолекул с поверхностью в виде равных петель, так и для модели, учитывающей экспоненциальное распределение адсорбированных петель полимера по размерам в растворе 1-1-валентного электролита различной концентрации. Поскольку тру-дно себе представить одновременный и равный вклад в энергию отталкивания эффекта ограничения объема и осмотического эффекта на всех межчастичных расстояниях (первый из них преобладает, видимо, на малых, второй - на больших Н), то был вычислен вклад не только их суммы (UР=UМ+UVR), но и каждой составляющей в отдельности (UР=UМ или UР=UVR). В согласии с данными на кривой U = UА+ UR+UМ и UVR обнаруживается более высокий барьер, чем на кривой U = UА+ UR+ UVR, что говорит о большем вкладе UМ по сравнению с UVR в энергию отталкивания полимерных цепей. На рис.9,10 видно также, что в кон-центрированном растворе электролита (1М KС1), когда двойной электрический слой (ДЭС) сильно сжат, взаимодействие частиц определяется только балансом сил ван-дер-ваальсового притяжения и сил отталкивания полимерных цепей. По мере уменьшения концентрации электролита (утолщение ДЭС) и снижения степени покрытия поверхности полимером (уменьшение длины петель) будет увеличиваться вклад отталкивания ДЭС; уже в 10-3 М растворе KС1 (-110 нм) при А=0,625 мг/м2 вклад UR будет существенным. Высота барьера на кривых U (Н) с уменьшением степени покрытия поверхности ВРП постепенно снижается, а при при А=0,625 мг/м2 даже исчезает. Таким образом, существует критическая степень полимерного покрытия, ниже которой адсорбированное высокомолекулярное вещество стабилизировать золь не может.

С целью проверки правильности изложенных теоретических подходов было изучено влияние электролитов на устойчивость полистирольного латекса, содержащего указанные полимеры. Эти данные показаны на рис.11; где на оси ординат отложены коагулирующие концентрации противоионов, а на оси абсцисс - количество адсорбированного полимера в латексе. Четко прослеживается зависимость стабилизирующего действия ВРП от молекулярной массы полимеров и их поликомплексов. Между результатами адсорбционных измерений и опытов по стабилизации имеется полная корреляция: с ростом адсорбированного количества полимера коагулирующие концентрации противоиона увеличивается, т.е. усиливается стабилизация системы.

Изменение коагулирующих концентраций противоионов К+ для полистирольного латекса в зависимости от адсорбированного количества полимеров и их ассоциатов

Ось абсцисс - значение адсорбции; ось ординат - коагулирующая концентрация электро-лита. Обозначения кривых: 1 - ПЭГ-3; 2 - ПМАК; 3 - ПЭГ-3 - ПМАК.



Рисунок 11

Резкое отличие стабилизирующего действия поликомплексов ПЭГ с ПАК и ПМАК можно объяснить принимая во внимание различный ход изотерм адсорбции (см. также рис.5,6). Из данных рис.11 видно, что значения концентрации полимера, при которых начинается резкий подъем кривых устойчивости, при переходе от ПЭГ-3 к ПМАК и далее их смеси монотонно возрастает (более чем в 2 раза). Резкий рост коагулирующих концентраций противоионов в этом случае начинается при адсорбции 0,625 мг/м2.

Следует подчеркнуть, что эта адсорбция приблизительно совпадает с теоретически вычисленной для U = UА+ UR+ UVR (или UМ) и предсказанной величиной; именно начиная с этих значении адсорбции появляется значительный барьер на пути сближения защищенных добавками ВРП частиц латекса. Все это свидетельствует о правильности выбранной для теоретических расчетов модели, несмотря на приближенность оценки многих параметров и ряда упрощающих допущений.

Кинетика и механизм флокуляции гидрозоля оксигидроксида железа(III) поверхностно-активными полимерами.

В третьей части третьей главы приведены результаты исследования кинетики и механизма флокуляции гидрозоля оксигидроксида железа (III) поликислотами и их смесями с неионогенными ПЭГ.

На рис.12 приведены кинетические кривые изменения оптической плотности

Кинетика изменения оптической плотности золя FeO(OH) в зависимости от мольных соотношений n (n=)

Ось абсцисс - время, ось ординат - оптическая плотность. Обозначения кривых: 1 -0,2;

2- 0,4; 3 - 0,75; 4 - 1,0. Концентрация ПМАК в системе постоянна и равна 0,24ммоль/л.

Рисунок 12

золя FeO(OH), в присутствии различных количеств смесей ПМАК с ПЭГ. Как видно из рис.12, оптическая плотность золя с течением времени увеличивается,

а затем происходит ее снижение с последующим выходом на плато. Наблюдаемые явления объясняются тем, что при малых концентрациях макромолекулы введенного полимера имеют возможность адсорбироваться на нескольких частицах, образуя между ними полимерные мостики.

При этом сформировавшиеся флокулы увеличивают оптическую плотность (D) системы, а в дальнейшем агрегаты-флокулы теряют седиментационную устойчивость, что приводит к некоторому осветлению среды. Возникновение плато на кривых D(),связано с образованием агрегатов частиц, разрушение которых затруднено из-за необратимой адсорбции макромолекул и их комплексов с ПЭГ. В области максимума достигается наибольшая степень агрегации частиц золя, после чего дальнейшее прибавление полиэлектролита или второго компонента приводит к стабилизации частиц в результате их перезарядки и появления сил отталкивания. Концентрация полиэлектролита, отвечающая максимальной скорости флокуляции, может рассматриваться как величина, аналогичная порогу быстрой коагуляции неорганическими электролитами, она может служить мерой эффективности флокулирующего действия полиэлектролита.

На основе полученных кинетических зависимостей для устойчивости золя FeO(OH), можно оценить величину фактора замедления W, характеризующего уменьшение скорости процесса по сравнению с быстрой коагуляцией, и связанного с потенциальной энергией взаимодействия U:

W=2а ,

где а- радиус частиц, R - расстояние между центрами частиц, kT - произведение константы Больцмана на абсолютную температуру. Экспериментально фактор замедления может быть вычислен из данных по кинетике изменения оптической плотности (D) по формуле:

()0 =,

где - плотность частиц золя, СЗ - концентрация золя в г/мл, В - оптическая константа, К0 - константа скорости быстрой коагуляции и

Поскольку для одного и того же золя величины В, К0 и постоянны, значение К можно определить из (2) при условии W=1, то есть в области быстрой коагуляции (флокуляции). Этот коэффициент является постоянной величиной для каждого флокулирующего агента и не зависит от его концентрации в системе. Зная К и определив величины ()0, характеризующие изменения оптической плотности системы в первые 60 сек. после смешения компонентов, можно определить из (2) фактор замедления (W) для каждой исследованной системы.

При расчетах необходимо учитывать изменение оптической плотности именно в самый начальный момент времени, так как используемое уравнение справедливо лишь при условии столкновения первичных частиц. На рис.13 показана зависимость величины W для исследуемого золя от концентрации коагулирующих ионов различного заряда и поликислот. Следует отметить, что коагулирующая концентрация ПАК и ПМАК в пересчете на число диссоциированных карбоксильных групп, вносимых макромолекулами, (2,410-4 и 5,010-4 моль/л) соизмерима с таковой для трехвалентного иона.

Из рис.13 видно, что с увеличением заряда противоионов область быстрой коагуляции смещается в сторону меньших концентраций электролита (пороги быстрой коагуляции золя с одно-, двух и трехвалентными ионами составляют, соответственно, 1,810-1; 3,210-3; 3,8510-4 моль/л, то есть подчиняются правилу Шульце-Гарди).

Фактор замедления изменяется довольно резко в узком интервале концентраций. Это может служить косвенным подтверждением сходства процессов агрегации золя FeO(OH) трехвалентными противоионами и противоположно заряженными полиэлектролитами. На существенную роль электрических сил в

Изменение фактора устойчивости W для золя FeO(OH) в зависимости от концентрации: Ось абсцисс - концентрация, ось ординат - фактор замедления. Обозначения кривых:

1- NaCl; 2 - Na2SO4; 3 - Na3PO4; 4 - ПАК; 5 - ПМАК

Рисунок 13

механизме флокуляции указывает и то, что эффективность процесса, характеризуемая наименьшей концентрацией поликислот, приводящей к быстрой флокуляции, зависит от заряда полииона. В частности, флокулирующая активность ПАК выражена в большей степени, чем ПМАК, имеющий гидрофобные -метильные группы. С другой стороны, с ростом гидрофобности полимерных цепей стабилизирующее действие ВРП усиливается.

Для получения дополнительной информации о механизме флокулирующего и стабилизирующего действия ВРП и их комплексов на золь оксигидроксида железа (III) было изучено также изменение электрокинетического потенциала частиц FeO(OH) в присутствии ПАК, ПМАК и неорганического электролита Na3PO4.

Из рис.14 следует, что с ростом концентрации вышеуказанных компонентов во всех случаях происходит снижение положительных значений -потенциала частиц. За областью флокуляции, в которой - потенциал не может быть измерен с помощью данного метода, наблюдается некоторое увеличение отрицательного - потенциала с последующим выходом кривых (С) на плато.

Полученные данные характерны для флокуляции коллоидных частиц с противоположно заряженными ионами полиэлектролитов. Обращает на себя внимание потеря стабильности системы при различных значениях - потенциала в присутствии Na3PO4, ПАК и ПМАК 19, 29 и 42 мВ, соответственно, что трудно объяснить только изменением электростатического взаимодействия между частицами.

Изменение электрокинетического потенциала частиц FeO(OH) в присутствии различных компонентов:

Ось абсцисс - концентрация, ось ординат - электрокинетический потенциал. Обозначения кривых: 1 - Na3PO4; 2 - ПАК; 3 - ПМАК; 4 - ПЭГ-3

Рисунок 14

Полученные данные свидетельствуют о том, что существует также неэлектрический фактор, который приводит к нарушению устойчивости системы. Этим фактором, очевидно, является образование полимерных мостиков между агрегируемыми частицами.

Таким образом, анализ полученных данных указывает на значительную роль механизма мостикообразования при агрегации дисперсных частиц слабокислотными полиэлектролитами и их комплексами с неионными полимерами. Снижение электростатического отталкивания частиц до величин, соизмеримых с ван-дер-ваальсовым притяжением между ними, не является обязательным условием при флокуляции золей полимерными ионами.



Выводы

Методами спектрофотометрии, вискозиметрии, электрофореза впервые изучено влияние слабых полимерных кислот - полиакриловой (ПАК), полиметакриловой (ПМАК) кислот, низко (ОС-20) и высокомолекулярных - полиэтиленгликолей (ПЭГ) неионных поверхностно-активных веществ на устойчивость отрицательно заряженного монодисперсного полистирольного латекса и положительно заряженного гидрозоля оксигидроксида железа FeO(OH). С ростом молекулярной массы полиэтиленгликолей и гидрофоб-ности полимерных цепей поликислот флокулирующее действие указанных водорастворимых полимеров (ВРП) усиливается.

С ростом молекулярной массы полиэтиленгликолей и гидрофобности полимерных цепей слабых полимерных кислот адсорбция их макромолекул на поверхности частиц полистирольного латекса усиливается. Изотермы адсорбции описываются современной теорией адсорбции полимеров Хесселинка, Врий, Овербека (ХВО), предусматривающей образование «петель» и «хвостов» адсорбированных макромолекул.

По данным электрофоретических измерений впервые, на основе теории двойного электрического слоя Духина С.С. и др., рассчитаны электрофоретические толщины () адсорбционных слоев макромолекул на поверхности частиц полистирольного латекса. Установлено, что из водных растворов смесей ПЭГ с ПМАК образуется более толстые чем из раствора ПЭГ адсорбционные слои, вследствие образования интерполимерного комплекса ПЭГ-ПМАК. При адсорбции поликомплексов ПЭГ с поликислотами (ПК) оптимального соотношения (n = [ПЭГ]/[ПК] = 0,51,0) на поверхности частиц полистирольного латекса наблюдается синергизм их флокулирующего действия. Этот эффект обусловлен тем, что в результате образования интерполимерного комплекса в адсорбционном слое происходит компактизация полимерных мостиков, приводящая к уплотнению образовавшихся флокул. В пользу такой интерпретации указывает минимальное значение приведенной вязкости и максимальное значение мутности водного раствора смесей ПЭГ с ПК.

Впервые на основе теории Гамакера и теории ХВО рассчитаны положительные (энергии отталкивания UR) и отрицательные (энергии притяжения UA) составляющие потенциальных кривых взаимодействия (U) полистироьных частиц, покрытых адсорбционным слоем ПЭГ, ПАК, ассоциатов ПАК-ПЭГ, ПМАК-ПЭГ. Установлено, что на сравнительно малых межчастичных расстояниях значительную роль играет осмотический эффект, обусловленный повышением концентрации сегментов адсорбированных макромолекул в области их перекрывания. На более далеких расстояниях основную роль играют конфигурационные эффекты, связанные уменьшением числа конформации полимерных цепей в области перекрытия из-за ограничения степеней их свободы.

По результатам исследования кинетики флокуляции гидрозоля FeO(OH) в присутствии коагулирующих одно- (Cl-), двух- (SO42-) и трехвалентных (PO43-) ионов, ПАК, ПМАК рассчитаны значения фактора устойчивости (W). Впервые установлено, что по величинам W указанные полиэлектролиты действуют эффективнее многозарядного коагулирующего иона - критические флокулирующие концентрации (ККФ) полиэлектролитов (~3.10-4 осн-моль/л) почти на полпорядка меньше порога коагуляции трехвалентного (PO43-) иона (СК ~ (~8.10-3 моль/л).

На основе полученных экспериментальных результатов и их теоретической обработки, предложен наиболее вероятный механизм действия изученных ВРП и их композиции на полистирольный латекс и гидрозоль оксигидроксида железа (III), предусматривающий снижение заряда и потенциала поверхности коллоидных частиц и образование полимерных мостиков в области флокулирующего действия и образование толстых адсорбционных слоев - в области стабилизирующего действия ВРП.

Показано, что неионогенные полимеры фракции ПЭГ в композиции с промышленными водорастворимыми полимерами - Метасом и полиакриламидом - ускоряют седиментацию частиц и улучшают качество осветления суспензии красного шлама Павлодарского алюминиевого завода.



Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях

1. Мусабеков К.Б., Тусупбаев Н.К., Айнакулова Ж.М., Боранбаев Б.Ж. Влияние полиамфолитов и их смесей с водорастворимыми полимерами на устойчивость полистирольного латекса // Вестник КазГУ, серия химическ., 1994.-Вып.1.-С. 289-299.

2. Tussupbayev N.K., Musabekov K.B., Boranbayev B.G. Polystyrol latex stabili-ty in the presence of polyacid and polyethyleneglycole based polycomplexes. Book of Abstracts of X Conference of Euroрean Colloid and Interface Society 1996 Sept 2-6 Abo Finland P-1.53

3. Бусурманова А.Ч., Тусупбаев Н.К., Мусабеков К.Б., Боранбаев Б.Ж. Влия-ние полимер-полимерных комплексов на устойчивость полистирольного латекса // Вестник КазГУ, серия химическ., 1998. № 4 -С. 64-74.

4. Тусупбаев Н.К., Мусабеков К.Б., Боранбаев Б.Ж., Бектурганова Н.Е. Устойвость гидродисперсий в присутствии полиэтиленгликоля и поликислот. Тезисы докладов. Международная конференция по коллоидной химии и физико-химической механике, посвященная столетию академика П.А.Ребиндера. 4-8 октября 1998г., Москва.

5. Мусабеков К.Б., Тусупбаев Н.К., Айнакулова Ж.М., Боранбаев Б.Ж.., Дармагамбетова К., Бусурманова А.Ч. Устойчивость гидродисперсий в присутствии поликомплексов. Тезисы докладов. XVI Менделеевский съезд по общей и прикладной химии.25-29 мая 1998г., Санкт-Петербург с.221

6. Боранбаев Б.Ж., Бектурганова Н.Е., Тусупбаев Н.К., Мусабеков К.Б. «Кинетика и механизм флокуляции оксигидроксида железа (III) поверхностно-активными полимерами» Вестник КазГУ, 1998, № 3, серия химическая, с.21-26.

7. Тусупбаев Н.К., Боранбаев Б.Ж., Мусабеков К.Б. Адсорбция полиэлектролитных комплексов на поверхности полистирольных латексов. II Беремжановский съезд по химии и химической технологии: секция химия ВМС и композиционных материалов 1999 г. Алматы с. 330-334.



Boranbaev Baurjan Zharylkasynovich

«The stability of hydrodispersion in the presence of weak acid polyelectrolytes and low and high molecular nonionic substances»

The Ph.D. of Chemistry Applicant's Thesis

02.00.11- colloidal and membrane chemistry

The aim of the present work is the determination of regularity of the influence of weak acid water-soluble polymers, nonionic polymers and their composition over the stability of polystyrol latex and FeO(OH) hydrozol.

For the first time, the influence of anionic polyelectrolytes and their polycomplexes with nonionic substances over the stability of polystyrol latex, FeO(OH) hydrozol and suspension of red slime has been studied in detail.

The measurements of electrokinetic characteristics of FeO(OH) hydrozol and calculations of theoretical and experimental dispersion stability factor value in the presence of weak acid polyelectrolytes (PAA and PMAA), polyethylenglycol (PEG) and their polycomplexes were made. It was stated that the infringement of FeO(OH) zol takes place both at the expence of reductions of the charge and particle potential and due to formation of bridge bonds between aggregate particles.

...