возникающей пленки и устойчивостью пены, образованной из раствора того же состава, т. е. ее временем жизни tp: устойчивые пены (рис. VIII-8) образуются при концентрациях ПАВ выше концентрации сы, отвечающей возникновению черных пленок.

Изменение дисперсности пены во времени может быть связано как с протеканием изотермического переноса газа через пленки, так и с разрывом самих пленок. Измерение дисперсности пены и ее изменений во времени обычно проводится подсчетом числа ячеек, контактирующих со стенкой сосуда, в котором находится пена (по микрофотографиям). Изотермический перенос газа от малых ячеек с более высоким давлением воздуха к крупным, в которых давление воздуха ниже, особенно существен для высокодисперсных полидисперсных пен, т. е. на начальных стадиях их разрушения. Поскольку толщина пленок в пенах в состоянии, близком к метастабильно-равновесно-му, не изменяется во времени, кинетика роста ячеек пен при изотермическом переносе газа, как было показано де Фризом, описывается соотношением (VII.37).

Разрыв пленок в пенах носит случайный характер, при этом вероятность прорыва пленок и объединения соседних ячеек пропорциональна числу пленок кп в данный момент времени:

где п — число ячеек в единице объема пены; Z1 — среднее время жизни единичной пленки; коэффициент к = 6 - 7, определяется средним числом пленок на одну ячейку. Если величина Z1 не зависит от размеров пленок, интегрирование этого уравнения дает

где л0 — начальное число ячеек в единице объема пены; /р = tjk — время, за которое число ячеек уменьшается в е раз.

Изменение кратности пены К во времени связано с вытеканием дисперсионной среды по системе каналов Гиббса — Плато под действием силы тяжести (си-нерезис). Этому противостоит капиллярное давление в каналах Гиббса — Плато, так что может возникнуть гидростатически равновесное состояние, отвечающее условию Pgz + P0 = const, т. е.

где гк — радиус кривизны каналов Гиббса — Плато; z — вертикальная координата. B гидростатически равновесном состоянии, характерном для высокократных пен, радиус кривизны каналов Гиббса — Плато в соответствии с (VIII.3) уменьшается с высотой z1 поэтому с высотой кратность пены растет. B столбе пены заданной высоты Hn с определенным размером ячеек в условиях равновесия может содержаться лишь определенное количество жидкой фазы, которому отвечает некоторое равновесное значение средней кратности.

B высокократных высокодисперсных пенах начальное значение кратности может превышать эту величину. Из таких пен в начальные моменты времени t не только не происходит истечения жидкой фазы (рис. VIII-9, кривая 7), но, наоборот, такие очень «сухие» пены способны всасывать в себя жидкость (как промокательная бумага). Дальнейшее падение дисперсности пены приведет к уменьшению количества жидкости, которое может содержаться в пене, из нее начнет вытекать дисперсионная среда и, соответственно, возрастать кратность. При этом увеличение во времени кратности пены целиком определяется падением ее дисперсности: разрыв пленок приводит к уменьшению числа каналов в единице объема пены, сечение же каналов (при заданной высоте)

dn _ кп dt ~ t.

(VIII.3)

Copyright © 2007-2012 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию