Проанализируйте адсорбцию ПАВ на гидрофильных поверхностях

При очень низких концентрациях ионные ПАВ адсорбируются на заряженных поверхностях почти исключительно по ионообменному механизму. Таким образом, противоионы диффузной части двойного электрического слоя вблизи поверхности вытесняются молекулами ПАВ, несущими тот же заряд. Ионный обмен приводит к повышению концентрации ПАВ вблизи поверхности по сравнению с его концентрацией в растворе. При более высоких концентрациях ПАВ образуют на поверхности бислои, формирование которых заканчивается при ККМ. Нижний монослой бислоя не обязательно должен иметь плотнейшую упаковку. Зависимость адсорбции от концентрации ПАВ схематически представлена на рис. 23, а, б.

Рисунок 23. а, б - Схематическое представление адсорбции ионного ПАВ на заряженной поверхно­сти в зависимости от концентрации ПАВ

Для отражения свойств систем при низких концентрациях оси ординат и абсцисс даны в логарифмическом масштабе.

Поверхностное агрегирование по природе аналогично мицеллообразованию, поэтому адсорбция также сильно зависит от длины алкильной цепи. Поверхностно-активное вещество с наибольшей длиной гидрофобной цепи адсорбируется в наибольшей степени. Адсорбция является кооперативным процессом, поскольку она резко возрастает в узком интервале концентраций. И наиболее значителен этот эффект для ПАВ с длинными «хвостами». Каолин - это глина, частицы которой имеют пластинчатую структуру, причем две поверхности пластин отличаются друг от друга, а также от боковых граней по химическому составу. Одна поверхность пластин - оксид алюминия, а другая - оксид кремния. При нейтральных рН поверхности пластин заряжены отрицательно, а боковые грани - положительно. При понижении рН плотность отрицательного заряда частиц глины уменьшается и при рН ~2 частицы каолина оказываются незаряженными (точка нулевого заряда).

На рис. 24, а представлены данные по адсорбции хлорида додецилпиридиния на каолине в зависимости от концентрации ПАВ (при трех концентрациях хлорида натрия).

Рисунок 24. а - Адсорбция хлорида додецилпиридиния (ДПХ) на каолине при трех различных значениях ионной силы, б - температурная зависимость адсорбции при трех концентрациях ДПХ выше изоэлектрической точки

Из этого рисунка видно, что при концентрациях ПАВ ниже точки перезарядки поверхности частиц адсорбция уменьшается при увеличении концентрации соли, а при концентрациях ПАВ выше точки перезарядки поверхности адсорбция растет при увеличении содержания соли из-за ее экранирующего влияния и уменьшения вследствие этого отталкивания между молекулами ПАВ на поверхности. Причина уменьшения адсорбции при увеличении концентрации соли ниже точки нулевого заряда заключается в конкуренции ионов ПАВ и ионов электролита за центры адсорбции на поверхности. Другая точка зрения состоит в том, что причина явления заключается в высвобождении связанных противоионов при адсорбции ПАВ. Добавление соли устраняет эту причину.

Адсорбция ионных ПАВ на гидрофильных поверхностях практически не зависит от температуры, как это видно из рис. 24, б. Адсорбция изменяется всего на 10-20% при изменении температуры на 50°С. Максимум адсорбции наблюдается при 25 °С, что совпадает с минимальным значением ККМ поверхностно-активного вещества при этой же температуре.