Хімія, фізика та технологія поверхні, 2019, 10 (4), 389-397.

Особливості адсорбції бінарних сумішей катіонних і нейонних поверхнево-активних речовин непористим вуглецевим сорбентом



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp10.04.389

O. D. Kochkodan, V. I. Maksin, R. S. Boiko

Анотація


Досліджено адсорбцію катіонного гексадецилпіридиній броміду та нейонних оксиетильованих октилфенолів (ТХ-45, ТХ-100, ТХ-305) із мішаних розчинів на непористому гідрофобному вуглецевому сорбенті – термічній графітованій сажі. Мольна частка гексадецилпіридиній броміду в сумішах становила 0.2, 0.4, 0.6 і 0.8. Результати показали, що величини адсорбції гексадецилпіридиній броміду залежать від загальної концентрації поверхнево-активних речовин (ПАР) і cкладу сумішей.

Встановлено, що мольна частка нейонних ПАР в змішаних адсорбційних шарах на поверхні графітованої сажі зменшується в ряду: ТХ-45 > ТХ-100 > ТХ-305. Закономірності зміни поверхневої активності сумішей ПАР на межі поділу рідина-твердий сорбент зі зростанням загальної концентрації ПАР в розчині корелюють з такими для системи рідина-повітря, але виражені сильніше. При адсорбції ПАР на поверхні графітованої сажі з бінарних розчинів значення площі, що займають молекули гексадецилпіридиній броміду і оксиетильованих октилфенолів в адсорбійному шарі, менші, ніж при адсорбції з індивідуальних розчинів, і менші відповідних площ на межі розділу фаз розчин – повітря. Це свідчить про ущільнення адсорбційного шару на твердій поверхні і підтверджує факт адсорбції ПАР на поверхні графітованої сажі у вигляді асоціатів.


Ключові слова


адсорбція; поверхнево-активні речовини; бінарні суміші; адсорбційний шар; графітована сажа

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Parfitt G.D., Rochester C.H. Adsorption from Solution at the Solid/ Liquid Interface. (London: Academic Press, 1983).

2. Rosen M.J., Kunjappu J.M. Surfactants and interfacial phenomena. (Hoboken, New Jersey: Jon Willey and Songs, Inc, 2012). https://doi.org/10.1002/9781118228920

3. Chen L., Xiao J.X., Ruan K., Ma J.M. Homogeneous solutions of equimolar mixed cationic-anionic surfactants. Langmuir. 2002. 18(20): 7250. https://doi.org/10.1021/la025878d

4. Krivova M., Grinshpana D., Hedin N. Adsorption of CnTABr surfactants on activated carbons. Colloids Surf. A. 2013. 436: 62. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2013.05.063

5. Lyu X., You X., He M., Zhang W., Wei H., Lia L., Heb Q. Adsorption and molecular dynamics simulations of nonionic surfactant on the low rank coal surface. Fuel. 2018. 211: 529. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.09.091

6. Marsalek R., Pospisil J., Taraba B. The influence of temperature on the adsorption of CTAB on coals. Colloids Surf. A. 2011. 383(1): 80. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2011.01.012

7. Szymczyk K., Zdziennicka A., Krawczyk J., Janczuk B. Mutual influence of cetyltrimethylammonium bromide and Triton X-100 on their adsorption at the water-air interface. J. Chem. Termodyn. 2013. 59: 35. https://doi.org/10.1016/j.jct.2012.12.004

8. Kochkodan O.D., Antraptseva N.M., Maksin V.I. Micelle formation and adsorption in aqueous solutions of binary mixtures Triton X-100 with dodecylpyridinium bromide and sodium dodecylsulfate. Ukr. Khim. Zhurnal. 2018. 84: 40. [in Ukrainian].

9. Ivanova N.I. Micellification and surface properties of aqueous solutions of binary mixtures of Twin 80 and cetyltrimethylammonium bromide. Vestn. Mosc. University. Chem. 2012. 53: 44. [ in Russian]. https://doi.org/10.3103/S0027131412010038

10. Zhang R., Somasundaran P. Advances in adsorption of surfactants and their mixtures at solid/solution interfaces. Adv. Colloid Interface Sci. 2006. 123-126: 213. https://doi.org/10.1016/j.cis.2006.07.004

11. Woods D.A., Petkov J., Bain C.D. Surfactant adsorption kinetics by total internal reflection raman spectroscopy. 2. CTAB and Triton X-100 Mixtures on silica. J. Phys. Chem. B. 2011. 115(22): 7353. https://doi.org/10.1021/jp201340j

12. Chang Z., Chen X., Peng Y. The adsorption behavior of surfactants on mineral surfaces in the presence of electrolytes - A critical review. Miner. Eng. 2018. 121: 66. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2018.03.002

13. Kostenko A.V., Soboleva O.A. Adsorption modification of a hydrophobic solid surface with solutions of surfactant mixtures. Vestn. Mosc. University. Chem. 2008. 49: 313. [in Russian].

14. Ivanova N.I., Parfenova A.M., Amelina E.A. The interaction of non-polar surfaces in solutions of mixtures of cationic and nonionic surfactants. Vestn. Mosc. University. Chem. 2007. 48: 182. [in Russian].

15. Xiao J.X., Zhang Y., Wang C., Zhang J., Wang C.M., Bao Y.X., Zhao Z.G. Adsorption of cationic-anionic surfactant mixtures on activated carbon. Carbon. 2005. 43(5): 1032. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2004.11.039

16. Ridaoui H., Jada A., Vidal L., Donnet J.-B. Effect of cationic surfactant and block copolymer on carbon black particle surface charge and size. Colloids Surf. A. 2006. 278(1-3): 149. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2005.12.013

17. Ma C., Xia Y. Mixed adsorption of sodium dodecyl sulfate and ethoxylated nonylphenols on carbon black and the stability of carbon black dispersions in mixed solutions of sodium dodecyl sulfate and ethoxylated nonylphenols. Colloid Surf. 1992. 66 (3): 215. https://doi.org/10.1016/0166-6622(92)80195-8

18. Bossolelti L., Ricceri R., Giabrielli G. The adsorption of polystyrene sulfonate and ethoxylated non-ionic surfactants at carbon black-water interface. J. Dispersion Sci. Technol. 1995. 16(3-4): 205. https://doi.org/10.1080/01932699508943674

19. Koganovskiy A.M., Levchenko T.M., Kirichenko V.A. Adsorption of Solutes Compounds. (Kyiv: Naukova dumka, 1977). [in Russian].

20. Kochkodan O.D., Maksin V.I., Antraptseva N.M., Semenenko T.S. Effect of pH and ionic strenth of solution on the colloidal-chemical properties of binary mixtures of surfactnts. Biological Resources and Nature Management. 2018. 10: 113. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31548/bio2018.05.014

21. Tsubouchi M., Mitsushio H., Yarnasaki N. Determination of cationic surfactants by two-phase titration. Anal. Chem. 1981. 53(12): 1957. https://doi.org/10.1021/ac00235a060

22. Klimenko N.A., Karmasina T.V., Kochkodan O.D. Alteration of degree of water structuring and its influence on processes of micellization and adsorption of surfactants. Ukrainskij Khimicheskij Zhurnal. 2001. 67(1): 82.

23. Tiberg F., Brinck J., Grant L. Adsorption and surface-induced self-assemblyof surfactants at the solid -aqueous interface. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 1999. 4(6): 411. https://doi.org/10.1016/S1359-0294(00)00016-9

24. Goncharuk V.V., Karmazina T.V., Slisenko V.I., Vasilkevich A.A., Kochkodan O.D., Valkovskaya N.I., Ivanitskii P.G., Krotenko V.T. Physical Chemistry of Water Treatment Processes-Effect of adsorptive treatment on the molecular-dynamic state of water. J. Water Chem. Technol. 2005. 27(6): 8.

25. Gellan A., Rochester C.H. Thermodynamics of adsorption of O-n-dodecylpentaethylene glycol and O-n-dodecyloctaethylene glycol from aqueous solutions on to graphitised carbon. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1. 1985. 81(6): 1503. https://doi.org/10.1039/f19858101503

26. Kochkodan O.D., Klimenko N.A., Karmazina T.V. Thermodynamic characteristics of adsorption of nonionic surfactants onto acetylene carbon black and ag-3 activated carbon. Colloid Journal of the Russian Academy of Sciences. 1996. 58(3): 330.

27. Levitz P.E. Non-ionic surfactants adsorption: structure and thermodynamics. C. R. Geosci. 2002. 334(9): 665. https://doi.org/10.1016/S1631-0713(02)01806-0

28. Kochkodan O., Antraptseva N., Kochkodan V. Mixed adsorption of cetyltrimethylammonium bromide and Triton X-100 surfactants on carbon black. Mater. Sci. Forum. 2018. 936: 8. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.936.8

29. Milton J. Rosen, Qiong Zhou. Surfactant-surfactant interactions in mixed monolayer and mixed micelle formation. Langmuir. 2001. 17(12): 3532. https://doi.org/10.1021/la001197b

30. Zhang R., Somasundaran P. Aggregate formation of binary nonionic surfactant mixtures on hydrophilic surfaces. Langmuir. 2005. 21(11): 4868. https://doi.org/10.1021/la050058x




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp10.04.389

Copyright (©) 2019 O. D. Kochkodan, V. I. Maksin, R. S. Boiko