Post on 19-Jan-2021
MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR
TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT 3515 MISKOLC Egyetemváros
Azonos töltéselőjelű polielektrolit- tenzid elegyek bentonit szuszpenzióra kifejtett
flokkuláltató hatásának vizsgálata
Készítette: Demény Anita
Konzulens: Zákányiné Dr. Mészáros Renáta
egyetemi adjunktus
Kémiai Intézeti Tanszék
2012
1
Tartalomjegyzék
Bevezetés ...............................................................................................................................2
1. Irodalmi összefoglaló ......................................................................................................4
1.1 A diszperz rendszerek legfontosabb jellemzői ...............................................................4
1.2. Kolloidok stabilitását befolyásoló tényezők..................................................................7
1.3. Az agyagásványok szerkezeti sajátosságai ...................................................................8
1.4. A polieletrolitok és a tenzidek tulajdonságai ................................................................9
1.4. Flokkuláltatás polielektrolitokkal ............................................................................... 10
1.5. A tenzidek hatása a kolloidstabilitásra ........................................................................ 13
1.6. A polimer/ tenzid kölcsönhatás vizsgálatának legfőbb eredményei ............................. 14
2. A kísérlet részletes bemutatása ......................................................................................... 15
2.1. Alkalmazott módszerek .............................................................................................. 15
2.2. Felhasznált anyagok, elegyítési módok és keverési sebesség ...................................... 18
2.3. A flokkuláltató hatás vizsgálatának eredményei ......................................................... 21
2.3.1. A vizsgált polimerek és tenzidek egyedi flokkuláltató hatásának elemzése .......... 21
2.3.2. Azonos töltéselőjelű polimer- tenzid elegyek flokkuláltató hatásának elemzése ... 23
Az eredmények összegzése, következtetések ........................................................................ 28
Köszönetnyilvánítás ............................................................................................................. 30
Irodalomjegyzék ................................................................................................................... 31
2
BEVEZETÉS
A polielektrolit/ tenzid elegyek iránti érdeklődés, és vizsgálatának köre évszázadokra
vezethető vissza. Ezeket a rendszereket különböző területeken használhatják, például
víztisztításnál; festékek, kozmetikai anyagok, gyógyszerek gyártásánál; a másodlagos és
harmadlagos olajkitermelésben továbbá a biotechnológiában. A polimerek olyan
makromolekulák, amelyek disszociábilis csoportokat tartalmazó monomer egységekből
épülnek fel. A tenzidek szintetikus felületaktív anyagok, és az asszociációs kolloidok
csoportjába tartoznak. A vizsgálódások köre sokáig a semleges makromolekulák és az ionos
tenzidek elegyeinek vizsgálatára fókuszált, az utóbbi években pedig előtérbe kerültek az
ellentétesen töltött rendszerek kutatásai. Ezekkel szemben, a kisebb kölcsönhatási fok miatt,
háttérbe szorulnak azok a vizsgálatok, amelyek az azonos töltésű polimer- tenzid rendszerekre
vonatkoznak. Véleményem szerint, azonban nem elhanyagolható ezek megfigyelése sem,
hiszen polielektrolit/ tenzid rendszerek oldatbeli és felületi tulajdonságai jelentős szerepet
játszanak a különböző termékek stabilitásának és hatékonyságának meghatározásában.
Dolgozatom éppen ezért a különböző töltéssűrűségű polimerek és velük azonos töltésű
tenzidek bentonit szuszpenzióra gyakorolt flokkuláltató hatását kutatja.
A vizsgálódás során megfigyeltem, hogy a flokkuláció –időben- hogyan függ a
polielektrolit és a tenzid egyedi vagy együttes hozzáadásától; valamint ez utóbbi esetén a
hozzáadás sorrendjétől, és a keverési sebesség (fordulat / perc) változtatásától. A részecske
aggregálódás időbeni változását átfolyásos rendszerben, PDA2000 (Rank Brothers, UK)
mérőműszer segítségével határoztam meg. Kutatásomban során ezen műszer által mért R
értékek 15 másodpercenkénti regisztrálása segítségével fejezem ki az aggregátumok
méretének változását, amely alapján az általam vizsgált elegyek flokkuláltató hatását
jellemzem.
Munkám legelején tisztázom a legfontosabb fogalmakat, és összegzem a szakirodalom
polielektrolit/ tenzid rendszerekhez kapcsolódó eredményeit.
Ezt követően ismertetem az általam alkalmazott mérési módszert, majd grafikonok
segítségével bemutatom kutatásom konkrét eredményeit.
3
Dolgozatom zárasaként összegzem a kísérlet alapján feltárt összefüggéseket,
következtetéseket; valamint röviden kitekintek arra, hogy mely területeken folytatott
vizsgálódással lehetne a továbbiakban kiegészíteni a kutatásomat.
4
1. IRODALMI ÖSSZEFOGLALÓ
A vízben fellelhető lebegő szennyezők az esetek túlnyomó többségében 1 mikrontól
kisebb méretűek, és ezeket a részecskéket/olajcseppeket a vizekből általában ülepítéssel,
flotálással, szűréssel vagy ritkábban centrifugálással távolítják el. Az említett folyamatok
meggyorsítására, illetve hatékonyságának növelésére különböző módszereket alkalmaznak.
Ezek közé tartozik például, hogy a szennyezett vízhez makromolekuláris anyagokat
(flokkulánsok) adnak az aggregátumképződés előmozdítása érdekében.
A víztisztításon kívül a polimereket, valamint ezek tenzidekkel alkotott rendszereit a
technológia különböző területein, például: festékek, kozmetikai anyagok, gyógyszerek
gyártása során; a másodlagos és a harmadlagos olajkitermelésben; valamint a
biotechnológiában használják.
A következőkben a kísérletem alapját képező bentonit szuszpenzió kapcsán ismertetem
a diszperz rendszerek és az anyagásványok jellemzőit; továbbá tisztázom az aggregációs
folyamat megértése érdekében a kolloidstabilitás témakörét. Ezután a flokkuláltatáshoz
felhasznált polielktrolitok és tenzidek szakirodalom által feltárt jellemzőit, kolloid
rendszerekre gyakorolt hatásait, illetve kölcsönhatásukat összegzem.
1.1 A diszperz rendszerek legfontosabb jellemzői
Az anyagi rendszerek azon típusát, amelyben az egyik komponens a másikban szét van
oszlatva, diszperz rendszereknek nevezzük. Alkotóit tekintve a szétoszlatott komponenst
diszpergált anyagnak (kisebb mennyiség), a közeget pedig diszperziós közegnek (nagyobb
mennyiség) nevezik. Az alkotók méretei szerinti tagolás esetén beszélhetünk kolloid (vagy
szubmikroszkópikus), illetve durva diszperz (vagy mikroheterogén) rendszerekről. Előbbiben
a szétoszlatott anyag mérete kb. 1 nm-től kb. 500- 1000 nm-ig (1 µm- ig) terjed, míg utóbbi
kb. 1 µm feletti nagyságú, mikroszkóppal látható részecskéket tartalmaz.
A diszperz rendszer fontos jellemzője a diszperzitásfok, ami az anyag
feldaraboltságának mértékét jelenti. E tekintetben a kolloid dimenziók alsó határán találhatóak
a nagyobb méretű szerves molekulák (pl.: mosószerek, színezékek, humin- anyagok), a felső
határán pedig a talaj-részecskék, építőanyagok, stb. (1. ábra).
5
1. ábra: A fontosabb diszperz rendszerek jellemző mérettartománya és a
fázisszétválasztás lehetséges módszere forrás: Zákányiné M. R. (2010)
A finom diszperz rendszerek a kis részecskéket (1 µm-nél kisebb, jellegzetesen 1µm-től
1 nm-ig) tartalmazó rendszerek, ezeket kolloidoldatnak vagy szolnak nevezzük. Jellemzője,
hogy finom részecskéik:
láthatatlanok a rendes mikroszkópban;
látható az általuk szórt fényből képzett aureola (fényudvar);
áthaladnak a konvencionális szűrőkön (de szűrhetők ultraszűrőkön);és
nem ülepednek gravitációs térben.
Ez utóbbiból következik, hogy a fázis-szétválasztás a finom részecskék tömörítésével,
aggregáltatásával érhető el. Az így képződött nagyobb egységek (aggregátumok) már
aránylag gyorsan kiülepíthetők, szűrhetők vagy flotálhatók.
6
Amennyiben folyadék közegben durva szilárd részecskék (1 µm-nél nagyobb) vannak
eloszolva, akkor durva diszperziókról vagy szuszpenziókról beszélünk. Ilyenekkel
találkozunk például a zavaros élő-, illetve ipari szennyvizekben.
A finom diszperz rendszerekhez képest jelentős eltérés, hogy bennük a fázis-
szétválasztás gravitációs erők hatására valósul meg, tehát a részecskék kiülepednek. Ez a
folyamat meggyorsítható centrifugálás alkalmazásával.
A diszperz rendszerek stabilitásához kapcsolódóan meg kell különböztetni a
szedimentációs (vagy kinetikai) állandóságot és az aggregatív állandóságot. Szedimentációs
állandóság alatt a nehézségi erő hatása elleni stabilitást értjük, tehát azt, hogy a részecskék
idővel nem ülepednek ki. Ennek megszűnését különböző behatások okozhatják:
Az aggregatív stabilitás alatt a részecskék egyesülés, tömörödés elleni állandóságát értjük.
Ugyanis a részecskék egymással való találkozásuk, ütközésük alatt- amennyiben a köztük
ható vonzóerők meghaladják a taszítóerőket – összetapadnak, egyesülnek, és úgynevezett
aggregátumokat hoznak létre. A részecskék ütközése és aggregálódása bekövetkezhet:
a váltakozó irányú hőmozgásuk közben (perikinetikus aggregálás); vagy úgy
hogy a különböző sebességgel, de egy irányba mozgó részecskék (pl. keverés, áramlás
hatására, ülepedés közben) ütköznek (ortokinetikus aggregálás).
A frissen képződött aggregátumot alkotó részecskék között egy vékonyabb vagy vastagabb
szolvát- réteg található. Ezekben az aggregátumokban a részecskék egy ideig megőrzik
„önállóságukat”, csak sokkal később kezdenek összenőni. (Zákányiné M. R., 2010)
a) durva diszperziókban a részecskék kiülepedése, szedimentációja a nehézségi
erő hatására, vagy pedig a közegnél könnyebb részecskék (cseppek) felúszása
a határfelületre;
b) a kis részecskék izotermikus átpárolgása a nagyobbakra és ezek bekövetkező
szedimentációja; valamint
c) a rendszer aggregatív állandóságának megszűnése, melynek során a
részecskék nagyobb aggregátumokba egyesülnek és kiülepednek.
7
1.2. Kolloidok stabilitását befolyásoló tényezők
A kolloid részecskéket, amelyek túl kicsik ahhoz, hogy gyorsan szedimentáljanak, jól
szűrődjenek vagy flotálhatók legyenek, különböző reagensek, főleg nagyvegyértékű ionokat
tartalmazó elektrolitok, tenzid vagy polimer-oldatok hozzáadásával aggregáltatják. Így
belőlük nagyobb egységek, konglomerátumok, micellák, aggregátumok képződnek. Ezeket,
ha polimer-adszorpció következtében jönnek létre, flokkulumoknak nevezünk, melyeket az
említett elválasztási módszerekkel hatékonyan és gyorsan különíthetjük el a rendszerből. (Zákányiné Dr. Mészáros Renáta, 2010)
A kolloid rendszerek stabilitását a részecskék között fellépő taszító- és vonzóerők
nagysága, valamint ezek eredője határozza meg. Ezen erők fő típusait tartalmazza a következő
ábra.
2. ábra: A kolloid rendszerek részecskéi között fellépő erők típusai forrás: Saját szerkesztés, az a alábbi könyvek alapján:
Friedriksberg D. A.(1986), Szántó Ferenc (1987), Shaw D.J. (1986)
Vonzóerők
• Van der Waals-féle vonzóerők (univerzális erők, melyek minden részecske között
jelen vannak)
• hidrofób felületek vonzása, többek között orientált tenzidmolekula-adszorpció
következtében
• részecskék között polimerhíd-kötés során létrejött kapcsolódás
Taszítóerők
• elektrosztatikus taszítás az elektromos kettősrétegek átfedése következtében
• felület-közeli hidrát rétegek képződése és ezek átfedésekor létrejött taszítás
• a részecskék felületén adszorbeált makromolekulák kölcsönhatása következtében
létrehozott taszítás, az ún. sztérikus stabilizáció
8
1.3. Az agyagásványok szerkezeti sajátosságai
A kutatásom során bentonit agyagásvány-részecskék 1 napnál nagyobb stabilitású
szuszpenzióit alkalmaztam.
Az agyagféleségeket kötött-laza törmelékes kőzetek közé sorolják. Agyagnak konkrétan
azokat a kőzeteket nevezik, amelyekben egyrészt a karbonát tartalom nem haladja meg a
15%-ot, másrészt uralkodó kőzetalkotó komponensei (arányuk 25-30%-nál magasabb) az
úgynevezett agyagásványok. Ez utóbbi jellemzője, hogy 1 mikronnál apróbb kristályok építik
fel, amely kutatásom szempontjából kulcsfontosságú tulajdonság, hiszen ezek a részecskék a
kolloid mérettartományba esnek.
Az agyagásványok ásványrendszertani vonatkozásban a rétegszilikátok közé tartoznak.
Ezek szerkezeti sajátossága, hogy az SiO4-tetraéderek három irányba történő
összekapcsolódásával rétegek jönnek létre, melynek gyöke (Si2O5)2–. A tetraéderek kationja a
Si4+ mellett leginkább az Al3+ lehet. Az így létrejött úgynevezett tetraéderes réteghez azonban
(negatív töltésének kiegyenlítésére) oktaéderesen koordinált kationok rétegének, sőt, bizonyos
esetekben további rétegeknek kell kapcsolódniuk. Ilyen módon a tetraéderes és az oktaéderes
rétegek együtteséből többféle, úgynevezett rétegkomplexumok jöhetnek létre, amelyek
különböző szerkezeteket építhetnek fel.
Legegyszerűbb az egy oktaéderes és egy tetraéderes rétegből álló szerkezeti típus,
melynek alapja a t–o rétegkomplexum. Ha viszont az oktaéderes réteg másik oldalán is van
egy tetraéderes réteg, akkor ún. t–o–t rétegkomplexumot kapunk. Tovább bonyolódik a
helyzet, ha a tetraéderes rétegben minden negyedik Si4+ -t Al3+ helyettesít, mert a két kation
töltéskülönbsége miatt negatív töltéstöbblet jelentkezik a t–o–t rétegkomplexumok felületén.
Ezt kell kiegyenlíteni a rétegkomplexumok között elhelyezkedő ún. rétegközi kationoknak.
Az agyagásványok általános sajátsága: a rácsban a Si:Al és Al:Mg aránya, és ezek
helyettesítése váltakozik. Jellemző még rájuk a rétegközi vízbehelyezkedés, adszorpciós
képesség, ioncsere a felszínen és a köztes rétegekben valamint az élek mentén, kis
permeábilitás, nagy fajlagos felület, duzzadóképesség.
(http://www.digitalisegyetem.hu )
9
1.4. A polieletrolitok és a tenzidek tulajdonságai
A makromolekulák általában kémiailag hasonló, nagyszámú ismétlődő egységből,
kovalens kötésekkel felépülő, több ezer atomból álló molekulák. Szerkezetüket tekintve ezek
a molekulák lehetnek: lineárisak, elágazó láncúak, globulárisak vagy térhálósak.
Az olyan makromolekulákat, amelyek disszociábilis csoportokat tartalmazó monomer
egységekből is felépülnek, polielektrolitoknak nevezzük.
A polielektrolitok oldatbeli tulajdonságait az adott közegben egyrészt a molekulán levő
effektív töltés nagysága, másrészt az oldat ionerőssége határozza meg. A töltéssel rendelkező
makromolekulák adszorpciója csak akkor észlelhető, ha a felületi molekulák és az egyes
polielektrolit szegmensek között jelentős vonzó jellegű kölcsönhatás van.
A polielektrolitokat viszkozitást módosító és stabilizáló adalékként alkalmazzák például
a következő termékekben: samponok, festékek, bevonatok, kozmetikumok, élelmiszerek és
kontrollált gyógyszerszállító rendszerek.
A tenzidek az asszociációs kolloidok csoportjába tartozó, szintetikus felületaktív
anyagok. Szerkezetüket tekintve jól elkülönülő hidrofil és hidrofób molekularészekből
épülnek fel, ezért amfipatikus molekuláknak is nevezik őket. A tenzidek közé tartoznak
többek között az emulgeátor vagy a diszpergálószerek.
Csoportosításuk alapja lehet például a molekula poláros csoportja, amely szerint
megkülönböztetünk:
A tenzidek jellegzetes oldatbeli és felületi tulajdonságának okozója a hidrofób
kölcsönhatás, amely a tenzidmolekulák vizes oldatból apoláros fázisba történő átmenetének
anionos tenzideket (a hidrofil rész negatív töltésű ion);
kationos tenzideket (a hidrofil rész pozitív töltésű ion);
ikerionos vagy úgynevezett amfolit tenzideket (a hidrofil részen pozitív és
negatív töltés is található); valamint
nemionos tenzideket (töltés nélküli hidrofil részt tartalmaz).
10
hajtóereje. Ezeknek a molekuláknak olyan környezet a legelőnyösebb, amelyben az alkillánc
részben vagy teljesen kizáródik a vizes fázisból, a poláros csoport viszont a vízben marad.
A hidrofób kölcsönhatás másik fontos következménye, hogy olyan zárt szerkezetű molekula-
asszociátumok (micellák) jönnek létre a tömbfázisban, amelyekben az alkilláncok egymás felé
fordulnak és ezzel kizáródnak a vizes fázisból. Ennek eredménye, hogy a tenzidmolekulák
egy kritikusnál kisebb koncentrációban (ezt nevezzük kritikus micellaképződési
koncentrációnak, jelölése: cmc) egyedi molekulák (monomerek) formájában vannak jelen az
oldatban. Azonban megfelelő hőmérsékleten és oldószerben, a cmc fölött az oldathoz adagolt
tenzidfelesleg kolloid méretű micellákat képez, amely következtében elmondható, hogy a
tenzidoldat a cmc- nél nagyobb koncentrációknál kolloid rendszerként viselkedik.
(Shaw D. J., 1986)
1.4. Flokkuláltatás polielektrolitokkal
Flokkuláláson a részecskék makromolekulák által előidézett aggregálódását értjük, ami
többnyire a makromolekulák fizikai adszorpciójának vagy kemiszorpciójának
következménye. Flokkulálás során nagy térfogatú, laza, jól szűrhető aggregátumok,
úgynevezett flokkulumok képződnek. A folyamat általában irreverzibilis, vagyis a polimer
koncentrációjának csökkentésével nem érhetjük el az üledék peptizációját, rediszpergálását.
Nagyon fontos ismerni a flokkuláció kinetikáját, mert ennek alapján szabályozzák az
iparban alkalmazott folyamatok időbeli lefolyását.
A flokkuláció első szakasza a polimer-adszorpció, amely kulcsszerepet tölt be a
polimert tartalmazó kolloidok stabilitásában, mert gyakran az adszorpciós folyamat és a
részecske aggregáció sebessége összemérhetők.
A polimer-adszorpció kinetikai folyamatában legalább három részfolyamat különböztethető
meg:
1) a polimer-molekulák vándorlása az oldatból a felület felé;
2) a molekuláknak a felületi szabad helyekhez való tapadása;
3) a polimer-láncok “szétterülése” a felületen, illetve olyan
konformáció felvétele, ami a szabadenergia lehető
minimumának felel meg.
11
A felsorolt tényezők közül bármelyik (vagy kombinációjuk) befolyásolhatja az adszorpció
sebességét, amely az alábbi tényezők függvénye: hidrodinamikai feltételek; a polimer-oldat
töménysége; a polimer és a felület kémiai szerkezete; a polimer molekulatömege; valamint az
oldószer minősége.
Gregory szerint, ha egy stabil szuszpenzióhoz polimer-oldatot adunk, a fenti három
tényezőn túl a következő két részfolyamatokkal kell számolnunk (3. ábra):
1. adszorbeált polimert tartalmazó részecskék ütközése flokkulumok képződésével;
valamint
2. a flokkulumok szétesése, elroncsolódása a keverés hatására.
3. ábra: Egy szuszpenzióhoz adott polimer-oldat által kiváltott keveredési, adszorpciós
és aggregációs folyamatok sematikus ábrázolása forrás: Saját szerkesztés az alábbi irodalmak alapján:
Gregory J. (1988, 1990)
Az egyes folyamatok sokszor nehezen különíthetőek el időben, azonban a felbontás segíti az
összfolyamat jobb megértését.
1. A keveredés
A nagy móltömegű flokkulánsokat általában 0,1-1 % oldat formájában készítik. A keveredés
általában időigényes, amely következtében az egyes részecskék környékén lokális túladagolás
és így nem kívánt stabilizáció léphet fel. Ezért a polimer-oldatot a diszperz rendszerhez híg
(0,01-0,1%) oldat formájában lassú keverés mellet kívánatos adagolni.
12
2. Polimer-adszorpció
A makromolekulák tapadása, elsődleges kötődése a felülethez igen gyorsan, másodpercek
vagy annak töredéke alatt játszódik le.
3. Az átrendeződés sebessége
Optimális flokkulációs feltételeknél a felület polimerrel való borítottsága alacsony, és az
adszorbeált makromolekuláknak megvan a lehetőségük az aránylag gyors átrendeződésre.
Még ebben az esetben is a folyamat időigénye néhány másodperc és néhány perc között
terjedhet.
4. A flokkuláció sebessége
A részecskék ütközési sebessége a részecske-szám és ütközési sebesség-állandó függvénye.
Mivel a polimer-adszorpció (amely magába foglalja a makromolekulák diffúzióját a
felülethez) egy nem túl gyors folyamat, a flokkuláció nem kezdődik el azonnal a polimer-
oldatnak a szuszpenzióhoz való hozzáadása után.
Keverés alkalmazásával a flokkuláció folyamata jelentősen meggyorsul. A keverés alatt álló
szuszpenziókban egy részecske néhányszor ütközik más részecskékkel, mielőtt az
aggregációhoz elegendő mennyiségű polimert képes megkötni. Ezzel magyarázható az a
kísérleti tény, hogy a polimer hozzáadás és a flokkuláció kezdete között egy bizonyos
indukciós szakasz figyelhető meg.
5. A képződött flokkulumok roncsolódása, ill. újbóli képződése keverés során
A folyamat ezen része a szakirodalmak által még számottevően nem tanulmányozott,
vizsgálataim során a polimer –tenzid elegyeket tanulmányozva és is foglalkozom a keverési
sebesség változtatásának hatásával.
(Bárány S., 1986; 2000; 2003;
Miagchenkov V.A., Bárány S., Bekturov A.E., 1998;
Gregory J., 1988; 1990; 1991;
Fleer G.J., Lyklema J., 1974)
13
1.5. A tenzidek hatása a kolloidstabilitásra
A tenzidek kolloidstabilitásra kifejtett hatásának főbb jellemzőit, a szakirodalmak
alapján, a következőképpen lehet összefoglalni:
Nem-ionos, jelentős számú hidrofil csoportot tartalmazó tenzid adszorpciója
hidrofilizálja a részecskék felületét, azaz a felülethez egy polimolekuláris vízréteg
kapcsolódik, amelyben a víz tulajdonságai megváltoznak. Ezen rétegek kölcsönhatása,
átfedése úgynevezett "szétfeszítő nyomás" (taszítóerő) nem-elektrosztatikus,
úgynevezett strukturális komponensének megjelenéséhez vezet. Ezeknek a
taszítóerőknek a nagysága függ a felület hidratációjától, az oldat elektrolit-tartalmától
és a hőmérséklettől. A felület dehidratációja, ami víz-megkötő reagensek adagolásával
vagy a hőmérséklet emelésével érhető el, a kolloid-stabilitás csökkenéséhez vezet.
Kationos vagy anionos tenzidek adszorpciója az ellentétes töltéselőjelű felületen, a
víztisztításban két szempontból érdekes:
o az ellentétes előjelű tenzid-ionok elsősorban a Stern-rétegben halmozódnak fel,
jelentősen csökkentve ezzel a részecskék felületi töltését és potenciálját, azaz
előidézik a neutralizációs koagulációt;
o az apoláris szénhidrogén láncot és hidrofil funkciós csoportot tartalmazó tenzid
adszorpciója- az adszorbeált molekulák felületen felvett orientációjától
függően- előidézheti a felület hidrofil/hidrofób arányának megváltozását, azaz
hidrofilizásálását vagy hidrofobizálását.
(Szántó Ferenc,1987;
Krasnokutskaja M. E., 1961;
Glazman Yu M., 1962;
Sapon I. P., Glazman Yu M., 1965;
Ottevill R. H., Watanabe A., 1960;
Sotskova T.Z, Znamenskaja M.V., Barany A. A., Isaev A. K., 1992)
14
1.6. A polimer/ tenzid kölcsönhatás vizsgálatának legfőbb eredményei
A makromolekula- tenzid kölcsönhatásokat számos modern fizikai- és kémiai módszer
alkalmazásával sokoldalúan tanulmányozták, és számos publikáció született a témában. A
következőkben röviden ismertetem a legfontosabb eredményeket.
1) Jones munkájában találkozunk először a polimer/ tenzid kölcsönhatásra jellemző
kritikus koncentráció értékkel: T1 jelöli azt a koncentrációs értéket, ahol amelynél a
két reagens kölcsönhatása először fellép, T2 pedig micellaképződést jelenti.
2) Magyarországon a nemionos polimer/ tenzid kölcsönhatásokat részletesen Gilányi
tanulmányozta, aki kidolgozta ennek első kvantitatív elméletét, valamint új mérési
módszereket is megalkotott.
3) A kölcsönhatás jellegére a tenzid adott makromolekulára vonatkozó kötési
izotermájából következtethetünk. A tenzidkötődési izotermák nemionos
polimer/anionos tenzid rendszer esetében nem zérus egyensúlyi koncentrációtól
indulnak. Egy kritikus tenzidkoncentrációig (az a kritikus aggregációs koncentráció
értéke, jelölés: cac) nincs polimer/tenzid kölcsönhatás. A cac-tól nagyobb tenzid
koncentrációknál nő a kötött tenzid mennyisége. A tenzidmolekulák a
polimerszegmensek részvételével micellaszerű asszociátumokat képeznek. A cmc-t
elérve, a rendszerhez adott további tenzidből micellák képződnek, és a komplexben
lévő tenzid mennyisége már nem nő tovább.
4) A polimer/tenzid kölcsönhatás a hidrofób effektus egy másik megnyilvánulása a
tenzid adszorpciója illetve a micellaképződés mellett.
5) A kritikus aggregációs tenzidkoncentráció létezése a tenzidionok és a polimer
molekula kooperatív kölcsönhatásának termodinamikai bizonyítéka.
6) Elviekben a tenzidek monomer formában is kötődhetnek a makromolekulákhoz.
7) A polimerek és tenzidek közötti kölcsönhatás erőssége nagymértékben függ a polimer
és a tenzid töltésétől. Bár a hatások jelentősebbek az ellentétes töltésű reagensek
esetében, azonban a dolgozatom elején kifejtett okokból fontosnak tartom vizsgálni az
azonos töltéselőjelű polimerek és tenzidek reakcióit is, amely a korábban a témában
végzett kutatások során háttérbe szorult.
(Jones M.N., 1967;
Gilányi T., Wolfram E., 1981;
Gilányi T., 1988)
15
2. A KÍSÉRLET RÉSZLETES BEMUTATÁSA
A következőkben bemutatom az általam végzett kísérlet számszaki eredményeit.
Először az alkalmazott módszereket, majd a változók- felhasznált anyagok, elegyítési módok,
keverési sebesség- típusait ismertetem, aztán diagramok segítségével szemléltetem a
flokkuláltató hatás alakulását az egyes esetekben.
2.1. Alkalmazott módszerek
A részecske aggregálódás időbeni változását átfolyásos rendszerben, PDA2000 (Rank
Brothers, UK) mérőműszer alkalmazásával határoztam meg. A zavarosság fluktuációs
vizsgálatok elvégzéséhez a 4. ábrán látható, cirkuláló rendszerű mérőkört használtam. Ennek
elemei a következők:
A vizsgálni kívánt diszperzióban a keverési feltételeket a következő berendezés
biztosította:
o szabályozható fordulatszámú mágneses keverő (WiseStir MSH20D Dainah
Scientific Co. Ltd.), amely lehetővé teszi különböző sebességű keverés
alkalmazását. Az általában használt keverés sebességek a következőek:
90 f/p (mágneses keverővel); és
890 f/p (mágneses keverővel).
4. ábra: PDA-2000 berendezésről készült fénykép
keverés
perisztaltikus pumpa
PDA-2000 mérőcellája
16
A keverés alatt álló diszperzió flexibilis csövön keresztül a sebességszabályzón, illetve
perisztaltikus pumpán áthaladva, cirkulál a PDA-2000 mérőműszer részecskéket
detektáló egységén át.
A szilárd részecskék különböző reagensek hatására bekövetkező aggregációjának
mértékét a következőképpen vizsgálja a műszer:
o Az átlátszó flexibilis csövön áthaladó szuszpenzió egy kis térfogatában
(jellemzően 1 mm3) lévő részét egy szűk fény-nyalábbal merőlegesen
megvilágítják.
o A szuszpenzión áthaladó fény-fluxus értékét regisztrálja az érzékeny foto-
detektor, amely a fényjelet elektromos jellé alakítja át.
o A fényjel egy nagy, az áthaladó fény átlag-intenzitását, azaz a szuszpenzió
zavarosságát jellemző állandó fluxusból (DC); és egy, a megvilágított zónában
megjelenő részecskék számát jellemző fluktuáló fluxusból (AC) tevődik össze.
Kimutatták, hogy a fluktuáló jel négyzetes átlaga négyzetgyökének értéke
(root-mean-square: RMS) arányos a részecskék darabszám szerint átlagolt
koncentrációjával és méretével. Az RMS értékek jelentősen növekednek az
aggregálódás kezdetével és csökkennek a folyamat végeztével. A kijövő jel
mutatja az RMS és az R=RMS/DC arány értékét is. Az R (ratio) egy
viszonyszám, értéke 0 és 12,5 közé esik: desztillált víz esetében 0,3, míg a
nagy méretű aggregátumok esetén eléri a maximális értéket. Mind az R, mind
az RMS érték alkalmazható az aggregálódás mértékének jellemzésére.
A PDA-2000 műszer nagy előnye, hogy korai információval szolgál a rendszerben
lejátszódó aggregálódási folyamatokról, akár már másodpercek elteltével a reagens
szuszpenzióhoz való hozzáadása után.
Annak érdekében, hogy a mérési hibákat a lehető legnagyobb mértékben
kiküszöböljem, az egyes vizsgálatokat háromszor ismételtem meg, majd az eredmények
bemutatásánál a kapott értékek átlagát ábrázoltam.
Ilyen hibák több forrásból eredhetnek, például:
a mérőműszer jel-, illetve adatfeldolgozása közben jelentkező pontatlanságok;
továbbá az általam vétett, leolvasásból eredő pontatlanságok.
17
Ezen eltéréseket szemléltetem az 5. ábrán, amelyen három, ugyanolyan körülmények
között elvégzett mérés eredményei, valamint ezek átlagértéke látható. Az R 15
másodpercenként történő leolvasásának értékeit az idő függvényében mutatom be, FO4400SH
kationos polielektrolit ugyanolyan mennyiségének a szuszpenzióhoz történő hozzáadása
esetén. (A mérési görbék tendenciákat szemléltetnek, nem pontos értékeket).
5. ábra: 0,35 g/l töménységű bentonit szuszpenzió részecskék aggregálódási
mértékének időbeli változása 0,25 mg/g kationos FO4400SH polielektrolit
jelenlétében, három mérési sorozat eredményei alapján forrás: Saját szerkesztés az áltálam mért adatok alapján
A mérési hibák kapcsán fontos megemlíteni néhány, a műszer egyéb korlátai
következtében felmerülő problémát.
Ahogyan azt már korábban írtam, a PDA2000 mérőműszer 0- 12,5-es tartományban
jeleníti meg az R értékeket. Bizonyos aggregátum méret felett, valamint a szuszpenzió nagy
zavarossága esetén a berendezés már nem képes különbséget tenni az R értékekben. Ebben az
esetben folyamatosan a maximális (12,5) érték látható a kijelzőn, amelynek következtében a
többi, ilyen jellegű eredménytől nem elkülöníthető a vizsgálat eredménye. Ilyenkor a felfutási
szakasz adhat összehasonlításra lehetőséget, illetve megállapítható, hogy az aggregátumok
mérete elérte a mérhető maximális értéket. További elkülönítés lehetséges még akkor, ha
olyan nagyméretű aggregátumok keletkeznek, melyek gyorsan kiülepednek, így a cirkuláló
rendszerben már csak desztillált víz kering tovább. Az ilyen nagymértékű flokkuláció az R
0
2
4
6
8
10
0 1 2 3 4 5 6 7
R
t (min)
1 2 3 átlag
18
értékek 0-ig való csökkenésében nyilvánul meg. Ebből megállapítható, hogy R≈12,5-hoz
viszonyítva lényegesen nagyobb aggregátumok keletkeztek.
További probléma fakadhat az intenzív keverés alkalmazása esetén megfigyelhető R
érték időnkénti növekedésének vizsgálatából. Kérdés ugyanis, hogy ezt a jelenséget nem
okozhatja-e a lassú keverés során kiülepedett aggregátumok “felkeveredése”, mechanikai
felrázása, re-szuszpendálása. Ezek az esetek valóban nagy hibák keletkezésére adnának
lehetőséget, azonban vizsgálataim során, mind a többszöri ismétléssel, mind az aggregátumok
méretének változásának nyomon követésével igyekeztem kiküszöbölni ezeket a
hibalehetőségeket.
(Mészáros R., 2006)
2.2. Felhasznált anyagok, elegyítési módok és keverési sebesség
Kutatásom során polielektrolitokkal és tenzidekkel dolgoztam, bentonit szuszpenzióra
gyakorolt hatásukat elemezve. A következő táblázatok tartalmazzák az ezekre vonatkozó
kiindulási adatokat, valamint a vizsgálódás során alkalmazott elegyítési módokat,
fordulatszámokat.
1. táblázat
A kísérlethez felhasznált szuszpenzió adatai Név Származás Koncentráció
(g/l) Előjel R (ratio) Vizsgált
térfogat (ml)
Bentonit Mád 0,8 - 1,1 100 forrás: Saját szerkesztés
A kutatásomhoz 0,8 g/l koncentrációjú bentonit szuszpenziót használtam fel,
mérésenként 100 ml-t vizsgálva. A PDA2000 segítségével a kísérlet megkezdése előtt
megmértem a szuszpenzió R értékét, amely 1,1 –et adott, így ez volt a későbbiekben a
kiindulási alap. Azért választottam ezt a kiinduló, 1 körüli értéket, mert műszer méréshatárait
és előző mérések tapasztalatait figyelembe véve ez az érték bizonyult optimálisnak.
19
2. táblázat
Az alkalmazott polielektrolitok és tenzidek típusai
Név Típus Jelölés
*
Koncentráció
(g/l (polimer))
(mol/l (tenzid))
CD
(töltés-
sűrűség)
Előjel
Molekula-
tömeg
(Dalton)
Vizsgált
térfogat
(ml)
Polimer FO4115SSH p1 0,5 10 + 8-10*106 0,1
FO4650SSH p2 0,5 40 + 8-10*106 0,1
FO4800SSH p3 0,5 80 + 8-10*106 0,1
AN910SH p4 0,5 10 - 8-10*106 0,1
AN945SH p5 0,5 40 - 8-10*106 0,1
Tenzid CTAB** t1 0,01 + 0,1
NaDS*** t2 0,01 - 0,1
forrás: Saját szerkesztés
* A kísérlet során az általam alkalmazott jelölés a különböző típusú polimerekre és tenzidekre
** Cetil- trimetilammónium- bromid
*** Nátrium- dodecil- szulfát
A kísérlet során pozitív és negatív töltésű polielektrolitokat és tenzideket használtam fel.
Az előző esetében 0,5 g/l, míg utóbbinál 0,01 mol/l koncentrációjú oldatokat készítettem,
melyekből 0,1 ml-t vételezve végeztem a méréseket.
Az elegyek készítése során csak azonos töltéselőjelű polimereket és tenzideket
alkalmaztam. Az elegyítés megkezdése előtt megvizsgáltam, hogy az alkotók egymással
reagálnak-e, mert amennyiben igen, akkor már a bentonit szuszpenzió flokkuláltatására azok
nem képesek.
Ezen tesztek elvégzése után minden elegy alkalmasnak bizonyult a vizsgálódásra.
/Polimereket előállító vállalat: CIBA Co., Svájc/
20
6. ábra: Az alkalmazott elegyítési módok
forrás: Saját szerkesztés
A kísérlet elvégzése során az egyik változó tényező az volt, hogy milyen sorrendben
elegyítettem egymással az azonos töltéselőjelű polielektrolitokat és tenzideket. Ahogyan az
ábra mutatja, 4 módszert alkalmaztam erre: először egyénileg, majd 30 másodperces
különbséggel felváltva, végül pedig előre összekeverve adagoltam az alkotókat a bentonit
szuszpenzióhoz.
7. ábra: A keverési sebesség beállításai
forrás: Saját szerkesztés
• először tenzid• majd 30 mp
elteltével polimer
• előre összekvert polimer-tenzid elegy
• először polimer
• majd 30 mp elteltével tenzid
• csak 1 típus vizsgálata
1 2
34
fordulatszám
90 rmp 200 rmp
21
A másik változó tényező a műszer keverési sebességének változtatása volt. A méréseket
alapvetően 90 fordulat/ perc (rmp) beállítással végeztem el, majd megvizsgáltam, hogyan hat
az aggregátumok képződésére, ha ezt megnövelem 200 fordulat/ percre (rmp).
2.3. A flokkuláltató hatás vizsgálatának eredményei
A következőkben bemutatom az általam végzett, polimer- tenzid elegyek bentonit
szuszpenzióra gyakorolt flokkuláltató hatását vizsgáló mérések eredményeit.
Minden vizsgálat egyenként 10 percig tartott, és az adatok 15 másodpercenként kerültek
feljegyzésre. Az adatok pontossága érdekében minden mérést háromszor végeztem el, és a
diagramok az így átlagolt eredményeket tartalmazzák.
A vízszintes tengelyen az idő, a függőleges tengelyen a keletkezett aggregátumok
méretváltozását jelző R érték található.
2.3.1. A vizsgált polimerek és tenzidek egyedi flokkuláltató hatásának elemzése
1. diagram
A fenti ábrán a pozitív és negatív töltéselőjelű polimerek és tenzidek bentonit
szuszpenzióra gyakorolt flokkuláltató hatása látható, abban az esetben, ha ezeket
önmagukban, elegyítés nélkül vizsgáljuk, 90 f/p keverési sebesség mellett. A vizsgálat során
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 2 4 6 8 10 12
R
t (min)
Polimerek és tenzidek egyedi flokkuláltató hatásának vizsgálata(90 f/p)
p1
p2
p3
p4
p5
t1
t2
22
mind a polimerekből, mind a tenzidekből kis mennyiséget, 0,1 ml- t használtam. Ennek oka az
volt, hogy mennyiségükből adódóan ne módosuljon jelentősen az R érték (ne közelítse meg a
12,5 értékű felső határát), hogy a későbbiekben, az elegyek vizsgálatakor érzékletes legyen a
hatások különbsége.
A kationos polimerek esetében jól látható, hogy a flokkuláltató hatás erősödik a
töltéssűrűség növekedésével összhangban. Ennek nyomán a kationos polimerek görbéinek
felfutása is egyre meredekebb, ami jelzi, hogy gyorsabb lett az aggregátumok képződése,
valamint az aggregátumok mérete is növekszik.
Ezzel szemben az anionos polimerek, illetve az azonos töltésű tenzidek flokkuláltató
hatása szinte elhanyagolható.
Ez a jelenség magyarázható a bentonit szuszpenzió döntően negatív felülete
következtében fellépő elektrosztatikus vonzással a kationos polimerek kölcsönhatásakor; és
taszítással az anionos polimerek adagolásakor.
23
2.3.2. Azonos töltéselőjelű polimer- tenzid elegyek flokkuláltató hatásának elemzése
2.3.2.1. Kationos elegyek vizsgálata- a keverési módok változtatása alapján
2. diagram
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 2 4 6 8 10 12
R
t (min)
Kationos polimer- tenzid elegyek flokkuláltató hatásának vizsgálata(90f/p)
3. t1, p1 3. t1, p2 3. t1, p3 2. p1,t1 2. p2, t1
2. p3, t1 4. p1 + t1 4. p2 + t1 4. p3 + t1
24
Az ábrán látható kationos elegyek esetén- a 3 féle pozitív töltéselőjelű polimert a CTAB
tenziddel elegyítve, a korábban bemutatott keverési módok közül az: időbeli eltérés szerinti
adagolás, valamint az előre összekeverés módszerét alkalmaztam /ezeket jelöli a
jelmagyarázati sávban található 2., 3. és 4. számozás/.
Megfigyelhető, hogy amennyiben először hozzáadjuk a tenzidet a bentonit
szuszpenzióhoz, majd 30 másodperc múlva a polimert, akkor nem változik jelentősen az
aggregáció sebessége és mértéke ahhoz képest, ha mindezeket az alkotókat egyenként
adagoljuk a szuszpenzióhoz.
Ugyanez a konklúzió levonható akkor is, ha megváltoztatjuk a keverési sorrendet.
Az előre összekevert elegyek flokkuláltató hatásának vizsgálatakor azonban a
következő változások láthatóak: ha a CTAB- hoz p2 (FO4650SSH) vagy p3 (FO4800SSH),
azaz közepes vagy nagy töltéssűrűségű kationos polimert keverünk, akkor az aggregátum
képződés sebessége és mértéke jelentősen csökken az egyedi hatásokhoz képest.
Ennek okai a következőek lehetnek:
Elképzelhető, hogy a tenzid molekulái - elektrosztatikus kölcsönhatásuk révén –
közömbösítik a felület negatív töltését, és ennek következtében meggátolják a kationos
polimer adszorpcióját.
Lehetséges az is, hogy mivel a kationos tenzid hatására nő az ionerősség az elegyben,
ennek következtében csökken a hozzáadott polimer disszociációjának mértéke. Így a
polimer gomolyag- szerű szerkezete kompaktabbá válik, amely hatására csökken a
keletkező aggregátum mérete. Ez a jelenség azért csak a közepes és nagy
töltéssűrűségű polimerek vizsgálatakor merülhet fel, mert a kis töltéssűrűségű polimer
esetében nem beszélhetünk elektrosztatikus hatásról, ott ugyanis a hidrogénhíd kötés
és a hidrofób effektus játszik főbb szerepet.
25
2.3.2.2. Kationos elegyek vizsgálata- a keverési módok és a fordulatszám változtatása közötti
összefüggés
3. diagram
Az ábrán látható eredmények a nagy töltéssűrűségű kationos polimer / FO4800SSH/ és
a kationos tenzid /CTAB/ elegyére vonatkozik. Ennek függvényében vizsgáljuk meg, hogy
milyen összefüggés van a keverési módok (2., 3. és 4.) és a sebesség fordulatszámának
növelése (90f/p-ről 200 f/p-re) között.
Az tapasztalható, hogy ha időben eltér a polimer és a tenzid bentonit szuszpenzióhoz
való hozzáadása, akkor mindkét sorrend esetében a 90 fordulat/ perc beállítás biztosítja az
aggregátum képződésének optimális feltételeit. Amikor a fordulatszámot megnöveljük 200-ra,
akkor ezek az aggregátumok roncsolódnak és csökken a méretük.
Kivétel figyelhető meg abban az esetben, ha a CTAB és az FO4800SSH előre
összekevert elegyét adjuk az oldathoz. Ekkor, 200 fordulat/percre növelve a műszer keverési
fordulatszámát, az aggregátum képződés sebessége és mértéke növekszik. Ennek oka egyrészt
visszavezethető az előző alfejezet végén taglaltakra, mégpedig, hogy a tenzid ionerősség
növelő hatása révén kompaktabbá válik a polimer gombolyag szerkezete, így csökkennek a
képződő aggregátumok méretei. Azonban a fordulatszám növelése olyan roncsoló hatással jár,
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 2 4 6 8 10 12
R
t (min)
A keverési módszerek és a fordulatszám közötti összefüggés t3-p1 elegy esetében
3., 90 f/p
2., 90 f/p
4., 90 f/p
3., 200 f/p
2., 200 f/p
4., 200 f/p
26
amely ezt a szerkezetet „lazítja”, így- ha kis mértékben is- de javul a rendszer flokkuláltató
hatása. Másrészt az is okozhatja a jelenséget, hogy a már a rendszerben lévő kisebb, kompakt
aggregátumok másodlagos, illetve harmadlagos aggregátumokat hoznak létre. Ezen feltevések
zéta-potenciál mérésekkel válnak igazolhatóvá.
2.3.2.3. Anionos elegyek vizsgálata- a keverési módok változtatása alapján
4. diagram
Az anionos elegyek vizsgálatát szintén a különböző keverési módok (2., 3. és 4.)
függvényében végeztem el, 90rpm keverési sebesség mellett.
Jól látható, hogy alapvetően egyik esetben sem jelentős a rendszer flokkuláltató hatása,
valamint, hogy a keverési sorrendtől függetlenül, a nagy töltéssűrűségű anionos polimer-
anionos tenzid elegy jelentősebb mértékű aggregátum képződést eredményez, mint a kisebb
töltéssűrűségű polimerrel alkotott elegy.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 2 4 6 8 10 12
R
t (min)
Anionos polimer- tenzid elegyek flokkuláltató hatásának vizsgálata (90f/p)
3. t2, p4
3. t2, p5
2. p4, t2
2. p5, t2
4. p4 + t2
4. p5 + t2
27
Ennek oka az lehet, hogy a negatív töltésű tenzid és a nagyobb töltéssűrűségű, szintén
anionos polimer között elektrosztatikus taszítás lép fel, amelynek következtében kevés
kötődési pont keletkezik a két anyag között. Így hosszú lánc szerkezet jön létre, amely
jelentős kiterjedése miatt több szomszédos részecskét tud megkötni. Ennek köszönhető a
képződő aggregátumok méretének növekedése.
Fontos tudni, hogy az anionos polimerek és tenzidek további megkötődését segíti elő,
hogy döntően negatív felületi töltésű bentonit részecskék bizonyos helyein pozitív töltések is
jelen vannak.
28
AZ EREDMÉNYEK ÖSSZEGZÉSE, KÖVETKEZTETÉSEK
A dolgozatomban bemutatott vizsgálati eredmények alapján az alábbi összefüggések
tárhatóak fel, és következtetések vonhatóak le:
1. Kationos polimerek egyedi hatáselemzése esetén a töltéssűrűség befolyásolja a
flokkulációt: minél nagyobb töltésű polimert adagolunk a bentonit szuszpenzióhoz,
annál gyorsabb az aggregátum képződés, és annál jelentősebb a mértéke.
2. Egyedi adagolás esetén a töltéselőjel befolyásolja az aggregációs folyamatot,
köszönhetően a bentonit szuszpenzió döntően negatív töltésű felülete miatt fellépő
elektrosztatikus vonzásnak (katinos polimerek) és taszításnak (anionos polimerek).
3. Kationos polimer és kationos tenzid elegyének vizsgálatakor kiderült a keverési
sorrend befolyásoló erejéről, hogy:
a. a szuszpenzióhoz való keverés időbeni sorrendje nem befolyásolja a
flokkuláltató hatást;
b. ha viszont a tenzidhez előre hozzáadjuk a közepes illetve nagy töltéssűrűségű
polimert, és ezután a kettőt együtt keverjük a bentonit oldathoz, akkor az
aggregátum képződés sebessége és mértéke is csökkeni fog. Ennek oka lehet:
egyrészt a tenzid felületközömbösítő hatása, másrészt pedig szintén a tenzid
miatt bekövetkező ionerősség növekedés következtében fellépő polimer
szerkezeti változás (kompaktabbá válik).
4. Nagy töltéssűrűségű kationos polimer és katinos tenzid elegye esetén a keverési mód
és sebesség között a következő összefüggés tapasztalható:
a. amennyiben eltérő időben adjuk őket a szuszpenzióhoz, akkor a műszer
keverési sebességét 200 fordulat/ percre emelve az aggregátumok roncsolódása
figyelhető meg;
b. viszont ha az előre összekevert eleggyel dolgozunk, akkor 200 f/p esetén javul
az aggregátum képződés sebessége és nő a méretük is. Ennek hátterében állhat:
i. egyrészt, hogy a 3./b pontban említett, polimer esetén keletkező
kompaktabb szerkezet „fellazul”, és nagyobb lesz a megkötődési
felület;
ii. másrészt pedig, hogy a már jelen lévő kisebb, kompakt aggregátumok
másodlagos és harmadlagos aggregátumokat képeznek.
29
5. Anionos polimerek és tenzidek elegyének vizsgálatakor az derült ki, hogy a keverési
sorrend nem befolyásolja a flokkuláltató hatást. Minden esetben igaz viszont, hogy a
nagyobb töltéssűrűségű polimer – tenzid elegyek jelentősebb mértékű aggregátum
képződést eredményeznek valószínűleg azért, mert a köztük fellépő elektrosztatikus
taszítás a lánc szerkezet nagy kiterjedését eredményezi.
A kutatás területén további vizsgálatokat lehetne folytatni egyrészt arra vonatkozóan,
hogy a megnövelt keverési sebesség 90 f/p- ra való visszaállítása esetén, az eredetileg ezen a
sebességen mért értékek tendenciája visszanyerhető-e.
Másrészt érdemes lenne a későbbiekben elektrokinetikai vizsgálatokat végezni, mert az ennek
során kapott adatok információval szolgálnak az adszorbeált polimereknek és tenzideknek a
részecskék elektromos kettős rétegére kifejtett hatásáról. Valamint számos esetben a polimer-
tenzid réteg szerkezetéről, illetve a PDA2000 mérőműszerrel végzett vizsgálatok
eredményeivel összevetve következtetést engedne levonni a flokkuláció mechanizmusára
vonatkozóan.
30
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
„A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új
Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai
Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg."
További köszönet illeti Dr. Bárány Sándor Prof. emeritust, aki hasznos tanácsaival
segítette a munkámat.
31
IRODALOMJEGYZÉK
1) Bárány S.: Polymer Containing Disperse Systems (1986), Kiev: Naukova Dumka
2) Bárány S.: Polimerek diszperz rendszerekben, A kémia legújabb eredményei (2000),
Akadémiai Kiadó, Bp., 88. kötet
3) Bárány S.: Kinetics of Flocculation by Polymers, in :Flocculation and Flotation. (John
Ralston, Ed.) (2003), University of South Australia Publisher
4) D. J. Shaw, Bevezetés a kolloid- és felületi kémiába (1986), Műszaki Könyvkiadó,
Budapest, 67-70
5) Fleer G.J., Lyklema J.: J. Coll. Interf. Sci. (1974), 46, 1.
6) Friedriksberg D. A.: A Course in Collid Chemistry (1986), Mir Publisher, Moscow
7) Gilányi T.: Colloids Surfaces (1988), 125, 641
8) Gilányi T., Wolfram E.: Colloid Surfaces (1981), 3, 181,
9) Glazman Yu M.: Colloid J. (1962), 24, 275.
10) Gregory J.: Coll. Surf. A (1988), 31, 231.
11) Gregory J., Lee S.Y.: J. Water SRT –Aqua (1990), 39, 265.
12) Gregory J., Li G.B.: Chem.Eng. Commun. (1991), 108, 3.
13) Jones M. N.: J. Colloid Interface Sci. (1967), 23, 36
14) Krasnokutskaja M. E., Glazman Yu M.: Colloid J. (1961), 23, 847.
15) Mészáros R.: A Tisza-tó feliszapolódásának megelőzése érdekében alkalmazott
módszerek összefoglalása (2006), X. Orsz. Fokt. Környtud. Diákkonf., Eger
16) Miagchenkov V.A., Bárány S., Bekturov A.E.: Poliakrilamidnije flokkuljanti (1998),
Kazani Egyetemi Kiadó. Kazan.
17) Ottevill R. H., Watanabe A.: Colloid J. (1960), 22, 38.
18) Sapon I. P., Glazman Yu M.: Colloid J. (1965), 27, 601.
19) Sotskova T.Z, Znamenskaja M.V., Barany A. A., Isaev A. K..: Khimiya i
Technologiya Vodi (Russian Journal of Water Chemistry and Technology) (1992), 14,
637
20) Szántó Ferenc: Kolloidkémia alapjai (1987), Debrecen, Gondolat
21) Zákányiné M. R.: Agyagásvány szuszpenziók flokkuláltatása hidrolizáló sókkal,
tenzidekkel, polimerekkel, ezek elegyeivel, és a képződött aggregátumok szilárdsága
(2010), 8-13, 15-16, 26-28
22) http://www.digitalisegyetem.hu/elearning/view.php?subject_ID=MFFAT6101&lesson
_ID=28