Влияние адсорбированных углеводородов на изменение свободной поверхностной энергии твердых поверхностей

Об авторах:

Степанов Александр Сергеевич, аспирант кафедры механики многофазных систем, Физико-технический институт, Тюменский государственный университет; stepanovsanya45@mail.ru

Вакулин Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор, почетный работник науки и высоких технологий РФ, профессор кафедры прикладной и технической физики, Физико-технический институт, Тюменский государственный университет; a.a.vakulin@utmn.ru

Аннотация:

Расширение топливно-энергетического комплекса, связанное с нефте- и газодобычей выводит вопросы переработки, очистки, осушки и экспорта углеводородного сырья на первый план. Нефте- и газопереработка сталкиваются с проблемой адсорбции углеводородов на твердой поверхности, оказывающее негативное влияние на производственные процессы. Изучение процесса адсорбции углеводородов вызвано практическими задачами, в частности, из сектора метрологического обеспечения производства. Действительно, существующая методика поверки/градуировки газоанализаторов-сигнализаторов ГКПС17.41.00.000 РЭ, настроенных на довзрывные концентрации паров углеводородов (бензин, дизельное топливо), не учитывает адсорбцию газообразного вещества на стенках поверочной/градуировочной установки для создания поверочных газовых смесей (ПГС), что приводит к систематической ошибке/погрешности настраиваемых средств измерений. Целью данного исследования являлось экспериментальное определение краевых углов смачивания и свободных поверхностных энергий (СПЭ) материалов, входящих в установки для приготовления ПГС. В работе приведено описание экспериментальной установки по определению краевого угла смачивания, метод ван Осса, предназначенный для определения энергетических характеристик поверхностей твердых тел, представлены фотографии смачивания этих поверхностей тестовыми жидкостями. Обсуждаются вопросы, связанные с изменением СПЭ твердых тел. Приведены результаты экспериментов и представлены материалы (альтернативные применяемым в настоящее время), рекомендуемые авторами для модернизации установки поверки/градуировки газоанализаторов для снижения систематической погрешности в определении концентрации ПГС.

Список литературы:

1. Вакулин А. А. Методы измерений, испытаний и контроля: учебное пособие / А. А. Вакулин. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2010. 256 с.
2. ГКПС17.41.00.000 РЭ. Датчики взрывоопасных газов и паров с унифицированным сигналом. Москва, 2012. 22 с.
3. Глазков С. С. Поверхностные энергетические характеристики композитов на основе природных полимеров / С. С. Глазков, В. А. Козлов, А. Е. Пожидаева, О. Б. Рудаков // Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. 2009. Том 9. Вып. 1. С. 58-66.
4. ГОСТ Р 8.736-2011. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. Москва, 2013. 3 с.
5. Степанов А. С. Экспериментальное определение массового содержания адсорбированных молекул в установке, предназначенной для поверки/градуировки газоанализаторов / А. С. Степанов, А. А. Вакулин // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2017. Том 3. № 2. С. 21-32. DOI: 10.21684/2411-7978-2017-3-2-21-32
6. Файловый архив для студентов. URL: https://studfiles.net/preview/2465196/page:17 (дата обращения: 15.02.2018).
7. Цивилев Р. П. Поверхностное натяжение. Поверхностно-активные вещества. Адсорбция: метод. указания к самостоятельной работе и лабораторному практикуму по дисциплине «Коллоидная химия» / Р. П. Цивилев. Ухта: Ухтинский государственный технический университет, 2007. 17 с.
8. Table Shows the Dispersion (Non-Polar) and Polar Components. URL: https://www.accudynetest.com/surface_tension_table.html (дата обращения: 28.02.2018).
9. Van Oss C. J. Interfacial Lifshitz-van der Waals and Polar Interactions in Macroscopic / C. J. van Oss // Chemical Reviews. 1988. Vol. 88. No. 6. Pp. 933-935. DOI: 10.1021/cr00088a006
10. Visser J. Particle Adhesion and Removal: A Review / J. Visser // Particulate Science and Technology: An International Journal. 1995. Vol. 13. No. 3-4. Pp. 169-196. DOI: 10.1080/02726359508906677