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