CS219677B1

CS219677B1 - A method for determining the dispersing efficiency of surfactants

Info

Publication number: CS219677B1
Application number: CS111981A
Authority: CS
Inventors: Jozef Spacir; Tomas Sebo; Teofil Kulhavy
Original assignee: Jozef Spacir; Tomas Sebo; Teofil Kulhavy
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález sa týká sposobu stanovenia dispergačnej účinnosti tenzidov. Rieši spósob stanovenia dispergačnej účinnosti ako funkciu rýchlosti sedimentácie pevných častíc v kvapalnom prostředí v přítomnosti tenzidu porovnáváním s rýchlosťou sedimentácie pevných častíc za porovnatelných podmienok bez použitia tenzidu. Pevné částice sa pripravujú in šitu zrážaním na chemicky inertně látky voči přítomným komponentom napr. CaCO3, pričom tenzid sa přidává před zrážaním alebo po zrážaní. Rýchlosť sedimentácie sa sleduje fotokolorimetricky a zo získaných hodnot sa graficky vyhodnocuje dispergačná účinnost’.The invention relates to a method of determining the dispersing efficiency of surfactants. It deals with the method of determining the dispersing efficiency as a function of the rate of sedimentation of solid particles in a liquid medium in the presence of a surfactant by comparing it with the rate of sedimentation of solid particles under comparable conditions without the use of a surfactant. The solid particles are prepared in situ by precipitation to chemically inert substances with respect to the present components, eg CaCO3, while the surfactant is added before precipitation or after precipitation. The rate of sedimentation is monitored photocolorimetrically and the dispersing efficiency is evaluated graphically from the obtained values.

Description

33

Vynález sa týká spósobu stanovenia dispergač-nej účinnosti tenzidov sledováním rýchlosti sedi-mentácie pevných častíc v kvapalnom prostředí.The invention relates to a method for determining the dispersing efficiency of surfactants by monitoring the sedimentation rate of solid particles in a liquid medium.

Na zamedzenie tvorby usadenín alebo tvorbykotolného kameňa v chladiacich systémoch, hlavněna povrchu trubiek tepelných výmenníkov, ktorévznikajú zo suspendovaných látok obsiahnutýchv chladiacich vodách, alebo keď sa dosiahnea překročí hranica nasýtenia vo vodě málo rozpust-ných zlúčenín, pridávajú sa do cirkulačných chla-diacich vod látky dispergačného charakteru. Dis-pergátory sú povrchovoaktívne látky, ktoré v mini-málnych množstvách rozpuštěné vo vodě alebov iných kvapalinách sú schopné udržať suspendova-né látky vo vznose dlhšiu dobu, ako zostanúsuspendované látky bez ich přítomnosti. Podláúčinnosti dispergátorov sú niekto-ré schopné vznik-nuté úsady na povrchu kovu rozrušit’ a/alebouvolnit’ a tieto sú potom prúdom vody láhkoodplavené. Podlá mechanizmu pósobenia móžemedispergátory rozdělit’ do nasledovných skupin: 1/ Dispergátory sa naadsorbujú na kovovýpovrch, tým zmenia jeho fyzikálně vlastnosti,v dósledku čoho sa zhorší prirnavosť suspendova-ných látok k povrchu kovu a tým sa zmenší ichusadzovanie. 2/ Dispergátory sa naadsorbujú na povrch sus-pendovaných látok, tým spomalia sedimentáciua sklon k nalepovaniu sa na kovový povrch. 3/ Dispergátory svojou fyzikálnou adsorbciouna povrchy kryštálov uhličitanu vápenatého zabra-ňujú ich narastaniu. 4/ Dispergátory chemicky reagujú so suspendo-vanými látkami, tým menia charakter tvoriacich sakryštálov a zabraňujú ich narastaniu.In order to prevent the formation of deposits or the formation of hard rock in cooling systems, the surface of the heat exchanger tubes arising from the suspended matter contained in the cooling water is exacerbated, or when the water-saturation limit of the poorly soluble compounds is exceeded, dispersant substances are added to the circulating cooling water. character. Dispersants are surfactants which, in minimal amounts dissolved in water or other liquids, are capable of retaining suspended matter over a longer period of time than suspended substances without their presence. The efficacy of dispersants is some capable of disintegrating and / or disintegrating the deposit on the metal surface, and these are then flushed away by a stream of water. According to the mechanism of action, the mono-dispersants are divided into the following groups: 1) Dispersants are adsorbed onto the metal surface, thereby changing its physical properties, as a result of which the adhesion of the suspended substances to the metal surface is impaired and thus the settling is reduced. 2 / Dispersants are adsorbed onto the surface of suspended materials, thereby reducing sedimentation and the tendency to stick to the metal surface. 3 / Dispersants with their physical adsorbent surfaces of calcium carbonate crystals prevent their growth. 4 / Dispersants chemically react with the suspended substances, thereby changing the character of the forming crystals and preventing them from growing.

Na meranie dispergačnej účinnosti nie sú zatial’vypracované dostatočne přesné metody, ktorédávajú objektivny obraz o kvalitě dispergátora,jeho účinnosti, o jeho optimálnej koncentráciia pod. V oblasti tenzidov je známa modifikovanáSchónfeldova metoda stanovenia dispergačnejúčinnosti vápenatých mydiel titráciou kyselinou(Mat. E-149/76, CIE 310-05-76). Metoda jeaplikovatelná na všetky druhy tenzidov, ktorénarušia kyselinovú titráciu vápenatých mydiel,pričom alkalické anorganické soli ako fosforečna-ny, uhličitany a kremičitany nemajú byť přítomné.Tým sa stává metoda citlivá na nečistoty vo vodě,ktoré móžu skreslovať výsledky merania. Výsledkymerania sa vyjadrujú ako dispergačná schopnost’vápenatých mydiel. K nevýhodám tejto metodypatří citlivost’ na přítomnost’ alkalických anorganic-kých solí, možno ňou merať koncentrácie tenzidovdo 0,1 %, nie je aplikovatelná pre všetky druhytenzidov a je poměrně; zdíhavá.In order to measure the dispersing efficiency, there are no sufficiently precise methods yet, giving an objective picture of the quality of the dispersant, its efficacy, its optimum concentration below. In the field of surfactants, a modified Schonfeld method for the determination of the dispersibility of calcium soap by acid titration is known (Mat. E-149/76, CIE 310-05-76). A method applicable to all kinds of surfactants that will not interfere with the acid titration of calcium soaps, wherein alkaline inorganic salts such as phosphates, carbonates, and silicates should not be present. This becomes a method of impurities in water that can distort measurement results. The results are expressed as the dispersing power of calcium soaps. The disadvantages of this method include the sensitivity to the presence of alkaline inorganic salts, which can measure surfactant concentrations to 0.1%, are not applicable to all kinds of surfactants, and are relatively; hushing.

Iná metoda je založená na sledovaní rýchlostiušadzovania vo vodě rozptýleného uhličitanu vá-penatého alebo křemičitého piesku (Mat.E-159/77 Stanovenie dispergačnej účinnosti). Me-ranie prebieha v sklenenom válci zasunutom doocelového valca s otvormi pre osvetlovaciu lampu 219677 a fotočlánok. Zapisovač zaznamenává impulzyz fotočlánku, ktoré sú závislé na jeho osvětlení a toje závislé na rýchlosti ušadzovania rozptýlenejsuspenzie. Vyhodnocuje sa sklon zapísaných kri-viek ušadzovania. Pri tejto metóde je nevýhodouto. že přesnost’ merania ovplyvňuje nerovnoměrnémiešanie suspenzie vo válci, fotočlánkom sa sledu-je usadzovanie len v malom úseku kvapalinovéhostípca a že intenzita světla počas merania jenestála. Váhová metoda stanovenia dispergačnej účin-nosti je založená na sledovaní váhových prírastkovocelových plieškov ponořených vo vodě s ílom(Held: Kúhlwasser, Essen 1970, NSR). V přítom-nosti dispergátorov sú váhové prírastky menšie.Metoda je zatažená poměrně velkou chybou mera-nia vzhíadom na minimálně váhové rozdiely.Another method is based on monitoring the rate of charging of water-scattered calcium carbonate or silica carbonate (Mat. E-159/77 Determination of Dispersing Efficiency). The measurement takes place in a glass cylinder retracted by a steel cylinder with holes for the illumination lamp 219677 and a photocell. The recorder records the photocell impulses, which are dependent on its illumination and this is dependent on the rate of dispersion of the dispersed suspension. The slope of the entered insertion curves is evaluated. This method is disadvantageous. that the accuracy of the measurement affects the uneven mixing of the slurry in the cylinder, the photocell is followed by settling only in a small portion of the liquid host, and that the light intensity during the measurement is only permanent. The weighting method for determining the dispersing efficiency is based on the monitoring of weight gain increments immersed in water with clay (Held: Kühlwasser, Essen 1970, Germany). In the presence of dispersants, weight gains are smaller. The method is subject to a relatively large measurement error due to the minimum weight differences.

Nevýhody uvedených metod vylučuje tento vy-nález, podlá ktorého spósob stanovenia dispergač-nej účinnosti tenzidov ako funkcie rýchlosti sedi-mentácie pevných častíc v kvapalnom prostředíporovnáváním s rýchlosťou sedimentácie pevných, častíc za porovnatelných podmienok bez použitiatenzidu, ktorý sa uskutečňuje tak, že sa pripraviapevné částice chemicky inertných látok voči pří-tomným komponentom, s výhodou uhličitan vápe-natý, zmiešaním zložiek tvoriacich zrazeninuv množstve 1 až 3 g/1, pri teplote 15 °C až 30 °C zakonštantných podmienok miešania po dobu 2 až 15minút, pričom tenzid v množstve 1 až 50 g sapřidává před zrážaním alebo po zrážaní, rychlost’sedimentácie sa sleduje fotokolorimetricky a zozískaných hodnot sa graficky vyhodnocuje disper- gačná účinnost’. Výhodou spósobu podlá tohoto vynálezu jezvýšená exaktnost’ vyhodnotenia dosiahnutých vý-sledkov s vylúčením subjektivných chýb. Metoda jerýchla a používá sa pri nej monochromatickésvětlo, čím sa vylučuje nestálost’ intenzity světlapočas merania. Meranie dispergačnej účinnostispósobom podlá tohoto vynálezu je vhodné hlavně: pre dispergátory přidávané do vhodných cirkulač- ných chladiacich systémov. Příklad 1The disadvantages of these methods are eliminated by this method, according to which the method of determining the dispersing efficiency of surfactants as a function of the solids sedimentation rate in a liquid medium by comparison with the sedimentation rate of solid particles under comparable conditions without the use of a surfactant is carried out by preparing solid particles. chemically inert substances to the present components, preferably calcium carbonate, by mixing the precipitate constituents in an amount of 1 to 3 g / l, at a temperature of 15 ° C to 30 ° C of the final mixing conditions for 2 to 15 minutes, wherein the surfactant 1 to 50 g are added prior to precipitation or after precipitation, the rate of sedimentation is monitored by photo-colorimetric and the values obtained are graphically evaluated for dispersion efficiency. An advantage of the method of the present invention is the increased precision of evaluating the results obtained, excluding subjective errors. The method is fast and monochromatic light is used to eliminate the instability of light intensity during measurement. The dispersing efficiency measurement according to the invention is particularly suitable for dispersants added to suitable circulating cooling systems. Example 1

Na merania sa použije normalizované zariadeniespektrálný kolorimeter s titračným nástavcom Ti,použitím přídavného zosilovača a nástavca s foto-buňkami. Přístroj sa zapne aspoň 30 minút předmeraním, vlnová dížka sa nastaví na 500 nm.Pripravia sa 0,04 N roztok chloridu vápenatéhoa 0,04 N roztok uhličitanu sodného z destilovanejvody, ktorá má upravenú vodivost’ na cca 1000 pspřidáním chloridu draselného· tak, že vznikne0,007 N roztok KC1, ktorý sa ešte upraví 0,1N roztokom hydroxidu sodného na pH -8,3(farebný přechod fenolftalein).For measurements, a standardized spectral colorimeter with a Ti titration adapter is used, using an additional amplifier and a photo cell attachment. The instrument is switched on for at least 30 minutes by pre-measuring, the wavelength is set at 500 nm. 0,04 N calcium chloride solution is prepared and 0,04 N sodium carbonate solution from distilled water, which has a conductivity adjusted to about 1000 by adding potassium chloride, so that a 0.007 N solution of KCl is formed, which is further adjusted to pH -8.3 with 0.1N sodium hydroxide solution (phenolphthalein).

Do kyvety o obsahu 30 ml sa odpipetuje 12,5 mlroztoku chloridu vápenatého vytemperovaného na25 °C, do kyvety sa vloží magnetické miešadielko,kyveta sa zasunie do nástavca, zapne sa miešaniea cez horný dávkovači otvor v nástavci sa z byrety 4 v priebehu cca 1 minúty napustí 12,5 mi na 25 °Cvytemperovaného roztoku uhličitanu sodnéhoo rovnakej koncentráčii ako chlorid vápenatý.Doba napúšťania roztoku uhličitanu sodného jeu všetkých meraní rovnaká a zaisťuje sa zúženímvypúšťacieho otvoru byrety na potrebnú velkost’.Indikačný přístroj vplyvom rozptýleného světlavytvořenou zrazeninou CaCO3 zaznamená výchyf-ί ku hned po prvých mililitroch dávkovania uhličita-nu sodného, ktorá sústavne stupa, pokial sa napustíjeho celý objem 12,5 ml. Tým sa vytvoří zrazeninav množstve zodpovedajúcom ekvivalentu reagujú-cich látok, v našom případe uhličitan vápenatýo koncentrácii 2 g/1. Roztok s vytvořenou zrazeni-nou sa potom mieša ešte 2 minúty, čím sa výchylkaustáli na určitej hodnotě. Po odstavení miešaniasleduje sa výchylka na indikačnom přístroji a hod-! noty sa zaznamenávajú zo začiatku v 0,5 minúto-i vých ku konců merania v 1 minútových interva-i loch. Výsledky sú uvedené v tabulke 1. Namerané! hodnoty sa nanesú do grafu, v ktorom na os x sa| nanáša čas a na os y zapísané hodnoty rozptýleného' světla z indikačného prístroja. Spojením nanese-' ných bodov vznikne křivka 1 predstavujúca prie-beh usadzovania zrazeniny (Obr. 1). V inflexnombode křivky 1 sa zhotoví tyčnica 2 a vypočítá sa jej sklon tg a.Pipette 12.5 ml of calcium chloride solution, adjusted to 25 ° C, into a 30 ml cuvette, insert a magnetic stirrer into the cuvette, insert the cuvette into the adapter, turn on stirring and through the upper dosing opening in the burner 4 for about 1 minute the sodium carbonate solution is all of the same measurements and ensures that the burette discharge opening is reduced to the required size. immediately after the first milliliters of sodium carbonate dosing, which is continuously raised until its total volume is 12.5 ml. Thereby a precipitate is formed corresponding to the equivalent of the reactants, in our case calcium carbonate at a concentration of 2 g / l. The precipitate formed solution is then stirred for a further 2 minutes, whereupon the liquid precipitates to a certain value. After the agitator is switched off, the deviation on the display instrument follows. notes are recorded initially at 0.5 minute endpoints at 1 minute intervals. The results are shown in Table 1. Measured! the values are plotted on a graph in which the x-axis | applying time and the y-axis of the scattered light value from the indicating device. The bonding of the deposited points gives a curve 1 representing the precipitation of the precipitate (Fig. 1). A rod 2 is made in the inflection point of curve 1 and its slope tg a is calculated.

Tabulka 1Table 1

Hodnoty rozptýleného světla v časovéj závislostiúměrné rýchlosti usadzovania vyzrážaného uhliči-tanu vápenatého v přítomností dispergátora. Čas (min) Koncentrácia dispergátora (mg/1) 0 4 8 0 84,8 86,2 84,2 0,5 85,0 86,7 84,4 1 84,8 86,5 84,2 1,5 84,5 86,4 84,0 2 84,7 86,2 84,1 2,5 84,7 86,0 84,0 ' 3 84,2 85,5 83,5 4 81,3 83,2 •80,5 5 76,3 79,6 75,9 6 70,8 75,2 71,0 7 65,2 70,5 65,8 8 59,9 66,0 60,9 9 54,9 61,8 56,3 10 50,8 58,0 52,3 11 47,0 54,8 49,0 Příklad 2The scattered light values in a time dependence of the deposition rate of the precipitated calcium carbonate in the presence of a dispersant. Time (min) Dispersant concentration (mg / 1) 0 4 8 0 84.8 86.2 84.2 0.5 85.0 86.7 84.4 1 84.8 86.5 84.2 1.5 84 , 5 86.4 84.0 2 84.7 86.2 84.1 2.5 84.7 86.0 84.0 '3 84.2 85.5 83.5 4 81.3 83.2 • 80 , 5 5 76.3 79.6 75.9 6 70.8 75.2 71.0 7 65.2 70.5 65.8 8 59.9 66.0 60.9 9 54.9 61.8 56 , 3 10 50.8 58.0 52.3 11 47.0 54.8 49.0 Example 2

Postupuje sa ako v příklade 1 a do 12,5 ml 0,04N roztoku chloridu vápenatého v kývete sa přidádispergátor Ankodis 8 v množstve 4 mg/1 a potomsa rozpustí 12,5 ml 0,04 N roztoku uhličitanusodného. Výsledky sú uvedené v tabulke 1 a grafic-ké vyhodnotenie na obr. 2. Křivka 1 znázorňujepriebeh usadzovania vyzrážaného CaCO3 v prí- 219677 tomnosti dispergátora, priamka 2 je tyčnica v in-flexnom bode křivky a tg a, udává jej sklon. Příklad 3Proceed as in Example 1 and to 12.5 ml of a 0.04N calcium chloride solution in a rocket, 4 mg / l Ankodis 8 dispersant is added and then 12.5 ml of a 0.04 N carbonate solution are dissolved. The results are shown in Table 1 and the graphical evaluation in Figure 2. Curve 1 shows the course of deposition of CaCO 3 precipitated in the dispersant, line 2 is the rod in the flexion point of the curve and tg a, indicates its slope. Example 3

Postupuje sa ako v příklade 1 a do 12,5 ml 0,04N roztoku chloridu vápenatého v kývete přidá sadispergátor Ankodis 8 v množstve 8 mg/1 a potomsa napusí 12,5 ml 0,04 N roztoku uhličitanusodného. Výsledky sú uvedené v tabulke l a grafic-ké vyhodnotenie na obr. 3. Sklon tyčnice 2 kukrivke usadzovania 1 udává tg a2.Proceed as in Example 1 and add Ankodis 8 dispersant at 8 mg / l to 12.5 ml of a 0.04N CaCl 2 solution and then wash 12.5 ml of 0.04 N carbonate solution. The results are shown in Table 1 and the graphical evaluation in FIG. 3. The inclination of the rod 2 of the settling curve 1 indicates tg a2.

Ankodis 8 pozostáva z 90 % hmot. látky vše-obecného vzorca:Ankodis 8 consists of 90 wt. general formula:

H/C2H4Q/m/C3H6O/n/C2H4O/pOH kde m + p=4 až 10, pričom symboly m, p súrovnaké alebo rózne celé číslan je 4 až 12 a z 10 % hmot. látky všeobecného vzorca: 0H (C 2 H 4 O) m / C 3 H 6 O / n / C 2 H 4 O / pOH where m + p = 4 to 10, wherein the symbols m, p, or equally whole numbers are 4 to 12 and 10% by weight, respectively. of the formula: 0

II R1/0C2H4/x - 0- p - z0 Me kde Me je alkalický kov alebo amin s počtomatómov uhlíka 1 až 6 Z je buď zhodné s Me, alebo představujeradikál -(C2H4O)YR2II R1 / OC2H4 / x-O- p-z0 Me where Me is an alkali metal or amine having carbon counts of 1 to 6 Z is either identical to Me or represents a radical - (C2H4O) YR2

Rj, R2, sú buď zhodné alebo rózne a predstavujúalkyl alebo alkylfenol so 6 až 20 atómami uhlíkax, y sú buď zhodné alebo rózne celé čísla v rozmedzí1 až 8. Z vypočítaných tg uhlov počítáme dispergačnúúčinnost podlá rovnice: kde Ud je dispergačná účinnost’ tg cto je tg uhla tyčnice 2 usadzovacej křivky 1 CaCO3 s osou x bez dispergátoratg cti je tg uhla tyčnice 2 usadzovacej křivky 1 CaCO3 s osou x v přítomnosti 4 mg/1dispergátora Ankodis 8/A. Výsledky sú uvedené v tabulke 2.R 1, R 2, are either identical or radical and represent an alkyl or alkylphenol of 6 to 20 carbon atoms, y are either identical or random integers in the range of 1 to 8. From the calculated tg angles, we calculate the dispersion efficiency according to the equation: where Ud is the dispersing efficiency of tg cto is the tg angle of bar 2 of the settling curve 1 of CaCO3 with the axis x without dispersant. tg of the bar 2 of the settling curve 1 of CaCO3 with the axis x in the presence of 4 mg / l of dispersant Ankodis 8 / A. The results are shown in Table 2.

Tabulka 2Table 2

Vypočítané tg uhlov tyčníc usadzovacích kriviekbez a v přítomnosti dispergátora a dispergačnejúčinostiCalculated Tg Angles of Settling Curve Bars Without and In the presence of Dispersant and Dispersibility

Dispergátor tg a ud (mg/1) (%) 0 0,530 — 4 0,484 8,7 8 0,521 1,7Dispersant tg and ud (mg / 1) (%) 0 0.530 - 4 0.484 8.7 8 0.521 1.7

Claims

Method for determining the dispersing efficiency of surfactants as a function of the sedimentation rate of solid particles in a liquid medium by comparison with the sedimentation rate of solid particles under comparable surfactant-free conditions, characterized in that solid particles of chemically inert substances are present towards the present components, preferably calcium carbonate. precipitate in an amount of 1 to 3 g / l, at a temperature of 15 to 30 ° C under constant stirring conditions for 2 to 15 minutes, the surfactant in an amount of 1 to 50 g being added before or after precipitation, sedimentation rate is monitored by photocolorimetry and the dispersing efficiency is graphically evaluated from the values obtained.