Способ разделения смесей поверхностно-активных веществ Советский патент 1981 года по МПК B01D17/00 B01J13/00 

Изобретение относится к способам адсорбционного разделения молекулярно-растворимых и мицеллярных поверхно стно-активных веществ (ПАВ) в пене, в особенности веществ, являющихся стабилизаторами устойчивой пены, и йо жет быть использовано в жидкостной хроматографии, нефтеперерабатывающей промышленности, при получении и разрушении пен и эмульсий. Известен способ разделения смесей ПАВ, заключающийся в диспергировании газа в растворе ПАВ с получением из всплывающих пузырьков устойчивой пены, причем во время движения пузырьков газа через раствор происходит обо гащение пены более поверхностно-актив ншми компонентами. Пена образуется при продувании мел ких пузырьков воздуха или азота через пористый наконечник, введенный через пробку, закрывающую нижнее отверстие вертикальной стеклянной трубKti, в раствор смеси, подлежащей разделению l . I Недостатком этого способа является низкая эффективность разделения (ни.экая степень концентрирования и недостаточная разделительная способность) , связанная с большим уносом жидкости в пену и принципиальной невозможностью вцдепения индивидуальных веществ, так как при постоянном составе смеси все компоненты переходят в пену в отношениях, пропорциональным их поверхностным активностям и концентрациям. Кроме того, концентрация компонентов в пене весьма мала из-за большого содержания жидкости в пене. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения смесей поверхностно-активных веществ путем пропускания раствора смеси через столб пены, сопрИкасаюшийся с пористой, перегородкой 2. 3 Однако вследствие высокого и не регулируемого содержания жидкости в пене способ может обеспечить полное выделение из раствора только следовых количеств поверхностно-активных компонентов. Цель изобретения - расширение пределов количественного состава, смесей ПАВ, подлежащих разделению. Поставленная цель достигается тем, что раствор смеси ПАВ пропускают через столб пены, противоположные стороны которого приводят в соприкосновение с двумя пористыми перегородками, давление с внешней стороны которых неодинаково и меньше давления с внутренней стороны на величину, не превьш1ающую капиллярного давления пор перегородки, причем раствор разделяемой смеси ПАВ, вводят через ту перегородку,давление над которой выше. Разделение достигается вследствие избирательной адсорбции компонентов смеси на пузырьках воздуха пены в пр цессе движения (течения) раствора по каналам Плато-Гиббса под действием постоянного перепада давлений, созда ваемого с помощью двух пористых пере городок, которое может изменяться от тысячных долей атмосферы до одной ат мосфе|)ы. Для осуществления процесса раздел ния в колонке получают столб устойчи вой пены определенной высоты, которьй своей нижней частью приводится в кон такт с пористой перегородкой, давление под которой ниже, чем в жидкой ф зе пены. Верхнюю часть столба пены приводят в соприкосновение с другой пористой перегородкой, наружная стор на которой сообщается с раствором см си разделяемых ПАВ и находится под более высоким давлением, чем наружная сторона нижней перегородки. Создание пониженного давления в каналах Платно-Гиббса пены и одновреме но перепада давлений вдоль пены, осу ществляемое с помощью двух пористых перегородок, дает возможность регулировать размер каналов и толщину пл нок пены (т. 6. содержание жидкости в neHej , а также скорость течения раствора в пене. Раствор смеси ПАВ (Б + в} под действием постоянного пе репада давлений перемещается через пену (течет по каналам Платр-Гиббса и пленкам) . Если оба компонента смес более поверхностно-активные, чем вещества А, из которого получена пена И оба (или одно) являются стабилизаторами пены, то по мере продвижения (течения раствора исходное вещество адсорбционно вытесняется и замещается компонентами смеси. При соответствующей высоте столба пены и скорости перемещения образуется зона (слой, в которой содержится раствор только одного компонента смеси (Б или В. Если из смеси компонентов одно вещество , например Б , менее поверхност но-активно, чем вещество А, из которого получена пена, то по мере течения выделяется зона, в которой вещество Б отделено от В, но находится в смеси с А СБ + А . Один чистый компонент из бинарной смеси А + Б может быть также выделен, если пену получать из раствора зтой смеси, а через столб пены пропускать раствор с веществом В, вытесняюш 1м оба эти вещества А и Б. Тогда по мере вытеснения можно получить слой пены, содержащий один из компонентов смеси, А или Б. Дпя получения нескольких чистых компонентов надо вначале со стороны фильтра с большим давлением ввести в пену раствор с разделяемой смесью, а затем вытеснять эту смесь раствором более поверхностно-активного компонента. Тогда при соответствующей высоте столба и скорости перемещения можно получить зоны со всеми или несколькими индивидуальными компонентами А, Б т. р,, Пример. Разделение смеси додецилбензолсульфоната натрия (DDBSNa) и красителя (тимоловый синий с получением чистого DDBSNa. Пену получают продуванием воздуха через стеклянный фильтр G-4 в водный раствор додецилсульфоната натрия (DDSNa) с добавкой хлористого натрия (0,4 моль/л) и собирают в вертикально установленном цилиндрическом стеклянном сосуде (диаметр 70 мм, высота 90 мм). Дном сосуда является перфорированная пластина, на которой герметично размещена фильтровальная бумага. Высота столба пены 50 мм. После получения пены в пространстве под перегородкой создают пониженное давление, на 0,02 ат меньше атмосферного (абсолютное давление 0,98 ат). Под действием этого разрежения пену осушают в течение 10 мин. Затем верхнюю часть столба пены приводят в соприкосновение с другим фильтром, над которым находится раствор смеси DDBSNa (концентрация 1,5 10 моль/л) и водорастворимой фракции красителя тимолового синего (концентрация 5«10 моль/л) с добавкой хлористого натрия (0,4 моль/л). Давле ние в пространстве над этим фильтром составляет 0,993 ат, так что общий перепад давлений в пене равен 0,013а Под действием перепада давлений раствор смеси поступает в пену и перемещается по каналам Плато-Гиббса сверху вниз через пену. Вытекающая внизу жидкость отбирается с помощью микроловушки (объем проб приблизительно составляет 0,2 мл) и анализируется на содержание DDBSN а и красителя (спектрофотометрически на волне 275 мм и 545 мм). DDBSNa появляется в пробах через 15 мин вместе с DDSNa, Через 30 мин раствор содержит только DDBSNa (концентрация в пробах равна исходной, а следы красителя появляются через 40 мин. Изобретение обеспечивает возможнос разделения смеси ПАВ любого состава. компоненты которой (или часть их являются стабилизаторами устойчивых пен. Формула изобретения Способ разделения смесей поверхностно-активных веществ йутем пропускания раствора смеси через столб пены, о тличающийся тем, что, с целью расширения пределов количественного состава смесей, подлежащих разделению, противоположные стороны столба пены приводят в соприкосновение с двумя пористыми перегородками, давление с внешней стороны которых неодинаково и меньше давления с внутренней стороны на величину, не превышающую капиллярного давления ,пор перегородки, причем раствор разделяемой смеси вводят в пену через ту перегородку, давление над которой выше. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе ). Патент США № 2313007, кл. 252-303, опублик. 1943. 2. Хроматография. Сб. статей под ред. Дубинина М. М., М., изд-во иностранной литературы, 1949, с. 180 (прототип).