Рисунок 1.7 ̶ Схема не смачивания д) Полное не смачивание q =180° или cos q= -1.
Рисунок 1.8 ̶ Схема полного не смачивания
Существуют также переходные поверхности (амфотерные), которые хорошо смачиваются как полярными, так и неполярными системами [14].
К гидрофильным поверхностям относятся силикаты, карбонаты, окислы железа. К гидрофобным поверхностям ̶ парафины, жиры, воск, чистые металлы [14].
Краевой угол смачивания зависит от строения поверхности, адсорбции жидкостей и газов, наличия ПАВ, температуры, давления, электрического заряда [14].
Изменение характера поверхности может быть реализовано при адсорбции на ней молекул ПАВ [14].
Различие во взаимодействии твердого тела с жидкостью и газом находит применение в выделении взвешенных веществ из суспензий методом флотации. Например, при культивировании микроорганизмов для получения кормового белка для выделения клеток из культуральной жидкости суспензию подвергают барботированию воздухом. Вследствие гидрофобности поверхности клетки «прилипают» к пузырькам воздуха и всплывают на поверхность. Схему флотации рассмотрим на рисунке 1.9.
Рисунок 1.9 - Схема выделения веществ методом флотации [14]
Данный метод можно использовать после фильтрации взвешенных мелкодисперсных веществ.
1.4.2 Работа адгезии и когезии
Равновесие в трехфазной системе определяется балансом сил взаимодействия молекул внутри каждой фазы и сил взаимодействия поверхностных молекул двух фаз между собой, т.е. явлениями когезии и адгезии соовтетственно. Прочность данных взаимодействий оценивают количеством энергии, необходимой для их разрыва, т.е. работой когезии и адгезии [11].
Для расчета работы адгезии используют уравнение Дюпре:
(8)
Рассмотрим техническую схему выполнения работы адгезии по уравнению.
Рисунок 1.10 ̶ Схема выполнения работы адгезии [14]
Для расчета работы когезии используют уравнением Дюпре:
(9)
Рассмотрим техническую схему выполнения работы когезии по уравнению.
Рисунок 1.11 ̶ Схема выполнения работы когезии [14]
Для отрыва адгезива от субстрата должно соблюдаться условие - работа когезии должна быть выше работы адгезии, и тогда разрыв произойдёт между жидкой и твердой фазой. Если работа когезии ниже, чем работа адгезии, то разрыв произойдёт внутри фаз (жидкая или твёрдая) [11].
Используя уравнение Юнга, качественно оценим влияние когезии и адгезии на равновесие в трехфазной системе.
(10)
(11)
Используя соотношение, мы получим уравнение Дюпре-Юнга:
(12)
(13)
(14)
Таким образом, при смачивании если 0˂ cosq ˂1 и следовательно есть следующая зависимость:
При не смачивании, должно выполнятся условие -1˂ cosq˂0 то,
.
Следовательно, переход от
несмачивания к смачиванию обеспечивается снижением 
и
увеличением 
.
Следует, что при смачивании свободная энергия единицы поверхности твёрдого тела уменьшается на величину sТ-Г×cosq, которую принято называть натяжением смачивания [9].
Работа когезии Ак характеризует энергетические изменения поверхностей раздела при взаимодействии частиц одной фазы [9].
Из уравнения следует, что на отрыв жидкости от поверхности твёрдого тела при полном смачивании (когда cos q= 0) затрачивается работа, необходимая для образования двух жидких поверхностей ̶ 2×sж-г.
Это значит, что при полном смачивании жидкость не отрывается от поверхности твёрдого тела, а происходит разрыв самой жидкости, т.е. при полном смачивании s ж-г £ sж-т.
Подставив в уравнение Юнга значения работ адгезии и когезии, получим:
(15)
Из уравнения 15 следует, что смачиваемость жидкостью твёрдого тела тем лучше, чем меньше работа когезии и поверхностное натяжение жидкости на границе с газом [8].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.