Динамика формирования адсорбированной плёнки на поверхности многокомпонентных растворов ПАВ

ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ АДСОРБИРОВАННОЙ ПЛЁНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРОВ ПАВ

Д. А. Брацун1, А.И. Мизёв2, А.И. Трофименко2

'Пермский государственный педагогический университет, 614990, Пермь, Сибирская, 24

2Институт механики сплошных сред УрО РАН, 614013, Пермь, Акад. Королёва, 1

Экспериментально и теоретически исследуется динамика формирования поверхностной фазы в индивидуальных и бинарных водных растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ) методом пластинки Вильгельми с барьерной системой Ленгмюра-Блоджет. В качестве ПАВ используются соли жирных органических кислот, лаурат калия и капри-лат калия, которые являются членами одного гомологического ряда, но отличаются по свойствам. Исследованы свойства как индивидуальных, так и бинарных растворов в зависимости от суммарной концентрации всех ПАВ и от относительной доли каждого ПАВ в растворе. Построена зависимость максимального значения поверхностного давления от объемной концентрации при различных скоростях движения барьеров. У данной зависимости обнаружено существование максимума. Для интерпретации полученных результатов предложена теоретическая модель, которая позволяет выявить кинетические характеристики процессов адсорбции/десорбции из результатов экспериментов.

Ключевые слова'. Гетерогенные системы, межфазная поверхность, концентрационнокапиллярная конвекция, вынужденная конвекция, массоперенос, поверхностно-активные вещества.

© Брацун Д. А., Мизев А.И., Трофименко А.И., 2011

ВВЕДЕНИЕ

Барьерная система Ленгмюра-Блоджет, разработанная около ста лет назад специально для изучения поверхностных свойств нерастворимых ПАВ, в последние десятилетия стала применяться и для изучения пленок растворимых ПАВ. Данное исследование посвящено изучению процессов формирования поверхностной фазы как в монорастворах сурфактантов, так и в бинарных системах, содержащих два сурфактанта одновременно. Такого рода системы недостаточно изучены, т.к. с ростом числа компонент в растворе растет и число физико-химических параметров, которые могут влиять на поведение системы. Ситуация еще более усложняется, если компоненты взаиморастворимы. Тем не менее, интерес к этим системам всё время растёт вследствие их широкого распространения в природе и многочисленных приложений в технологических процессах в энергетике, в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, медицине и т.д.

Модели нестационарного массопереноса, существующие на сегодняшний день, предполагают тщательную проверку в экспериментальных исследованиях. Множество публикаций, посвященных исследованию поверхностных свойств смешанных систем, базируются на изучении равновесных состояний [1]. Однако при таком подходе теряется информация о процессах формирования поверхностной фазы. Недостаточность равновесного подхода становится особенно очевидной в технологических процессах с динамически меняющимися условиями существования свободной поверхности. Более плодотворным видится другой подход, который нашёл своё воплощение в монографиях [2, 3]. Динамические свойства формирования поверхностной фазы экспериментально и теоретически исследовались в серии работ Иосса, результаты которых были обобщены в монографии [2]. Можно также отметить работу группы авторов [3], которые также концентрируют своё внимание на динамике процессов адсорбции/десорбции. В целом, в обеих работах упор делается на двух способах измерения динамического поверхностного натяжения: методе максимального давления пузырька и методе осциллирующей струи, которые позволяют фиксировать эволюцию поверхности на очень ранних временах её формирования (порядка 1-100 мс). Утверждается поэтому, что корректное определение кинетических свойств изучаемого сурфактанта возможно только с помощью указанных методов.

Авторы настоящей работы считают, что классический метод Ленгмюра-Блоджет далеко не исчерпал свой потенциал и может

быть успешно использован для изучения динамических свойств формирования поверхностной фазы одного или нескольких сурфактантов.

1. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Исследования были выполнены с помощью барьерной системы Ленгмюра-Блоджет и весов Вильгельми (КвУ Ь1с1.. Финляндия) [4]. Установка позволяет изучать поверхностные свойства растворов в широком диапазоне времён жизни поверхностной фазы (от нескольких секунд и выше) и отличается большой чувствительностью на концентрациях, много меньших концентраций мицеллообразо-вания. Зависимость поверхностного натяжения от времени содержит информацию о скорости адсорбции/десорбции ПАВ и позволяет оценить характерные времена массообменных процессов между объемной и поверхностной фазами.

Эксперименты проводились с растворами калиевых солей жирных кислот - каприловой и лауриновой, приготовленными на основе водного раствора калиевой щелочи мольной концентрации. Указанные ПАВ имеют разную длину молекулы, что ведет к существенному различию в проявлении их поверхностно-активных свойств. Для приготовления растворов была использована вода первой степени чистоты по ГОСТу Р 52501-2005. Перед началом каждого эксперимента лоток и барьеры установки подвергались очистке. Чистота поверхности проверялась на деионизированной воде по показаниям весов, определяющих силу втягивания погруженной в жидкость пластинки Вильгельми. При сближении барьеров изменение поверхностного давления не должно превышать

0.2 мН/м. После очистки вода откачивается, а лоток заливается исследуемым раствором. Перед каждым измерением раствор в лотке выдерживался в течение 20 мин. Измерения проводились при постоянной температуре образцов 20.0 ± 0.3°С. Все эксперименты проводились с постоянной скоростью движения барьеров. Барьеры, расположенные на поверхности лотка, заполненного исследуемым раствором, сначала сближались с некоторой фиксированной скоростью, а затем, после достижения заданного положения, останавливались и, без ожидания, начинали двигаться с той же скоростью в противоположном направлении. Показания весов и положение барьеров передавались в реальном времени на компьютер.

Постоянно погруженная в раствор пластинка весов Вильгельми регистрирует величину капиллярной силы, действующей со стороны поверхности раствора. Данная сила равна поверхностному на-

тяжению с точностью до константы - длины линии контакта пластины с раствором. Таким образом, в процессе опыта весы фиксируют изменения поверхностного натяжения по сравнению с начальным равновесным значением, обусловленным изменением поверхностной плотности ПАВ вследствие увеличения или уменьшения площади поверхности раствора. Такая величина называется поверхностным давлением. В начале каждого опыта показания весов обнулялись, т.е. поверхностное давление измерялось относительно равновесного значения поверхностного натяжения.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

На рис. 1 представлены графики зависимости поверхностного давления от площади поверхности за один цикл сжатия -растяжения для монорастворов лаурата и каприлата калия. Различные кривые соответствуют различной скорости движения барьеров при одинаковой молярной концентрации сурфактантов.

50 70

8, мм2

\  - 1 0 - 2 * - 3 V - 4

50 70

8, мм2

Рис. 1. Зависимость изменения поверхностного давления от площади поверхности для растворов лаурата а), каприлата б) калия с молярной концентрацией С = 0.0036 моль/л для различньгх скоростей движения барьеров V, мм/мин: 1-10, 2-25, 3-50, 4-100

Из графиков видно, что сближение барьеров ведет к увеличению поверхностного давления, что связано с увеличением поверхностной концентрации ПАВ при уменьшении площади поверхности. Однако кривые, соответствующие сближению и раздвижению барьеров, не совпадают, так как часть молекул ПАВ успевает десорбироваться в объем раствора. С ростом скорости сжатия по-

верхностное давление изменяется сильнее. Чем больше скорость сближения барьеров, тем меньше молекул сурфактанта успевают перейти в объемную фазу в результате десорбции. Эго приводит к большему значению максимального изменения поверхностного давления, зафиксированного в каждом опыте. На основе этих данных были построены зависимости максимального значения изменения давления от объемной концентрации лаурата и каприлата калия в мольном растворе КОН при различных скоростях движения барьеров (рис. 2). Зависимость на всех кривых имеется четко выраженный максимум, положение которого зависит от скорости барьеров.

Рис. 2. Зависимость максимального значения изменения давления от объемной концентрации лаурата калия (а), каприлата калия (б) при различной скорости движения барьеров V, мм/мин: 1-10, 2-25, 3-50, 4-100.

Наличие экстремума связано с конкуренцией двух механизмов, по-разному зависящих от объемной концентрации. С одной стороны, увеличение объемной концентрации ведет к увеличению поверхностной концентрации сурфактанта, и, следовательно, к большему изменению поверхностного давления при сжатии поверхности. Поэтому при небольших концентрациях наблюдается прямопропорциональная зависимость. По достижении предельного значения поверхностной концентрации, которая наблюдается при различной объемной концентрации у разных веществ, дальнейший рост поверхностного давления при сжатии барьеров прекращается, что выводит кривую на насыщение. С другой стороны, скорость массообменных процессов между объемной и поверхностной фазами монотонно растет по мере увеличения объемной концентрации.

Это приводит к уменьшению значения максимального поверхностного давления в опытах по сдвиганию барьеров, поэтому вместо насыщения наблюдается убывающий участок кривой. Данные выводы хорошо согласуются с независимыми измерениями максимального поверхностного давления по изотермам поверхностного натяжения, которые представляют собой зависимость поверхностного натяжения от объемной концентрации сурфактанта в растворе, находящемся в равновесии с поверхностной фазой. На рис. 3 представлены такие зависимости для обоих монорастворов. Результаты получены методом отрыва кольца на тензиометре Sigma 701 (KSV Ltd., Финляндия). Согласно уравнению Гиббса, объемная концентрация, при которой нелинейный участок зависимости переходит в линейный (значения CsC и CsL для каприлата и лаурата калия соответственно), соответствует поверхностной концентрации насыщения, т.е. формированию насыщенного монослоя молекул сурфактанта в поверхностной фазе. Видно, что для обоих веществ концентрация близка к концентрациям, при которых наблюдается максимум на рис. 2. Более точный смысл формирования максимума будет выяснен в рамках теоретического рассмотрения.

С, моль/л

Рис. 3. Зависимость максимального изменения давления от концентрации каприлата (1) и лаурата (2) калия, измеренные в равновесных условиях

Во второй серии опытов были проведены измерения в режиме движения барьеров с постоянной скоростью, но уже для бинарных

растворов, содержащих оба сурфактанта одновременно. При некоторой фиксированной молярной концентрации сурфактантов, определяемое как общее количество молекул обоих сурфактантов в единице объема раствора, менялось их относительное содержание -количество молекул каждого из сурфактантов в единице объема раствора, определяемое в экспериментах через величину молярной доли каждого ПАВ:

У,+У2 ’

где У1 и У2 - количество молей первого и второго ПАВ в смеси.

Рис. 4. Зависимость максимального изменения поверхностного давления от молярной доли лаурата в смеси при молярной концентрации С = 0.00045 (а), 0.0009 (б), 0.01405 (е), 0.11812 (г) моль/л с различными скоростями движения барьеров: V = 1-10, 2-25, 3-50, 4-100 мм/мин

На рис. 4 приведены зависимости максимального изменения поверхностного давления от молярной доли лаурата калия при разных суммарных молярных концентрациях ПАВ и скоростях движения барьеров. При больших концентрациях сурфактантов в объеме раствора наблюдается монотонное изменение максимального изменения поверхностного давления. Таким образом, изменение состава смеси монотонно меняет ее поверхностные свойства, значение которых лежит между значениями, характерными для однородных смесей. Однако при малых концентрациях графики имеют минимум, т.е. в случае смеси молекулы выходят из поверхностного слоя в объем быстрее, чем в случае одинарных объемов. Скорость десорбции зависит от состава смеси.

Построим теоретическую модель, описывающую нестационарные процессы диффузии и адсорбции-десорбции сурфактанта на межфазной границе и вблизи неё в условиях динамически меняющейся площади поверхности раствора. Систему координат расположим следующим образом: ось х направим вдоль межфазной поверхности, а ось г - перпендикулярно к ней таким образом, чтобы условие 2 = 0 задавало поверхность, а сама ось была направлена внутрь жидкости. Ограничимся рассмотрением задачи в двумерной постановке. Обозначим объемную и поверхностную концентрацию ПАВ как С((,х,г) и 1 '(I. х). соответственно. Основным уравнением, определяющим динамику растворенного сурфактанта, является уравнение диффузии, действующее в объёме раствора:

где В - коэффициент диффузии поверхностно-активного вещества в жидкости. Так как задача о конвективном массопереносе перед нами не стоит, то соответствующее слагаемое в (3.1) на первый взгляд можно опустить. Однако, как было показано в [2], из-за деформации межфазной границы неизбежно возникает перенос ПАВ вдоль границы и в примыкающем к ней вязком скин-слое:

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

^— + у.уС = ВАС> Ы

где плюс относится к растяжению поверхности, а минус - к сжатию. Здесь £ обозначает площадь поверхности, а 0 - скорость деформации. Учитывая соотношение (3.2) и рассматривая процессы переноса только вдоль оси г , уравнение диффузии можно переписать в следующем виде:

Э С д С д 2С

-----Ь0(/)7-----= £>------

Э/ д2 дг2

При получении выражения (3.3) было использовано условие несжимаемости жидкости. Уравнение диффузии ПАВ в объёме раствора (3.3) должно быть дополнено двумя уравнениями для поверхностной концентрации Г(1.x). которые будут служить для него граничным условием. Одно из них с учётом геометрии нашей системы имеет вид:

ЭГ д ухГ п Э2Г дС

— + —Х— = В--------------+ £> —

Э і Эх * Эх2 дг

Слагаемые в правой части описывают соответственно диффузию ПАВ вдоль поверхности и приток ПАВ на поверхность из объёма раствора за счёт диффузии. С учётом того, что в данной системе процесс релаксации на поверхности проходит достаточно быстро, в уравнении (3.4) можно опустить член, отвечающий за диффузию сурфактанта вдоль поверхности. Кроме того, с учётом (3.2) уравнение (3.4) может быть записано как

сії дг

Граничного условия (3.5) для уравнения (3.3), тем не менее, не хватает для адекватного описания процессов переноса, так как уравнение (3.5) вводит в рассмотрение новую функцию Г(1,х), и необходимо ещё одно соотношение, которое связывало бы концентрацию ПАВ на поверхности и в объёме раствора. Для выбора вида этого соотношения необходимо сравнить характерные времена диффузии и адсорбции-десорбции. В случае если характерное диффузионное время много больше времени установления материального равновесия между поверхностным и приповерхностным слоем за счет адсорбции/десорбции, то говорят о диффузионной кинетике [2, 3]. В этом случае при любых изменениях в толще раствора доставка

молекул ПАВ на поверхность происходит практически мгновенно, а система находится в состоянии термодинамического равновесия. Конкретный вид соотношения, связывающего Г и С, зависит от выбора изотермы. В рамках исследуемой задачи удобно выбрать изотерму Ленгмюра:

Г = Г

°°к2/к1+с0’

где Ггх - предельная поверхностная концентрация монослоя для данного поверхностно-активного вещества, С0 - значение молярной концентрации ПАВ в приповерхностном слое, Кх и К2 - коэффициенты адсорбции и десорбции соответственно.

Если соотношение между характерными временами в системе обратное, т.е. процессы диффузии протекают гораздо быстрее процессов адсорбции/десорбции, то равновесия в системе нет и необходимо вводить динамическое соотношение между концентрациями. Чаще всего используется уравнение Ленгмюра:

АГ -КС

77-* А

-к.

г

В рамках адсорбционной кинетики (3.7) диффузия происходит так быстро, что концентрация ПАВ в приповерхностном слое С0 является константой, так как диффузия всегда успевает отвести от поверхности лишние молекулы в случае десорбции или подвести туда новые в случае адсорбции. Легко видеть, что уравнение (3.6) является просто стационарным решением уравнения (3.7).

Наконец, если отдать предпочтение какому-то процессу переноса невозможно, то говорят о смешанной кинетике [2, 3]. Для анализа это самый сложный случай, так как уравнение Ленгмюра принимает следующий вид:

^=к,ст

сМ

V

-К.

Г

Значение приповерхностной концентрации ПАВ здесь нестационарно и уравнение (3.8) не может быть разрешено независимо.

Предположим, что процессы в системе протекают по сценарию диффузионной кинетики. В этом случае для нахождения эволюции

системы необходимо решить уравнение (3.3) с граничными условиями (3.5), (3.6) и следующими начальными условиями:

1 = 0: Г=Г

с = сп

Здесь Ге - равновесное значение поверхностной концентрации ПАВ в самом начале движения барьеров. Рассмотрим конкретный случай динамически меняющейся поверхности - пусть площадь поверхностной фазы сжимается с постоянной скоростью V (скорость отнормирована в единицах начального зазора):

0(0 = -

V

1-К/

Учитывая (3.10), уравнения (3.3) и (3.5) принимают вид:

ЭС ?2С г¥ дС

— = В—- + -

Э/

¿Г_£)ЭС сії дг

1-П д:

+ -^—Г-

1 -п

Для интегрирования (3.11) воспользуемся методом, разработанным Иоссом [2]. Для этого сделаем замену переменных:

2 = -

Т 1-Уі ' 1 -VI

которая сводит уравнения (3.11) к виду:

Э С д2С

дт~ дг2’

(іт\i-vt) дг

Хорошо видно, что уравнение для объёмной концентрации в результате замены переменных (3.12) приняло форму классического уравнения диффузии. Краевая задача (3.6), (3.13) может быть решена точно с помощью преобразований Лапласа [5]. В результате приходим к выражению

Г

re+2-ß

V к

о

j (С0 - С (г - A,0))WÄ + 2V j r(T)dr

при получении которого использованы начальные условия (3.9). Для разрешения уравнения (3.14) относительно Г можно использовать аппроксимацию С0 - С(т - Л,О) ~ (Ге - Г (г - А))с1С I с1Г, а интегралы заменить приближёнными выражениями по теореме о среднем.

В работе [2] были проведены численные расчеты, показывающие, что такое допущение не приводит к существенной погрешности. Выражая в (3.14) функцию Г(Т) и предполагая, что отклонения от равновесия малы II - II с ~{г -Ге)<Ш / ¡¿Г, приходим к конечному выражению для эволюции поверхностного давления:

Л„м_ ¡яУ *тс0П

Здесь Т - температура, л- - безразмерная площадь межфазной поверхности «(/) = 1 - К/, которая меняется в диапазоне от 1 до 0.

При выводе формулы (3.15) были использованы выражения для изотерм Ленгмюра (3.6) и Гиббса (III /сК' = ГеКТ/С0. В результате преобразований в (3.15) появился безразмерный параметр О, представляющий собой отношение характерного диффузионного времени к характерному времени движения барьера:

Если поверхность сжимается достаточно быстро и G »1, то соотношение (3.15) в начале эволюции становится близким к линейному: AII(s) ~ (1- s)/s . В другом предельном случае G« 1, когда движение барьеров настолько медленно, что процессы диффузии успевают релаксировать, получим AIJ(t) ~ (1 —,v)/.v . В обоих случаях кривая не имеет экстремумов, и поверхностное давление меняется монотонно.

Предполагая, что изучаемая система эволюционирует по сценарию диффузионной кинетики, по экспериментальным данным,

приведённым выше, можно оценить значение параметра О в опытах с каприлатом калия: С ~ 0.19 г . где V - размерная скорость движения барьеров в мм/мин С учетом этих замечаний было проведено сравнение теоретических кривых, рассчитанных по формуле (3.15), с экспериментальными данными, приведенными на рис. 1, б. На рис. 5 представлены результаты для разных скоростей движения барьера (площадь поверхности для сравнения с экспериментом выражена в мм2).

8, мм2

Рис. 5. Зависимость изменения поверхностного давления от площади поверхности для раствора каприлата калия. Представлено сравнение данных экспериментов

Как видно на рис. 5, для каприлата калия наблюдается хорошее согласие эксприментальных и теоретических данных для всех скоростей движения барьеров, задаваемых в эксперименте. Как и в эксперименте, для фиксированной концентрации раствора каприлата калия С = 0.0036 моль/л с повышением скорости движения барьера значение поверхностного давления также возрастает (рис. 5). Однако проявляет себя этот эффект по-разному для разных концен-

траций сурфактанта в объёме раствора. Существует такое значение С, для которого рост поверхностного давления при движении барьеров максимален (см. рис. 2). Используя формулу (3.15), попытаемся выяснить физический смысл появления экстремума на графике зависимости максимального значения поверхностного давления от объёмной концентрации раствора ПАВ, приведённом на рис. 2. Для этого зафиксируем значение 5 = 0.5, которое соответствует половине пути барьера (в размерных единицах будет примерно 45 мм2), и посмотрим, как экспериментальные точки укладываются на теоретическую кривую, например, для случая скорости барьера V = 100 мм/мин (рис. 6).

С, моль/л

Рис. 6. Зависимость максимального значения изменения давления от объёмной концентрации каприлата калия. Представлено сравнение данных экспериментов (о) и теории (кривая), рассчитанных по формуле (3.15) при фиксированной скорости движения барьера V = 100 мм/мин

Дифференцируя формулу (3.15) по С0, получим значение концентрации в максимуме:

Таким образом, максимум кривой соотвествует ситуации, когда концентрация сурфактанта в объёме равна константе Ленгмюра-Шишковского а = К2/К1. Последняя представляет собой отношение коэффициента десорбции к коэффициенту адсорбции. Из изотермы Ленгмюра (3.6) виден физический смысл константы: она равна такой начальной концентрации сурфактанта в объёме смеси, при которой после установления равновесия монослой заполняется ровно наполовину. Соотношение (3.16) позволяет оценить из эксперимента отношение коэффициентов адсорбции и десорбции: /\’2 = К/== 0.4 10 1 А]. Определить коэффициенты адсорбции и десорбции по отдельности в рамках диффузионной кинетики невозможно, так как априори считается, что диффузионное время заведомо больше характерного адсорбционного времени. Именно из этого предположения получена формула (3.15).

Заключение. Хорошее согласие эксперимента и теории (см. рис. 5 и 6), может служить основанием для определения вида кинетики для рассматриваемого сурфактанта. Однако, сценарий кинетики можно приблизительно указать, и не проводя сложный математический анализ. Оценим следующий безразмерный параметр:

Г2 {у

Я =

а20

который представляет собой отношение характерного диффузионного времени к характерному времени адсорбции-десорбции. Если параметр Н большой, то кинетика системы диффузионная, если маленький, то кинетика адсорбционного типа. О входящих в соотношение (3.17) величинах можно сказать следующее. Приведенный коэффициент десорбции К2=К2/1 на временах до 20 мс практически не зависит от типа вещества и равняется 100 с"1 [2]. Величина насыщения монослоя также очень слабо меняется с веществом и равна примерно 5*10"1С1 моль/см2. Коэффициент Ленгмюра определяется из эксперимента (3.16). Коэффициент диффузии каприла-та калия можно оценить как 10"6 см2/с. В итоге получим оценку: К ~2 . Это значит, что каприлат калия (С8Н15К02) с некоторыми оговорками можно отнести к веществам, которые подчиняются диффузионной кинетике. Подобный анализ, проведенный для лау-рата калия (С12Н2зК02), приводит к большему значению: Н ~ 20 . Дело в том, что максимум кривой у лаурата смещён в сторону меньшей концентрации (это хорошо видно на рис. 2). В целом, по-

лученные результаты вполне соотносятся с наблюдением Йосса, утверждавшим, что поверхностно-активное вещество, состоящее из более тяжелых молекул одного гомологического ряда, демонстрирует более выраженную диффузионную кинетику [2].

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 10-01-96009), программы ОЭММПУ РАН (проект № 01-Т-1-1005) и ФЦП (ГК№ 14.740.11.0352).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ

1. Mixed surfactant systems / ed. by Keizo Ogino and Masahiko

II Surfactant science series. 1993. Vol. 46. P. 450.

2. Joos P. Dynamic Surface Phenomena. VSP BV. AH Zeist. The Netherlands, 1999. P. 360.

3. Dukhin S.S., Kretzschmar G., Miller R. Dynamics of Adsorption at Liquid Interfaces: Theory, Experiment, Application, in «Studies of Interface Science», Vol. 1. Amsterdam: Elsevier, 1995. P. 581.

4. Официальный сайт компании: http://www.ksvltd.com

5. Hansen R.S. The theory of diffusion controlled absorption kinetics with accompanying evaporation // J. Phys. Chem. 1960. Vol. 64. P. 637-641.

DYNAMICS OF FORMATION OF ADSORBED FILM ON THE SURFACE OF MULTICOMPONENT SOLUTIONS OF SURFACTANTS

D.A. Bratsun, A.I. Mizev, A.I. Trofimenko

Abstract. The surface properties and dynamics of the formation of a surface phase in individual and binary aqueous solutions of surface-active substances by the Wilhelmy plate with the Lang-muir-Blodgett barrier system are studied experimentally and theoretically. Salts of fatty organic acids are used as the surfactants - potassium laurate and potassium kaprilat, which are members of the same homologous series, but differing in properties. The properties of both one- and two-component solutions depending on both total concentration of all surfactants and rela-

tive contribution of each surfactant in the solution are investigated. The maximum surface pressure versus concentration at different speeds of the barriers are plotted. It is revealed that these curves have characteristic maximum. To interpret the results, a theoretical model allowing to study kinetic characteristics of adsorption/desorption processes is proposed.

Key words'. Heterogeneous systems, the interphase surface, capillary concentration convection, mass transfer, surface-active substances.