Herald of Technological University Herald of Technological University ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 3034-4689 98525 10.55421/1998-7072_2025_28_1_122 2. Химическая технология 2. Chemical Technology 2. Химическая технология STABILITY OF THREE-PHASE FOAM UNDER ULTRASONIC IMPACT УСТОЙЧИВОСТЬ ТРЕХФАЗНЫХ ПЕН ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ Вилкова Н. Г. Vilkova N. G. Мишина Светлана Ивановна Mishina Svetlana Ivanovna elancv@mail.ru Гумерова Вилена Дамировна Gumerova Vilena Damirovna vinvip19@gmail.com Рожкова Елизавета Константиновна Rozhkova Elizaveta Konstantinovna Пензенский государственный университет архитектуры и строительства Penza State University of Architecture and Construction Пензенский государственный университет Penza State University Пензенский государственный университет Пенза Россия Penza State University Penza Russian Federation Пензенский государственный университет Россия Penza State University Russian Federation 01 08 2025 01 08 2025 28 1 122 126 https://elibrary.ru/item.asp?id=80272436

Волновое воздействие на дисперсную систему, в частности пену, представляет особую значимость для процессов, сопровождающихся нежелательным пенообразованием. При этом пены, содержащие добавки твердых частиц, или пены Пикеринга отличаются значительным временем жизни в гравитационном поле в отсутствие каких-либо внешних воздействий. Так пены, стабилизированные кремнеземом, гидрофобизованном короткоцепочечным ПАВ гексиламином (при концентрациях ПАВ 18-55 ммоль/л), имеют аномально высокое время существования, превышающее два месяца. Исследование влияния ультразвуковой обработки на устойчивость таких дисперсных систем показало эффективность использования данного метода для быстрого разрушения трехфазных пен. В частности, разрушение 90% пенного слоя различного состава при действии ультразвука происходило в течение времени, не превышающем 10 минут. Степень разрушения пен Пикеринга при волновом воздействии определяется концентрациями твердой фазы и поверхностно-активного вещества, а также химической природой указанных стабилизаторов. Показано, что повышение концентрации твердых частиц кремнезема в исходной суспензии приводило к снижению восприимчивости получаемых трехфазных пен к ультразвуку. При этом наибольшая устойчивость наблюдается не при некотором максимальном содержании короткоцепочечного стабилизатора гексиламина, а при концентрации, соответствующей наибольшему контактному углу Ɵ. Так, наименьшую восприимчивость к воздействию ультразвука показали трехфазные пены, стабилизированные модифицированным аэросилом при краевом угле смачивания частиц Ɵ= 470 и концентрации гексиламина 53 ммоль/л. Дальнейшее повышение концентрации гексиламина до 73 ммоль/л приводило к снижению времени жизни дисперсной системы до 3,5 минут. Полученные данные коррелируют с разрушением пен при их изучении в ячейках с пористым фильтром под действием приложенных перепадов давлений. При замене короткоцепочечного поверхностно-активного модификатора на длинноцепочечный цетилтриметиламмоний бромид (ЦТАБ) наблюдалось увеличение устойчивости пен к ультразвуковым воздействиям даже при меньшей степени модификации поверхности. Показано, что процесс образования геля в дисперсионной среде трехфазной пены может служить дополнительным фактором устойчивости систем Пикеринга к волновому воздействию.

Wave action on a disperse system, in particular foam, is of particular importance for processes accompanied by undesirable foam formation. Foams containing additives of solid particles or Pickering foams are characterized by a significant lifetime in the gravitational field in the absence of any external influences. In this case, foams stabilized by silica hydrophobized with short-chain surfactant hexylamine (at surfactant concentrations of 18-55 mmol/l) have an abnormally high lifetime exceeding two months. The study of the effect of ultrasonic treatment on the stability of such dispersed systems showed the effectiveness of using this method for rapid destruction of three-phase foams. In particular, the destruction of 90% of the foam layer of different composition under the action of ultrasound occurred within a time not exceeding 10 minutes. The degree of destruction of Pickering foams under wave action is determined by the concentrations of solid phase and surfactant, as well as by the chemical nature of these stabilizers. It is shown that the increase in the concentration of solid silica particles in the initial suspension led to a decrease in the susceptibility of the resulting three-phase foams to ultrasound. In this case, the greatest stability is observed not at some maximum content of short-chain stabilizer hexylamine, but at the concentration corresponding to the largest contact angle Ɵ. Thus, three-phase foams stabilized by modified aerosil at the edge angle of wetting of particles Ɵ = 47 0 and concentration of hexylamine 53 mmol/l showed the lowest susceptibility to ultrasound. Further increase of hexylamine concentration up to 73 mmol/l resulted in a decrease of dispersed system lifetime up to 3.5 minutes. The data obtained correlate with the destruction of foams when they were studied in cells with porous filter under the action of applied differential pressures. When replacing the short-chain surface-active modifier with long-chain cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), an increase in the resistance of foams to ultrasonic effects was observed even at a lower degree of surface modification. It is shown that the process of gel formation in the dispersion medium of three-phase foam can serve as an additional factor of stability of Pickering systems to wave action.

 ПЕНА ПИКЕРИНГА УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ УСТОЙЧИВОСТЬ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ КОРОТКОЦЕПОЧЕЧНЫЙ ПАВ ДЛИННОЦЕПОЧЕЧНЫЙ ПАВ PICKERING FOAM ULTRASONIC IMPACT STABILITY OF DISPERSED SYSTEMS SHORT-CHAIN SURFACTANT LONG-CHAIN SURFACTANT