Створення дисперсних систем на основі фосфатидів рослинних олій та їх колоїдно-хімічні властивості - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИРобота виконана у відділі поверхнево-активних речовин Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України Науковий керівник доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Поп Григорій Степанович Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України завідувач відділу поверхнево-активних речовин Офіційні опоненти доктор хімічних наук, професор Манк Валерій Веніамінович Національний університет харчових технологій завідувач кафедри фізичної і колоїдної хімії, м. Київ доктор хімічних наук, професор Мчедлов-Петросян Микола Отарович Національний університет ім. Захист відбудеться 20 червня 2008 року о 14.00 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.209.01 в Інституті біоколоїдної хімії ім.Невідємною складовою таких систем є поверхнево-активні речовини (ПАР), які з одного боку, сприяють диспергуванню і утворенню кінетично стійких крапель дисперсійної фази, а з іншого - утворюють захисні шари, які перешкоджають їх коалесценції. У сучасних умовах глобальної екологічної кризи, неухильного зростання цін на нафтопродукти, зупинки чисельних заводів-виробників хімічних реагентів для технологічних потреб, гостро постала проблема пошуку природної відтворюваної сировинної бази для одержання ПАР, які б відповідали вимогам “ціна-якість-безпечність”. Зокрема, до цього часу не проведено систематичних досліджень впливу поверхнево-активних фосфатидів та співемульгаторів різної природи на стійкість дисперсних систем у широкому діапазоні співвідношень водної і олійної (вуглеводневої) фаз, відсутні дані дисперсійного аналізу та характеристики адсорбційних шарів цих систем, як і не встановлено умов перебігу процесу інверсії фаз. Виходячи з викладеного, створення на основі фосфатидів рослинних олій дисперсних систем - емульсій, суспензій та їх сумішей з регульованими колоїдно-хімічними властивостями є актуальним у загальнонауковому плані, а у поєднанні з технологічними аспектами їх застосування має винятково важливе народногосподарське значення. Робота виконувалася у рамках планових держбюджетних тем відділу поверхнево-активних речовин ІБОНХ НАН України: 2.1.10.3-01 “Розробка і впровадження на базі рослинних олій та продуктів їх перетворень екологічно чистих замінників нафтопродуктів та технологічних рідин для підвищення видобутку нафти і газу” (№ держреєстрації 0101U003171, 2001-2003 рр.), 2.1.10.3-04 “Розробка поверхнево-активних речовин та фізико-хімічних важелів керування їх властивостями” (№ держреєстрації 0104U000964, 2004-2006 рр.).Показано, що фосфатиди завдяки дифільній будові й спрямованій орієнтації молекул у адсорбційному шарі здатні знижувати міжфазовий натяг і створювати захисні адсорбційні шари на межі поділу фаз, що дозволило широко використовувати їх для емульгування й стабілізації дисперсних систем на водній основі у харчовій промисловості. Спроби практичного використання фосфатидів рослинних олій у нафтогазовидобувній галузі не дали бажаних результатів через недостатню вивченість перебігу процесу інверсії фаз, впливу фосфатидів, СПІВПАР та додатків - твердих тонкодисперсних наповнювачів на стійкість дисперсних систем у широкому діапазоні співвідношень водної і олійної (вуглеводневої) фаз. Для дослідження використовували: фуз з вмістом фосфатидів 18 %, олії 51 % та води 31 %; гідрофуз, який мітить 28 % фосфатидів, 22 % олії та 50 % води й кофос з вмістом фосфатидів 47 %, олії 51 % та води 2 %. За результатами елементного аналізу та ІЧ-спектроскопії встановлено, що, незалежно від виду рослинної олії, фуз, гідрофуз і кофос являють собою суміш тригліцеридів (1), води та фосфатидів (2): де R1, R2, R3 - залишки кислот: пальмітинової (-C15H31), стеаринової (-C17H35), лінолевої (-C17H31), олеїнової (-C17H33); Х - коламін (-СН2СН2NH2), холін (-СН2СН2N(ОН)(СН3)3), серин (-CH2CH(NH2)COOH), інозит-С(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН). Третій розділ присвячено вивченню поведінки фосфатидів рослинних олій у водних і вуглеводневих розчинах, а також на межі поділу фаз “вода/повітря”; дослідженню емульгування води дисперсними системами та їх реологічних властивостей у взаємозвязку з будовою природних ПАР.Комплексні дослідження хімічної будови і колоїдної структури фосфатидів та стабілізованих ними дисперсних систем у поєднанні зі встановленими колоїдно-хімічними важелями регулювання їх властивостей дозволили запропонувати створені інвертні технологічні системи для закінчування та капітального ремонту свердловин. Зокрема, з використанням фосфатидів рослинних олій розроблено реагент для одержання інвертних емульсій, на базі якого створено екологічно сприятливі стійкі композиції на олійній основі для глушіння, консервації і завершення будівництва свердловин.У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється у створенні екологічно безпечних дисперсних систем на базі фосфатидів рослинних олій та встановленні колоїдно-хімічних важелів керування їх властивостями.

Основний зміст роботи