Эмульсии их теория и технические применения. Перевод с английского.

ОТ РЕДАКЦИИ Книга В. Клейтона в настоящее время является единственным, достаточно полным зарубежным справочным руководством по общим вопросам исследования эмульсии и их использования в технике. Автор, будучи специалистом в области пищевой промышленности, придавал наибольшее значение применению учения об эмульсиях в промышленности, сельском хозяйстве, а также в биологии и медицине. Основная ценность книги состоит в том, что она обобщает весьма обширную техническую и в значительной степени патентную литературу по образованию, разрушению и техническому использованию эмульсий. Значительно меньшую ценность представляет изложение Клейтоном проблем современной теории эмульсин. Не высказывая каких-либо собственных взглядов в области теории эмульсий, автор ограничивается пересказыванием многочисленных исследовании, часто приводя длинные, но не характерные и не представляющие существенного интереса цитаты. Изложение отдельных работ по эмульсиям в книге Клейтона не всегда можно понять без обращения к оригинальным статьям. Так, например, без оригинала нельзя понять работ Чнзыена и Кинга (гл. VII), недостаточно полно изложены процессы эмульгирования (гл. X). В таких случаях в примечаниях к переводу помещены разъяснения, составленные на основе соответствующих оригинальных работ. Особенно слабо освещена в книге область физической химии поверхностных слоев и дисперсных систем, которая является естественном основой учения об эмульсиях. В эту область русские ученые внесли ценный вклад, часто являясь основателями целых разделов. Следует напомнить, что профессор Казанского университета И. С. Громека уже в 1878 г. разработал наиболее совершенную теорию капиллярных явлений, в которую вошли также и вопросы образования конечного краевого угла смачивания, количественные понятия об избирательном смачивании на границе твердой фазы двух жидкостей противоположных полярностей. Теория И.С. Громеки полностью сохраняет свое значение и в настоящее время, однако Клейтон, игнорируя теорию Громеки, дает подробное изложение представлений Рамсдена, рассматривавшего вопросы смачивания значительно позднее и не давшего ничего нового в этой области по сравнению с тем, что сделал И. С. Громека. Основоположником коллоидной механики — учения об упругопластичных свойствах структурированных коллоидных систем — является профессор Новороссийского университета (в Одессе) Ф. Н. Шведов, впервые количественно изучивший возникновение структуры, т. е. переход золь-гель, на примере водных растворов желатины. Изучение упругопластнчных вязких свойств поверхностных структур по принципам, развитым в работе Шведова, явилось новым ценным методом исследования действия эмульгаторов и пенообразователей, как это было показано в работах А. А. Трапезникова. Эмульгирующие свойства желатины были подробно изучены советскими учеными И. И. Жуковым и Н. Н. Бушмакиным,. Ряд новых разделов современного учения об эмульсиях в связи с их важнейшими техническими применениями в области переработки нефти был развит крупнейшим ученым-нефтяником Л. Г. Гурвичем (Баку). Эти работы опубликованы в 1912—1917 гг. в журнале Русского физико-химического общества (часть химическая) и подытожены в классической монографии Л. Г. Гурвича «Научные основы переработки нефти» (первое издание в 1912 г., последнее издание в 1940 г.), являющейся единственным в мировой литературе фундаментальным руководством в этой области. Л. Г. Гурвич по-новому рассмотрел проблемы образования эмульсий (включая и самопроизвольное эмульгирование), их устойчивости и разрешения в связи с обезвоживанием нефтей, а также общие основные вопросы молекулярных взаимодействий и адсорбционных сил. Следует указать, что известная работа американского физикохимика Лангмюра, посвященная строению мокомолекулярных пленок, образующихся па поверхности поды, и адсорбционных слоев в растворах, в значительной части основана па этих работах Л. Г Гурвича, а также другого русского ученого — Б. А. Шишковского (Киев), давшего впервые общую зависимость поверхностного натяжения растворов поверхностноактнвного вещества от концентрации, являющуюся, как оказалось, прямым математическим следствием термодинамического закона адсорбции Гиббса и простейшей изотермы адсорбции, выводимой из молекулярнокинетических представлений. В СССР учение об эмульсиях находится на высоком уровне, и по многим основным направлениям в этой области работы советских исследователей занимают ведущее положение, не имея себе равных за границей. Столь важное для проблемы образования и устойчивости эмульсий учение о сольватной оболочке дисперсионной среды, связанной адсорбционными силами с поверхностью раздела, возникло в работах старейшего советского химика А. В. Думанского. Другой крупнейший советский химик — Н. П. Песков — впервые рассмотрел сольватную оболочку в качестве основного фактора устойчивости дисперсных систем и, в частности, эмульсий. Теория сольватной оболочки как зоны, обеспечивающей устойчивость эмульсий, была создана советскими физико-химиками Б. В. Дерягиным и А. Н. Фрумкиным. В работах П. А. Ребиндера и его сотрудников были разобраны факторы устойчивости и условия стабилизации эмульсий и пен с установлением относительной роли этих факторов. Были введены представления об элементарной устойчивости по времени существования капелек дисперсной фазы в данной дисперсионной среде в соприкосновении друг с другом пли с плоской поверхностью раздела обеих фаз. Этот метод позволяет разъяснить основной вопрос возможности образования эмульсий того или иного типа и превращения их из одного типа в другой (обращение фаз в эмульсиях). Далее, К. А. Поспеловой было установлено и исследовано новое явление обращения фаз в коллоидных системах в связи с процессом самопроизвольного образования эмульсий и с важной технологической проблемой так называемых растворимых масел (эмульсолов), самопроизвольно образующих при взаимодействии с водой активные смазочно-охлаждающне жидкости (применяемые для обработки металлов давлением и резанием), являющиеся высокодисперсными устойчивыми эмульсиями. С явлением самопроизвольного эмульгирования тесно связано явление индуцированной (коллоидной) растворимости, важное для решения задач эмульсионной полимеризации, т. е. образования синтетических латексов (Б. А. Догадкин, С. С. Воюцкий, А. И. Юрженко, П. М. Хомпковский). Основным методом исследования эмульсий является определение их дисперсности, т. е. характеристики полной картины распределения массы капелек по их размерам. У Клейтона описываются применяющиеся обычно для этой цели в лабораторной практике седиментаторы типа Стамма — Вигнера, основанные на изменении во времени в процессе седиментации (прямой или обратной) полного гидростатического давления столба эмульсии. Такие приборы весьма несовершенны и могут применяться лишь для исследования достаточно концентрированных эмульсий. Н. А. Фигуровским еще в 1939 г. был разработан чрезвычайно удобный и простои метод седиментометрического анализа эмульсии, позволяющий определять полную картину их дисперсности при весьма малой концентрации дисперсной фазы. Метод Фигуровского (микроседиментационные весы с чашечкой-колокольчиком) описан во вступительной статье. Много внимания советские исследователи уделяли также проблеме эмульсий при разработке новых моющих препаратов и теории моющего действия, а также проблемам пищевых эмульсий — жировых эмульсий, как обратных — в производстве маргарина (работа Н. А. Петрова в области новых эффективных эмульгаторов), так и прямых — в производстве майонезов (проф. В. А. Козин). В текстильной промышленности эмульсин также играют крупную роль для замасливания волокна. Физико-химические основы этих важных процессов были разработаны А. А. Морозовым (Иваново). Теоретические вопросы битумных эмульсий, применяемых в дорожном строительстве и для повышения водонепроницаемости конструкций, также в значительной степени разработаны советскими учеными (Н. М. Смирнов, А. И. Лысихина). В технологических процессах образования концентрированных высокодисперсных устойчивых эмульсий, разбавлением которых можно приготовлять эмульсии любой концентрации, большое значение приобретает правильно сконструированная аппаратура. Среди эмульгирующих машин, служащих и для гомогенизации эмульсин, одно из видных мест занимают так называемые компрессионные коллоидные мельницы советских инженеров Н.Д. Гольдштейна и Л. Л. Хотунцева, успешно применяемые в ряде отраслей промышленности, особенно в виде последних конструкций Л. Л. Хотунцева. С проблемами эмульсий тесно связаны проблемы пен — их образования, устойчивости и разрушения. И здесь во многих разделах их видное место принадлежит советским исследователям, разрабатывавшим как общую теорию вопроса, так и применение к теории пен к флотационному обогащению полезных ископаемых, пищевой промышленности (взбитые кондитерские продукты типа настилы и кремов), в виноделии (шампанские и игристые вина), пивоварении, в применении моющих средств, в пожаротушении и производстве звуко- и теплоизолирующих и других материалов малого объемного веса (пенные, пористые материалы — пенобетоны, пенопласты и др.). Выдающиеся работы в области получения стойких и обильных пен принадлежат советскому исследователю Л. М. Розенфельду. Некоторые достигнутые в этой области результаты опубликованы в его книге «Физико-химия стойких воздушно-механических пен, применяемых в пожаротушении» издание Наркомхоза РСФСР, М.— Л., 1941). Большой теоретический и практический интерес представляют процессы разрушения (коалесценции и расслоения) эмульсин, которые имеют особое значение для рационального обезвоживания сырых нефтей (содержащих до 40 — 60% устойчиво эмульгированной воды) и нефтепродуктов, особенно бензинов. Несмотря на наличие огромной патентной литературы и множество эмпирически подобранных в США рецептов деэмульгаторов, описанных в книге Клейтона, нужно указать, что физико-химические основы устойчивости эмульгированной в нефти воды были значительно более обстоятельно разобраны советскими учеными. Обзор соответствующих работ дан в небольшой монографии Б. Н. Тонкосурова, Н. Н. Серб-Сербины и А. М. Смирновой «Основы химического деэмульгировання нефтей» (Гостоптехпздат, М. — Л., 1946). Несмотря на недостатки книги Клейтона, она несомненно представляет значительный интерес для широких кругов советских специалистов, имеющих дело с эмульсиями в исследовательских лабораториях и в различных отраслях промышленности. Кроме книги Клейтона, можно указать на монографию Беркман и Эглофа «Эмульсии и пены» (Нью-Йорк, 1941), но эта книга уступает книге Клейтона, так как в ней не так широко охвачены общие вопросы теории эмульсий (она направлена в основном на решение более узких задач нефтяной промышленности), Устаревшая немецкая книга Ланге «Эмульсии в технике» (Берлин, 1929) является по существу собранием рецептов. Такие рецептурные справочники по эмульсиям издаются в последние годы в США. Все они не имеют ничего общего с физико-химическим учением об эмульсиях. Первое издание книги Клейтона появилось в 1923 г., второе в 1928 г. и третье в 1935 г. По своему объему последнее (4-е) издание превышает первое в 4 раза и более чем в 2 раза превышает второе издание, переведенное в свое время на русский язык. Качество этого перевода, изданного Пищепромиздатом в 1933 г. было очень низким. Объем последнего английского издания не только увеличен более чем вдвое, но почти полностью переработан с включением в текст ряда новых разделов в соответствии с обширной, сильно разросшейся литературой по эмульсиям. Таким образом, новый перевод книги Клейтона на русский язык стал вполне целесообразным. Недостаточно глубокое изложение физико-химических основ учения об эмульсиях потребовало введения в текст перевода ряда примечаний, необходимых также и вследствие того, что автор не использует в должной степени основные исследования русских ученых в этой области. Не переведена гл. XIII (Физические измерения в эмульсиях), так как эти вопросы изложены в книге неудовлетворительно. Вместо этого обзор методов исследования и очерк общей теории эмульсии даны во вступительной статье П. А. Ребиндера и К. А. Поспеловой. Перевод книги Клейтона с последнего (4-го) английского издания, вышедшего в 1943 г., выполнен кандидатами химических наук Н. А. Плетеневой, К. А. Поспеловой и П. .М. Хомнковским. В переводе принимали также участие кандидаты наук И. М. Горькова (гл. III, V а VIII), Ю. С. Зуев (гл. XI) и Е." М. Савицкая i,m. I, X и XII). Редактирование и составление примечании проводилось при участии К. А. Поспеловой и П. М. Хомпкозского. …» Книга приводится в открытом доступе впервые.