सूक्ष्म पायसन

माइक्रोपायसन तेल, पानी और सर्फेक्टेंट के स्पष्ट, थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर समदैशिक तरल मिश्रण होते हैं, जो अक्सर एक पृष्ठसक्रियकारक के संयोजन में होते हैं। जलीय चरण (पदार्थ) में नमक और/या अन्य अवयव हो सकते हैं, और तेल वास्तव में विभिन्न हाइड्रोकार्बन का एक जटिल मिश्रण हो सकता है। साधारण इमल्शन के विपरीत, माइक्रोइमल्शन घटकों के सरल मिश्रण पर बनते हैं और सामान्य इमल्शन के निर्माण में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली उच्च कतरनी (द्रव) स्थितियों की आवश्यकता नहीं होती है। तीन बुनियादी प्रकार के माइक्रोइमल्शन प्रत्यक्ष हैं (तेल पानी में फैला हुआ है, ओ/डब्ल्यू), उलटा (तेल में फैला हुआ पानी, डब्ल्यू/ओ) और बाइकॉन्टिन्यूअस।

माइक्रोइमल्शन जैसे त्रिगुट प्रणालियों में, जहां दो अमिश्रणीय चरण (पानी और 'तेल') एक सर्फेक्टेंट के साथ मौजूद होते हैं, सर्फेक्टेंट अणु तेल और पानी के बीच इंटरफेस में एक मोनोलेयर बना सकते हैं, जिसमें सर्फेक्टेंट अणुओं की जल विरोधी पूंछ घुल जाती है। तेल चरण और जलीय चरण में हाइड्रोफिलिक सिर समूह।

IUPAC definition

Micro-emulsion: Dispersion made of water, oil, and surfactant(s) that is an isotropic and thermodynamically stable system with dispersed domain diameter varying approximately from 1 to 100 nm, usually 10 to 50 nm.

Note 1: In a micro-emulsion the domains of the dispersed phase are either globular or interconnected (to give a bicontinuous micro-emulsion).

Note 2: The average diameter of droplets in macro-emulsion (usually referred to as an“emulsion”) is close to one millimeter (i.e., 10⁻³ m). Therefore, since micro- means 10⁻⁶and emulsion implies that droplets of the dispersed phase have diameters close to 10⁻³ m, the micro-emulsion denotes a system with the size range of the dispersed phase in the 10⁻⁶ × 10⁻³ m = 10⁻⁹ m range.

Note 3: The term “micro-emulsion” has come to take on special meaning. Entities of the dispersed phase are usually stabilized by surfactant and/or surfactant-cosurfactant (e.g., aliphatic alcohol) systems.

Note 4: The term “oil” refers to any water-insoluble liquid.

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Micro-emulsion polymerization: Emulsion polymerization in which the starting system is a micro-emulsion and the final latex comprises colloidal particles of polymer dispersed in an aqueous medium.

Note: Diameters of polymer particles formed in the micro-emulsion polymerization usually are between 10 and 50 nm.

उपयोग करता है

माइक्रोइमल्शन के कई व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण उपयोग हैं:

• कुछ ड्राई क्लीनिंग प्रक्रियाओं के लिए वाटर-इन-ऑयल माइक्रोइमल्शन
• फ्लोर घर्षण और साफ-सफाई
• व्यक्तिगत केयर उत्पाद
• कीटनाशक फॉर्मूलेशन
• तेल काटना
• दवाओं

इन प्रणालियों पर किए गए अधिकांश कार्य संवर्धित तेल प्राप्ति के लिए झरझरा बलुआ पत्थर में फंसे पेट्रोलियम को जुटाने के लिए उनके संभावित उपयोग से प्रेरित हैं। इन प्रणालियों के उपयोग के लिए एक मौलिक कारण यह है कि एक माइक्रोइमल्शन चरण में कभी-कभी एक अलग तेल या जलीय चरण के साथ एक अल्ट्रालो इंटरफ़ेशियल तनाव होता है, जो धीमे प्रवाह या कम दबाव के ढाल की स्थिति में भी उन्हें ठोस चरणों से मुक्त या गतिशील कर सकता है।

माइक्रोइमल्शन में औद्योगिक अनुप्रयोग भी होते हैं, उनमें से एक पॉलीमर का संश्लेषण है। माइक्रोइमल्शन बहुलकीकरण एक जटिल विषम प्रक्रिया है जहाँ जलीय और कार्बनिक चरणों के बीच मोनोमर्स, फ्री रेडिकल्स और अन्य प्रजातियों (जैसे चेन ट्रांसफर एजेंट, सह-सर्फैक्टेंट और इनहिबिटर) का परिवहन होता है। अन्य विषम पोलीमराइज़ेशन प्रक्रियाओं (निलंबन या पायस) की तुलना में माइक्रोएल्शन पोलीमराइज़ेशन एक अधिक जटिल प्रणाली है। पोलीमराइज़ेशन दर को चरणों, कण न्यूक्लिएशन, और रेडिकल्स के सोखना और desorption के बीच मोनोमर विभाजन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। कण स्थिरता सर्फैक्टेंट की मात्रा और प्रकार और फैलाने वाले माध्यम के पीएच से प्रभावित होती है। इसका उपयोग नैनोपार्टिकल्स बनाने की प्रक्रिया में भी किया जाता है।

माइक्रोएल्शन पोलीमराइज़ेशन के कैनेटीक्स में इमल्शन पोलीमराइज़ेशन कैनेटीक्स के साथ बहुत कुछ है, जिसकी सबसे विशिष्ट विशेषता कंपार्टमेंटलाइज़ेशन है, जहाँ कणों के अंदर बढ़ने वाले रेडिकल्स एक दूसरे से अलग हो जाते हैं, इस प्रकार समाप्ति को काफी हद तक दबा देते हैं और, परिणामस्वरूप, पोलीमराइजेशन की उच्च दर प्रदान करना।

सिद्धांत

माइक्रोइमल्शन गठन, स्थिरता और चरण व्यवहार से संबंधित विभिन्न सिद्धांतों को वर्षों से प्रस्तावित किया गया है। उदाहरण के लिए, उनके थर्मोडायनामिक स्थिरता के लिए एक स्पष्टीकरण यह है कि तेल / पानी के फैलाव को सर्फेक्टेंट की उपस्थिति से स्थिर किया जाता है और उनके गठन में तेल / पानी के इंटरफेस पर सर्फेक्टेंट फिल्म के लोचदार गुण शामिल होते हैं, जिसमें पैरामीटर, वक्रता और कठोरता शामिल होती है। फ़िल्म का। इन पैरामीटरों में अनुमानित या मापा दबाव और/या तापमान निर्भरता (और/या जलीय चरण की लवणता) हो सकती है, जिसका उपयोग माइक्रोएल्शन की स्थिरता के क्षेत्र का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है, या उस क्षेत्र को चित्रित करने के लिए किया जा सकता है जहां तीन सहवर्ती चरण होते हैं। , उदाहरण के लिए। सह-अस्तित्व वाले तेल या जलीय चरण के साथ माइक्रोइमल्शन के इंटरफेशियल तनाव की गणना भी अक्सर विशेष ध्यान देने वाली होती है और कभी-कभी उनके निर्माण को निर्देशित करने के लिए उपयोग की जा सकती है।

इतिहास और शब्दावली

माइक्रोइमल्शन शब्द का पहली बार उपयोग 1943 में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर टीपी होर और जेएच शुलमैन द्वारा किया गया था। इन प्रणालियों के लिए वैकल्पिक नाम अक्सर उपयोग किए जाते हैं, जैसे कि पारदर्शी पायस, सूजन वाले मिसेल, मिसेलर समाधान और घुलनशील तेल। अधिक भ्रामक रूप से अभी भी, माइक्रोइमल्शन शब्द एकल आइसोट्रोपिक चरण को संदर्भित कर सकता है जो तेल, पानी और सर्फेक्टेंट का मिश्रण है, या एक जो मुख्य रूप से तेल और / या जलीय चरणों के सह-अस्तित्व के साथ संतुलन में है, या अन्य गैर-आइसोट्रोपिक चरणों के लिए भी है। . जैसा कि बाइनरी सिस्टम (जल/सर्फ़ेक्टेंट या तेल/सर्फ़ेक्टेंट) में होता है, विभिन्न प्रकार की स्व-इकट्ठी संरचनाएं बनाई जा सकती हैं, उदाहरण के लिए, (उल्टे) गोलाकार और बेलनाकार मिसेल से लेकर परतदार चरणों और बाइकॉन्टिन्यूस माइक्रोइमल्शन तक, जो सह-अस्तित्व में हो सकते हैं। मुख्य रूप से तेल या जलीय चरण।

चरण आरेख

माइक्रोइमल्शन डोमेन को आमतौर पर टर्नरी-फेज आरेखों के निर्माण द्वारा चित्रित किया जाता है। माइक्रोएल्शन बनाने के लिए तीन घटक मूलभूत आवश्यकता हैं: दो अमिश्रणीय तरल पदार्थ और एक सर्फेक्टेंट। अधिकांश माइक्रोइमल्शन तेल और पानी का उपयोग अमिश्रणीय तरल जोड़े के रूप में करते हैं। यदि एक कॉसुरफैक्टेंट का उपयोग किया जाता है, तो इसे कभी-कभी एक घटक के रूप में सर्फेक्टेंट के एक निश्चित अनुपात में प्रदर्शित किया जा सकता है, और एक छद्म-घटक के रूप में माना जाता है। इन तीन घटकों की सापेक्ष मात्रा को त्रिगुट चरण आरेख में दर्शाया जा सकता है। योशिय्याह विलार्ड गिब्स चरण आरेखों का उपयोग सिस्टम के चरण व्यवहार पर विभिन्न चरणों के आयतन अंशों में परिवर्तन के प्रभाव को दिखाने के लिए किया जा सकता है। सिस्टम बनाने वाले तीन घटक प्रत्येक त्रिभुज के शीर्ष पर पाए जाते हैं, जहां उनका संगत आयतन अंश 100% होता है। उस कोने से दूर जाने से उस विशिष्ट घटक का आयतन अंश कम हो जाता है और एक या दो अन्य घटकों का आयतन अंश बढ़ जाता है। त्रिभुज के भीतर प्रत्येक बिंदु तीन घटकों या छद्म-घटकों के मिश्रण की संभावित संरचना का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें एक, दो या तीन चरणों का (आदर्श रूप से, गिब्स के चरण नियम के अनुसार) शामिल हो सकता है। ये बिंदु उनके बीच की सीमाओं के साथ क्षेत्रों को बनाने के लिए गठबंधन करते हैं, जो निरंतर तापमान और दबाव पर प्रणाली के चरण व्यवहार का प्रतिनिधित्व करते हैं।

गिब्स चरण आरेख, हालांकि, प्रणाली की स्थिति का एक अनुभवजन्य दृश्य अवलोकन है और किसी दिए गए संरचना के भीतर चरणों की सही संख्या को व्यक्त कर सकता है या नहीं भी कर सकता है। स्पष्ट रूप से स्पष्ट एकल चरण योगों में अभी भी कई आइसो-ट्रॉपिक चरण शामिल हो सकते हैं (उदाहरण के लिए स्पष्ट रूप से स्पष्ट डियोक्टाइल सोडियम सल्फोनसुसिनेट माइक्रोइमल्शन में कई चरण होते हैं)। चूँकि ये प्रणालियाँ अन्य चरणों के साथ संतुलन में हो सकती हैं, कई प्रणालियाँ, विशेष रूप से दोनों दो अमिश्रणीय चरणों के उच्च आयतन अंशों के साथ, इस संतुलन को बदलने वाली किसी भी चीज़ से आसानी से अस्थिर हो सकती हैं, उदा। उच्च या निम्न तापमान या सतह तनाव संशोधित करने वाले एजेंटों को जोड़ना।

हालांकि, अपेक्षाकृत स्थिर माइक्रोइमल्शन के उदाहरण मिल सकते हैं। ऐसा माना जाता है कि कार के इंजन के तेल में एसिड के निर्माण को हटाने के तंत्र में कम पानी के चरण की मात्रा, पानी-में-तेल (w/o) माइक्रोइमल्शन शामिल हैं। सैद्धांतिक रूप से, इंजन तेल के माध्यम से जलीय एसिड बूंदों का परिवहन तेल में माइक्रोडिस्पर्स कैल्शियम कार्बोनेट कणों के लिए सबसे कुशल होना चाहिए जब जलीय बूंदें एक हाइड्रोजन आयन (बूंदों जितनी छोटी होती हैं, एसिड पानी की संख्या उतनी ही अधिक होती है) बूंदों, तेजी से तटस्थता)। इस तरह के माइक्रोइमल्शन संभवतः ऊंचे तापमान की एक विस्तृत विस्तृत श्रृंखला में बहुत स्थिर होते हैं।

ग्रन्थसूची

• Prince, Leon M., Microemulsions in Theory and Practice Academic Press (1977) ISBN 0-12-565750-1.
• Rosano, Henri L and Clausse, Marc, eds., Microemulsion Systems (Surfactant Science Series) Marcel Dekker, Inc. (1987) ISBN 0-8247-7439-6