Конденсация пара на заряженных аэрозольных частицах, содержащих растворимые полимеры


Просмотр статьи
PDF, 617,1 КБ

Vapor Condensation on Charged Aerosol Particles Containing Soluble Polymers

A theoretical analysis of the effect of insoluble surfactants and soluble high-molecular polymers included in a charged aerosol particle on its activation by water adsorption has been carried out. The traditional Köhler model is supplemented by the theory of multilayer Frenkel-Halsey-Hill adsorption and the effect of the surfactant film on the surface tension of water is taken into account. The water activity was calculated using the theory of polymer solutions by Flory-Huggins. A final expression has been obtained that makes it possible to quantify the dependence of the critical supersaturation on the charge, the concentration of surfactants and soluble polymers, the parameters of multilayer adsorption and activity .

aerosol particle, multilayer adsorption, supersaturation, surfactants, polymer chains

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.27.5.1289


Том 27, выпуск 5, 2026 год



Проведен теоретический анализ влияния нерастворимых поверхностно активных веществ(ПАВ) и растворимых высокомолекулярных полимеров, входящих в заряженную аэрозольную частицу на ее активацию путем адсорбции воды. Традиционная модель Кëлера дополнена теорией многослойной адсорбции Френкеля-Халси-Хилла и учтено влияние пленки ПАВ на поверхностное натяжение воды. Активность воды вычислялась по теории полимерных растворов Флори-Хаггинса. Получено окончательное выражение, позволяющее количественно определить зависимость критического перенасыщения от заряда, концентрации ПАВ и растворимого полимера, параметров многослойной адсорбции и активности .

аэрозольная частица, многослойная адсорбция, перенасыщение, поверхностно-активные вещества, полимерные цепи

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.27.5.1289


Том 27, выпуск 5, 2026 год



1. Shahabadi V., Lefort C., Law H.T., Chan M.N., Preston T. C. Surface tension and hygroscopicity analysis of aerosols containing organosulfate surfactants// Atmos. Chem. Phys., 2025, V.25, P.14301-14313. DOI:org/10.5194/acp-25-14301-2025
2. Ma Y.,Chen C.,Zhang X. Surface active agents stabilize nanodroplets and enhance haze formation// Atmos. Chem. Phys., 2025, V.25, P.14301-14313. DOI: org/10.5194/acp-25-14301-2025
3. Bain A.,Ghosh K.,Prisle N.L., Bzdek B.R. Surface-area-to-volume ratio determines surface tensions in microscopic, surfactant-containing droplets // ACS Central Science Journal, 2023,V.9, P.2076-2083. DOI:org/10.1021/acscentsci.3c00998
4. Petters M.D., Kreidenweis S.M., Snider J.R., Koehler K.A., Wang G., Prenni A.J.,Demott P.J. Cloud droplet activation of polymerized organic aerosol// Tellus,2006,V.58b.P.196-205. DOI: 10.1111/j.1600-0889.2006.00181.x
5. Mao Ch.N., Kotiba A.M., Asa-Awuku A. Hygroscopicity and the water-polymer interaction parameter of nano-sized biodegradable hydrophilic substances// Aerosol Science and Technology,2021,V. 55, P.1115-1124.DOI: 10.1080/02786826.2021.1931012
6. Gaines Jr. G. L. The thermodynamic equation of state for insoluble monolayers. I. Uncharged films// J. Chem. Phys.,1978,V.69,P.924-930. DOI:org/10.1063/1.436608
7. Laaksonen A. Cloud drop activation of insoluble aerosols aided by film forming surfactants
// Aerosol Research, 2024,V.2,P.1-10. DOI: org/10.5194/ar-2024-24
8. Kumar P.,Sokolik I.N.,Nenes A. Cloud condensation nuclei activity and droplet activation kinetics of wet processed regional dust samples and minerals// Atmos. Chem. Phys.,2011.V.11,P. 8661–8676. DOI:10.5194/acp-11-8661-2011
9. Sorjamaa R., Laaksonen A. The effect of adsorption on cloud-drop activation of
insoluble particles: a theoretical framework//Atmos. Chem. Phys. Discuss., 2007 , V.7,
P.8141-8158.
10. .Lowell ,S. Shields J.E., Thomas M.A., Thommes M. Characterization of porous solids and powders :surface area, pore size and density .Springer Science + Business, LLC.2004,348 p.
11. Hatch C. D., Tumminello P. R., Cassingham M.A., Greenaway A.L., Meredith R., Christie M.J. Technical note: Frenkel, Halsey and Hill analysis of water on clay minerals: toward closure between cloud condensation nuclei// Atmos. Chem. Phys.,2019,V.19.P.13581-13589. DOI:org/10.5194/acp-19-13581-2019
12. Flory P.G. Thermodynamics of high polymer solutions// Journal of Chemical
Physics,1942,V.10, P.51-61. DOI.org/10.1063/1.1723621
13. Huggins M.L. Theory of solutions of high polymers// Journal of the American Chemical Society,1942,V.64, P.1712-1719. DOI.org/10.1021/ja01259a068
14. Вильсон Дж. Камера Вильсона. М. Изд. ИЛ.1954, 151 с.
15. Toshev B.V. Condensations on ions// Electron. J. Math. Phys. Sci.,2002, V.1.P.120-126.
16. Shchekin A.K., Podguzova T.S. The modified Thomson equation in the theory of heterogeneous vapor nucleation on charged solid particles// Atmospheric Research,2011,V.101,P.493-502. DOI:10.1016/j.atmosres.2010.10.006