Sisteme de coagulare coloidale 2

Problema stabilității sistemelor coloidale - una dintre cele mai importante probleme ale chimiei coloidale.

Sands savantul român a propus să ia în considerare:

a) sedimentare () stabilitatea cinetică;

b) stabilitatea agregată.

Aceste două tipuri au diferite mecanisme de stabilitate și necesită o examinare separată.

Stabilitatea Sedimentarea - capacitatea de a dispersa sistemul de a menține în timp distribuția nealterată a particulelor în întregul volum al sistemului, adică, capacitatea sistemului de a rezista la acțiunea gravitației.

Pentru a evalua stabilitatea sedimentare a sistemului, este necesar să se cunoască următoarele caracteristici: r - raza particulelor fazei dispersate; # 961; - densitatea particulelor; # 961; 0 - densitatea mediului de dispersie; # 951; - vâscozitatea mediului de dispersie; V - volumul particulei.

Stabilitatea Sedimentarea dispersiilor este determinată în principal de dimensiunile particulelor fazei dispersate:

v coloizi lyophobic (10 -7 - 10 -5 cm) - sedimentare sisteme stabile, difuzie asigură o distribuție uniformă a particulelor în întregul volum al sistemului;

v Sistemul microheterogeneous (10-5 - 10-3 cm); au stabilit un echilibru sedimentare-difuzie, care este caracteristică pentru distribuția particulelor în întregul volum al sistemului conform teoriei Gibbs;

v grosier (mai mare de 10 - de 3 cm) - particule instabile de sedimentare precipită rapid.

Stabilitatea Agregat - capacitatea de a dispersa sistemul de a menține în timp gradul de dispersie, adică mărimea particulelor și individualitatea lor.

Stabilitatea agregatelor previne aderența particulelor și le împiedică precipitarea.

Există 5 factori care pot asigura stabilitatea soluției agregativă: electrostatic; adsorbție-solvatare; structurale și mecanice; entropie; hidrodinamice.

Cel mai important este electrostatic. Aceasta este cauzată de prezența pe suprafața particulelor coloidale de DES. Apariția DES pe suprafața particulelor conduce la respingerea electrostatică a particulelor, ca taxa de particule de același nume.

În plus, importanța # 950, este potențialul. scădere a valorii # 950; -potential la 0,025 - 0,040 B cauze lipirea particulelor la partea superioară, urmată de depunerea particulelor mai mari. Acest proces se numește coagulare.

Coagularea este procesul de coalescență a particulelor pentru a forma agregate mai mari. Ca urmare, sistemul își pierde stabilitatea de coagulare sedimentare, deoarece particulele devin mai mari și nu pot participa la mișcarea browniană.

proces spontan de coagulare, deoarece reduce suprafața interfacială și, astfel, la o reducere a energiei libere de suprafață.

Există două etape de coagulare.

Etapa 1 - coagulării ascunsă. În această etapă, particulele devin mai mari, dar încă nu își pierd stabilitatea lor de sedimentare.

Etapa 2 - coagulare evidentă. În această etapă, particulele își pierd stabilitatea lor de sedimentare. Dacă o densitate a particulei mai mare decât densitatea mediului de dispersie, se formează un precipitat.

Coagularea se produce sub influența diferitelor influențe externe. Printre acestea se numără:

¨ schimbarea temperaturii;

¨ câmpurile electrice și electromagnetice;

¨ acțiunea luminii vizibile;

¨ iradierea particulelor elementare;

¨ acțiune mecanică;

¨ adăugați electroliți și alte.

Cel mai studiat electroliți de coagulare, ceea ce este foarte important în termeni practici, de exemplu în purificarea apei pentru a elibera de particule și bacterii în suspensie.

Electroliții de coagulare se produce la o concentrație relativ scăzută de electrolit adăugat. Coagularea cauza tuturor electroliți, deoarece comprimarea stratului de difuzie apare atunci când este administrat într-un sistem coloidal, reducerea # 950; -potential, ceea ce duce la distrugerea sistemului coloidal. Concentrația minimă de electrolit, provocând o perioadă dată de timp un efect specific de coagulare vizibil, numit prag de coagulare (# 947;) sau o concentrație critică (skrit). Această valoare servește ca o dispersie comparativă criteriu agregat de stabilitate. Concentrația critică este de obicei exprimată în mmol / l.

Coagularea este opusul semnului semnul încărcăturii ion al particulelor coloidale: pentru pozitiv - anioni pentru negativ - cation introdus în sistemul de electrolit. acțiunea de coagulare Ion este mai mare, cu atât mai mare taxa (regula Schulze-Hardy).

Calculul teoretic arată că pragurile de coagulare singură relație, di- și trohzaryadnyh ioni ceteris paribus invers proporțională cu puterea a sasea a cantităților de încărcare: # 947; 1. # 947; 2: # 947; 3 = 1/1 6. 1/2 6. 1/3 6. În medie, se poate presupune că concentrația de electroliți prag iolnami coagulare individual încărcat cu 60 de ori mai mare decât cu ioni bivalenți și aproximativ în corespunzătoare 750 de ori mai mare decât cu ioni trohzaryadnymi.

De obicei, Schulze - Hardy este doar aproximative, deoarece acțiunea coagulant a electrolitului nu depinde numai de taxa ionică. De exemplu, organic încărcat individual ioni (de exemplu, morfină cation) are un adsorbtivitatea puternic și specific ușor vin în partea interioară a particulelor coloidale DEL.

Pentru ionii de același prag de încărcare de coagulare determinate de poziția lor în seria liotropic (seria Hofmeister). Seria liotropic - serii de ioni, aranjate în ordinea îmbunătățirea sau deteriorarea influenței lor asupra proprietăților de solvent pur, precum și viteza și profunzimea reacțiilor chimice și a proceselor fizico-chimice în solvent. Ionii de secvență din seria liotropic este determinata de sarcina lor, mărimea și capacitatea de a se lega de o moleculă de solvent. La schimbarea pH-ului solventului, secvența de temperatură a ionilor în rândul pot varia ușor.

Teoria stabilității coloizi lyophobic - TEORIE DLVO

Teoria modernă stabilitate dezvoltată de oamenii de știință români BV Deryagin și LD Landau, a fost recunoscut universal.

Ceva mai târziu, aceeași teorie creată de către oamenii de știință Fairway olandeză și Overbeck. Prin urmare, teoria numită teoria DLVO. Esența teoriei coagulării fizică în cele ce urmează. [

Atunci când particulele coloidale se apropie unul de altul, ele difuzează straturi se suprapun și interacționează. Această reacție are loc în stratul subțire de mediul de dispersie, separarea particulelor. Stabilitatea lyophobic coloizi este determinată în principal de proprietățile speciale ale straturilor subțiri de lichid. Un astfel de strat este format prin convergența particulelor coloidale.

Un astfel de strat poate fi subțire, particulele se apropie unul de altul chiar mai puternic. Subțierea poate avea ca rezultat următoarele:

A) la o grosime a stratului este rupt, particulele coaguleze;

B), la o anumită grosime a unui echilibru - strat nu este schimbat, grosimea rămâne constantă. În acest caz, particulele nu se lipesc între ele, nu are loc nicio coagulare.

Studiile au arătat că subțierea stratului subțire atunci când are loc abordarea particulelor prin scurgerea fluidului din acesta. Când grosimea stratului de 100 - 200 nm proprietăți fluide încep să difere foarte mult de proprietățile fluidului în volumul din jur. presiune suplimentară apare în stratul, care Derjaguin numit „presiune wedging“. Prin definiție Derjaguin, este pozitiv atunci când presiunea în pat scade. Apoi, lichidul nu se scurge din stratul, care împiedică convergența particulelor. De aici numele de „presiune pană“, adică presiune, care împinge particulele „divizor“.

Dacă presiunea este negativă, atunci presiunea este crescută în stratul de fluid accelerat din strat curge, ceea ce contribuie la convergența particulelor.

Apariția presiunii disjoining este determinată de doi factori:

1. interacțiune electrostatică într-un strat - o forță repulsivă cu Uott energie> 0;

2. van der Waals atractiv cu energie UBR <0.

Interparticole rezultantă U energia de interacțiune este definită ca suma a două componente:

dacă # 9474; Uott # 9474; > # 9474; UBR # 9474;, este dominat de forța repulsivă, coagularea are loc, sol yavletsya stabilitatea agregatului. În opuse caz dominat de atracție forțe între particulele coagulează.

Ca caracteristici de coagulare cantitative Zsigmondy sugerat utilizarea ratei de coagulare.

Rata de coagulare V - este schimbarea concentrației particulelor coloidale pe unitatea de timp, la sistemul de volum constant.

unde «c» - concentrația particulelor; T - timp. „-“ semn de standuri pentru că în timp, concentrația particulelor este redusă, iar viteza este întotdeauna pozitiv.

Gradul de coagulare # 945;:

unde Z - numărul total de coliziuni de particule pe unitatea de timp; Zef - numărul efectiv de coliziuni (adică coliziuni ducând la coagulare) pe unitatea de timp.

dacă # 945; = 0, nici o coagulare se produce, solul este stabil la agregare.

dacă # 945; = 1, există o coagulare rapidă, adică fiecare coliziune a particulelor de a le face să rămânem împreună.

Când 0 < # 945; <1, atunci există o coagulare lentă, adică, doar unele coliziuni de particule duce la lipirea lor.

Că particulele se lipesc între ele într-o coliziune, mai degrabă decât împrăștiate ca niste bile elastice, trebuie să se depășească bariera de potențial de coagulare # 8710; UK. În consecință, coagularea va avea loc numai în cazul în care particulele coloidale vor avea o energie cinetică suficientă pentru depășirea acestei bariere. Acest lucru se poate realiza prin adăugarea la electrolit-sol coagulant.