ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАК. КОЛХИМ. Практикум по коллоиднойхими и саранск Издательство Мордовского университета 2007 удк 541. 18
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что понимают под седиментационной (кинетической) и агрегативной устойчивостью золей? 2. Действием каких факторов обеспечивается агрегативная устойчивость лиофобных дисперсных систем? 3. Что такое коагуляция и от каких факторов она зависит? 4. Каково различие между нейтрализационной и концентрационной коагуляцией золей электролитами? 5. Что называется порогом коагуляции и какова его связь с коагулирующей способностью ионов? 6. К 5 мл золя гидроксида железа для начала явной коагуляции необходимо добавить один из следующих растворов: 4 мл 3 н раствора хлорида калия; 0,5 мл 0,01 н раствора сульфата калия; 3,9 мл 0,0005 н раствора К4[Fe(CN)6]. Во сколько раз коагулирующая способность К4[Fe(CN)6] выше, чем у K2SO4 и KCl? 7. Как расположатся пороги коагуляции в ряду солей: хлорид алюминия, сульфат натрия, хлорид кальция, дигидрофосфат натрия, сульфат магния для отрицательно заряженного золя диоксида кремния? Дайте пояснения. 8. Пороги коагуляции электролитов (ммоль/л) для золя иодида серебра оказались равными: (КСl) = 256,0; (KNO3) = 260,0; (Ba(NO3)2) = 6,0; (AlCl3) = 0,093; (Al(NO3)3) = 0,067; (Sr(NO3)2) = 7,0. Какое можно сделать заключение относительно заряда гранул исследуемого золя. 9. Какова роль защитных веществ? Каков физический смысл «защитного числа»? 10. Каково практическое значение коагуляционных процессов? Р А Б О Т А № 6 Седиментационный анализ суспензий в гравитационном поле ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Из существующих свободнодисперсных систем наиболее широкое распространение находят микрогетерогенные системы, такие, как суспензии, эмульсии, порошки, аэрозоли. Характерным общим свойством для таких систем являются склонность к оседанию или всплыванию частиц дисперсной фазы по причине отсутствия броуновского движения. Процесс осаждения частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде под действием силы тяжести (для грубодисперсных систем) или центробежной силы (для коллоидных систем) называется седиментацией, а явление всплывания частиц – обратной седиментацией. Явление седиментации находит большое применение для анализа дисперсности веществ и материалов как основного технологического параметра. Сущность седиментационного анализа дисперсности заключается в получении кривой седиментации, т.е. зависимости массы осадка mi дисперсной фазы (осевшей к данному времени) от времени осаждения . Большинство реальных дисперсных систем являются полидисперсными, т.е. содержат частицы дисперсной фазы разных размеров. Поэтому они оседают одновременно, но с разными скоростями. Кривая седиментации такой системы представляет собой ломаную линию, состоящую из бесконечного числа отрезков, отвечающих массам частиц дисперсной фазы последовательно осажденных фракций. Для нахождения основных характеристик дисперсной системы кривую седиментации m = f () обрабатывают методом построения касательных. Для этого к точкам, соответствующим различным значениям времени iполного осаждения фракций, проводят касательные. Касательные продолжают до пересечения с осью ординат (рис. 11).  Р и с. 11. Кривая седиментации полидисперсной системы Полученные отрезки (между соседними касательными) характеризуют массы фракций mi. Отрезок от начала координат до первой касательной соответствует массе осадка m1, выпавшего к моменту времени 1 и, следовательно, содержащего наиболее крупные частицы. Отрезок между последней касательной и горизонтальной прямой, соответствующий mmax, определяет массу частиц самой мелкой фракции. Масса всего седиментационного осадка равна mmax. На практике дисперсные системы характеризуют: ─ фракционным составом (т.е. процентным содержанием каждой весовой фракции); ─ распределением частиц дисперсной фазы по размерам. Эти характеристики получают, анализируя кинетические кривые седиментации. По полученным экспериментальным данным строят интегральную (рис. 12) и дифференциальную (рис. 13) кривые распределения частиц по размерам. Интегральную кривую строят в координатах Q = f (r), гдеQ – суммарное нарастающее содержание всех частиц (от наименьшего до данного радиуса включительно, являющегося наивероятнейшим в рассматриваемой фракции).  Р и с. 12. Интегральная кривая распределения частиц по размерам Процентное содержание каждой весовой фракции вычисляют по формуле  . (6.1)Радиус частиц, осевших к данному моменту времени, рассчитывают по формуле  ; (6.2)  ;  ,где η – вязкость среды, Па.с; и 0 – плотность дисперсной фазы и дисперсионной среды, соответственно, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м2/с; h – высота столба суспензии, м; U – скорость движения частиц дисперсной фазы, м/с. Дифференциальную кривую распределения строят в координатах  , где ΔQ – приращение процентного содержания частиц в интервале радиусов Δr.  Р и с. 13. Дифференциальная кривая распределения частиц по размерам Площадь каждого прямоугольника соответствует процентному содержанию фракции с определенным интервалом размера частиц (Δr). Максимум дифференциальной кривой соответствует частицам преобладающей (наивероятнейшей) фракции. Интегральная кривая позволяет определить процентное содержание каждой фракции. Дифференциальная кривая дает наглядное представление о распределении частиц в системе по размерам. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ |