2) плоскость, по которой проходит разрыв ДЭС при тепловом движении частиц;
3) плоскость, по которой проходит разрыв ДЭС при перемещении мицеллы;
4) границу раздела фаз.
2-42 Выберите правильную последовательность определений электрокинетических явлений: 1) электрофорез; 2) электроосмос; 3) потенциал седиментации;
4) потенциал течения?
а) течение жидкости в капилляре под действием электрического поля;
б) возникновение ЭДС при оседании частиц;
в) движение частиц дисперсной фазы под действием электрического поля;
г) возникновение ЭДС при течении жидкости через капиллярно-пористое тело;
д) возникновение ЭДС при перемещении капель жидкости в атмосфере.
1) 1а; 2б; 3в; 4г; | 3) 1б; 2г; 3а; 4в; |
2) 1в; 2а; 3б; 4г; | 4) 1д; 2в; 3г; 4б. |
2-43 Зависимость электрокинетического потенциала ζ от концентрации индифферентного электролита С отображена на рисунке:
1) |
| 3) |
|
2) |
|
2-44 Добавление индифферентных электролитов:
1) уменьшает толщину диффузного слоя;
2) увеличивает толщину диффузного слоя;
3) может привести к перезарядке поверхности;
4) не приводит к перезарядке поверхности;
5) снижает поверхностный потенциал φ0.
2-45 Электрокинетический потенциал ζ – это потенциал:
1) на расстоянии λ от начала диффузного слоя ДЭС;
2) на границе между плотной и диффузной частями ДЭС поверхности;
3) на плоскости скольжения, возникающей при движении одной фазы относительно другой.
2-46 Потенциал седиментации – это:
1) перемещение частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды под действием приложенной разности потенциалов;
2) перемещение дисперсионной среды в пористом теле под действием приложенной разности потенциалов;
3) появление разности потенциалов при течении дисперсионной среды под действием перепада давлений через пористое тело;
4) появление разности потенциалов при седиментации частиц дисперсной фазы под действием силы тяжести.
3 УСТОЙЧИВОСТЬ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Под устойчивостью дисперсной системы понимают неизменность во времени дисперсности и равномерного распределения дисперсной фазы в среде.
По классификации Н. П. Пескова (1920 г.) различают:
1) седиментационную (или кинетическую) устойчивость – то есть устойчивость системы по отношению к силе тяжести;
2) агрегативную устойчивость – то есть способность системы к сохранению дисперсности и индивидуальности частиц дисперсной фазы.
Нарушение седиментационной устойчивости может быть вызвано:
А) оседанием (или всплыванием) дисперсной фазы (высокодисперсные системы кинетически более устойчивы, чем грубодисперсные, так как оседанию частиц препятствует броуновское движение и выталкивающая сила);
Б) укрупнением частиц дисперсной фазы в результате потери агрегативной устойчивости при объединении частиц, приводящем к коагуляции, или растворения более мелких частиц и увеличения размера более крупных частиц – так называемая изотермическая перегонка (мелкие частицы лучше растворимы, чем более крупные).
Коагуляция – процесс слипания частиц и образование более крупных агрегатов с потерей седиментационной и фазовой устойчивости. Коагуляты представляют собой осадки (или всплывающие образования) различной структуры – плотные, творожистые, хлопьевидные, волокнистые, кристаллоподобные.
Агрегативная устойчивость определяется несколькими факторами:
1) электростатическим барьером, вызванным наличием ДЭС и обусловливающим существование сил отталкивания между частицами;
2) адсорбционно-сольватным барьером, который окружает частицу и также препятствует ее сближению с другими частицами;
3) энтропийным барьером для ультрамикрогетерогенных систем;
4) структурно-механическим барьером (существование на поверхности частиц пленок, обладающих упругостью и механической прочностью);
5) гидродинамическим барьером (увеличение вязкости среды уменьшает скорость коагуляции).
Очевидно, что любые воздействия, которые будут приводить к нарушению энергетического барьера (изменять строение ДЭС), будут приводить к коагуляции золя, в частности повышение температуры, действие электромагнитных полей, облучение, некоторые механические воздействия, химические агенты, изменяющие строение ДЭС.
Наибольшее практическое значение имеет действие электролитов. Очевидно, что коагуляция будет происходить тогда, когда двойной слой сжимается и частица теряет заряд («изоэлектрическое» состояние).
Коагулирующим действием обладает ион электролита, заряд которого противоположен заряду коллоидной частицы, при увеличении концентрации выше некоторого критического значения – порога коагуляции. Критическим потенциалом коагуляции является x » 0,03 мВ.
Порог коагуляции g – наименьшее количество электролита, которое нужно добавить к 1 л золя, чтобы вызвать начало коагуляции.
| (3.1) |
(моль/л),где С – концентрация электролита, моль/л;
V – объем электролита, достаточный для начала коагуляции, мл;
VЗ – объем золя, мл;
1000 – переводной коэффициент от мл к л.
Коагулирующей способностью иона называется величина, обратная порогу коагуляции
| (3.2) |
(л/моль).Экспериментально установлено правило Шульце – Гарди: коагулирующее действие оказывает противоион, и коагулярующая способность возрастает пропорционально некоторой высокой степени его заряда.
Р1 : Р2 : Р3 = 1 : 1/20 : 1/500
или
g1 : g2 : g3 = 1 : 0,02 : 0,002.
Согласно современной теореии Дерягина – Ландау – Фервея – Овребека (теория ДЛФО) устойчивость системы определяется соотношением сил притяжения и отталкивания при сближении частиц и величина порога коагуляции обратно пропорциональна шестой степени заряда коагулирующего иона:
,
где К – коэффициент, характеризующий дисперсную фазу, дисперсионную среду и строение ДЭС.
При одинаковых зарядах коагулирующая способность возрастает с уменьшением степени гидратируемости иона.
Иногда при добавлении избытка противоионов, вызывающих коагуляцию, происходит не коагуляция, а образуется устойчивая система, такое явление называется явлением неправильных рядов. Явление неправильных рядов объясняется перезарядкой двойного электрического слоя в результате адсорбции многовалентных ионов.
При введении в золь некоторых высокомолекулярных соединений и образовании на поверхности частиц адсорбционного слоя устойчивость системы может повышаться. Защитные свойства проявляют белки, пектины, углеводы (в водных растворах), каучук (в неводных растворителях). Защитные коллоиды не подчиняются правилу Шульце – Гарди, а проявляют свойства защитного ВМС.
Нарушение устойчивости дисперсной системы может произойти как в результате разрушения структуры, так и в результате коагуляционного структурообразования.
Коалесценцией называется процесс слипания коллоидных частиц.
Гетерокоагуляция – взаимная коагуляция двух золей с противоположно заряженными частицами вследствие нейтрализации их зарядов. Применяется в процессах водоподготовки (очистка природной воды), при очистке сточных вод и в других технологических процессах. Для очистки применяют различные минеральные коагулянты. Наиболее широко используются соли Al3+ и Fe3+, для некоторых сточных вод – магния и титана. Коагулирующее действие вызывается несколькими причинами: во-первых, происходит сжатие двойного электрического слоя в результате взаимодействия с многозарядными ионами, и, во-вторых, при растворении в воде эти соли частично гидролизуются, образуя положительно заряженные частицы, которые вызывают нейтрализацию примесей (коллоидные частицы в природных водах заряжены отрицательно) и их коагуляцию. При использовании коагулянтов вода дополнительно загрязняется анионами, присутствовавшими в составе исходной соли (Cl–, SO42–). Чтобы избежать дополнительного загрязнения, сточные воды часто очищают методом электрокоагуляции, используя электролиз с железным или алюминиевым анодом. При пропускании электрического тока в раствор переходят ионы Fe2+ и Al3+ (анодное растворение), которые и вызывают коагуляцию.
Флокуляция – образование агрегатов (хлопьев) из гетерогенных частиц в результате собирающего действия высокомолекулярных веществ, называемых флокулянтами. Молекулы флокулянтов содержат функциональные группы, способные образовывать связи и специфически адсорбироваться на нескольких частицах, соединяя их полимерными мостиками. В результате микрохлопья коллоидной системы «сшиваются» в более крупные флоккулы. которые осаждаются. В качестве флокулянтов применяют активную кремниевую кислоту (АК), получаемую частичной нейтрализацией растворов Na2SiO3 кислотами, крахмал, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ, полиакриламид ПАА, полиамины.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
Основные порталы (построено редакторами)