Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий



Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

Концентрационная коагуляция

Рассмотрим изменение энергии взаимодействия частиц при добавлении электролитов, предполагая, что постоянная сил межмолекулярного притяжения (постоянная Гамакера) и потенциал на плоскости Штерна js остаются неизменными при добавлении электролитов к дисперсной системе. Для простоты ограничимся также рассмотрением случая, когда r>>k-1, т.е. будем рассматривать потенциальную энергию взаимодействия плоских частиц.

С увеличением содержания электролита в системе высотамаксимума на кривой зависимости потенциальной энергии взаимодействия частиц от расстояния между ними будет снижаться. Дляустойчивой системы без добавок электролита характерным является потенциальная энергия взаимодействия, соответствующаялинии 1 на рис. 2.23. Если между частицами не будет даже малейших сил отталкивания, то таким системам присуща зависимость потенциальной энергии взаимодействия, описываемая кривой 3.

Условиями начала коагуляции будут

Ut = Ue+ Um= 0 (2.3.122)

и

(dUe/dh) + (dUm/dh) = 0, (2.3.123)

или

(h d lnUe/dh) = [d ln(-Um) / d lnh]. (2.3.124)

Этому условию на рис. 2.23 соответствует кривая 2, у которой максимум соответствует U=0. Очевидно, что первое условие возможно при равенстве энергий притяжения и отталкивания на некотором расстоянии, соответствующем критической толщине прослойки между частицами (hc).

Используя для описания энергии отталкивания уравнение (2.3.41), а для энергии притяжения уравнение (2.3.21), можем записать условие равновесия энергий отталкивания и притяжения плоских частиц через прослойку толщиной hc раствора электролита с концентрацией Сс:

(2.3.125)

и

, (2.3126)

где g описывается уравнением (2.3.42)

Из этих уравнений с учетом уравнения (2.3.124) следует, что

khc» 2. (2.3.127)

Очевидно, что снижение толщины диффузионной оболочки при введении электролитов, способное привести к соотношению (2.3.127), вызовет процесс коагуляции. С учетом уравнения (2.3.38) из уравнения (2.3.126) получаем выражение для порога коагуляции сильно заряженных частиц, когда zFjs>>2RT,

, (2.3.128)

где В – постоянная, слабо зависящая от валентности побочного иона, но зависящая от формы частиц.

Уравнение (2.3.128), известное как «закон валентности» коагулирующих ионов, было получено Дерягиным и Ландау. Это уравнение можно записать в форме

Сс = сonst / z6. (2.3.129)

Уравнение (2.3.129) дает теоретическое обоснование известным правилам электролитной коагуляции Шульце – Гарди.

Для слабо заряженных частиц критерий коагуляции имеет вид

, (2.3.130)

где постоянная В' » 0,42.

Из уравнения (2.3.130) видно, что для коагуляции слабо заряженных частиц получается закон «z2»:

Сс = сonst / z2. (2.3.131)

Как показал И. Ф. Ефремов, если соблюдается это уравнение, то можно с уверенностью утверждать, что происходит процесс коагуляции с фиксированием частиц во втором потенциальном минимуме. Это, как правило, приводит к формированию пространственной коагуляционной структуры.

Критериальные уравнения (2.3.128) и (2.3.120) можно применять для процесса концентрационной коагуляции, когда в присутствии электролитов сжимается диффузионная обкладка двойного электрического слоя, но потенциал поверхности частиц остается неизменным.

Из приведенных выше уравнений следует, что коагуляция - процесс необратимого нарушения агрегативной устойчивости - происходит при введении электролитов вплоть до критической концентрации, называемой порогом коагуляции, когда вследствие сжатия диффузных оболочек двойного электрического слоя частиц до некоторой критической толщины энергия отталкивания частиц уравняется с энергией притяжения. После этого любое столкновение частиц приводит к их слипанию, а формирование больших агрегатов первичных частиц приводит к выпадению дисперсной фазы в осадок, т.е. нарушается и кинетическая устойчивость.


Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн