Общие методы получения дисперсных систем.
Потенциал седиментации.
Потенциал течения (протекания).
Потенциал течения (эффект Квинке) – электрокинетическое явление, заключающееся в возникновении разности потенциалов при протекании растворов электролитов через пористые материалы и мембраны под действием разности давлений. Уравнение для расчета x-потенциала при возникновении потенциала течения имеет вид:
x = (h * c * U) / (e0 * e * DP) (6.6)
где U – потенциал течения;
DP – разность давлений по разные стороны мембраны.
Возникновение потенциала течения обусловлено тем, что движущаяся по капиллярам пористого тела жидкость оказывается носителем поверхностного электрического тока (тока течения). При переносе зарядов по капилляру на его концах возникает разность потенциалов, вызывающая встречный объемный поток ионов противоположного знака. При установлении равновесия между потоками ионов разность потенциалов принимает постоянное значение, равное потенциалу течения U.
Потенциал седиментации (эффект Дорна) – электрокинетическое явление, заключающееся в возникновении разности потенциалов при осаждении частиц дисперсной системы с ДЭС в жидкой дисперсионной среде. При осаждении возникает молекулярное трение, приводящее к разрыву ДЭС. При этом осадок приобретает поверхностный заряд, характерный для противоионов, а дисперсионная среда – заряд, знак которого определяется противоионами. Потенциал седиментации равен разности потенциалов на разных уровнях столба дисперсной системы с жидкой дисперсионной средой.
Уравнение для электрокинетического потенциала при возникновении потенциала седиментации имеет вид:
x = (h * c * Е) / (u *(r - r0) * g * n) (6.7)
где Е – потенциал седиментации;
u- объем частицы дисперсной фазы;
r, r0 – плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды;
n - частичная концентрация (число частиц в единице объема дисперсной системы) дисперсной фазы.
Лекция 7. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
1. Общие методы получения дисперсных систем.
2. Молекулярно-кинетическая теория и свойства дисперсных систем.
3. Закономерности седиментации и седиментационная устойчивость. Диффузионно-седиментационное равновесие.
4. Седиментационные методы анализа дисперсных систем.
Общими методами получения дисперсных систем являются диспергирование и конденсация.
Диспергирование – дробление и измельчение вещества с образованием частиц коллоидной дисперсности. Диспергирование осуществляют физико-механическими и физико-химическими методами. При получении порошков, суспензий твердые материалы измельчают с помощью механических приспособлений (дробилок, шаровых мельниц, вальцов). Разрушение твердых материалов может быть облегчено при использовании эффекта Ребиндера – адсорбционного понижения прочности поверхности твердых материалов. Этот эффект обусловлен понижением поверхностной энергии на границе раздела при адсорбции ПАВ, которые называют понизителями твердости. К физико-химическим методам диспергирования твердой фазы относят метод пептизации (физико-химического дробления) осадков, применяемый при получении лиозолей.
Для получения аэрозолей и, реже, эмульсий применяют форсунки, распылительные диски, центрифуги. Для получения эмульсий применяют физико-химические методы с использованием ПАВ-эмульгаторов. Также для диспергирования жидкостей, полимеров, легкоплавких металлов используют ультразвуковой метод.
Дисперсные системы с газообразной дисперсной фазой (газовые эмульсии, пены) получают методом барботирования через жидкость.
Методы диспергирования не могут быть использованы для получения дисперсных систем с размерами частиц менее 100 нм.
Конденсация – образование гетерогенной системы из гомогенной в результате ассоциации молекул, атомов или ионов в агрегаты коллоидной дисперсности. Конденсация осуществляется физико-химическими методами:
- осаждение за счет понижения растворимости веществ;
- восстановление оксидов металлов;
- метод замены растворителя;
- пересыщение паров с последующим понижением температуры или понижения давления.