УСТОЙЧИВОСТЬ ЛИОФОБНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

УСТОЙЧИВОСТЬ лиофобной дисперсной системы –
способность системы сопротивляться протеканию в ней процессов,
приводящих к изменению ее строения:
- дисперсности (для монодисперсных систем) или характера
распределения частиц по размерам (для полидисперсных систем);
- характера распределения частиц по объему дисперсионной среды.

ТИПЫ УСТОЙЧИВОСТИ
Седиментационная устойчивость
Агрегативная устойчивость

СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.
БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ
http://www.home-edu.ru/user/f/00001491/Les_02/Les_02/Htm_02/Les02_2_3.html
http://www.worsleyschool.net/science/files/brownian/motion2.html
Частица с радиусом меньше 1 мкм
Частица с радиусом 1-5 мкм
За 1 сек. коллоидная частица меняет направление
движения свыше 1020 раз

Среднее квадратичное
смещение частиц
Уравнение Эйнштейна-Смолуховского:
БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ

Явление при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого называется – диффузия.
Продолжение
ДИФФУЗИЯ В КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМАХ
http://www.home-edu.ru/user/f/00001491/Les_02/Les_02/Htm_02/Les02_2_3.html

ДИФФУЗИЯ В КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМАХ
Первый закон Фика:
Вывод уравнения Эйнштейна для коэфициента диффузии D:
Уравнение Эйнштейна:
Диффузия коллоидных частиц в воде:
r, нм D, м2/с
1 4.10-10
100 4.10-14

ПОТОКИ, СУЩЕСТВУЮЩИЕ В ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ

РАВНОВЕСНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТИЦ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
ПРИ СЕДИМЕНТАЦИОННО-ДИФУЗИОННОМ РАВНОВЕСИИ
h
n0
n(h)
Перрен
NA= 6,7.1023 моль-1
современное значение
NA=6,023.1023 моль-1
n0 - количество частиц на нулевом уровне,
с которого идет отсчет
m – масса частиц (в жидкости с учетом
поправки Архимеда)
h – высота

ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ КВАРЦА НА СКОРОСТЬ ОСЕДАНИЯ В ВОДЕ

АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

ПРОЦЕССЫ, ПРИВОДЯЩИЕ К ПОТЕРЕ АГРЕГАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
2
1
1
2

ТОНКИЕ ПЛЕНКИ.
РАСКЛИНИВАЮЩЕЕ ДАВЛЕНИЕ
1
1
2
Fпл(h) = 2σ + ∆Fпл(h)
Fпл(h) = 2σ
[Н/м2]≡[ Дж/м3 ]
Π(h)
1 м2
1 м2

РАСКЛИНИВАЮЩЕЕ ДАВЛЕНИЕ П(h) –
это избыточное давление, которое необходимо приложить к ограничивающим пленку поверхностям, чтобы толщина пленки h оставалась постоянной или могла быть обратимо изменена в термодинамически равновесном процессе.
1. Молекулярная составляющая Пmol - отрицательная роль в устойчивости
2. Электростатическая составляющая Пel - положительная роль
в устойчивости

МОЛЕКУЛЯРНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ РАСКЛИНИВАЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ
A~αм2n2
αм – поляризуемость молекул
n – количество взаимодействующих
молекул
Для дисперсных систем
Простая константа
Гамакера
Сложная константа
Гамакера
A* = A11 + A22 - 2A12 = (A111/2 – A221/2)2
[Дж/м2]
[Дж]
[Дж/м3]

φ0
δ
φ
φ0
δ
φ
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ РАСКЛИНИВАЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ
x
x

n0 – концентрация
электролита;
k – константа Больцмана;
δ – эффективная толщина ионной атмосферы
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ РАСКЛИНИВАЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ

ТЕОРИЯ ДЛФО
(ТЕОРИЯ ДЕРЯГИНА, ЛАНДАУ, ФЕРВЕЯ, ОВЕРБЕКА)

ТЕОРИЯ ДЛФО

УСЛОВИЕ ПОЛНОЙ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ
ПРИ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА,
РАВНОЙ ПОРОГУ КОАГУЛЯЦИИ с = скр
Скр ~ z-6

КРИТЕРИЙ ЭЙЛЕРСА-КОРФА
ПРАВИЛО ШУЛЬЦЕ-ГАРДИ
Скр(1±) : Скр(2±) : Скр(3±) = 1 : 0,016 : 0,0015
Скр ~ z -6
ζкр2 δкр = const
ζ 2 δ > const – в системе коагуляции не происходит
ζ 2 δ < const – в системе происходит коагуляция

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ КОАГУЛЯЦИИ ОТ
КОНЦЕНТРАЦИИ ИНДИФФЕРЕНТНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА
Vкоаг
скр

ЗОНЫ КОАГУЛЯЦИИ
[β’ = ln(nа/nп)]
{(mAgI) nI- (n-x)K +}x- xK +
AgNO3
Al(NO3)3

СТРУКТУРНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ
РАСКЛИНИВАЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ

СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

ПРЕИМУЩЕСТВА СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКОГО БАРЬЕРА
ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИОФОБНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

ФАКТОРЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИОФОБНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Электростатическая составляющая расклинивающего
давления (отталкивание диффузных частей ДЭС)
2. Структурная составляющая расклинивающего давления
(гидратные оболочки вокруг частиц)
3. Структурно-механический барьер (гелеобразные слои ПАВ)
4. Лиофилизация поверхности частиц за счет адсорбции ПАВ
5. Сопротивление вязкой дисперсионной среды вытеканию
из зазора между частицами

ФЛОКУЛЯЦИЯ
Полиакриламид -(CH2-CH-(CONH2)) n -
Полиэтиленимин -(СН2СН2NН)n-
Наиболее широко используемые флокулянты:
Природный полиаминосахарид -
Хитозан