ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбционные явления в расплавленных солях из "Физическая химия расплавленных солей" Величина капиллярного давления зависит от размера (радиуса) пор и капилляров твердого тела. В табл. 52 приведены величины капиллярного давления расплавов, рассчитанные в зависимости от величины радиуса пор. [c.227] Из этих данных следует, что внутреннее напряжение, возникающее в катодных блоках алюминиевых ванн при проникновении в их толщину расплавленных солей, должно возрастать по мере уменьшения их пористости (т. е. радиуса пор) при этом капиллярное давление фторида натрия примерно в 10 раз больше капиллярного давления криолито-глиноземного расплава с 12,5% АЬОз. [c.227] Это положение хорошо подтверждают экспериментальные данные по пропитыванию образцов угольных блоков с различной пористостью расплавленным NaF и криолитом, графически представленные на рис. 118. Как видно на этом рисунке, степень заполнения пор расплавленным NaF больше, чем расплавленным криолитом (NasAlFe). Однако в обоих случаях полнота пропитывания (заполнения пор) за один и тот же промежуток времени уменьшается по мере увеличения пористости блока. [c.227] При постоянной же величине радиуса пор твердого тела капиллярное давление будет тем больше, чем ниже межфазное натяжение на границе расплавленная соль — твердая фаза. Поэтому расплавленные соли, хорошо смачивающие углеродистые или огнеупорные материалы, лучше пропитывают их, чем расплавы, характеризующиеся более высоким межфазным натяжением на границе с твердым телом. [c.227] Такие явления как смачивание, понижение поверхностного или межфазного натяжения связаны с процессом адсорбции поверхностно активных веществ пограничными слоями, сопровождающимся понижением свободной энергии системы. [c.228] Иногда на физическую адсорбцию, протекающую под действием ван-дер-ваальсовых сил, накладывается хемосорбция, связанная с химическими реакциями на поверхности. [c.228] Когда хорощо смачивающий расплав покрывает поверхность твердого тела, освобождается определенное количество свободной энергии, пропорциональное этой поверхности. Освободившаяся энергия на единицу поверхности (энергия смачивания) тем больше, чем. больше физико-химическое сродство твердого тела и жидкости. Таким образом, энергия смачивания является мерой этого сродства. [c.228] Это уравнение справедливо для поверхностного натяжения на границах жидкость — жидкость, жидкость — твердое тело, жидкость — газ. [c.229] Как известно, свободная поверхностная энергия стремится к минимуму путем уменьшения межфазной поверхности в процессах коалесценции, расслаивания или путем уменьшения величины о в процессах адсорбции, смачивания. [c.229] Растворенное вещество только в том случае адсорбируется на поверхности раздела фаз (расплав — газ, расплав — расплав, расплав — твердое тело), если оно при этом понижает удельную свободную поверхностную энергию. [c.229] Это же происходит в гетерогенных системах расплавленных солей, в которых присутствуют диспергированные твердые частицы. С повышением температуры адсорбция (растворенных или твердых веществ) уменьшается и различие концентраций поверхностно активного вещества в объемной и поверхностной частях понижается. [c.229] Как указывалось выше, к адсорбционным процессам относятся также процессы смачивания твердых тел жидкостями и процессы прилипания, представляющие собою поверхностные явления на границе двух или трех фаз. [c.230] Многолетней практикой электролитического производства алюминия установлено, что угольная футеровка вновь пущенной ванны при пропитывании электролитом поглощает преимущественно NaF и AI2O3, при этом избирательное поглощение проявляется тем сильнее, чем выше содержание этих компонентов в исходном расплаве. Преимущественное поглощение NaF углеродистым материалом вызывается сродством как самих щелочных металлов, так и их ионов к углероду. [c.231] Механизм избирательного поглощения фторида натрия можно представить следующим образом. Ионы натрия Na+ в силу своего сродства к углероду (что проявляется в их поверхностной акти.в-ности) адсорбируются углем. Нарушение электронейтральности поверхностного слоя обусловливает одновременную адсорбцию анионов F , т. е. образование слоя расплавленного NaF, который благодаря капиллярности углеродистого материала проникает в глубь блока. Происходит дальнейшая адсорбция катионов Na+, а затем и анионов F , в результате чего поры блока постепенно заполняются расплавом, который при достижении зоны с температурой ниже точки его плавления выкристаллизовывается в виде кристаллов NaF[36]. Аналогичным образом ведет себя и KF, если он присутствует в электролите алюминиевой ванны. [c.231] Все эти исследования показывают, что соединения фосфора (ионы Р ) по отношению к криолиту являются поверхностно активными веществами, которые, понижая поверхностное натяжение электролита, адсорбируются на границе расплав — уголь и избирательно поглощаются углем. Поверхностная активность Р2О5 может быть объяснена также содержанием в этом соединении достаточно большого количества поверхностно активных ионов кислорода 0 . [c.232] В расплавах системы Mg b — K l хлорид калия является поверхностно ативным компонентом на границе расплава с твердой фазой, поэтому КС1 самопроизвольно концентрируется на границе раздела этих фаз и избирательно поглощается керамической футеровкой и диафрагмами ванны, что хорошо подтверждают данные табл. 53. [c.232] Вернуться к основной статье