ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регулирование процессов коагуляционно-кристаллизационного структурообразования в динамических условиях из "Физико-химические основы технологии дисперсных состем и материалов" Ниже приведены результаты изучения структурно-механических свойств серии модельных систем СМС, в состав которых вводили различные цеолиты. Были использованы следующие цеолиты выпускаемые отечественной промышленностью воздушно-сухой цеолит типа ЫаА с диаметром пор 0,4 нм и размером гранул 4—6 мкм, воздушно-сухой цеолит НАВ-А40 производства ФРГ с диаметром пор 0,4 нм и размером гранул 2 4 мкм, суспензия цеолита с содержанием сухих веществ 60%,, выпускаемая финской фирмой, и мономинерал — природный цеолит Терзамского месторождения Грузинской ССР. Цеолиты вводили в водные дисперсии СМС вместо триполифосфата натрия или с частичной его заменой. Вязкость исследуемых систем измеряли с помощью ротационного вискозиметра типа Реотест-2 . [c.196] Как видно из рис. У.19, природный цеолит — мономинерал не влияет на реологические свойства композиции СМС (при 40 °С), а синтетические цеолиты НАВ-А40 и NaA прн содержании их более 10% повышают вязкость композиции СМС. Однако с течением времени (рис. У.20) вязкость композиции, содержащей мономинерал, остается постоянной, вязкость системы с триполифосфатом ТПФ увеличивается вследствие причин, указанных в предыдущих разделах (кристаллизация новой фазы из пересыщенного раствора, увеличение межфазной поверхности и т. д.). Композиция, содержащая синтетические цеолиты,., с течением времени лишь незначительно увеличивает вязкость , что объясняется перегруппировкой частиц и возникновением контактов по наиболее энергетически выгодным участкам, их. поверхности. [c.196] Установлено, что через 40 мин после приготовления суспензии вязкость композиции, содержащей 40% мономинерала, уменьшается на 30%, а вязкость композиции, содержащей 40% цеолита NaA, на 15% больше, чем систем с использованием только триполифосфата. [c.197] Высокая вязкость композиции в присутствии синтетических цеолитов объясняется, с одной стороны, адсорбцией воды, а с другой — высоким значением межфазной поверхности (размер частиц близок к коллоидным — 2—4 мкм). [c.197] Представляет интерес рассмотреть зависимость вязкости композиций СМС от температуры. Ранее было показано [142], что вязкость водных дисперсий СМС, не содержаш,их алюмосиликатов, уменьшается при повышении температуры. Установлено [162] также, что вязкость различных минеральных дисперсий, содержащих алюмосиликаты, с повышением температуры снижается. По мнению авторов, это объясняется тем, что с повышением температуры уменьшается плотность воды и возрастает объемное содержание дисперсионной среды в системе. [c.197] Обнаружена аномальная зависимость вязкости от температуры при введении в состав водной дисперсии СМС синтетических цеолитов [143, 144], которая выражается в том, что с повышением температуры вязкость не уменьшается, как этого следовало ожидать, а, наоборот, увеличивается (рис. V.21). Это явление не может быть следствием поглощения воды цеолитами, так как с повышением температуры усиливается десорбция воды и вязкость должна была бы уменьшаться, а не возрастать. [c.197] Температурная зависимость реологических свойств водных суспензий цеолитов имеет аналогичный характер, т. е. с повышением температуры вязкость увеличивается. Это говорит о том, что аномальная температурная зависимость вязкости водных дисперсий СМС обусловлена наличием такой же аномалии у суспензий цеолитов. [c.197] В пользу такого объяснения обнаруженной аномалии свидетельствует факт об аналогичном усилении гидрофобных взаимодействий и уплотнении индивидуальных контактов между частицами в суспензиях графита и фторопласта с повышением температуры [144]. [c.198] Как показано в работе [15], а также в гл. I и II, реологические свойства высококонцентрированных дисперсных систем, деформация которых сопровождается возникновением локального разрыва сплошности, можно изучить во всем возможном диапазоне изменения их эффективной вязкости лишь в условиях внешних механических — вибрационных — воздействий. Вместе с тем в этих условиях возможно достижение оптимального динамического состояния системы и соответствующего ему предельного изотропного разрушения структуры ( Пэфф = г11). Такое динамическое состояние следует рассматривать как оптимальное и для технологии, поскольку оно соответствует созданию наибольшей текучести системы, что, в частности, обеспечивает высокую эффективность перемешивания многокомпонентных систем. [c.198] Главная отличительная особенность вибрации как одного из видов механических воздействий на концентрированные дисперсные системы — возможность передачи большого импульса энергии системе при малой амплитуде ее смещения за период колебаний. [c.198] Ниже приведены результаты изучения реологических свойств водных дисперсий, в которых структурные превращения сопровождаются фазовыми переходами, и на основании анализа полученных данных рассмотрены возможности регулирования текучести (или эффективной вязкости) ВКДС в динамических условиях. [c.198] Объектом исследования служила модельная композиция СМС, содержащая алкилбензолсульфонат, триполифосфат натрия и сульфат натрия, карбоксиметилцеллюлозу и силикат натрия. Испытания проводили с помощью установки, включающей одноцилиндровый вискозиметр Брабендер и электродинамический вибростенд, а также ротационный вибровискозиметр с коаксиальными цилиндрами. [c.198] Результаты исследования изменения вязкости, соответствующей периоду разрушения структуры композиции при гармонической вибрации, приведены на рис. V.23. На кривых, характеризующих процесс разрушения коагуляционной структуры во времени, можно выделить три области 1) область близкой к линейной зависимости г г,(0 в первые секунды после начала воздействия вибрации 2) область плавного нелинейного снижения i]v во времени 3) область достижения постоянного равновесного уровня вязкости. [c.199] Полученные данные указывают на то, что оптимальное воздействие источника вибрации на композицию СМС должно составлять 30—40 с. Дальнейшее увеличение продолжительности воздействия вибрации не приводит к существенному изменению уровня вязкости. [c.200] Характер этих кривых аналогичен описанным ранее [15] для модельной системы — водной дисперсии кальциевого бентонита (В/Т ==1,4), но время выхода на постоянный уровень вязкости для композиции СМС значительно больше при одинаковой интенсивности вибрации и составляет 25—30 с. [c.200] Для изучения механизма разрушения структурированных дисперсий СМС при вибрации и установления возможности регулирования их реологических свойств необходимо определить особенности перехода от одного равновесного состояния деформируемой системы к новому равновесному состоянию при продолжающейся сдвиговой деформации с той же скоростью, но при одновременном воздействии на систему вибрационного поля. Необходимо также выявить характер тиксотропного восстановления в потоке структуры после прекращения вибрационного воздействия. [c.200] По мере увеличения интенсивности вибрации равновесна5Г вязкость снижается, а после прекращения воздействия вибрации степень превышения равновесного уровня (до вибрации)-возрастает. [c.201] Эффект упрочнения структуры аналогичен ранее обнаружен--ному для водных минеральных суспензий [15, 19]. Степень тиксотропного восстановления структуры зависит от концентрации композиции и ее вязкости. Так, для композиции с содержанием воды 45% равновесная вязкость при воздействии вибрации снижается в гораздо меньшей степени (относительно начального), чем для композиции с содержанием воды 35%, После прекращения воздействия колебаний установившаяся вязкость композиции с 45%-ным содержанием воды не превышает первоначальную вязкость системы. [c.201] В более концентрированной композиции обнаруживается эффект возрастания вязкости по окончании вибрационного воздействия, и степень этого превышения зависит от глубины разрушения структуры при вибрации. Максимальный прирост вязкости (на 20%) после прекращения воздействия вибрации был достигнут, когда снижение вязкости при вибрации составило 40%. [c.201] В работе [15] было показано, что добавление ПАВ к минеральным суспензиям (бентониты) замедляет скорость тиксотропного восстановления структуры после прекращения воздействия вибрации, а дополнительный прирост вязкости (вибрационное упрочнение) полностью устраняется. Это объясняется тем, что адсорбционные слои ПАВ на частицах твердой фазы препятствуют образованию прочных связей с фиксацией частиц на расстоянии ближней коагуляции. Однако в водных дисперсиях СМС, несмотря на относительно большое содержание ПАВ,, имеет место эффект упрочнения структуры после прекращения воздействия вибрации, т. е. обнаруживается пробой адсорбционного слоя (см. разд. 1.1). [c.201] Вернуться к основной статье