Структура и электрический заряд коллоидных частиц

При введении в сточную воду коагулянтов происходит одновременная коагуляция и флотация загрязнений из сточной воды пузырьками газа. Введение коагулянтов можно осуществить путем применения растворимых электродов (железных или алюминиевых) в качестве анодов. В результате электрохимического растворения металла в воду переходят катионы железа или алюминия, гидроксиды которых являются хорошими коагулянтами. Ионы алюминия или железа нейтрализуют заряд коллоидных частиц, изменяют структуру двойного электрического слоя на поверхности частиц и способствуют их коагуляции. [c.92]

Лиофобные золи. Мы уже видели, что обязательными условиями устойчивости лиофобных золей являются очень малый размер частиц, наличие у них электрических зарядов, одинаковых по знаку, и сольватация частиц. Первое предохраняет их от оседания, второе и третье — от укрупнения в результате слипания (коагуляции). Своим происхождением заряды коллоидных частиц обязаны адсорбционным процессам заряд появляется у частицы вследствие того, что частица данного коллоида преимущественно или избирательно) адсорбирует из раствора ионы того или иного вида в зависимости от природы коллоидного вещества и от условий опыта. Чтобы выяснить ближе характер этой адсорбции, обратимся прежде всего к результатам экспериментального изучения структуры коллоидных растворов. [c.507]

Поскольку растворимость Nal еще выше, чем KI, и валентности ионов n Na" " одинаковы, обмен этими ионами между электролитом и коллоидными частицами практически не изменяет структуры двойного электрического слоя и поэтому его роль в процессе коагуляции ничтожна. Но электролит NaNOj, добавленный к раствору, увеличивает ионную силу его в соответствии с уравнением (УП,28), что, согласно равенству (VHI,15), уменьшает толщину дис узион-ной части двойного электрического слоя коллоидных частиц и, следовательно, уменьшает их электрокинетический потенциал и увеличивает агрегативную неустойчивость коллоидной системы. Таким образом, при коагуляции гидрозоля иодида серебра (с отрицательным зарядом коллоидных частиц) электролитом NaNOg основную роль в процессе коагуляции играет первый эффект — сжатие диффузионной части двойного электрического слоя коллоидных частиц за счет увеличения ионной силы раствора. Если коагулирующие ионы имеют большую валентность, чем противоионы коллоидных частиц, и с потенциалобразующими ионами образуют малорастворимое соединение, то обмен между ионами электролита и двойным электрическим слоем коллоидных частиц приводит к существенной перестройке этого слоя. При этом не только уменьшается диффу- [c.343]

В реальных условиях устойчивость коллоидных систем играет громадную роль. Она зависит от сроков и условий их транс-лортирования, хранения, переработки. Изменения структуры коллоидных систем, приводящие к их разрушению, в различных условиях различны и зависят от соотношения и природы сил, действующих между диспергированными частицами. Это могут быть силы сцепления и силы отталкивания. Силы сцепления обычно проявляются при наличии межмолекулярного взаимодействия. Они сильно возрастают при сближении частиц, вызывая их слияние, коагуляцию. Поэгому устойчивость коллоидных систем резко снижается при увеличении концентрации. Отталкивание частиц друг от друга происходи г по нескольким причинам. Большое значение имеет электростатическое отталкивание частиц, имеющих одинаковый электрический заряд. Сближению частиц препятствует также образование на поверхности раздела сольватных оболочек, состоящих из молекул дисперсионной среды, поверхностно-активных веществ, играющих роль эмульгаторов, стабилизаторов, часто специально вводимых в коллоидные системы, и т. п.- Подбором рецептуры, способов приготовления, хранения и переработки коллоидных полимерных систем добиваются значительного повышения их устойчивости. [c.415]

Если поверхность не проводит ток и заряды (т. е. адсорбированные ионы нли ионогенные группы) расположены редко, вокруг каждого заряда (согласно теории Дебая — Гюккеля) в растворе возникает ионная атмосфера. Если же заряды на поверхности коллоидной частицы расположены плотно и тем более если поверхность проводит ток, в этих условиях за счет обобществления ионных атмосфер отдельных зарядов образуется структура двойного электрического слоя. [c.315]

Однако с некоторыми объяснениями авторов, особенно в тех случаях, когда они распространяются на биологические частицы, не всегда можно согласиться. В частности, не учтена мозаичная — гидрофильно-гидрофобная — структура поверхности бактериальной клетки, пе обосновано предположение о том, что все молекулы монослоя воды обращены одним знаком диполя к поверхности бактерий (сейчас доказана электрическая неоднородность такой поверхности, показано, что на ней имеются как отрицательно заряженные группы — карбоксильные, фосфатные,— так и группы с положительным зарядом, например ам.монийные). Однако это обстоятельство, очевидно, не может существенно влиять на указанный процесс и будет только способствовать неустойчивости равномерного и перпендикулярного расположения диполей воды вокруг клетки, т. е. в конечном счете, неустойчивости такого состояния клетки, когда она не и.мела бы дипольного момента. Данные относительно увеличения дипольного момента клетки в постоянном электрическом поле, т. е. наведенного электрического дипольного момента, в литературе отсутствуют, однако некоторые исследователи считают, что дипольный люмент коллоидных частиц, в том числе и микроорганизмов, может возрастать в электрическом поле на несколько порядков. Такая дополнительная поляризация, возможно, происходит как за счет изменений электрического состояния внутри клетки, так и вследствие деформации наружного двойного электрического слоя — на этот раз ионного [321]. [c.199]

Силы, вызывающие адсорбцию макромолекул ВМВ на твердых частицах коллоидов и суспензий, могут иметь различную природу. Она зависит от химического состава макромолекул и твердых частиц, наличия и числа ионогенных групп в макромолекуле, а также от структуры и электрического заряда поверхности коллоидных частиц. [c.66]

Для флокуляции частиц с большим электрическим зарядом одноименно заряженными полимерами необходимо уменьшить электростатические силы отталкивания, что производится обычно путем добавления низкомолекулярных электролитов. Низкомолекулярные электролиты, сжимая слой противоионов у поверхности коллоидных частиц и нейтрализуя заряд на их поверхности, облегчают подход макромолекул и их адсорбцию. Одновременно происходит изменение структуры макромолекул. Экранирование заряженных звеньев полимера и уменьшение сил внутримолекулярного отталкивания приводит к сжатию макромолекул. Сжатые макромолекулы, занимая меньший объем, плотнее укладываются на поверхности частиц, в результате чего общее количество адсорбированного полимера возрастает. [c.94]

Универсальным свойством дисперсных систем является наличие на границе раздела фаз двойного электрического слоя (ДЭС). Электростатические силы отталкивания, возникающие при сближении коллоидных частиц, обусловлены взаимодействием ДЭС. Величина этих сил зависит от параметров двойного слоя — распределения в нем зарядов и потенциалов и их изменений при добавлении в систему электролитов, поверхностно-активных веществ, полимеров. Поэтому для понимания процессов коагуляции необходимо сначала рассмотреть структуру ДЭС дисперсных частиц. Этот вопрос детально изложен и обсужден в [1, 3, 4] и в других работах, поэтому здесь конспективно будут изложены лишь [c.9]

Ограничиваясь более простыми случаями, необходимо подчеркнуть, что при коагуляции коллоидов обычно происходит адсорбция коагулирующих ионов коллоидными частицами. Эта адсорбция не обязательно должна приводить к потере зарядов на поверхности частицы напротив, на примере золей AgJ было показано, что пороги коагуляции сравнительно слабо зависят от термодинамического потенциала поверхности. Гораздо важнее те изменения, которые вызываются в структуре двойного электрического слоя в растворе, и которые при коагуляции, в основном, всегда направлены в сторону уменьшения диффузной части двойного слоя. [c.137]

Очень больщое значение при использовании методов осаждения имеют процессы образования частиц осадка. В астоящее время образование твердой фазы из пересыщенного раствора рассматривают как результат протекания процессов агрегации и ориентации. Процесс агрегации — это образование кристаллических зародышей, проходящих стадию коллоидного состояния с приобретением электрического заряда, коагуляция этих частиц и рост первичных кристаллов. При ориентации происходит процесс совершенствования структуры кристаллов, приводящий к уменьшению их удельной поверхности, а следовательно, к увеличению размеров кристаллов. По соотношению скоростей этих процессов определяют структуру осадка. [c.44]

III), другая часть образует диффузный двойной слой. В разбавленных растворах структура двойного электрического слоя приближается к структуре слоя Гун, а при повышении концентрации —к слою Гельмгольца. Таким образом, структура двойного слоя зависит не от механизма возникновения зарядов на поверхности коллоидных частиц (воз- [c.398]

Силы, вызывающие адсорбцию макромолекул флокулянта на дисперсной фазе (взвешенных веществ), имеют различную природу. Они зависят от химического состава ВМС и дисперсных частиц, наличия йоногенных групп в макромолекуле, а также структуры и электрического заряда коллоидных частиц. Так, линейные полимеры или полимеры со слегка изогнутой цепью являются лучшими флокулянтами, чем глобулообразные макромолекулы. Флокулирующее воздействие ВМС зависит не столько от жесткости макро-молекулярного клубка, сколько от его размеров в растворе, которые определяются как природой полимера, так и его макромолекулярной массой. Молекулярная масса в основном влияет на флокулирующую способность неионных и одноименно заряженных полиэлектролитов ее увеличение способствует снижению оптимальной флокулирующей дозы реагента. В нейтрализации заряда поверхности дисперсных частиц молекулярная масса полимеров играет меньшую роль. [c.211]

Коагуляция, происходящая при сливании двух гидрофобных золей с различными знаками зарядов частиц, называется взаимной коагуляцией. По своей структуре двойные электрические слои коллоидных частиц этих золей имеют обратный знак, и перекрытие их ионных атмосфер приводит к притяжению коллоидных частиц. Наиболее полная коагуляция наблюдается при взаимной нейтрализации зарядов частиц. При избытке одного из золей ионы перераспределяются, образуя измененные двойные слои вокруг агрегативных частиц. В результате возникает устойчивая система со знакол заряда частиц, содержащихся в избыточном коллоидном растворе. При введении в раствор золя небольших концентраций высокомолекулярных веществ значительно повышаются устойчивость золей и порог коагуляции. На этом основано явление защиты лиофобных золей. Механизм защитного действия зависит от образования адсорбционного слоя введенного вещества на поверхности частиц гидрофобного золя. Защитными веществами могут служить в водной среде белки, углеводы, пектины. Защитное действие измеряется так называемым защитным числом. Защитное число определяют количеством [c.154]

Причина всех электрокинетнческих явлений заключена в противоположности знаков заряда дисперсных частиц и дисперсионной фазы. Возникновение зарядов на межфазной границе обусловлено наличием на поверхности коллоидных частиц двойного электрического слоя из ионов, образующегося либо за счет избирательной адсорбции одного из ионов электролита, либо вследствие ионизации поверхностных молекул. Структура двойного электрического слоя не зависит от механизма возникновения зарядов на поверхности, а определяется плотностью расположения зарядов на поверхности. [c.146]

Кривые адсорбции на фенолформальдегидных и алшноформаль-дегидных смолах удовлетворяют уравнению изотермы Фрейндлиха [5]. Это говорит об истинно адсорбционном характере извлечения этими смолами веществ из растворов. При исследовании свойств спиртовых растворов фенолальдегидных смол в электрическом ноле было обнаружено [4], что смолы щелочной конденсации мигрируют к катоду, а смолы кислой конденсации—к аноду, что доказывает наличие электрических зарядов у частиц этих смол. Фенолальдегидные смолы обладают дисперсной коллоидной структурой с сильно развитой внутренней поверхностью. Было поэтому целесообразно исследовать адсорбционные свойства и разных других смол глииталевых, винилс/Вых, кетоновых, аминных и фенол-углеводородных. Оказалось, что заметными адсорбционными [c.192]

При изучении структуры коллоидных частиц весьма важно установить состав того электролита, который дает ионы, необходимые для образования двойного электрического слоя. Этот электролит, обусловливающий заряд частиц и благодаря этому сообщающий устойчивость коллоидной системе, называется стабилизирующим электролитом. Тот ион стабилизирующего электролита, который адсорбируется поверхностью ядра частицы и сообщает ей заряд, называется потен циалопре-деляющим ионом. Ионы противоположного знака называются компенсирующими ионами. С. М. Липатов установил правило, согласно которому заряд коллоидной частицы определяется родственными ионами, т. е. ионами, содержащими элемент, входящий в состав ядра. [c.194]

Электропроводность коллоидного раствора слагается из электропроводности, обусловленной коллоидными частицами, и электропроводности находящихся в растворе электролитов. Если посторонних электролитов в растворе очень мало (высокоочищенные растворы белков и полиэлектролитов), измерениями электропроводности можно воспользоваться для определения удельного заряда или подвижности частиц, однако, в лиофобных золях определить собственную электропроводность коллоидных частиц довольно трудно. Существенное влияние на собственную электропроводность частиц оказывает структура двойного электрического слоя, так как подвижность компенсирующих ионов ограничивается электрофоретическим торможением со стороны коллоидных частиц (более медленно передвигающихся в поле, чем ионы) и скоростью перестройки ионной атмосферы в переменном поле (эффект релаксации). В свою очередь, измерениями электропроводности в широком диапазоне частот (дисперсия электропроводности) пользуются при изучении структуры двойного слоя. В растворах полиэлектролитов (например, полиакриловой кислоты) измерения эквивалентной электропроводности X при различных концентрациях представляют интерес для характеристики формы молекул, так как значения X падают в той области концентраций, в которой расстояния между молекулами полимера становятся велики по сравнению с толщиной двойного электрического слоя (Каргин). Измерения электропроводности коллоидных растворов при их взаимодействии с нейтральными солями (метод кондуктометриче-ского титрования) широко применялись при исследовании состава двойного слоя и процессов вытеснения из коллоидных частиц, например, подвижных Н+-ионов (Паули, Рабинович). [c.131]

Сложная структура частицы суспензоида формируется вокруг ядра, состоящего из множества молекул не растворимого в дисперсионной среде вещества. Ядро избирательно адсорбирует на своей поверхности ионы, называемые потенциалообразующими, и приобретает заряд. Присутствующие в среде ионы с противоположным знаком заряда (противоионы) вследствие электрического притяжения группируются вокруг ядра, образуя коллоидную частицу. Часть противо-ионов электростатическими силами прочно связана с ядром и образует вместе с адсорбированными на ядре ионами адсорбционный слой. Ядро и адсорбционный слой ионов составляют частицу, несущую определенный заряд. Другая часть противоионов под влиянием диффузионных сил слабее связана с ядром и обрадует вокруг частицы ионную атмосферу (диффузионный слой), компенсирующий заряд частицы. Частица в совокупности с диффузионным слоем составляет л<г/уел-лу. Мицеллы электронейтральны. [c.20]

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что существует взаимосвязь электрокинетических явлений — электрофореза, диффузиофореза, апериодического электродиффузиофореза — с механизмом формирования ДЭС коллоидных частиц, его поляризацией, характером изменения в условиях действия электрического поля и градиента концентрации электролита. Эти исследования имеют значения для решения проблемы устойчивости дисперсных систем, а также лежат в основе изучения электрофоретических, диффузиофоретических и элект-родиффузиофоретических покрытий, очистки воды от дисперсий электрокоагуляцией, обессоливания жидкости на неорганических мембранах. Особенно актуально изучение механизма формирования поверхностного заряда и структур ДЭС для технологий с использованием ионогенных ПАВ, которые, как показали исследования, оказывают существенное влияние на изучаемые процессы. Дальнейшее развитие работ в этой области должно быть направлено на проведение комплексных электроповерхностных исследований. Они важны для создания теории неравновесного ДЭС и открывают возможности для управления указанными технологическими процессами. [c.137]

Чем же объяснить своеобраз1ие дзета-потенциала Как уже указывалось, при образовании термодинамического потенциала от поверхности твердого тела отщепляются ионы и уходят в среду. Благодаря электростатическому взаимодействию, эти ионы, несущие положительный или отрицательный заряд, должны расположиться на расстоянии одной молекулы от поверхности, в результате чего образуется двойной электрический слой Гельмгольца. Опыт показывает, однако, что внешний электрический слой размыт вследствие рассеивающего влияния теплового движения. Отсюда, по теории Г у и, вместо упорядоченнойоднослойной обкладки возникает ионная атмосфера, концентрация которой падает по мере удаления от поверхности твердого тела. Следовательно, количество положительных и отрицательных зарядов в коллоидной системе будет одинаково, но плотно 1сть заряда на поверхности коллоидной частицы и в ионной атмосфере будет значительно отличаться. Она будет наибольшей на поверхности частиц. Однако структура ионной атмосферы также неоднородна. [c.270]

В нашей лаборатории были разработаны новые методы исследования реальной структуры твердых тел, основанные на избирательном зароды-шеобразовании и росте различных декорирующих веществ на активных центрах — точечных дефектах и их скоплениях, а также на избирательном взаимодействии заряженных коллоидных частиц с электрически активными участками поверхности твердых тел. В первом случае взаимодействие осуществляется на атомном уровне, а во втором — на уровне, определяемом в первую очередь размерами, знаком и величиной заряда колло- [c.245]

Для получения молекулярных коллоидных дисперсий не требуются какие-либо механические способы (коллоидная мельница, распыление е электрической дуге) они растворяются в тех же жидкостях, что и простые молекулы с подобной структурой. Так, крахмал растворяется в воде так же, как и сахар каучук, который является углеводородом, растворяется в бензоле — другом углеводороде. В первом случае между ОН-группами макромолекулы и молекулами воды возникают водородные связи, во втором случае макромолекула сольватируется слабыми вандерваальсовыми силами. Частицы некоторых других важных молекулярных коллоидов, к которым относятся и белки, несут электрический заряд и, следовательно, являются макроионами. В этом случае растворимость обусловлена гидратацией групп атомов, несущих электрические заряды, как и у обычных ионов. [c.548]

Однако при совместном действии в системе сил притяжения и отталкивания Ван-дер-ваальса и кулоновских сил условие минимизации энергии цилиндрических тел с неравновесными зарядами на телах двух знаков достигается в случае преимущественно коллинеарного и эквидистантного расположения ассоциатов, при котором ассоциаты одного сорта выстраиваются в торец друг другу. В соответствии с данными представлениями положение стабильных ассоциатов (выстроенных в виде относительно жесткого полубесконечного кластера) будет определяться дальнодействующими (относительно сил Ван-дер-ваальса) кулоновскими силами статического электрического поля жидкости. Исходя из данных представлений, в емкостях различной формы подобные нематические структуры должны выстраиваться вдоль направления наибольшего размера. Отметим также то обстоятельство, что образование таких пространственных структур может свидетельствовать в пользу электрической нейтральности свободной жидкости, заполняющей пространство между ассоциатами. Это означает, что носителями зарядов являются ассоциаты, поэтому их структуры правильнее называть как ион-кристаллические ассоциаты, Ассоциаты, как коллоидные частицы, должны иметь униполярный заряд, что обусловлено не кулоновскими, а ван дер ваальсовыми взаимодействиями фрагментов молекул с поверхностью кристалла, имеющую электростатический потенциал. [c.54]

Коллоидные явления обусловливают устойчивость суспензий планктонных организмов, нарушение которой приводит к их оседанию, например в конце цветения. Устойчивость дисперсных систем означает способность сохранять свой состав. Различают седиментационную и агрегативную устойчивость. Седиментационная устойчивость определяется способностью частиц противостоять оседанию под действием силы тяжести и зависит от дисперсности. Противодействует оседанию сила трения в дисперсионной среде и броуновское движение. Агрегативная устойчивость подразумевает сохранение межфазовой поверхности и поверхностной энергии. Она определяется способностью противостоять слипанию частиц с образованием агрегатов. Для твердых частиц слипание называется коагуляцией. Процесс этот имеет олгределяющее значение в микробиологии, например при очистке вод , когда коагулировавшие хлопья оседают. Изменение агрегативной устойчивости обусловливается присутствием электролитов, влияющих на двойной слой. Специфическая адсорбция ионов на поверхности приводит к ослаблению электрического потенциала и слипанию частиц. Повышение заряда потенциалобразующего слоя приводит к увеличению диффузного слоя. При концентрационной коагуляции происходит сжатие диффузного слоя. Такие изменения происходят в почве, когда избыток Йа приводит к вымыванию Са и М , нарушению структуры двойного слоя и концентрационной коагуляции. Порог коагуляции - это наименьшая концентрация электролита, при которой начинается коагуляция. Есть эмпирическое правило Шульце-Гарди, описывающее коагуляцию. Чем выше валентность коагулирующего иона, тем меньше его нужно для коагуляции порог коагуляции обратно пропорционален шестой степени валентности иона электролита Однако многовалентные ионы могут перезаряжать поверхность меняя величину и знак -потенциала. Эти процессы важны дл сорбции на слизях коллоидов тяжелых металлов, например Ре и А1 [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология