Общие представления о коагуляции

П. П. Веймарн и В. Оствальд предложили рассматривать свойства дисперсных систем только с позиции их степени дисперсности, не учитывая гетерогенности. Более общие представления о свойствах коллоидных растворов были развиты Н. П. Песковым, который подразделял коллоиды на два класса к первым он отнес коллоиды, которые самопроизвольно диспергируют в растворителе, образуя коллоидные растворы. Если вызвать коагуляцию такой системы, то в коагуляте окажется много растворителя. После удаления электролита (коагулята) коагулянт, как правило, сохраняет способность вновь диспергировать в растворителе. Второй класс коллоидов, по Н. П. Пескову, — это системы, у которых коагуляция необратима, коагулят (осадок), как правило, не содержит дисперсной среды. При этом только вторая группа коллоидных растворов представляет собой типичные коллоиды, инертные по отношению к дисперсионной среде. Как это ни парадоксально, но вещества, получившие впервые в истории науки название коллоиды (гуммиарабик, белки, крахмал), оказались не настоящими коллоидами. Водные растворы этих веществ в отличие от типичных коллоидов представляют собой гомогенные термодинамически равновесные системы, устойчивые и обратимые, т. е. представляют собой истинные растворы макромолекул высокомолекулярных соединений (ВМС). Различие двух типов коллоидов связано в значительной мере с гибкостью и асимметричным строением макромолекул. Последние взаимодействуют с растворителем (дисперсионной средой) подобно низкомолеку- [c.382]

Поэтому перед рассмотрением реологических и структурно-меха-нических свойств различных дисперсных систем в первую очередь необходимо дать общие представления об устойчивости их, включая вопросы коагуляции и стабилизации. Кроме того, следует изложить современную теорию лиофильности дисперсных систем. [c.79]

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ УСТОЙЧИВОСТИ И КОАГУЛЯЦИИ КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ [c.111]

Рассмотрим наиболее существенные экспериментальные данные и представления о природе агрегативной устойчивости синтетических латексов и о взаимосвязи общих закономерностей коагуляции их электролитами, замораживанием и перемешиванием. Эти методы воздействия на латексы широко используются в технологии. Речь пойдет о латексах, стабилизированных ионогенными эмульгаторами, или обладающих собственным поверхностным зарядом, обусловленным наличием в полимерных цепях латексных частиц ионогенных групп [c.212]

В неустойчивых дисперсиях первичные коллоидные частицы быстро образуют рыхлые кластеры, обычно называемые хлопьями-, последние могут ассоциировать дальше с образованием столь же рыхлых агрегатов. Термин агломерат иногда используется для обозначения более прочно связанных кластеров. Однако в этой книге такие термины, как флокуляция, агрегация и коагуляция, принято использовать как синонимы для описания этих процессов, если не дается специальной ссылки на детальную структуру образующихся агрегатов (общие представления коллоидной химии см. в ссылке [27 ]). [c.15]

Общие представления о коагуляции [c.217]

Большим шагом в понимании механизма коагуляции и в построении будущей наиболее общей теории коагуляции являются работы Б. В. Дерягина с сотрудниками и учение о расклинивающем давлении , основанное на электростатических представлениях. Согласно взглядам Б. В. Дерягина, коагулирующее действие электролитов заключается не столько в непосредствен- ном уменьшении сил отталкивания между частицами через понижение С-потенциала, сколько в том, что изменение строения двойного слоя и сжатие его диффузной части, вызванное прибавкой к золю электролита-коагулятора, влечет за собою понижение механической прочности ( расклинивающего действия) сольватных (гидратных) оболочек диффузных ионов, разъединяющих коллоидные частицы. [c.148]

Введение электролита в раствор сильно повышает общую концентрацию находящихся в нем ионов, что создает благоприятные условия для поглощения заряженными коллоидными частицами ионов противоположного знака. Таким образом, первоначальный заряд частиц уменьшается до критического значения и золь коагулирует. Так объясняет механизм коагуляции электростатическая теория. По-другому трактует процесс коагуляции физическая теория, созданная Б. В. Дерягиным. Согласно ее представлениям между двумя твердыми частичками в золе образуется жидкостная пленка, оказывающая расклинивающее действие и тем самым препятствующая их сближению. Расклинивающее действие быстро возрастает с утончением пленки и сильно зависит от присутствия электролитов. При введении в дисперсную систему электролита происходит изменение прочности разделяющих частицы пленок, приводящее к нарушению стабильности золя. В момент коагуляции коллоидных частиц они должны сблизиться на такое расстояние, при котором энергия их взаимного притяжения, обусловлен- [c.85]

III. Влияние величины заряда иона (валентности). Величины Ск сильно различаются для различных электролитов. Многочисленные исследования, проведенные с ионными рядами (различными катионами с одним общим анионом и наоборот), показали, что величина Ск определяется зарядом противоиона. Эти результаты подтвердили представление о решающей роли внешней обкладки в процессе коагуляции. Коагулирующая способность противоиона Vit, определяемая как Vk=1/ см /г-ион и выражаемая в объемах золя, скоагулированных 1 г-ион, резко возрастает с увеличением заряда противоиона. Так, при переходе от однозарядного противоиона к трехзарядному коагулирующая способность увеличивается не в 3, а в несколько сот раз. Ряд коагулирующей способности оказался совершенно аналогичным ряду адсорбционной способности противоионов (см. стр, 186), еще более утверждая роль внешней обкладки ДЭС в процессе коагуляции. [c.241]

Представления об обратимости коагуляции имеют принципиальное значение для развития коллоидно-химических идей. Так, в течение десятилетий (конец XIX — начало XX вв.) шла борьба между двумя основными направлениями в коллоидной химии — суспензионной теорией, опирающейся на поверхностные свойства, и растворной, трактующей коллоидные процессы на основе общей физико-химической теории растворов. Несмотря на ряд отдельных успехов растворной теории пришлось отступить причиной недостаточной ее прогрессивности было игнорирование специфики коллоидного состояния. [c.254]

Эти представления приводят к выводу, имеющему общее значе ние для теории устойчивости. Количественные критерии устойчи вости относительно коагуляции в объеме дисперсии и контактной коагуляции могут резко отличаться последняя может оказаться эффективной при крайне медленно протекающей коагуляции в объеме. Можно указать на два фактора, интенсифицирующие контактную коагуляцию. Во-первых, глубина дальней потенциальной ямы применительно к контактной коагуляции может быть в 2—3 раза больше, чем при коагуляции в объеме. Частица на поверхности осадка контактирует с 2—4 частицами, так что энергия парного взаимодействия частиц должна быть умножена на 2—4. В рассматриваемом случае малой глубины потенциальной ямы коагуляция в объеме протекает обратимо, т. е. наряду с актами коагуляции протекают акты распада. Во-вторых, возможен рост осадка в отсутствие роста агрегата в объеме, поскольку число актов соударений частиц из потока с частицей на поверхности осадка на много порядков выше, чем в объеме. [c.339]

Действительно, пороги коагуляции для различных электролитов соответствуют одной величине fx = 0,75( 0,55) по мере роста заряда нона величины I достигают f = при значительно меньших концентрациях в количественном соответствии с правилом Шульце — Гарди, Общее физико-химическое значение имеет рассмотрение акта коагуляции со стороны дисперсной фазы, позволяя объяснить его, так же как и поверхностную активность, прилипание частиц к твердым телам, гидрофобное взаимодействие, сжатие диффузного слоя и некоторые другие явления , с позиций самоочистки раствора электролита от посторонних частиц сжимающейся динамической ионной решеткой раствора, поскольку —прямая мера сил межионного взаимодействия, К сожалению, количественная интерпретация этих интересных и важных представлений пока отсутствует. [c.260]

III. Устойчивость дисперсных систем. Сюда входит, с одной стороны, изложение учения о лиофильных, самопроизвольно образующихся термодинамически устойчивых коллоидных дисперсиях, включая дисперсии мицеллообразующих ПАВ. С другой стороны, здесь приводится рассмотрение общих закономерностей обеспечения и нарушения устойчивости лиофобных дисперсных систем с описанием роли теплового движения частиц и представлений о расклинивающем давлении по Дерягину в соответствии с представлениями Ребиндера рассматривается структурно-механический барьер, образованный адсорбционными слоями, как фактор стабилизации, особенно концентрированных дисперсных систем. Этот раздел содержит также описание особенностей стабилизации и разрушения конкретных дисперсных систем с различным агрегатным состоянием фаз аэрозолей, гидрозолей и суспензий, эмульсий, пен, включая изложение теории стабилизации и коагуляции гидрофобных золей электролитами. [c.13]

Таким образом, теория ДЛФО объяснила все главные закономерности коагуляции гидрозолей электролитами и объединила на общей количественной основе имевшиеся ранее представления (преимущественно качественные), относившиеся к различным частным случаям и нередко казавшиеся противоречивыми. В последние годы наметились [c.299]

Существуют два принципиально различных подхода к рассмотрению механизма процесса осаждения с позиций коллоидно-хи-мических представлений и с позиций общих закономерностей фазовых переходов. Термин коагуляция для обозначения процесса осаждения взят из коллоидной химии. Однако он настолько широко применяется в технической литературе, что представляется целесообразным и дальнейшее его использование, правда, в несколько новом аспекте. [c.197]

С точки зрения практической технологии в больщинстве случаев желательно иметь не точное значение параметров процесса, например скорости коагуляции, а располагать знанием общих закономерностей, позволяющих предусмотреть в проекте нужные средства его регулирования. Для выбора пределов регулирования зачастую достаточно иметь представление о порядке величины, в данном случае константы притяжения. Вполне реалистичным представляется значение А = 10 Дж. Такое значение константы приписывается, Б частности, воде. Максимальное значение константы притяжения присуще металлам. Оно примерно на порядок больше указанной выше величины. [c.803]

Повышение температуры увеличивает среднюю кинетическую энергию поступательного движения, не влияя на процентное распределение, представленное на рис. 1, гл. I. Поэтому при более высоких температурах увеличивается для данной частички вероятность обладания энергетическим уровнем, достаточным для преодоления действия электрических сил. Изменение температуры вообще относительно мало влияет на ионизацию и распределение ионов. Следовательно, с повышением температуры можно ожидать увеличения скорости коагуляции. Это действительно имеет место. Однако скорость увеличения кинетической энергии с температурой относительно мала, так что общее [c.132]

Книга представляет собой второе переработанное и дополненное издание учебника по курсу коллоидной химии (1-е издание вышло в 1964 г.). В ней изложены общие понятия и законы коллоидной химии, описаны классификация коллоидных систем, их свойства, методы получения и исследования. В отличие от первого издания в настоящей книге на основе современных теоретических представлений заново переработаны главы, посвященные адсорбции и устойчивости и коагуляции коллоидных систем, введены сведения о физико-химических свойствах латексов, имеющих в настоящее время широкое практическое применение. [c.200]

Термин гель на практике применяют к самым разнообразным системам. Пожалуй, можно было бы сохранить его в качестве общего наименования всех коллоидных дисперсных структур. Более последовательно, с нашей точки зрения, применять наименование гель только к коагуляционным дисперсным структурам, сохраняя тем самым традиционное представление о превращении коллоидного золя в гель при коагуляции. [c.39]

Эти представления приводят к выводу, имеющему общее значение для теории устойчивости. Количественные критерии устойчивости относительно коагуляции в объеме дисперсии и контактной коагуляции могут резко отличаться последняя может оказаться эффективной при крайне медленно протекающей коагуляции в объеме. Можно указать на два фактора, интенсифицирующие контактную коагуляцию. Во-первых, глубина дальней потенциальной ямы применительно к контактной коагуляции может быть в [c.339]

В технологии водообработки под термином коагулирование подразумевают совокупность всех методов, применяемых в процессе коагуляции примесей воды. В качестве коагулянтов применяют сульфаты или хлориды алюминия или железа. В воде эти соли слабых оснований и сильных кислот гидролизуют. Образующиеся при растворении этих солей в воде ионы А1 " или Ре взаимодействуют с содержащимися в ней в результате электролитической диссоциации ионами 0Н с выделением труднорастворимых гидроксидов. Процесс гидролиза протекает в несколько стадий и в общем виде может быть представлен уравнениями [c.607]

Правило Дерягина — Ландау, выведенное авторами на основе представлений физической теории коагуляции, позволяет определить значение порога быстрой коагуляции, которое соответствует исчезновению энергетического барьера на кривой общего взаимодействия коллоидных частиц в зависимости от расстояния между ними. Рассчитанные по данному правилу значения порога коагуляции не всегда совпадают с экспериментальными значениями вследствие того, что коагулирующее действие ионов зависит не только от валентности, но и от специфической адсорбции, не учитываемой приведенным выше уравнением. [c.105]

Физико-химические процессы, вызывающие коагуляцию и седиментацию, в этих случаях очень сложны и не поддаются однозначному определению. Общепринятыми в настоящее время являются следующие представления. Длинноцепочечные органические ионы ПАВ своими активными группами притягиваются к неорганическим коллоидам, обладающим противоположными зарядами. Поскольку сродство гидрофобных частей молекул ПАВ к воде меньше, чем сродство друг к другу, они при соответствующих условиях (диффузия, перемешивание, pH среды, общее солесодержание и др.) слипаются н тем самым своеобразным мостиком соединяют в глобулу связанные с ними коллоидные частицы. [c.45]

А. Основанием для такого представления о структуре глобулярных белков послужили появившиеся к тому времени данные о наличии белковых субъединиц у альбумина яйца и гемоглобина. В рентгенограммах фибриллярных белков и специально обработанных денатурированных глобулярных белков Астбери находил много общего, из чего он делал вывод об аналогичном характере пространственного строения белков в двух состояниях. У. Астбери писал, что "...все белки на некоторой стадии их существования являются фибриллярными в молекулярном смысле" и еще "...два наиболее стабильных и нерастворимых состояния белковой структуры, волокнистое и денатурированное, основываются на фундаментально подобных видах молекулярной организации денатурированное состояние является в основном фибриллярным состоянием, поскольку оно всегда представляет собой полностью вытянутые пептидные цепи, организованные после коагуляции в параллельные пакеты, как в фиброине шелка, р-кератине, (3-миозине и Р-фибриногене" [27. С. 502]. Замечательны здесь не столько предложенные Астбери конкретные модели фибриллярных, глобулярных и денатурированных белков, а высказанная им впервые идея общности их молекулярной пространственной организации. [c.14]

В теоретических исследованиях Фольмера, Лэнгмюра, Онзагера, Дерягина, Овербека и Фрэнса, получивших дальнейшее развитие в работах Мартынова, это коллоидно-химическое равновесие трактуется на основе более общих представлений теории равновесия гетерогенных систем. Действительно, с термодинами-ко-статистических позиций, коллоидные частицы можно рассматривать как псевдомолекулы, совокупность которых составляет псевдо-газ — идеальный раствор, а скоагулированные агрегаты, в которых частицы сохраняют свою индивидуальность, находясь в ином силовом поле, — как конденсированную фазу. Аналогия становится еще более убедительной, если учесть, что многие коагуляты представляют собой регулярные периодические структуры псевдо-кристаллы , обладающие дальним порядком (см. далее, рис. 109—111). Таким образом, равновесие в системе золь — агрегат рассматривается как равновесие псевдомолекулы — псевдокристалл, где коагуляция сопоставляется с кристаллизацией, а пептизация — с растворением. В общем случае равновесие определяется равенством химических потенциалов, а именно [c.264]

Для глинистых суспензий достаточно широко изучены вопросы стабилизации добавками ПАВ. Общие представлении о воздействии ПАВ на тиксотропно-структурированные системы приведены в [56]. Считается, что небольшие добавки ПАВ-стабилизаторов производят экранирующее действие на центры коагуляции. Этот эффект, возникающий за счет структурированых адсорбционных слоев, растет с увеличением концентрации ПАВ и проявляется в резком снижении прочности сетки и, как следствие, максимальной вязкости, так как нарушается коагуляционный контакт. [c.44]

Общее представление о степени однородности по молекулярному весу можно получить при лабораторном контроле, определяя растворимости в специально подобранном растворителе или, наоборот, числа коагуляции при добавлении нерас-творителя. Достоинствами этих методов являются быстрота и простота, что лозволяет пользоваться ими при решении технических задач в производстве. Более точные сведения о полидяс-персности могут быть получены путем сопоставления средних молекулярных весов, найденных разными методами (для моно-дисперсных полимеров эти средние значения должны быть одинаковы) но чаще применяется способ фракционирования, позволяющий непосредственно построить кривую распределения частиц полимера по молекулярным весам. Для относительно однородных систем фракционирование может быть заменено отделением наиболее высокомолекулярных и наиболее низкомо лекулярных фракций и простым определением среднего молекулярного в са остальной части полимера. [c.98]

Для подтверждения развиваемых представлений о значительной роли ГС воды в агрегативной устойчивости дисперсий гидрофильных частиц было исследовано влияние температуры на коагуляцию дисперсии алмаза. На основании литературных данных [30, 87, 477, 517] можно было ожидать, что с ростом температуры должен уменьшаться вклад положительной структурной составляющей в общую энергию взаимодействия частиц. Это, в свою очередь, должно снижать агрегативную устойчивость гидрофильных или гидрофилизированных дисперсий. Подтверждающее это положение экспериментальные данные, полученные для дисперсии алмаза в 5-10 М в растворе Ь1С1 при рН = 2 в интервале температур 20—50 °С приведены на рис. 10.9. Незначительная степень агрегации, наблюдаемая при 20°С (т=1,5), заметно увеличивается при возрастании температуры до 40 °С (т=1,8). Дальнейший рост температуры (50 °С) приводит к изменению самого характера процесса агрегации значительно увеличивается скорость коагуляции, образуются более крупные агрегаты, отсутствует выход на плато, наблюдавшийся при более низких температурах. При меньших концентрациях электролита (1-10 М Ь1С1) влияние повышения температуры становится менее заметным при 50°С в дисперсии алмаза наблюдается лишь незначительная степень агрегации. [c.187]

Круг проблем, решенных физико-химической механикой, свидетельствует о том, что она немыслима без использования основных представлений современной коллоидной химии и физико-химии поверхностно-активных веществ. Большой вклад в ее становление внесли результаты научных достижений по проблеме Поверхностные явления в дисперсных системах . Ведущая роль в развитии исследований по проблеме поверхностных сил и поверхностных явлений принадлежит Б. В. Дерягину и его школе. Ими впервые развита строгая и общая теория электрокинетических явлений с учетом диффузионных процессов, а также теория коагуляции дисперсных систем. Созданы новые направления в изучении устойчивости пен и эмульсий на основе открытия и исследования равновесных состояний свободных и двухсторонних пленок. В развитие проблемы поверхностных явлений значительный вклад внесен также П. А. Ребиндером, А. Б. Таубманом, Ф. Д. Овчаренко, Е. К. Венстрем, Н. Н. Серб-Сербиной, Е. Д. Щукиным, Н. Н. Круглицким и др. Фундаментальные исследования поверхност-но-активных веществ и проблема строения их адсорбционных слоев на поверхности раздела фаз проведены А. Б. Таубманом с сотрудниками. Важные работы осуществлены по изучению физико-химии контактных взаимодействий в дисперсных системах (Г. И. Фукс, И. М. Федорченко, Г. В. Карпенко, Н. Л. Голего, В. Д. Евдокимов, Б. И. Кос-тецкий, Г. В. Самсонов, Ю. В. Найдич, Л. Ф. Колесниченко, А. Д. Па-насюк, В. Н. Еременко и др.). [c.11]

Теория ДЛФО объяснила все главные закономерности коагуляции гидрозолей электролит 1ми и объединила на общей количественной основе имевшиеся ранее представления (преимущественно качественные), относившиеся к различным частным случаям и нередко казавшиеся противоречивыми. В последние годы наметились также пути дальнейшего развития этой теории, связанные с представлениями о возможности протекания обратимого агрегирования частиц. Действительно, при очень малых расстояниях между частицами, помимо сил межмолекулярного притяжения, электростатического отталкивания и т. д., отражающих дальнодействие частиц, необходимо также учитывать и иные факторы, проявляющиеся при непосредственном соприкосновении частиц. Сюда относятся, например, своеобразное структурирование вблизи твердой поверхности гидратных оболочек и особенно силы упругости, обусловливающие борновское отталкивание поверхностных атомов в точке соприкосновения частиц или отталкивание адсорбированных на пове рхности частиц молекул ПАВ в области контакта. Это означает, что ближний потенциальный минимум, будучи более или менее глубоким, остается конечным. [c.316]

В качестве физической основы построения теории устойчивости коллоидов взяты термодинамические свойства полимолекулярных жидких прослоек, зависящие от дальнодействующих поверхностных сил, порождающих различные слагающие расклинивающего давления — их основной термодинамической характеристики. В этом отношении подход автора резко отличен от подхода, принятого в монографии" Фервея и Овербека и в большинстве последующих работ. В них фактически рассматриваются только молекулярные и ионно-электростатические взаимодействия, которыми можно довольствоваться, и то не всегда (только в случае лиофобных коллоидов), а более широкое и строгое рассмотрение эффектов расклинивающего давления отсутствует. Одна из причин заключается в том, что, например, представление о структурной слагающей расклинивающего давления, выдвинутое автором еще в начале 1940-х годов, долго подвергалось сомнению и только в последнее время вошло в обиход под названием структурные силы . Неожиданностью явилась и обнаруженная нами электронная слагающая расклинивающего давления . В то же время в данной монографии теория ионно-электростати-ческой слагающей расклинивающего давления и устойчивости лиофобных коллоидов изложена в наиболее общей и строгой аналитической форме, так же как и теория обратимой коагуляции. Этому в значительной степени способствовало участие в подготовке глав VII, IX, X В.М. Муллера и написание им главы XI и Приложения III, а также участие A.B. Прохорова в подготовке главы XII. [c.4]

Рассмотренные выше закономерности и теоретические представления касались гомокоагуляции, т. е. взаимодействия тождественных по природе и заряду поверхности частиц. Однако в природе и различных отраслях технологии гораздо чаще встречаются дисперсные системы, содержащие разнородные частицы, отличающиеся химической природой, знаком или величиной поверхностного заряда и т. п. Коагуляцию разнородных частиц называют гетерокоагуляцией. Именно она является наиболее общим случаем взаимодействия частиц, встречающимся, например, в таких процессах, как коацервапия, крашение, флотация, образование донных отложений в водоемах, образование осадков в сточных водах различных производств и т. п. Термином взаимная коагуляция обозначают более частный процесс — агрегацию разноименно заряженных частиц. [c.20]