ФЛОКУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ПОЛИМЕРАМИ

Таким образом, флокуляция дисперсной системы полимером будет определяться соотношением А и радиуса действия электрических сил отталкивания. Сжатие двойного электрического слоя при увеличении концентрации электролита приводит к тому, что в какой-то момент он разместится внутри полимерного слоя. При этом находящиеся на поверхности защищенных частиц петли и хвосты приобретают возможность связываться с непокрытой поверхностью достаточно близко подходящих частиц, что и приводит к их агрегированию. Следовательно, для флокуляции при введении полимера не обязательно полное исчезновение потенциального барьера, обусловленного отталкиванием двойных слоев достаточно лишь его смещение на расстояние меньше толщины полимерной оболочки [43]. [c.32]

Адсорбция высокомолекулярных соединений на частицах дисперсной фазы — первая стадия процесса флокуляции, от эффективности которой, зависит дальнейшая агрегация частиц. Флокуляция может осуществляться только при условии одновременной сорбции полимера не менее чем на двух частицах. В противном случае наблюдается обратное явление — стабилизация дисперсной системы. [c.25]

Закономерности флокуляции в жидких дисперсных системах показывают, что оптимальная доза полимера, обеспечивающая образование наиболее крупных хлопьев и быструю седиментацию, обратно пропорциональна квадрату радиуса частицы [5.41]. [c.535]

Количество и молекулярная масса флокулянта. При оптимальном количестве добавленного флокулянта образуются не связанные между собой агрегаты, способные к быстрому осаждению. При очень малых или больших количествах полимера может наблюдаться не флокуляция, а, наоборот, стабилизация дисперсной системы. При избыточном количестве флокулянта в воде может также образоваться густая сетка ассоциированных молекул полимера, препятствующая сближению и агрегации частиц суспензии. [c.118]

III. Иногда первые опыты дисперсионной полимеризации приводят к частичной флокуляции, характеризующейся неожиданно наступающим увеличением размера частиц, или к полному затвердеванию системы, сопровождающемуся большим тепловыделением. Эти явления обычно наблюдаются при конверсии мономера выше 50%, когда образующийся латекс полимера уже имеет концентрацию 30—40%. Флокуляция или укрупнение частиц часто наступают тогда, когда дисперсный полимер в условиях полимеризации является мягким или полужидким и, следовательно, легко коалесцирует. Напротив, в случае жестких полимеров обычно образуется сплошная твердая фаза. Оба эффекта есть результат нехватки стабилизатора (или недостаточного покрытия поверхности использованным стабилизатором), поэтому часто их можно избежать прибавлением дополнительного количества стабилизатора. Однако это не всегда решает проблему. Незадолго до неожиданного наступления утери дисперсией устойчивости часто начинается новое зарождение частиц, обусловленная либо временным избытком стабилизатора, либо уменьшением растворяющей способности среды (возможно, вызванной израсходованием мономера). Рост нового поколения частиц ведет к быстрому поглощению всего имеющегося стабилизатора. При такой ситуации часто может помочь не увеличение, а уменьшение количества используемого стабилизатора. [c.125]

Доза флокулянта. Процессы стабилизации и флокуляции дисперсий высокомолекулярными веществами взаимосвязаны. Обычно по мере возрастания содержания полимера в системе ее устойчивость сначала снижается (флокуляция), а затем возрастает (стабилизация). Ширина зон флокуляции и стабилизации зависит от химической природы и молекулярной массы реагента, концентрации дисперсной фазы, содержания в системе электролитов и др. Рассмотрим примеры влияния ВМС на устойчивость. [c.133]

Помимо очистки воды от взвешенных дисперсных частиц, процесс водоподготовки предусматривает также ее обеззараживание, т. е. избавление от бактериальных и вирусных культур. Несмотря на сравнительно недолгую историю исследований по применению ВМС для флокуляции биологических дисперсий, на основании накопленного материала уже можно сказать, что катионные полиэлектролиты являются более эффективными флокулянтами биологических клеток, чем неионные полимеры или анионные полиэлектролиты [150, 153]. Это находится в хорошем согласии с данными, полученными для минеральных дисперсий, и подтверждает вывод о значительной роли электрического фактора в механизме флокуляции дисперсий противоположно заряженными ВМС. В то же время было-показано, что оптимальная флокулирующая концентрация ПЭИ для очистки воды от клеток Е. соИ при переходе от низко- к высокомолекулярным образцам снижается в 10 раз [150]. При изучении флокуляции бактериофага S7 катионными полиэлектролитами обнаружено (Малек, Денис, Филипп, 1981), что при концентрации их в системе 2—10 мг/дм содержание вирусов в воде снижается на 90 %. Большинство данных по флокуляции биологических дисперсий полиэлектролитами может быть объяснено в рамках мостичной теории флокуляции, хотя для этой цели иногда привлекаются и другие представления (например, мозаичная модель Грегори — см. гл. 5). [c.152]

Исследования кинетики флокуляции важны для изучения ее механизма. Кинетика флокуляции включает кинетику адсорбции макромолекул дисперсными частицами (это — первая стадия флокуляции) и собственно кинетику агрегации частиц. Как указывалось, в разбавленных дисперсиях и при хорошем перемешивании макромолекулы добавленного флокулянта быстро достигают поверхности дисперсной фазы и могут закрепиться на нескольких частицах, т. е. вызвать агрегацию. Различная скорость адсорбции ВМС является причиной роста степени флокуляции при увеличении содержания твердой фазы в дисперсиях, зависимости данного процесса от концентрации вводимого полимера, продолжительности и интенсивности перемешивания системы и других факторов (см. выше). Улучшение условий для диффузии макромолекул к поверхности частиц (увеличение продолжительности контакта макромолекул с частицами, перемешивание, разбавление дисперсии и др.) всегда приводит к росту степени флокуляции. [c.55]

Количественная интерпретация флокуляцин, проведенная на основе теории адсорбции Ленгмюра, показывает, что вероятность взаимодействия полимера, адсорбированного на одной частице, своей свободной функциональной группой с другой частицей будет тем больше, чем больше число молекул полимера и чем значительнее доля свободной повер.хности. Считается, что максимальная флокуляция соответствует половинному заполнению поверхностного слоя макромолекулами. С повышением содержания полимера в дисперсной системе флокуляция понижается и прн достижении определенной концентрации флокулянта исчезает, система стабилизируется (рис. 111.5). Причем зона флокуляции и ее глубина для [c.75]

По мнению автора, одним из достаточно удачных решений задачи ограничения движения пластовых вод в промытых пропластках неоднородного пласта является метод закачки в обводненные пропластки полидисперсных систем, предложенный д-ром техн. наук А. Ш. Газизовым [47]. Основными компонентами этой системы являются ионогенные полимеры с флокулирующими свойствами и дисперсные частицы глины. Путем выбора концентрации полимера и глины в глинистой суспензии создаются условия для полного связывания полимера (флокуляции), в результате чего образуются глинополимерные комплексы с новыми физическими свойствами, устойчивыми к размыву потоком. Коллоидные частицы глин под влиянием броуновского движения стремятся равномерно распределяться по объему жидкости. Для осаждения этих частиц необходимо их укрупнение под влиянием кинетической энергии или же уменьшения потенциала у коллоидных частиц Значение его не постоянно, оно изменяется в зависимости от pH среды, температуры, химического состава и степени дисперсности глинистых частиц. Одним из путей снижения -потенциала является добавление в воду полимера. Закономерности флокуляции в жидких дисперсных системах, изложенные в трудах С. С. Воюцкого, Ю. И. Вайнера, Д. Н. Минца, К. С. Ахмедова, А. Ш. Газизова и других исследователей, показывают, что оптимальная доза полимера, обеспечивающая образование наиболее крупных хлопьев и быструю седиментацию, обратно пропорциональна квадрату ради- [c.56]

Следовательно, акриловыми полимерами невозможно эффективно регулировать содержание глинистой фазы с использованием механизма флокуляции. Противоположное мнение существовало, видимо, из-за не вполне соответствующего методического подхода при определении флокулирующих свойств — в основном методом осветления глинистой суспензии. Данный метод осаждения не характеризует процесс флокуляции в вязкопластичных системах, а только флокуляцию в технической воде и малокон-центрированных дисперсных системах, практически не имеющих структуру и существенную вязкость. [c.82]

Взаимодействие коллоидных частиц друг с другом и с макроповерхностями определяет устойчивость, коагуляцию и реологическое поведение дисперсных систем, а также адгезию микрообъектов к твердым телам в жидкой и газообразной средах оно оказывает существенное влияние на образование и свойства пространственных структур в суспензиях. Поскольку дисперсные системы широко распространены в природе и в различных отраслях промышленности (например, дисперсии пищевых продуктов, фармацевтических веществ, средств защиты растений, полимеров, строительных материалов, красителей), представлялось необходимым рассмотреть общие закономерности взаимодействия коллоидных частиц, независимо от их агрегатного состояния. При этом мы стремились подчеркнуть отличие процесса флокуляции, связанного с действием молекулярных и ионно-электростатических сил и сопровождающегося сохранением сравни тельно толстых жидких- прослоек между поверхностями частиц, от процесса коалесценции, который приводит к непосредственному контакту микрообъектов. [c.7]

Флокуляция (коагуляция) в концентрированных эмульсиях, стабилизованных белками и поверхностно-активными полимерами, изучалась по кинетике нарастания предельного напряжения сдвига. Нарастрние прочности (т. е. коагуляция или флокуляция) в концентрированных эмульсиях происходит во времени (в течение нескольких суток), тогда как образование адсорбционных межфазных слоев заканчивается за несколько часов. При этом возникает сцепление между капельками углеводорода, стабилизованными белками или поверхностно-активными полимерами, и система приходит в наиболее устойчивое состояние, соответствующее наименьшей свободной энергии. Флокуляция наблюдается даже в лиофильных дисперсных системах при больших концентрациях дисперсной фазы. Это связано со структурированием воды вокруг частиц, и поскольку этот процесс термодинамически невыгодный, то частицы начинают слипаться. На структурирование воды вокруг лиофильных частиц указывается в работах Песика и сотр. [224] и Дацкивера [225]. [c.251]

Основное применение (со)полимеров АА - использование в качестве флокулянтов. Большая часть производимых в СССР и во всем мире (со)полимеров АА находит практическое применение в качестве флокулянтов в горнодобывающей, бумажной, металлургической, легкой, пищевой, угольной, не фтедобывающей промышленности. Более подробно остановимся именно на этой области применения (со)полимеров АА. Действие высокомолекулярных водорастворимых флокулянтов [в том числе и (со)полимеров АА] основано главным образом на двух механизмах. Первый - мостичный механизм флокуляции макромолекулы адсорбируются на взвешенных частицах, связывая их в единый ансамбль - флокулы [24]. Второй - нейтрали-зационный механизм флокуляции заряженные макроионы адсорбируются на заряженных дисперсных частицах, нейтрализуя их и тем самым снижая кинетическую (седиментационную) устойчивость системы [25]. Для (со)полимеров АА высокой молекулярной массы определяющим является, как правило, мостичный механизм флокуляции. Эффективность действия (со)полимеров АА для реальных дисперсных систем зависит от большого числа параметров, во многих случаях затруднена оценка влияния каждого конкретного фактора на результирующий макроскопический флокулирующий эффект, поэтому возникла необходимость всесторонних исследований (со)полимеров АА как флокулянтов прежде всего на модельных дисперсных системах (ДС). В качестве модельных ДС были апробированы охра, каолин и оксид меди. Влияние различных факторов на флокулирующие показатели (со)-полимеров АА приведено в обзоре [26]. Эксперименты были спланированы таким образом, чтобы обеспечить конкретную оценку влияния лишь одного параметра системы при сохранении неизменными всех других параметров. Рассмотрим влияние отдельных факторов на процесс флокуляции (со)полимеров АА в модельных ДС. При использовании ПАА и сополимеров на основе АА для ускоренной седиментации реальных ДС концентрация дисперсной фазы Сд может изменяться в широких пределах - от 0,002 до 40-50%. С ростом Сд закономерно уменьшается расстояние между частицами, растет суммарная поверхность раздела фаз. На модельных ДС были изучены особенности флокуляции (со)полимерами АА при варьировании Сд включая и область стесненного оседания (Сд>3%) [25]. Для количественной оценки флокупирующего эффекта используется безразмерный параметр В [27] D = v/vo-l, где м и о скорость седиментации соответственно с добавкой и в отсутствие флокулянта. Если Б > О, то полимерная добавка выступает в роли флокулянта, и чем больше О, тем выше флокулирующий эффект за счет вводимой добавки. Если же О < О, то вводимая добавка полимера работает как стабилизатор, т. е. способствует повышению седиментационной устойчивости системы. Использование относительного параметра В вместо V для оценки флокули- [c.175]

Исследования флокуляции латекса полистирола и бактериальных суспензий катионными полиэлектролитами привели Грегори [67] к представлениям о том, что флокуляция коллоидных растворов противоположно заряженными полиэлектролитами наступает в результате нейтрализации заряда поверхности при адсорбции реагента. При этом предполагается, что флокулянт связывается с поверхностью большим числом контактов, разворачиваясь на ней с формированием мозаичной структуры из примерно равного числа зарядов разного знака. Как известно, при низких ионных силах раствора малые значения поверхностного потенциала частиц обеспечивают устойчивость дисперсной системы за счет электростатического механизма стабилизации. Поэтому уже небольшой избыток отрицательного или положительного заряда на поверхности стабилизирует частицы или клетки в воде или разбавленных растворах электролитов, тем более что константы Гамакера частиц полистирола или клеток невелики. Отсюда выгекает, что флокуляция по данному механизму должна происходить в узкой области концентраций полимера, обеспечивающей нейтрализацию заряда поверхности. За пределами этой области частицы несут достаточный заряд для сохранения устойчивости. [c.62]

Ботем и Тейс [312] исследовали и описали различные возможные ситуации, имеющие отнощение к взаимодействию полимера с частицами кремнезема. Они отметили, что, согласно мостиковой модели, полимеры с высокой молекулярной массой вызывают флокуляцию коллоидных дисперсий благодаря формированию мостика между смежными полимерными сегментами, если число таких сегментов и их длина достаточны и если на кремнеземных частицах имеется свободная поверхность для присоединения участков мостика. С другой стороны, система, подвергаемая флокуляции, становится дисперсной, если поверхность частиц настолько покрывается полимером, что на поверхности частиц не остается свободных мест для образования мостиковой связи. Первоначально между частицами могут сформироваться мостики, но вполне вероятно, что локализованные на поверхности избыточные концентрации полимера, которые на начальной стадии образовывали мостики, будут перераспределяться равномерно по всей поверхности частицы кремнезема. Кроме того, если поверхность частицы оказывается открытой, то полимерные цепочки стремятся скрутиться и адсорбируются на поверхности только одной частицы, а не образуют мостики между двумя частицами. [c.536]

Эффективность флокуляции характеризуется по меньшей мере тремя параметрами (рис. 5.1) — глубиной минимума на кривых устойчивость — концентрация полимера (она свидетельствует о степени осветления дисперсии за данный период), минимальной концентрацией ВМС вызывающей максимальную флокуляцию, и протяженностью области дестабилизации (чем больше интервал С , в котором происходит интенсивная флокуляция, тем легче управлять этим процессом и тем меньше опасность ухудшения агрегации частиц при незначительном отклонении от оптимальной дозы реагента). Иногда локулирующую способность полимера характеризуют отношением Ф = у/С , где у — скорость осветления суспензии, — минимально необходимая для этого концентрация ВМС. Поэтому хорошими флокулянтами следует считать полимеры, обеспечивающие максимальную очистку системы от дисперсных частиц при минимальном расходе реагента и достаточно большой протяженности области флокуляции. [c.132]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология