Седиментация частиц в жидкости

Рассматривая потенциал седиментации (эффект Дорна) как явление, обратное электрофорезу, представим себе, что частицы твердой фазы, несущие заряд, осаждаются под действием силы тяжести либо центробежного поля. В процессе осаждения ионы диффузного слоя в силу молекулярного трения отстают от движущейся частицы, т. е. осуществляется поток заряженных частиц. Если в сосуд с осаждающимися в жидкости частицами твердой фазы поместить электроды на разной высоте, то между ними можно измерить разность потенциалов—потенциал седиментации. Этот потенциал пропорционален -потенциалу, частичной концентрации V, а также зависит от параметров системы, определяющих скорость оседания частиц и электропроводности среды. Выражение Гельмгольца — Смолуховского для потенциала седиментации можно получить из уравнения (IV. 74). Роль перепада давления Ар в этом случае играет сила тяжести fg, которая дл 1 столба суспензии с частицами сферической формы равна [c.226]

В свободнодисперсных системах частицы дисперсной фазы могут свободно перемещаться по всему объему дисперсионной среды. Это общее свойство позволяет оценивать некоторые происходящие в таких системах явления с общих позиций. В данном разделе рассматриваются в основном разбавленные системы, в которых движение частиц не осложнено их агрегацией. При этом условии для всех свободнодисперсных систем характерны общие закономерности седиментации, электрокинетических и молекулярно-кинетических свойств. Некоторые различия, не столько качественные, сколько количественные, имеют системы с жидкой и газообразной дисперсионными средами. Они в основном обусловлены меньшими вязкостью и плотностью газа по сравнению с жидкостью (для газа вязкость меньще в л 50 раз, а плотность в л 100 и более раз) и более сильным взаимодействием жидкости с дисперсной фазой (сольватация). Увеличение дисперсности и концентрации дисперсной фазы может приводить к существенным различиям в некоторых свойствах систем, что дает основание для их классификации по этим признакам. Свободнодисперсные системы делят на аэрозоли, порощки, лиозоли, суспензии, эмульсии и пены. [c.184]

Отличительная особенность броуновского движения частиц в газообразной дисперсионной среде определяется, прежде всего, малой вязкостью и плотностью газов. В связи с этим жидкие и твердые частицы аэрозолей имеют болыиие скорости седиментации под влиянием силы тяжести, что затрудняет наблюдение броуновского движения. Одиако действие силы тяжести частиц удобно скомпенсировать с помощью электрического поля. Другая особенность броуновского движения частиц в газах связана с тем, что число молекул в единице объема газа значительно меньше, чем в жидкости, и число столкновений молекул газа с коллоидной частицей также меньи.[е, а это обусловливает существенно большие амплитуды броуновского двпжения. Средний сдвиг частицы, находящейся в воздухе при нормальных условиях, в 8 раз больше, а в водороде в 15 раз больше, чем в воде. При уменьшении давления газа средний сдвиг частицы можно увеличить в сотни раз. Из сказанного следует, что, изменяя давление, можно менять характер броуновского движения, т. е. управлять им. Поэтому аэрозоли являются хорошими объектами для исследования броуновского движения. [c.207]

Непосредственный обмер отобранных порций частиц измерительным инструментом применим для частиц 3 мм и выше [64]. Более редко используют седиментацию в жидкости — до 200 мкм и отдувку или седиментацию в газе — до 200 мкм. Для часТиц размером более 100 мкм очень удобно по нашему опыту ие-пользовать инструментальные микроскопы, которые позволяют определять не только средний диаметр, но и другие геометрические размеры отдельных зерен, необходимые для оценки их коэффициентов формы. Для определения дисперсного состава доменного кокса применяют сита большого размера с квадрат- [c.52]

Явление седиментации используется в так называемом седимен-тационном анализе, с помощью которого устанавливают распределение по размерам частиц в каких-либо полидисперсных золях, например в суспензиях порошков. Порошок размешивают с водой или другой жидкостью и изучают процесс его седиментации во времени. Это можно осуществить разными методами. [c.59]

Ряд известных методов [1, 21, применяемых для определения гранулометрического состава тонких порошков (мельче 45 мк), таких как оценка размера частиц подсчетом под микроскопом, воздушная сепарация или седиментация в жидкости, излишне трудоемки или, требуя продолжительного времени, мало пригодны для ходового анализа. [c.407]

В последнее время используется эффективный способ сепарации жидкости от частиц в наклонном канале. Впервые увеличение скорости седиментации частиц было показано в [42] применительно к осаждению частиц в крови. Этот эффект называется эффектом Бойкота. Картина осаждения частиц показана на рис. 8.13. [c.189]

При осаждении в наклонном канале частицы оседают не только на дно канала, как в вертикальном канале, но и на боковую стенку. Скорость осаждения определяется скоростью уменьшения высоты Н слоя суспензии. При осаждении над поверхностью суспензии образуется слой чистой жидкости шириной много меньше ширины канала Ь. Большая часть этой жидкости накапливается в верхней части. Образующийся наверху кинематический скачок движется с большей вертикальной скоростью, чем стесненная скорость осаждения частиц 11 в вертикальном канале. Гидродинамический анализ гравитационной седиментации частиц в наклонном канале был проведен в [43]. Скорость изменения межфазной поверхности, т. е. поверхности, разделяющей слой чистой жидкости от слоя суспензии, равна [c.189]

Реже применяются седиментации в жидкости — до 300 мк и отдувка или седиментация в газе — до 200 мк. Седиментационные методы определения дисперсного состава широко описаны в специальной литературе. Методы определения размеров частиц под микроскопом весьма трудоемки и утомительны, но часто бывают незаменимыми. Достаточно подробные наставления по измерению дисперсности микроскопическими методами имеются в работах [103, 107]. Для частиц размером более 100 мк очень удобны, по нашему мнению, инструментальные микроскопы, которые позволяют определить не только средний диаметр, но и другие геометрические размеры отдельных зерен. [c.69]

Микроэлектрофорез. Метод микроэлектрофореза состоит в определении скорости передвижения отдельных частиц с помощью микроскопа при действии внешнего электрического поля. Суспензию видимых в микроскоп частиц помещают в стеклянную ячейку с вмонтированными в ее стенки электродами, на которые подается разность потенциалов. При помощи микроскопа определяют положение отдельной частицы и измеряют путь h, пройденный ею за некоторое время т. Этот метод позволяет определять электрофоретическую скорость частиц в грубодисперсных системах, для которых макрометод неприменим из-за быстрой седиментации частиц, а также определять размер и форму частиц и проводит ) измерения в широком интервале концентрации электролита, причем свойства дисперсионной среды не изменяются во время опыта. Однако рассчитанная из этих измерений скорость двил ения частицы и представляет собой в отсутствие конвективных потоков жидкости алгебраическую сумму электрофоретической скорости частицы ф и электроосмотической скорости жидкости ос [c.100]

VI. Седиментация частиц в безграничной среде. Под этим понимается устранение или учет влияния стенок и дна сосуда, а также соседних частиц на скорость движения. Имеющиеся по этому поводу мнения разноречивы [24, 173, 175, 177, 178]. На движение пузырьков в ограниченной среде влияют конечные размеры сосуда, в котором находится жидкость (например, ци- [c.94]

VII. Постоянство размера частиц. Выполнение этого условия не вызывает затруднений при седиментации твердых частиц, сравнительно легко выдерживается при седиментации капель жидкостей, но весьма трудно соблюдается ири седиментации газовых пузырьков. Обсуждение этого вопроса приведено ниже. [c.95]

В большинстве случаев при седиментации движение потоков может рассматриваться ползущим. Поэтому во многих работах для определения скорости движения частиц используются уравнения движения в стоксовом приближении. Так, в [43] скорость периодического осаждения и 1, х, т) частиц с 5 етом вытеснения жидкости вверх определяется выражением м [c.294]

Точность расчетов процессов фракционирования дисперсных частиц в потоках жидкости определяется точностью определения скорости миграции частицы иод действием внешних сил. Для частиц, у которых форма отлична от сферической, в расчетах предпочтение следует отдавать стоксовскому диаметру. Этот диаметр определяют расчетным путем по скорости осаждения (седиментации) частицы в жидкости, которую находят экспериментально. [c.35]

Скорость осаждения (седиментации) частиц в жидкостях зависит также от разности плотностей частиц и жидкости. Если последняя мала, как, например, у взвеси кристаллов твердого парафина в минеральных маслах, то осаждение происходит очень медленно. В тех случаях, когда плотность коллоидных частиц меньше плотности жидкости, будет иметь место всплывание частиц, а не их осаждение, как, например, у взвеси шариков жира в молоке. Вязкость жидкости препятствует падению или подъему частиц, и чем она выше, тем при прочих равных условиях более устойчивы коллоидные растворы и суспензии. [c.152]

Существует ряд способов наблюдения за скоростью седиментации частиц главными из них являются 1) наблюдение за оседанием в спокойной жидкости 2) отделение дисперсной фазы в текущей струе (мокрая классификация) или при помощи воздушной сепарации 3) наблюдение за оседанием высокодисперсных систем в центробежном поле. [c.269]

СЕДИМЕНТАЦИЯ ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ [c.173]

Следовательно, математической моделью процесса седиментации частиц в неоднородной жидкости является обыкновенное дифференциальное уравнение второго порядка. [c.174]

Этот метод основан на различиях в скоростях седиментации частиц, отличающихся друг от друга размерами и плотностью. Разделяемый материал, например гомогенат ткани, центрифугируют при ступенчатом увеличении центробежного ускорения, которое выбирается так, чтобы на каждом этапе на дно пробирки осаждалась определенная фракция. В конце каждой стадии осадок отделяют от надосадочной жидкости и несколько раз промывают, чтобы в конечном итоге получить чистую осадочную фракцию. К сожалению, получить абсолютно чистый (гомогенный) осадок практически невозможно чтобы понять, почему это происходит, обратимся к рассмотрению процесса,. происходящего в центрифужной пробирке в начале каждой стадии центрифугирования. [c.45]

Если рф > р(., то капля станет опускаться па дно под действием силы тяжести. Таким образом, осаждение капель в эмульсии — седиментация — есть следствие образования больших капель и большого различия в плотностях обеих жидкостей. Для типичных эмульсий г мкм, Рс рф 0,2 г/см , г) 0,01 кз и г имеет порядок нескольких сантиметров в сутки. Чтобы ускорить процесс, например для получения масла, обычно применяют центрифугирование, где ускорение (центробежное) более чем в сто раз превышает ускорение силы тяжести. При экстракции каучука из латекса используют специальные вещества, которые способствуют слипанию частиц, увеличивая эффективный радиус г. [c.66]

Процессам седиментации противостоит стремление к равномерному распределению частиц вследствие броуновского движения в жидкости, поэтому весьма важно знать время седиментации /с. которое также определяется вязкостью среды, разностью плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, температурой и размером частиц дисперсной фазы. Оценка времени седиментации может быть осуществлена по следующей эмпирической формуле [26] [c.28]

При высоком содержании катализатора в жидкости может оказаться, что скорость реакции определяется массопереносом. Максимально допустимый размер зерна зависит от вязкости и плотности жидкости и интенсивности газового потока. Размер частиц должен быть достаточно малым, чтобы избежать седиментации, и в то же время достаточно большим для обеспечения отделения. [c.360]

Простота и очевидность возможности разделения двухфазной смеси, компоненты которой существенно различаются по плотности, привела к созданию многочисленных устройств, действие которых основано на использовании сил гравитации. Поиск методов расчета таких устройств основывался главным образом на анализе элементарного акта седиментации. В простейшем случае седиментация сводится к установившемуся движению единичной сферической частицы в безграничном объеме жидкости (газа). Скорость такого движения при ламинарном режиме обтекания частицы определяется формулой Стокса [c.47]

Если больше первоначального расстояния частицы от стенки, то частицы достигают твердого слоя и удаляются из жидкости. Как и в аппаратах для седиментации, общая степень извлечения частиц зависит от их распределения по размерам, места ввода питания, глубины слоя жидкости, через который будут осаждаться частицы, и времени пребывания жидкости в аппарате. [c.58]

При декантации жидкость пропускают противотоком оседающим частицам. Необходимо тщательно отрегулировать поток для того, чтобы он был установившимся. Жидкостные декантаторы, основанные, как на гравитации, так и на центробежной силе (миниатюрные циклоны) [432] изготовляют серийно. Разделяемые в них частицы гораздо крупнее, чем прн обычной седиментации. [c.94]

Большая сила инерции, возникающая в центрифуге, может быть использована для отделения от жидкости мелких частиц твердого вещества (седиментация суспензии) или капелек другой жидкости (сепарация эмульсии). Осаждение мелких твердых частиц или капель подчиняется закону Стокса. Можно воспользоваться уравнением (П-52), заменив в нем ускорение силы тяжести g ускорением силы инерции а [c.159]

В зависимости от размера и формы частиц, гранулометрического состава смеси, требуемой степени точности могут применяться различные методы определения характерного размера частиц — под микроскопом, седиментация в жидкости и газах, рассев на ситах. При рассеве на ситах чаще всего применяются специальные приборы, в которых набор сит от 0,05 до 2,5 мм совершает вращательное и возвратно-поступательное двил<ение (приборы для определения зернового состава типа 026М выпускаются Усманским механическим заводом). Подробные данные о характеристиках различных систем сит можно найти в работах [10] и [64]. [c.46]

В ряде случаев необходимо производить О. двухфазных и многофазных систем. Для оценки эффективности этого процесса можно пользоваться след, правилом. В случае О. частиц, равномерно распределенных по высоте слоя и не участвующих в броуновском движении и коагуляции, массовая доля дисперсных фаз в осадке не м. б. больше произведения среднемассовой скорости седиментации частиц дисперсной фазы на отношение т/А (для периодически действующих отстойников) или на отношение горизонтальной проекции суммарной пов-сти осаждения к объему отстойника (для непрерывнодействующих отстойников). Процессы О. различаются в зависимости от конструкции отстойника и характера обрабатываемой жидкости. [c.414]

Возникновение седиментацЛ)нного потанциала (потенциала Дорна). При интенсивном осаждении (седиментации)частиц дисперсной системы в поле гравитационных или центробеж.ных сил в окружающей частицы жидкости возникает направленная по вертикали разность электрических потенвдалов. [c.219]

Для определения дисперсного состава пылей, имеющих в основном частицы размерами крупнее 3 мк, часто применяют воздушную сепарацию и седиментацию в жидкости. [c.11]

Наибольшее практическое значение имеет область применимости закона Стокса (Re < 0,2), поскольку се-диментационному анализу подвергаются обычно очень мелкие частицы, скорости движения которых невелики. Применимость закона Стокса со стороны малых чисел Рейнольдса ограничена, в принципе, требованием сплошности среды. Однако практически зта граница для седиментации в жидкости определяется требованием к скорости движения малых частиц, которая должна быть достаточно велика, чтобы время полного оседания не пре- [c.30]

При совместном действии электрического и ультразвукового внешних силовых полей наблюдается заметная интенсификация процессов седиментации и коалесценции при наложении электрического поля. Однако следует заметить, что скорость движения частиц фазы и время образования границы фаза—среда несколько меньше, а время полного разделения несколько больше, чем при наложении только электрического поля. Положительное действие ультразвука заключалось в исключении таких процессов, как гетероадагуляция полностью исключалось прилипание частиц фазы к электродам и к стенкам измерительных кювет, накопление пузырьков газа как на поверхности электродов, так и во всем объеме жидкости. Неблагоприятное воздействие ультразвука проявляется в уменьшении степени поляризации частиц дисперсной фазы и выравнивания концентрации частиц фазы по всему объему кюветы и у электродов. [c.69]

При выборе улавливающего оборудования необходимо учитывать последующую обработку материала. Если требуется определить только его общее количество, можно применять практически любой из приведенных выше методов, поскольку улавливающее устройство можно взвесить до и после отбора пробы, и вычислить чистую массу образца. Если образец должен далее подвергнуться химичеокому анализу, его необходимо собрать с фильтра, либо смывая, либо используя растворитель в качестве фильтрующей среды. Возможно, требуется определить гранулометрический состав частиц, тогда решение проблемы связано с значительными техническими затруднениями. Если для определения размеров частиц будет использован метод жидкостной седиментации, или декантации, тогда фильтр можно прамьгвать седиментационной жидкостью. Однако как для воздушной, так и для жидкостной классификации и седиментации основным остается вопрос о сохранении размеров частиц и апромератов такими, какими они были в газовом потоке. [c.89]

Простейшим методом определеиия размеров частиц на основе их аэро- и гвдродинамичеокого поведения является седиментация. Одна из самых первых седиментационных пипеток, пипетка Анд-реасена [22, 412], применяется до сих пор. Так, в видоизмененной форме, разработанной Стейрмандом [799], она отличается надежностью и простотой использования. Осаждение обычно происходит в иоде, куда можно добавить пептизирующий агент. Частицы встряхивают в жидкости и затем позволяют им свободно оседать, причем через равные промежутки времени отбирают образцы смеси вблизи дна прибора. Образцы выпаривают и взвешивают. Поскольку распределение частиц по размерам зависит от вязкости жидкости, важно сохранить постоянство температуры во время седиментации. Для анализа требуется адекватная проба (около 1 г). [c.93]

На методе электрического стробирования основано действие счетчика Култера, в котором суспензия частиц в электропроводящей жидкости проходит через маленький зазор между двумя электродами. Если между электродами проходит непроводящая частица, напряжение на них снижается пропорционально размерам частицы [563]. Зазор может изменяться от 10 до 1000 мим, минимальный измеряемый размер частицы равен 0,3 мкм так же, как и при седиментации [71]. [c.97]

Более эффективное разделение пробы суспензии (порошка) на фракции можно осуществить, если нанести ее на поверхность чистой жидкости без взмучивания, В этом случае прн седиментации все частицы должны пройти одинаковое расстояние, а так как они осаждаются с разной скоростью, то в процессе осаждения проба разделится на фракции частнц, отличающиеся скоростями седиментации, т, е. размерами частиц. Чем больше высота столба жидкостн, тем лучше разделение. Метод разделения напоминает элюционный метод в хроматографии. Сливая суспензию с определенных уровней, отделяют фракции, сушат и взвешивают. [c.200]

Объяснение этих явлений основано на представлениях Квинке (1861 г.) о существовании так называемого двойного электрического слоя на фазовой границе между жидкостью п твердой стенкой. В самом деле, если жидкость, находящаяся непосредственно у стенки капилляра, содержит избыток электрического заряда, компенсированный соответствующим избытком противоположного заряда на стенке (рис. 35), то при наложении электрического поля, направленного по оси капилляра, возникнет сила, стремящаяся переместить заряды в жидкости, а вместе с ними и саму жидкость в капилляре относительно его стенки. В результате мы имеем электроосмос. Напротив, если, создав разность давлений на обеих сторонах (концах) капилляра, мы вызовем в нем течение жидкости, то это приведет к перемещению заряда жидкости вдоль оси капилляра. Появится так называемый конвективный электрический ток и соответствующее электрическое поле — потенциал течения. Наличие зарядов на поверхности коллоидных частиц вызывает, как и в случае ионов, их перемещение относительно жидкой фазы в электрическом поле, т. е. электрофорез. И наконец, при седиментации заряженных частиц их заряд переносится в направлении оседания, в результате чего появляются конвективный ток осаждения и соответствующее электрическое поле — седиментационный потенциал. [c.134]