Анализ результатов седиментационных измерений

Седиментация. Седиментационный анализ. В грубодисперсных системах с частицами, плотность которых значительно больше плотности среды, частицы оседают под действием силы тяжести намного быстрее, чем они смещаются в результате броуновского движения. Оседание частиц в поле тяготения, называемое седиментацией, используется для определения их размеров, фракционирования систем и для других целей. Скорость движения частиц рассчитывается из равенства силы тяжести с поправкой на силу. Архимеда и силы вязкого сопротивления среды, находимой по формуле Стокса /=6 пг гю. Наиболее точный вариант седи-ментационного анализа — гравиметрический. Основной прибор, применяемый в этом методе,— весы, к которым подвешивается погружаемая в жидкость легкая чашечка. Кроме весовых седиментометров, существуют устройства, основанные на измерении гидростатического давления столба суспензии. Прибор для таких измерений был предложен Г. Вигнером. Более детально описание седиментометров и техники проведения седиментометрического анализа можно найти в руководствах по лабораторным работам. [c.148]

В седиментационном анализе можно проводить два типа экспериментов. При анализе методом скоростной седиментации проводят определения скорости оседания и диффузии частиц при бioльшиx скоростях вращения ротора, тогда как при анализе методом седиментационного равновесия выжидают установления равновесия между процессами седиментации и диффузии в процессе центрифугирования при меньших скоростях вращения ротора. Теоретически неоднородность распределения по молекулярным весам в образце можно охарактеризовать с помощью обоих указанных методов, получая методом скоростной седиментации распределение по коэффициентам седиментации, а методом седиментационного равновесия — распределение по молекулярным весам. Распределение по молекулярным весам легче интерпретировать хими-ку-полимерщику, не имеющему специальной подготовки. Было показано, что детализированный характер распределения по коэффициентам седиментации можно получить методом скоростной седиментации в отсутствие дополнительных предположений о форме кривой распределения. Такие дополнительные предположения, как правило, необходимы при анализе методом седиментационного равновесия. Скоростное ультрацентрифугирование приобрело, следовательно, наиболее широкое распространение при исследовании неоднородности распределения но молекулярным весам полученные этим методом данные обычно комбинируют с результатами других измерений, преобразуя кривую распределения по коэффициентам седиментации в кривую распределения по мол екулярным весам, в ряде случаев более подходящую для целей исследования. Метод седиментационного равновесия применяется в основном в качестве способа определения абсолютных величин средних молекулярных весов, но применение этого метода для растворов в смешанных растворителях ультрацентрифугирование в градиенте плотности), как недавно было показано, позволяет оценить распределение полимера по плотности. [c.216]

В промьшшейной практике дисперсность нефтяных эмульсий изменяется в широких пределах и зависит от условий их получения. Экспериментально степени дисперсности эмульсий обычно определяют микроскопическими или седиментащюнным методом. Мы считаем микроскопический метод менее точным, так как измерение происходит на очень малых участках, ограниченных полем видимости микроскопа. Кроме того, при микроскопическом анализе эмульсии нельзя избежать ошибок, обусловленных испарением жидкости в тонком слое, а также деформацией частиц покровным стеклом. Более точные результаты степени дисперсности можно получить при анализе эмульсии седиментационным методом, разработанным Н. А. <№гуровским и основанным на измерении скорости оседания (или всплывания) диспергированных частиц, зависящей от их величины. [c.20]

Анализ результатов седиментационных измерений [c.235]

Наиболее доступным способом определения спектра размеров частиц и доли частиц каждого размера в образце дисперсного материала является его седиментационный анализ. Как уже отмечалось, он основан на зависимости (3.8.5) скорости оседания частиц в их взвеси (суспензии) от размера частиц. Он включает в себя собственно измерение, в котором с помощью торсионных весов (рис. 3.59) регистрируется зависимость массы осадка, образующегося в сосуде с суспензией, от времени, и математическую обработку этой зависимости. Обработка результатов измерения проводится обычно графическим методом. Для этого строится седимента-ционная кривая — график зависимости массы осадка от времени (рис. 3.60). Желательно, чтобы он имел четко выраженный горизонтальный участок в конце графика. Его наличие свидетельствует о том, что все частицы анализируемого образца осели. Тогда ордината горизонтального участка представляет суммарную массу частиц всех размеров. Другое важное требование к виду седиментационной кривой — ее выпуклость на всем протяжении. Иначе говоря, наклон графика максимален в его начале и далее может только уменьшаться или оставаться неизменным на некотором интервале времени. Наличие вогнутости на такой зависимости означает, что в суспензии идет процесс коагуляции (см. подраздел 3.13.4) и результаты измерений непригодны для целей седиментационного анализа. [c.644]

Равновесное центрифугирование — чрезвычайно эффективный метод, но проведение измерений занимает очень много времени. Даже при небольшой высоте столба жидкости для установления равновесного распределения вещества с мол. массой 5(Х) (XX) требуется день или два, а для вещества с мол. массой 50 (XX) — несколько часов. Многие исследователи предпочитают пользоваться результатами анализа низкоскоростных седиментационных измерений, не дожидаясь установления равновесия. Такого рода данные представлены на рис. 11.18 в промежуточные моменты времени. В 1947 г. Арчибальд, который много лет занимался поисками решений уравнения Ламма, заметил, что в области мениска и у дна ячейки уравнение потока имеет тривиальное решение для любого момента времени в течение всего седиментационного опыта. У мениска и на дне ячейки У2 должен быть равен нулю, потому что через эти поверхности не может происходить переноса вещества. Данный эффект не представляет интереса при больших скоростях ротора, так как в этом случае у мениска вообще не оказывается вещества, а на дне образуется плотный осадок. При малых скоростях, однако, приравняв нулю выражение для 2 [уравнение (11.4)], имеем [c.259]

Разработаны аналитические способы обработки результатов седиментационного анализа в поле гравитационных сил с экстраполяцией на тонкодисперсные фракции [21, 22], которые дают хорошее совпадение с результатами прямых методов измерения [c.153]

Седиментационные методы основаны на измерении скорости оседания частиц, которая подчиняется закону Стокса. Для несферических частиц определяется так называемый средний гидродинамический радиус. По результатам седиментационных методов анализа строят кривые скорости оседания частиц пигмента и путем их обработки (графической или аналитической) получают кривые распределения частиц пигмента. [c.31]

Используя данные, полученные с помощью трех различных методов, можно оценить вес вирусной частицы. Из величины радиуса инерции, определенной по светорассеянию, и данных электронной микроскопии следует, что частица вируса ВТМ представляет собой стержень длиной 3000 А. Рентгеноструктурный анализ показывает, что на каждые 69 А длины приходится 49 белковых субъединиц. Таким образом, всего в вирусе 49-3000/69 = 2130 белковых субъединиц. Молекулярный вес этих частиц, определенный по данным об их аминокислотном составе, составляет 17 420. Отсюда для молекулярного веса белка вируса получается величина 2130 17 420 = 37,2 10 . Поскольку вирус на 5% состоит из РНК, вес всей частицы равен 37,2 10 /0,95 = = 39- 10 . Этот результат находится в хорошем согласии со значениями молекулярного веса, полученными путем измерения светорассеяния, седиментации и диффузии, а также с помощью метода седиментационного равновесия. [c.362]

В. Результаты сканирования , несущие основную информацию о седиментационном эксперименте, допускают цифровое преобразование и, следовательно, прямой расчет результатов. Возникающие при этом возможности обсуждаются Тротманом [19]. Следует иметь в виду, что экономия времени, которую даст оперативная машинная обработка измерений, будет весьма невелика, если ограничиваться только обычными традиционными экспериментами. Многие исследователи уже давно успешно пользуются вычислительной техникой и охотно прибегают к обработке данных на ЭВМ. Преимущества сочетания ультрацентрифуги с вычислительной машиной проявятся в полной мере лишь после дальнейшего развития теоретического анализа седиментирующих систем. Тогда не придется, например, отказываться от многообещающего метода седиментации с переменным ускорением, величина которого может задаваться вычислительным устройством в зависимости от состояния, достигнутого системой к данному моменту времени. [c.225]

Крайне интересны результаты измерения плотности частиц оксида железа (табл. 4.5), характеризующие степень их несовершенства. В соответствии с данными электронной микроскопии самыми плотными, а следовательно, наиболее сформировавшимися при 400 °С являются частицы нитратного оксида железа (5,04 г/см ). Далее в порядке уменьшения плотности следуют частицы оксалатного , карбонатного и карбонильного оксида железа. Та же тенденция в целом сохраняется и у порошков, полученных при 600 °С. Повышение температуры нагревания до 850 и 1000 °С приводит к дальнейшему уплотнению отдельных частиц. Максимальная плотность, близкая к рентгенографической, характерна для частиц сульфатного оксида, минимальную плотность имеют частицы карбонатного оксида, что обусловлено обнаруженным у них методом электронной микроскопии внутренней пористостью. Результаты измерений удельной поверхности и седиментационного анализа (см. табл. 4.5) в целом согласуются с данными электронной микроскопии и измерениями плотности. [c.233]

Для частиц неправильной формы результат измерения крупности обычно зависит от метода измерения. Например, результаты седиментационного и элютриационного анализов выражаются в виде диаметра Стокса /51, результаты ситового анализа — в виде ситового диаметра а, тогда как при наблюдении под микроскопом могут получиться цоверхностный или объемный диаметры, диаметры площади или периметра проекции, а также Мартина и Ферета. Метод гранулометрического анализа следует выбирать таким образом, чтобы определять размер частицы, наиболее важный для процесса, в котором она участвует. В тех случаях, когда различные виды технологического оборудования процесса критичны к различным измерениям частиц, как например шаровая мельница и гидроциклон в цикле измельчения, строгое соблюдение такого подхода может стать источником проблем. [c.23]

Применяемые в настоящее время оптические методы седиментационного анализа основаны на фотоколори-метрическом способе измерения количества оседающих частиц соответствующих размеров. При этом методе сравнивают яркость двух пучков света, один из которых проходит через эталонную кювету с чистым маслом, а второй — через кювету с анализируемым маслом. Измерения яркости проводят в кювете на определенном уровне в течение времени, соответствующего полному оседанию частиц. Фотоколориметрический способ применим в довольно узких пределах, так как при концентрации загрязнений менее 0,01% (масс.) погрешность метода возрастает ввиду малой оптической плотности суспензии, алри концентрации загрязнений свыше 0,1% (масс.) в анализируемом масле наблюдается явление коагуляции, искажающее результаты измерений. [c.30]

От предшествующих стадий обогащения зависит и дисперсность утяжелителей, лежащая в пределах 200—0,05 мк. Для ее характеристики необходима дифференцированная классификация путем сочетания ситового и седиментационного анализов. Кумулятивные кривые распределения частиц но размерам имеют вогнутый характер, что свидетельствует о преобладании тонких фракций. И. Д. Фридман и Б. Д. Ш еткина предложили оценивать дисперсность по удельной поверхности. Величина ее, однако, условна и зависит от того, какую удельную поверхность рассматривать — кинетическую (внешнюю) или статическую (полную), в которую входит поверхность пор, в том числе тупиковых. Условность этого показателя усугубляет отсутствие для тонких порошков прямых измерений. Результаты измерений поэтому существенно зависят от выбранного метода. Удельная поверхность криворожского гематита, измеренная Е. Д. Ш,еткиной путем просасывания воздуха на приборе Т-3, применяемом в цементной промышленности, составляет 0,324, по адсорбции метиленовой сини — 1,4, по теплотам смачивания — 7,20 м г. Эти расхождения объясняются особенностями строения частиц, [c.49]

Для того чтобы найти экспериментальное значение оптимальной плотности делительной жидкости, было измерено время осаждения частиц набухшего катионита КУ-2 и Са-форме (зернение 0,2 мм) и время всплывания частиц анионита АВ-17 в СЬформе (зернение 0,2 и 0,5 мм) в зависимости от плотности растворов смесей органических растворителей. Измерения проводили по методике, подобной применяемой в седиментационном анализе. Высота осаждения (всплывания) 10 см. Результаты опытов представлены в табл. 16 и на рис. 19. [c.103]

Ультрацентрифугирование давно уже считается классическим методом определения молекулярных весов полимеров, поскольку позволяет получить полную кривую распределения по молекулярным весам, а также различные средние величины молекулярных весов. Химики-полимерщики тем не менее довольно часто относятся скептически к полученным в ультрацентрифуге данным в связи с трудностями проведения экспериментов и сложными проблемами интерпретации результатов измерений при использовании неидеальных растворителей для полимеров. Последние достижения в конструировании ультрацентрифуг, развитие методики эксперимента и теоретических основ метода ультрацентрифугирования в значительной мере повысили интерес к этому методу. В настоящее время методы ультрацентрифугирования уже успешно применяют для относительно подробного исследования определенных полимерных систем. В данной главе рассмотрены главным образом те методы седиментационного анализа, которые оказываются полезными при определении степени неоднородности образцов полимеров. [c.216]

При использовании большинства седиментационных методов для обеспечения требуемой чувствительности измерений концентрация суспензии должна быть не менее 1—2%. Анализ высокодисперсных систем в таких концентрированных суспензиях обычно сопровождается коагуляцией частиц твердой фазы, что является причиной малой воспроизводимости результатов и позволяет применять указанные методы лишь для приближенной характеристики дисперсности. Вся многочисленная группа гравитационных седиментометров характеризуется большой длительностью определений и невозможностью анализа с их помощью порошков с частицами менее 2 мкм. Из этих методов наиболее прост арео-метрический, который, кроме того, выгодно отличается относительной быстротой определений. [c.222]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология