Дальнодействие поверхностных

Обратноосмотические мембраны отличаются от других типов мембран (ионно-обменных, непористых, ультрафильтрационных) невысокой плотностью поверхностного заряда, малыми размерами пор (г 20 30 А) и отрицательной адсорбцией растворенного вещества, связанной с дальнодействием поверхностных сил. Поэтому в первом приближении можно использовать для расчетов модель незаряженных пор. Ввиду малости размеров пор и неопределенности их геометрии целесообразным упрощением является введение средних скоростей течения жидкости в порах и//и (где т — пористость мембраны), средних коэффициентов диффузии растворенного вещества в поровом пространстве а, также осредненных по сечению пор значений концентрации С и потенциала взаимодействия молекул с поверхностью пор Ф = i//k7. Расчет осредненных значений и Ф применительно к различным моделям пористой структуры (цилиндрические и щелевые поры) сделан в работах [28—30]. [c.300]

В монографии впервые систематизированы и обобщены результаты исследований дальнодействующих поверхностных сил. Рассматривается их роль в равновесии и устойчивости коллоидных систем и тонких прослоек, в явлениях адгезии, полимолекулярной адсорбции и конденсации, в процессах массопереноса в пористых телах. Излагаются теории ионно-электростатической, молекулярной, структурной, адсорбционной и электронной составляющих расклинивающего давления тонких прослоек. [c.2]

Представляя на суд читателей первую попытку систематизации и обобщения результатов исследований дальнодействующих поверхностных сил, авторы с благодарностью воспримут критические замечания и пожелания, которые будут учтены в дальнейшем. [c.6]

Рис. IV.21. Схема модифицированной установки для прямых измерений дальнодействующих поверхностных сил в жидких средах

Итак, несмотря на малый радиус действия молекулярных сил между двумя частицами, роль этих сил возрастает, когда во взаимодействие вступают конденсированные тела. Теоретические расчеты и прямые эксперименты, подтвердившие наличие значительных межмолекулярных сил, сравнительно медленно убывающих с расстоянием, играют огромную роль в понимании механизма многих поверхностных явлений, в том числе и адгезии. Имеются многочисленные свидетельства того, что молекулярное поле твердой поверхности не ограничивается расстоянием в несколько ангстремов, а простирается значительно дальше. Поэтому есть все основания говорить о трехмерных аспектах поверхностных явлений [331, о влиянии твердой поверхности на структуру и свойства прилегающих слоев второй фазы и других проявлениях пристенного эффекта , вызванного дальнодействием поверхностных молекулярных сил. Дальнодействующие эффекты обусловливают влияние поверхности твердого тела на структуру прилегающего слоя жидкости, наблюдаются в коллоидных системах, при адсорбции, катализе, росте кристаллов и явлении граничного трения [29, 34—41]. Несомненно, немалую роль эти эффекты играют и при адгезии. В гл. И будет подробно рассмотрен вопрос о влиянии твердой поверхности на структуру и свойства прилегающих слоев. Здесь мы ограничимся некоторыми примерами, наиболее ярко иллюстрирующими эффекты дальнодействия, и отметим, что в случае полимерных адгезивов и покрытий они проявляются особенно четко благодаря особенностям структуры этих материалов — наличию крупных надмолекулярных образований. [c.19]

Особенности граничных слоев резче проявляются при низкой температуре, что согласуется с данными рис. VII.1 и VII.5. В промерзающих телах дальнодействие поверхностных сил приводит к тому, что между льдом и твердой поверхностью остаются незамерзающие жидкие прослойки, толщина которых резко нарастает при приближении к температуре плавления объемной воды Гц. Ясно, чю эти незамерзающие прослойки должны иметь структуру, отличную от объемной воды, что, собственно, и препятствует их переходу в лед, с которым они находятся в непосре 1 ственном контакте. [c.200]

Развитые этими коллективами ученых методы прямых измерений дальнодействующих поверхностных сил позволили выделить структурные силы на фоне одновременно действующих в прослойке молекулярных (Пт) и электростатических (Пе) сил. Изотерма структурных сил Пз К) рассчи- о тывается по разности между экспериментальными значениями расклинивающего давления П ъ) и теоретически рассчитанными изотермами П , (к) и П К). Структурные силы обнаруживаются обычно при А 70 — 80 А, когда в силу их более резкого экспоненциального роста при утончении прослойки они начинают давать все более заметный вклад в суммарную изотерму П (А). [c.237]

Процесс флокуляции зависит от дальнодействующих поверхностных сил. Поэтому для устойчивости к флокуляции необходимо, чтобы силы отталкивания, обусловленные перекрытием диффузных двойных слоев частиц, превышали на определенном [c.11]

Наглядное проявление дальнодействия поверхностных сил наблюдается в опытах по избирательной кристаллизации некоторых веществ на твердых поверхностях, покрытых пленками инертных материалов. Как известно, за счет избирательной кристаллизации декорирующих веществ на активных центрах поверхности удается оценить распределение поверхностных сил [42—44]. Оказалось, что эпитаксиальное нарастание декорирующего вещества, например сернистого свинца, на поверхности свежерасще-пленных пластинок слюды происходит также и тогда, когда [c.19]

Прочность адгезионных соединений и механизм их разрушения являются частью общей проблемы прочности и разрушения твердых тел. Однако некоторые аспекты адгезионной прочности требуют специальных исследований, например механические свойства модифицированных слоев полимеров. Ориентирующее влияние твердой поверхности, эффект дальнодействия поверхностных сил приводит к образованию в зоне контакта полимера с твердой поверхностью слоев, отличающихся по структуре и механическим свойствам от основной массы полимера и оказывающих большое влияние на адгезионную прочность. [c.386]

Предпосылка подобных явлений состоит в дальнодействии поверхностных сил [7], обусловливающем в зависимости от расстояния до границы раздела фаз градиентный характер изменения ряда фундаментальных физических характеристик [c.8]

По современным представлениям, поле поверхностных сил грани кристалла действительно существует на расстояниях, превышающих размеры молекул. По мнению Брэдли [19], изучавшего кристаллизацию йодистого аммония на плоскости скола слюды, покрытой органическими пленками различной толщины, дальнодействие поверхностных сил достигает нескольких сот ангстрем. По утверждению автора [19], условия эксперимента исключали наличие трещин и пор в этих пленках. Ориентированная кристаллизация осадка наблюдалась им на промежуточ- [c.9]

Для малых частиц, в том числе и для большинства микробиологических объектов, наряду с контактной возможна и бесконтактная флотация, при которой частица закрепляется без образования периметра смачивания (микрофлотация) [34]. В этом случае процесс формирования агрегата пузырек—смачивающая пленка—частица целесообразно рассматривать на основе учения о дальнодействующих поверхностных силах (см. раздел 1.2). Элементарный акт микрофлотации можно представить как разновидность процесса гетерокоагуляции, т. е. коагуляции частиц различной природы, для которого справедливы основные положения теории гетерокоагуляции [1, 2]. С этих позиций микрофлотация происходит за счет образования потенциальной энергетической ямы, обусловленной либо различием потенциалов поверхности частицы и пузырька, даже если они одноименно заряжены, либо силами структурного притяжения. [c.29]

Межмолекулярное взаимодействие анизометричных коллоидных частиц рассмотрено в работе [240], а взаимодействие параллельно расположенных цилиндров в исследованиях [241, 242]. Общие количественные закономерности кинетики коагуляции сферических и не сферических частиц с учетом дальнодействия поверхностных сил установлены Бусом [243]. [c.47]

Если принять, что минерал с удельной поверхностью 0,5 м /г смачивается полностью, то дальнодействие поверхностных сил исследуемого минерала на смачивающие пленки воды заметно на весьма больших расстояниях. Так, для кальцита при удалении на 10 —10 условных монослоев воды время корреляции больше времени корреляции для воды в объеме (10 сек) примерно на три порядка. При увеличении толщины пленки на поверхности минералов подвижность молекул воды резко возрастает, а время корреляции уменьшается. Полученные данные согласуются с результатами исследований, проведенных импульсными методами на коллоидных растворах [10], а также с помощью электронномикроскопических методов химического декорирования [111. [c.272]

Наиболее резкий скачок температуры замерзания воды в изученных глинах отмечается при переходе давлений от 150 до 500 кГ/см . При таких же нагрузках Котова [18], изучавшая эти же глины, фиксировала наиболее резкое падение минерализации отжатых вод. Как видно из табл. 3, толщина водных пленок при влагосодержаниях, соответствующих указанным нагрузкам, составляет многие десятки ангстрем. Поэтому можно считать, что дальнодействие поверхностных сил, способное изменить температуру замерзания воды, проявляется в изученных системах глина — вода на расстояниях не менее 70—80 А. Близкие величины дальнодействия для системы суглинок — вода приводятся по данным Я]МР в работе [31. [c.274]

Развитые этими коллективами ученых методы прямых измерений дальнодействующих поверхностных сил позволили выделить структурные силы на фоне одновременно действующих в прослойке молекулярных (Пщ) и электростатических (Пе) сил. Изотерма структурных сил Пз К) рассчитывается по разности между экспе- [c.237]

Одним из следствий образования переходной зоны между объемной жидкостью и плоской равновесной пленкой является существование линейного натяжения х. Оно является аналогом поверхностного натяжения о, связанного с существованием переходной зоны между находящимися в равновесии жидкостью и ее паром. Отличие состоит в том, что значения а определяются в основном короткодействующими силами межмолекулярной связи, а значения х — дальнодействующими поверхностными силами, ответственными за образование переходной зоны между мениском и пленкой. [c.372]

В книге обсуждается роль поверхностных сил не только в статике, но и в кинетике. На основе неравновесной термодинамики проводится рассмотрение процессов переноса в тонкопористых телах и тонких пленках жидкостей. В таких системах дальнодействие поверхностных сил приводит к появлению новых кинетических эффектов, таких, например, как капиллярный осмос, обратный осмос и диффу-зиофорез, лежащих в основе ряда технологических процессов. Особенности течения жидкостей в тонких порах и пленках важны для понимания закономерностей фильтрации, капиллярной пропитки и диффузионного извлечения, сушки и многих других массообменных процессов. Совместный анализ процессов тепло- и массопереноса позволил развить теорию термоосмоса, а также теорию термокристаллизационного течения незамерзающих прослоек и пленок воды в промерзших пористых телах. Эта теория дала объяснение известных явлений морозного пучения грунтов и разрушения пористых тел при промораживании. [c.5]

После первых измерений, выполненых Дерягиным и Абрикосовой [6, 7, 19], были предприняты дальнейшие попытки прямых измерений молекулярных сил между различными модельными телами, которые также дали подтверждение правильности макроскопической теории и расчетов сил, основанных на спектральных характеристиках взаимодействующих тел. Обзор современных методов измерений дальнодействующих поверхностных сил между модельными телами сделан в работе [72]. [c.96]

Для жидкостей типа монозамещенных бензола может, по-видимо-му, существовать только метастабильное жидкокристаллическое состояние, стабилизированное полем поверхностных сил. Такая возможность иллюстрируется рис. VII.16, где штриховой прямой данО значение AFms (см. рис. VII.15), отвечающее области метастабильности. Сплошная кривая изображает зависимость от расстояния до твердой лиофильной подложки свободной знергии слоя жидкости, Afj, обусловленной дальнодействием поверхностных сил. Значение-fes определяет при этом такое расстояние от подложки, где AFms + + AF, = 0. Тогда при А < fes суммарная свободная энергия отрицательна и граничная жидкокристаллическая фаза будет устойчива. [c.211]

Высокие потенциальные барьеры, обусловленные действием электростатических и структурных сил, объясняют также установленный во многих опытах факт неслипания поверхностей кварца в воде и водных растворах даже при действии значительных сил прижима [175, 221]. Разумеется, это будет иметь место до тех пор, пока поверхность кварца остается еще достаточно гидрофильной. Неслипание гидрофильных поверхностей может указывать на отсутствие ближней потенциальной ямы. Действительно, если использовать для структурной составляющей уравнение (VII.19) с параметрами и 1а, найденными Пэшли [157], то окажется, что в области к < 1,5 нм значения П превышают значения П - Однако количественные оценки здесь не надежны из-за ограниченной применимости в этой области расстояний континуальной теории поверхностных сил. В отличие от этого в области дальней потенциальной ямы (А = 30—60 А) расчеты всех составляющих дальнодействующих поверхностных сил могут быть выполнены достаточно надежно. [c.248]

Наибольший успех теории дальнодействующих поверхностных ил электростатической и молекулярной природы связан с тем обстоятельством, что на ее основе оказалось возможным количественно объяснить устойчивость лиофобных коллоидов и роль электролитов в их дестабилизации. Лиофобные золи — зто коллоиды, частицы которых относительно слабо взаимодействуют с молекулами дисперсионной среды. Их взаимодействие поэтому может быть сведено к силам электростатического отталкивания, возникающим при перекрытии ионных атмосфер, и силам дисперсионного взаимодействия. Это было предположено уже в статье Кальмана и Вильштетера [1] и положено в основу теории медленной коагуляции слабо заряженных и высокодисперсных коллоидов одного из авторов [2, 3] данной монографии. Практически нулевая скорость коагуляции обеспечивает лгрегативную устойчивость дисперсной системы, т. е. устойчивость ло отношению к процессам агрегирования. [c.259]

В основу теории ДЛФО было положено предположение, что в силу термодинамической неустойчивости лиофобных золей их агрегатив-ная устойчивость может иметь лишь кинетический характер, а устойчивое состояние следует трактовать как замороженное состояние с практически нулевой скоростью коагуляции. Причиной такой устойчивости является то, что в коллоидных растворах в отличие от обычных молекулярных или истинных растворов дальнодействующие поверхностные силы способны при определенных условиях создавать достаточно высокий потенциальный барьер, резко уменьшающий вероятность сближения частиц или даже практически целикомисклю-чающий зту возможность. Поэтому важнейшее место в решении задачи об устойчивости любого либфобного золя теория ДЛФО отводит анализу силовых и потенциальных кривых получаемых суперпозицией электростатического отталкивания и молекулярного притяжения. [c.260]

Поле дальнодействующих поверхностных сил йзменяет состав и свойства жидкостей вблизи поверхностей раздела. Ясно, что эти изменения должны в той или иной мере влиять на протекающие здесь процессы массопереноса. К числу наиболее известных процессов переноса, обусловленных зарядом поверхностей,- относятся электрокинетические явления. Они не включены в эту главу в связи с тем, что составили содержание трех недавно вышедших монографий [1 —3]. Начнем дальнейшее изложение с менее известных явлений — капиллярного осмоса и диффузиофореза, впервые рассмотренных Дерягиным с сотр. [4]. Затем будут обсуждены явления фильтрации жидкостей в тонких порах и течение смачивающих пленок. В заключение этой главы обсуждается природа термоосмотического и термокристаллизационного течения жидкостей. [c.289]

Применение для описания распределения концентрации вблизи одиночных поверхностей и в тонких порах уравнений (Х.13) и (Х.29) оправдано тем, что расчеты капиллярного осмоса включают лишь подвижную часть адсорбционного слоя. Для этой (диффузной) части, находящейся в поле дальнодействующих поверхностных сил, теория дисперсионных сил может быть применена в достаточной мере корректно. Как известно, на адсорбцию первого слоя молекул заметным образом влияют также и короткодействующие силы, свя-ванные с перекрытием электронных оболочек и не включенные в 1акроскопическую теорию дисперсионных сил. Расчеты течения жидкости обычно предполагают неподвижность первого слоя молекул, что составляет физическую основу известного в гидродинамике граничного условия — условия прилипания. Исключение составляет лишь случай лиофобных поверхностей, когда становится возможным проскальзывание [19—23]. В тонких порах (шириной менее [c.298]

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]

Применяя подобные экранирующие пленки, удалось сделать заключение, что дальнодействие поверхностных сил имеет сложный характер. Для одних локальных центров эффект дальнодействия достигал 1000—1500 А, для других он был значительно выше [43, 44]. Часто среда, через которую осуществляется дальнодействие, не оказывает специфического влияния [43]. Однако, если в качестве сред используются полярные жидкости, может наблюдаться их специфическое влияние за счет так называемого эстафетного механизма [43, 46] влияние иоверхноети твердых тел может распространяться в глубь жидкой фазы на расстояния около 10 мкм. [c.20]

Предположение о дальнодействии поверхностных сил притяжения в процессах адгезии микрообьектов к твердой поверхности и образования тактоидов и гелей впервые было сделано Бузагом [82] и поддержано Фрейндлихом [64]. Кальман и Вильштеттер [164] высказали гипотезу об аддитивности элементарных взаимодействий между всеми парами молекул (атомов) двух конденсированных фаз, разделенных узким плоскопараллельным зазором. Произведенные Де Бё-ром [165] на основе этой гипотезы расчеты показали, что результирующая сила молекулярного притяжения на единицу площади поверхности равна [c.30]

Изучение броуновского движения коллбидных частиц, йрилиц-ших к макроповерхности, привело Бузага [15, 82] к выводу о проявлении в этом случае дальнодействия поверхностных сил. В работе [79] приводится следующее описание поведения вблизи поверхности стекла частиц серы, сульфата бария и других, находящихся в воде. При отсутствии заряда или при малой его величине сравнительно крупные частицы (2—5 мкм) довольно быстро осаждаются на поверхности. Но при достаточной величине заряда частицы, приближаясь к предметному стеклу, начинают двигаться в горизонтальной плоскости. Через некоторое время движение постепенно прекращается, и частицы осаждаются на стекло. Такое длительное броуновское движение частиц на некотором расстоянии от поверхности с последующим осаждением на ней наблюдается как у предметного стекла, так иногда и у покровного. В последнем случае силы притяжения или адгезии действуют обратно направлению сил тяжести. Указанные процессы автор работы [79] рассматривает как элементарные акты взаимодействия микрообъекта с макроповерхностью дальней агрегации, синерезиса-и коагуляции. [c.64]

В то же время не отмечено прямой зависимости между температурой замерзания воды и концентрацией в ней растворенных компонентов. Как известно [14, 181, минерализация от/катых вод тем ниже, чем больше нагрузка, при которой они удалялись из системы. Это еще раз указывает на то, что изменения температуры замерзания воды в изученных системах определяются дальнодействием поверхностных сил, а не ее солевым составом. [c.275]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология