Дисперсные системы, методы разрушения

В природе происходит непрерывный процесс разрушения горных пород, приводящий в ряде случаев к образованию дисперсной системы таким путем в результате выветривания полевых шпатов образовалась повсеместно распространенная глина, В технике методом диспергирования пользуются для получения тонкодисперсных порошков серы, идущей на приготовление лекарств, а также для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений минеральных красок графита, применяемого против образования накипи в паровых котлах, и т. д. Для приготовления высокодисперсных порошков технике применяются специальные машины, так называемые коллоидные мельницы. [c.168]

Таким образом, физико-механические свойства всех систем, начиная от высокомолекулярных веществ и их растворов и кончая структурированными дисперсными системами, могут в принципе исследоваться общими методами реологии (реологией называется общее учение о деформации и течении). Такие исследования имеют преимущество перед простыми измерениями аномальной или структурной вязкости неньютоновских жидкостей (рис. 96), потому что структурная вязкость зависит от условий измерения, тогда как реологические константы характеризуют материал независимо от размеров прибора или режима течения. Образование или разрушение различного рода структур или пространственных сеток частиц или молекул с различной прочностью связей и жесткостью структурных элементов играет исключительную роль в дисперсных и полимерных системах и во многих отношениях определяет их техническое использование. Поэтому изучение процессов деформации, их кинетики, частотной зависимости, предельных напряжений и др. имеет большое научное и техническое значение. Установление релаксационного механизма деформации и объективных методов характеристики процессов деформации является существенным успехом коллоидной химии, во многом обусловленном работами советских ученых — Кобеко, Александрова, Каргина, Слонимского, Ребиндера, Соколова, Догадкина и др. [c.251]

В заключение следует сказать несколько слов о разрушении эмульсий. К расслоению системы приводит часто механическое воздействие. Используют методы вытеснения эмульгатора веществом, обладающим большей поверхностной активностью, но меньшей способностью к образованию структурированных слоев, а также все способы, применяемые для коагуляции — увеличение концентрации электролита, дегидратация, вымораживание, электрофоретическое выделение дисперсной фазы. Задача разрушения эмульсий приобретает в настоящее время особую важность в связи с проблемой очистки сточных вод. [c.291]

Эта группа методов объединяет прежде всего механические способы, в которых преодоление межмолекулярных сил и накопление свободной поверхностной энергии в процессе диспергирования происходит за счет внешней механической работы над системой. В результате твердые тела раздавливаются, истираются, дробятся или расщепляются, причем характерно это не только для лабораторных или промышленных условий, но и для процессов диспергирования, происходящих в природе. В последних дисперсные системы образуются в результате дробления и истирания твердых пород под действием сил прибоя в приливно-отливных явлениях при разрушении и истирании подлежащих пород ледниками и водами в процессах выветривания и выщелачивания (где присоединяется и химическое воздействие), а также в результате раскалывания по трещинам при замерзании воды. [c.20]

Такой подход к рассматриваемым системам предопределяет и основу методов их исследования, предусматривающих прежде всего изучение закономерностей образования и разрушения пространственных структур в условиях внешних механических воздействий на дисперсные системы. [c.12]

Глава XIV. Структурно-механические свойства дисперсных систем XIV. . Структурированные системы. Цели и методы их исследования Х1У.2. Вязкость и упругопластические свойства дисперсных систем Х1У.З. Образование и разрушение структурированных систем [c.5]

Речь идет о регулировании поверхностной энергии (а значит, и энергии взаимодействия дисперсных фаз), в частности, с помощью поверхностно-активных веществ различной химической природы и строения, а также электролитов. Для изыскания методов регулирования существенное значение приобретает установление закономерностей влияния на свойства дисперсных систем химических факторов в сочетании с одновременным воздействием механических (вибрационных), ультразвуковых, электрических и других полей. Это объясняется тем, что большинство реальных химико-технологических процессов осуществляется в динамических условиях. Поэтому решение проблемы управления технологическими процессами с участием дисперсных систем требует анализа поверхностных явлений и прежде всего контактных взаимодействий между дисперсными фазами, а значит, процессов образования и разрушения дисперсных структур в условиях динамических воздействий на системы. Специфика нового подхода к проблемам технологии дисперсных систем и материалов состоит в следующем. Реализация высоких значений дисперсности и концентрации твердых фаз в жидкой и газовой средах как весьма эффективного пути интенсификации гетерогенных процессов и повышения качества дисперсных материалов связана с необходимостью разрешения коренного противоречия современной технологии. Суть этого противоречия заключается в том, что по мере увеличения дисперсности и концентрации твердых фаз (и именно вследствие этого) резко возрастают вязкость и прочность структур, самопроизвольно возникающих в дисперсных системах. [c.9]

Для установления механизма течения и разрушения структуры в дисперсных системах при различной концентрации дисперсной фазы в жидкой среде наряду с теоретическим анализом (см. гл. I и II) и применением методов экспериментальной реологии [15] представляется существенно важным использовать методы, позволяющие непосредственно наблюдать процесс разрушения и образования микроструктур в сдвиговом потоке. Необходимость таких методов обусловлена тем, что при изучении реологических свойств методами инструментальной реологии, по существу, нельзя строго объяснить характер зависимости [c.123]

Таким образом, на основе теоретического анализа реологической кривой структурированной дисперсной системы в сочетании с экспериментальными методами инструментальной реологии и визуального изучения процесса разрушения можно схематически представить последовательные стадии разрушения структуры (рис. IV.4). [c.129]

Этот метод не дает надежных результатов только в случае очень концентрированных устойчивых эмульсий, в которых образуются сложные системы двух типов эмульсий, или же при наложении сильного электрического поля, которое может разрушить (пробить) очень тонкие пленки непроводящей фазы, разделяющей проводящую дисперсную фазу (это явление используется для разрушения эмульсии воды в нефти). Кондуктометрический метод очень удобен для контроля процесса обращения эмульсии. [c.243]

Как говорилось выше, степень дисперсности внутренней фазы обусловливает свойства сточной жидкости как многофазной системы, предопределяющие выбор метода очистки или отделения внутренней фазы (загрязнения) от дисперсионной среды — воды. Однако поскольку основная задача очистки состоит в ликвидации вредных свойств сточной жидкости, под очисткой можно подразумевать и разрушение внутренней фазы или перевод ее в другие, уже безвредные соединения. [c.50]

Классический метод определения тиксотропии с помощью петель гистерезиса (см. рис. 5.3) основан па построении двух реологических кривых, из которых восходящая ветвь 1 петли описывает тиксотропное разрушение при нарастающих напряжениях сдвига Р, а нисходящая ветвь 2 характеризует состояние равновесия, в которое коагуляционная структура приходит по мере снятия напряжения сдвига [39]. Тиксотропия измеряется площадью, образуемой обеими ветвями петли [40]. Иногда пользуются двумя нисходящими кривыми, полученными при разных уровнях тиксотропного состояния системы. Изучению тиксотропных дисперсных систем, главным образом полиграфических и масляных красок, посвящены работы [39—43]. [c.151]

Таким образом, калориметрически возможно выделить составляющие адгезионной прочности, связанные с собственно межфазной адгезией. Если методы, основанные на механическом разрушении адгезионного соединения, могут быть с успехом применены для изучения адгезии клеев и покрытий, то полностью исключается их использование для оценки адгезионного взаимодействия между дисперсным наполнителем и матрицей. Возможность подхода к решению этой проблемы заложена в определении момента нарушения сплошности образца при его деформировании. Этот подход базируется на концепции адгезионно-когезионного разрушения и представлениях о слабых граничных слоях и учитывает чрезвычайную трудность оценки истинного характера разрушения адгезионной связи в системах с дисперсным минеральным наполнителем. [c.74]

Разработан ряд различных физических методов, позволяющих оценить момент начала нарушения сплошности образца [5], основанных не только на виде зависимости о = /(е), но и на изменении объема при деформации, оценке затухания ультразвуковых волн при деформации образца, расчете передаточных функций ультразвуковых колебаний и пр. Однако незнание механизма разрушения (адгезионный, когезионный или смешанный), неодновременность разрушения всех адгезионных связей по сечению образца в момент нарушения сплошности, ограничивает возможность расчета собственно адгезионной прочности связи частиц наполнителя со связующим (не говоря уже о незнании распределения напряжений на частице, которое приводит к неодновременному отрыву связующего от частиц в разных точках ее поверхности). Несмотря на это, предложенные методы являются единственно пригодными для оценки адгезионной прочности в системах, наполненных дисперсными наполнителями. [c.75]

Таким образом, сочетание методов определения силы и энергии взаимодействия в контактах между частицами в динамических условиях энергетических характеристик процесса перехода от трехфазных к двухфазным системам и кинетики изменения реологических свойств дисперсных систем позволяет рассмотреть закономерность этого процесса как процесса образования и разрушения дисперсных структур. [c.161]

Регулирование С. Необходимое условие регулирования С. в концентрир. дисперсных системах-достижение высокой степени однородности системы, к-рое происходит при полном изотроотом (предельном) разрушении исходной объемной структуры. Методы, используемые для этой цели, основаны на оптим. сочетании добавок ПАВ (или электролитов) с мех. воздействием (реже-с тепловым, электрич. и др. воздействием). При этом может происходить изменение св-в пов-сги частиц, энергии межчастичных взанмод. и разрушение структуры, к рое сопровождается понижением эффективной вязкости и ростом текучести. Предельному разрушению структуры отвечает истинная макс. текучесть. [c.447]

Часть 1 знакомит вас с дисперсными системами, являющимися основными объектами, изучаемыми коллоидной химией, и их основной особенностью — наличием большой межфазной поверхности и, как следствие, избытка поверхностной энергии. В главах 2-5 подробно рассмотрены различные виды адсорбции — самощюизвольных процессов в поверхностном слое. Этот материал важен не только вследствие большого практического значения адсорбционных процессов, но и для понимания вопросов устойчивости дисперсных систем, методов их пол5гчения и разрушения. В конце первой части описаны такие самопроизвольные поверхностные явления, как смачивание и адгезия, играющие важную роль в различных областях человеческой деятельности. [c.3]

Тиксотропию суппозиторных основ и масс устанавливают методом непрерывного, все возрастающего разрушения структуры, как функции напряжения сдвига. Определение проводят путем увеличения числа оборотов внутреннего цилиндра прибора с 0,05 до 25,128 рад/с, достигая постоянного напряжения сдвига при максимальном числе оборотов и последующего уменьшения скорости вращения цилиндра. При переходе от малых нафузок к большим и от больших к малым получают восходящие и нисходящие кривые течения (петли гистерезиса). Наличие петель гистерезиса указывает, что дисперсные системы обладают тиксот- [c.428]

Механические методы разрушения аэрозолей сводятся к их фильтрации через специальные фильтры, изготовленные из войлока, бумаги или пористых материалов. При этом частицы дисперсной фазы остаются на фильтре, а через фильтр проходят частицы дисперсионной среды — воздуха. Аэрозоли как положительные системы применяются в сельском хозяйстве при окуривании садов, при использовании инсектицидов в виде туманов и пылей, при искусственном дождевании облаков в промышленности при пневматическом методе окраски, лакирования, металлизации, при распылении жидкого топлива и в других случаях. [c.357]

Физико-химические методы очистки коллектора основаны на способности некоторых химических реагентов или их композиций снижать реологические свойства тиксотропной дисперсной системы, попавшей в поровое пространство коллектора. Основное направление по разрушению глинистой корки и полимерсодержащих образований в коллекторе заключается в создании сильно кислой среды в зоне кольматации. [c.484]

Следствием тиксотропного гистерезиса является наличие двух пределов текучести — статического Р у и динамического Рка- Первый можно определить экстраполяцией до е = О прямолинейного участка реологической кривой дисперсной системы, не подвергавшейся ранее деформации сдвига. Второй — Ркг определяется путем отсечения на оси абсцисс прямолинейным участком, экстраполированным до е = О реологической кривой, полученной при снижении скорости сдвига [41]. Ребиндер и его школа характеризуют тиксо-тропию количественно по наблюдениям за восстановлением структуры системы после полного предварительного разрушения, т. е. по кинетике нарастания предельного напряжения сдвига Наиболее удобен для этой цели метод погружения конуса, применяющийся при изучении вязких, консистентных дисперсных систем [45, 48—60]. [c.151]

Теория образовапия новой (дисперсной) фазы, возникновения и роста зародышей в метастабильной среде. Конденсационные методы образования диснерсных систем. 4) Теория устойчивости, коагуляции и стабилизации различных дисперсных систем, включающая строение частиц дисперсной фазы (см. Мицеллы). 5) Физико-хи.иическая механика дисперсных систем, включающая теорию механического диспергирования, образовапия новых поверхностей в процессах деформации и разрушения твердых тел, влияние понижения поверхностной энергии (в результате адсорбции) на механические свойства и дисперсную структуру деформируемого твердого тела, явления дисперсного упрочнения. Образование пространственных структур в дисперсных системах и механич. свойства таких структур (тиксот репные коагуляционные структуры, конденсационные и кристаллизационные структуры), точения структури- [c.322]

Таким образом, создание регулируемого динамического состояния в концентрированных дисперсных системах, что необходимо как для изучения их структурно-реологических свойств, так и для эффективного проведения ряда химико-технологических процессов в таких системах, с помощью традиционных методов оказывается невозможным. Причина этого состоит в невозможности достижения при сдвиговом деформировании для высококонцентрированных пластично-вязких систем с жидкой дисперсионной средой или при создании псевдоожижения в сыпучих системах с газовой диспер-сиоиной средой предельного разрушения структуры. [c.84]

Следовательно, установленные закономерности и механизм образования, устойчивости и разрушения таких систем составляют основу методов физико-химического управления их структурнореологическими свойствами в ходе разнообразных технологических процессов в таких системах и процессов получения дисперсных материалов. Вместе с тем, эти закономерности лежат в основе методов интенсификации технологических процессов в высококонцентрированных дисперсных системах и повышения качества (прежде всего, прочности и долговечности) дисперсных материалов. [c.299]

Исследования процессов структурообразования, а также закономерностей разрушения двухфазных сыпучих систем — высоко-дисперсных порошков позволило определить оптимальные параметры создания псевдоожиженного — виброкипящего слоя с переходом в Весьма перспективную, но ранее запретную область. Речь идет о технологии виброкипящего слоя в высокодиоперсных порошках с сохранением большой концентрации твердой фазы в единице объема и одновременным поддержанием предельного разрушения структуры. Эти условия, как отмечалось выше (см. гл. Vn, IX), позволяют резко повысить интенсивность процессов сушки, обжига, катализа, сорбции и десорбции и аналогичных процессов, скорость которых пропорциональна активной межфазной поверхности. Методы создания виброкипящего слоя в высокодис-персных порошках позволяют существенным образом расширить эту быстро развивающуюся область химической технологии и реализовать гетерогенные процессы в дисперсных системах со столь малым размером частиц дисперсных фаз, для которых обычными принятыми методами создания кипящего слоя с помощью восходящих потоков жидкости или газа переход в эту область оказывался невозможным [14, 151—155, 171]. [c.307]

Большое внимание уделено закономерностям достижения максимальной текучести концентрированных дисперсных систем в динамических условиях и обоснованию методов регулирования их структурнореологических свойств. Возможность снижения вязкости и соответствующего повышения текучести (до 9—И десятичных порядков) в результате объемного и изотропного разрушения самопроизвольно возникающих в таких дисперсных системах пространственных структур открывает путь для решения трех важнейших задач современной технологии дисперсных систем интенсификации гетерогенных процессов, снижения энергоемкости, получения высоконаполненных твердой фазой дисперсных материалов с заданными свойствами. [c.5]

Основные характеристики дисперсных систем — их агрегативная и седиментационная устойчивость — по существу, определяются достижением и поддержанием во времени концентрационной однородности (равновероятности) распределения дисперсной фазы в объеме дисперсионной среды. Отсюда следует один из важнейших в физикохимии ВКДС вывод ввиду того, что управление структурно-механическими свойствами ВКДС нельзя обеспечить только физико-химическими методами и разрушение структуры не может быть достигнуто за счет теплового движения, с помощью внешних механических воздействий в структурированной дисперсной системе необходимо создать такое динамическое состояние, при котором все обратимые по прочности контакты между частицами дисперсной фазы будут разрушены и реализуется наибольшая текучесть при наименьшей эффективной вязкости (см. гл. II). [c.97]

Разрушение всех эмульсий можно достичь введением в систему поверхностно-активного вещества, вытесняющего из адсорбционного слоя эмульгатор, но неспособного стабилизовать эмульсию. Именно на этом основана возможность разрушения некоторых эмульсий первого рода введением в них амилового спирта. Эмульсии можно также разрушить путем центрифугирования, фильтрования, электрофореза. При центрифугировании и фильтровании происходит собственно концентрирование эмульсии. Однако в эмульсиях с очень высокой концентрацией дисперсной фазы и недостаточным срдержанием эмульгатора, как правило, происходит коалесценция капелек, и таким образом система разрушается. С. С. Воюцким с сотр. разработан метод непрерывного разрушений [c.379]

Наиболее распространен вискозиметрический метод исследования тиксотропии в ротационных приборах, который впервые применил Ф. Н. Шведов в работах с растворами желатины [95]. Обычно о наличии тиксотропии судят по появлению петель гистерезиса на кривой напряжение — скорость сдвига, возникающих при переходе от малых к высоким скоростям сдвига и обратно. В частности, такой метод применили Воларович и Вальдман [128], исследуя тиксотропию смазочных масел при низких температурах, а Виноградов с сотр. [130] и позднее Ма-русов [131], исследуя консистентные смазки (см. рис. 19). Однако П. А. Ребиндер с сотр. давно указывал на то, что при течении дисперсных систем собственно тиксотропные превращения смазок, связанные с взаимодействием структурных элементов, обязательно будут искажаться ориентацией этих элементов в потоке. Для структурированных дисперсных систем инвариантная вискозиметрнческая характеристика возможна либо случае полного разрушения структуры при отсутствии заметного восстановления, либо в условиях стационарного течения при наличии равновесия между разрушением и восстановлением. Поэтому величина вязкостного сопротивления будет характеризовать лишь данное тиксотропное состояние системы, но не будет отражать кинетики тиксотропного структурообразования. Площадь петли гистерезиса также не может служить мерой тиксотропии, поскольку кривая в виде петли получается при течении не только тиксотропных, но и необратимо разрушающихся систем. Именно поэтому в работах школы П. А. Ребиндера, в том числе и в работе по исследованию тиксотропии олеогелей [88], тиксотропные свойства оценивались (и их рекомендуется оценивать) по изменению прочностных показателей (предельного напряжения сдвига). [c.117]

Большая роль принадлежит вязкости при прочих равных уело-ВИЯХ, чем выше вязкость суспензий, тем интенсивнее измельчаются частицы. При измельчении в шаровой мельнице в растворе ДНФ Кубового ярко-зеленого Ж, склонного к структурообразованию в пастах, обнаружено [109] возникновение и развитие тиксотропной структуры. Для ее характеристики пользовались методом петли гистерезиса, что позволяло определить меру тиксотроп-ности [102], т. е. отношение величины вязкости, соответствующей началу разрушения структуры, к величине вязкости, соответствующей состоянию равновесия, в которое испытуемая система приходила после разрушения структуры. Площадь петли гистерезиса (рис. 3.14), характеризующая тиксотропное структурирование суспензии, увеличивается по мере диспергирования красителя. Мера тиксотропности суспензии после 201аин, 8, 20 и 32 ч измельчения составляла соответственно 1,2 2,0 3,0 и 3,6, т. е. она возрастала со временем в соотношении 1 1,6 2,5 3,0. Содержание тонкой фракции частиц красителя менее 3 мкм составляло соответственно 40,6 72,0 83,7 и 91% от общей массы дисперсной фазы. Таким образом, содержание частиц тонкой фракции в процессе измельчения возрастало в соотношении 1 1,8 2,1 2,3. [c.75]

Возможность изучения процессов деформации систем в широком диапазоне изменения градиентов скоростей 8 и напряжений непрерывного сдвига Р при воздействии на эти системы вибрационного поля с различными частотами и амплитудами. Выполнение этого условия необходимо для установления закономерностей деформаиии с различной скоростью дисперсных структур, разрушенных вибрацией до разного уровня. Это условие является определяющим для оценки реологическими методами эффективности вибрации прн осуществлении технологических процессов. [c.97]

Ранее обоснованные и реализованные методы [15] обеспечивали разрушение коагуляционных структур в объеме системы путем совместного действия вибрации и добавок индивидуальных ПАВ. При этом необходимая текучесть концентрированных систем достигалась и поддерживалась лишь в период воздействия вибрации, а сетиментационная устойчивость — за счет высокой концентрации дисперсной фазы. [c.173]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология