Коагуляция критические концентрации

Агрегативная устойчивость дисперсных систем в очень сильной степени зависит от состава дисперсионной среды и может быть резко, изменена введением и нее даже очень малых количеств чужеродных электролитов. По влиянию добавок электролитов на устойчивость коллоидные системы можно разделить на два класса лиофобные и лиофильные системы. В лиофобных системах при добавлении электролитов резко увеличивается скорость коагуляции. После перехода через некоторый предел — критическую концентрацию — скорость коагуляции достигает предельного значения, характеризующего так называемую быструю коагуляцию. Лиофильные коллоидные системы коагулируют, если концентрация прибавляемого электролита весьма велика — порядка молей на литр. [c.260]

Минимальная концентрация электролита с р, при которой в дисперсной системе начинается коагуляция, обнаруживаемая экспериментально (например, по изменению окраски или оптической плотности растворов и т. д.), называется критической концентрацией или порогом коагуляции. Порог коагуляции зависит от размера и особенно сильно от валентности того иона, знак заряда которого противоположен знаку заряда поверхности частиц. [c.150]

Отношение порогов концентрационной коагуляции для ионов разных зарядов было найдено теоретически Б. В. Дерягиным и Л. Д. Ландау и названо законом 6-й степени. Они показали, что энергетический барьер между коллоидными частицами исчезает при достижении критической концентрации (Ск), которая обратно пропорциональна шестой степени заряда иона-коагулятора [c.435]

Описание устойчивости лиофобных золей включает обстоятельное рассмотрение теории кинетики быстрой коагуляции по Смолу-ховскому, приближенное изложение теории устойчивости и коагуляции электролитами Дерягина—Ландау—Фервея—Овербека. При описании структуры пен особое внимание уделяется роли черных пленок, образующихся при определенных, критических концентрациях поверхностно-активных веществ. Здесь болгарским ученым также принадлежит ведущая роль. [c.6]

Отличительной особенностью лиофобных коллоидов является их двойственное отношение к электролитам. Так, присутствие небольших количеств некоторых, потенциалопределяющих ионов в дисперсионной среде является необходимым для придания всей лио-фобной системе агрегативной устойчивости. Но введение в устойчивый золь несколько ббльших количеств низкомолекулярных электро-литовг обычно вызывает сначала медленную, а затем по достижении пороговой, или критической, концентраций быструю коагуляцию золя. Фактически именно подобное поведение какого-либо золя под воздействием электролита считается достаточным, чтобы классифицировать его как лиофобный в отличие от лиофильных коллоидов, для коагуляциц которых необходима высокая концентрация электролита, порядка нескольких молей на литр. Анализ и критика более старых теорий и эмпирических закономерностей Марха, Фрейндлиха, Ленгмюра, Мюллера, Вольфганга Оствальда, Тежака и др., объясняющих потерю лидфоб ыми золями своей агрегативной устой- [c.259]

Минимальная концентрация электролита-коагулятора, вызывающая в системе коагуляцию, называется порогом - коагуляции или критической концентрацией Скр [c.212]

Уже давно известен способ разделения различающихся по молекулярным массам органических полимеров путем селективной коагуляции и осаждения, но, очевидно, этот способ никогда не применялся для разделения частиц коллоидного кремнезема. Айлер [169] доказал, что для флокуляции частиц кремнезема, различающихся по размерам, требуются разные по значению критические концентрации ионов кальция. Было продемонстрировано, что в узкой области pH, примерно 8—9, частицы размером 10—24 нм могут быть разделены путем селективного осаждения наибольших по размеру частиц.. [c.476]

В области больших потенциалов энергия взаимодействия между частицами практически не зависит от значения потенциала срд (VI. 110). Поэтому соотношение, полученное путем преобразований, подобных выполненным выше, показывает, что условие устойчивости и коагуляции определяется толщиной диффузной части слоя и критической концентрацией электролита (порогом быстрой коагуляции) [c.335]

Найти Утих ИЗ уравнения (7.30) все же достаточно сложно. Однако легко видеть, что с повышением концентрации электролита величина х, которая фигурирует в показателе экспоненты, будет возрастать (сжатие каждого из диффузных слоев), а это означает, что максимум будет понижаться. При достаточно высокой концентрации Ссг зависимость У (к) приобретет вид кривой, показанной на рис. 60, б, с Ушах = о, и начнется быстрая коагуляция. Следовательно, Ссг и есть критическая концентрация, которую можно рассчитать путем совместного решения уравнений [c.212]

В теории ДЛФО порог коагуляции рассчитывают на основании предположения о том, что при с = скр потенциальная кривая имеет вид кривой, изображенной на рис. VI.2, г. Критическая концентрация определяется решением следующей системы уравнений, справедливой при /г —Лх (максимум на потенциальной кривой) [c.152]

Подставляя Я , найденное из (VI.65), в (VI.66), можно оценить критическую концентрацию (ф р) дисперсной фазы, при которой начинается стесненная коагуляция. [c.156]

В задачах VI.11.26—VI.11,35 определить критическую концентрацию дисперсной фазы, при которой начинается стесненная коагуляция, предполагая гексагональную упаковку частиц. Оценить долю частнц, находящихся в агрегатах при ф= 1,1 ф р. Известны Скр, Ф, а, с, 7 = 300 К. [c.175]

Экспериментальное исследование процесса коагуляции электролитами привело к установлению эмпирической зависимости, что критическая концентрация иона-коагулятора уменьшается с увеличением его валентности для двухвалентного иона порог коагуляции в десятки раз, а для трехвалентного - в сотни раз меньше, чем для одновалентного. [c.45]

Критическая концентрация 7кр электролита (так называемый порог коагуляции), при которой исчезает потенциальный барьер и наступает коагуляция, выражается следующей формулой [c.92]

Можно сказать, что в этом случае происходит борьба за воду между макромолекулами и ионами. Критические концентрации высаливания обычно на 3—5 порядков превышают пороги коагуляции и измеряются уже не в миллимолях, а в молях на литр. Высаливающее действие не связано однозначно с зарядом иона, поскольку оно определяется дегидратирующей функцией. Однако многочисленные исследования показали, что наибольшее влияние на высаливание оказывает заряд аниона. Ниже приведены концентрации некоторых солей различных кислот, вызывающие высаливание яич-иого альбумина из водных растворов [c.303]

Выше pH 7 каждая индивидуальная частица продолжает расти вплоть до некоторого большего размера, зависящего в ос-новно-м от те.мпературы процесса, если только не накладываются агрегация или гелеобразование, имеющие место в том случае, когда присутствует какой-либо электролит в количестве, близком к критической концентрации коагуляции при данном pH. [c.290]

В первом случае притяжение ведет к коагуляции, когда силы отталкивания между частицами, несущими сходные ионные заряды, понижаются посредством добавления солевого коагулянта при критической концентрации (к. к. к.). Большая часть добавленной соли остается в растворе, поэтому концен рация по существу сохраняется неизменной, в то время как флокуляция развивается. Лишь очень небольшая доля ионов прибавляемой соли адсорбируется на поверхности флокулирующих частиц, и потерей этих ионов в самом растворе обычно пренебрегают. В рассматриваемом случае внимание, как правило, в первую очередь концентрируется на свойствах дисперсионной среды, а не на возможной адсорбции ионов на флокулирующих частицах. [c.508]

Такое поведение, вероятно, характерно для больших по размеру двухзарядных и в любом случае многозарядных катионов, так как для ионов натрия нет никаких доказательств того, что концентрация отрицательных зарядов на поверхности частиц при заданных значениях pH и концентрации ионов натрия меняется в зависимости от размеров частиц. Другие ббльшие по размеру катионы не были исследованы таким образом. Критические концентрации коагуляции для различающихся по размерам частиц показаны на рис. 4.176. Флокуляция под действием ионов Са +, очевидно, не ведет к образованию постоянных силоксановых связей между частицами кремнезема. Ион кальция отличается от иона натрия тем, что первый из них достаточно большой по своему размеру это позволяет предотвращать прямой контакт между частицами кремнезема, и непосредственные [c.523]

Пусть раствор электролита содержит противоионы Na , Са " и Тогда отношение зарядов равно z, Zj Z3 = 1 2 3. В соответствии с (10.31) для того, чтобы происходила спонтанная коагуляция коллоидов, критическая концентрация этих противоионов должна удовлетворять пропорции 1 2 3 или 100 1,56 0,137. [c.213]

Экспериментальное исследование процесса коагуляции электролитами привело к установлению эмпирического правила (правило Шульца — Гарди), согласно которому критическая концентрация иона-коагулятора уменьшается с увеличением его валентности для двухвалентного иона порог коагуляции в десятки раз, а для трехвалентного — в сотни раз меньше, чем для одновалентного. Например, для золя АзгЗз, если принять за единицу Скр одновалентного иона, отношение [c.114]

Используемое здесь уравнение для энергии ионно-электростатического отталкивания частиц справедливо лишь в случае незначительного перекрытия двойных ионных слоев, что не имеет места в критическом состоянии системы. Формулы для вычисления критической концентрации коагуляции слабо и [c.49]

Чтобы сравнить теорию ДЛВО с экспериментальными данными по кинетике флокуляции, необходимо вычислить В для медленной коагуляции как относительное увеличение скорости по сравнению с быстрой коагуляцией и построить график зависимости В от ]g с (где с — концентрация индефферептного коагулирующего электролита в системе). Теоретически и экспериментально показано, что ниже определенной критической концентрации электролита эта зависимость будет прямолинейной (рис. 11.5 и П.6). [c.109]

Было обнаружено, что коагулирующее действие электролитов прежде всего определяется величиной заряда тех ионов, знак которых противоположен знаку заряда коллоидных частиц, т. е. совпадает со знаком противоиона коагулирующее действие резко возрастает с увеличением заряда коагулирующего иона. По мере увеличения концентрации электролита заметная коагуляция проявляется только выше некоторой критической концентрации Ск, получившей название порога коагуляции. Отношение порогов коагуляции одно-, двух- и трехзарядных противоионов приближенно равно 1 0,016 0,0015 соответственно обратные величины, получившие название коагулирующей способности, образуют ряд чисел 1 60 700, приблизительно пропорциональных шестой степени валентности коагулирующего иона правило Шульце — Гарди). Было замечено, что вблизи порога коагуляции абсолютная величина -(потенциала, независимо от знака заряда коллоидных частиц, оказывается сниженной примерно до 30 мВ (точнее, находится в пределах от 25 до 50 мВ). Тщательные исследования коагулирующего действия разл ичных электролитов одного валентного типа показали, что они образуют лиотропные ряды, близкие к лио-тролпьш рядам, определяемым по участию в ионном обмене и влиянию электролитов на электрокинетический потенциал (см. 6, гл. VII). [c.295]

Для сильно заряженных частиц дисперсной фазы у х. 1, и критическая концентрация электролита Пс обратно пропорциональна заряду противоиона в шестой степени (правило г ). В этом случае коагуляция связанасподжатием диффузных частей двойного 314 [c.314]

Опытное подтверждение теория получила в ряде работ. В частности, обращенное правило Гарди—Шульце было подтверждено Чер-нобережским с сотр. [23]. Строго количественное сопоставление теории с экспериментом затруднено в основном сложностью определения эффективного потенциала поверхности частиц. В этом отношении представляют интерес модельные опыты, в которых изучались условия слипания двух капель ртути, поляризованных до различных потенциалов [24], а также капель ртути и стекла [25]. Расклинивающее давление прослойки электролита между стеклом и поляризованной каплей ртути было исследовано в [26]. Теория гетерокоагуляции проверялась и получила подтверждение также путем изучения прилипания дисперсных частиц к вращающемуся диску [27]. Теория юмо- и гетерокоагуляции в своей совокупности объяснила явление групповой коагуляции, при которой образующиеся агрегаты содержат частицы только одного рода, но не содержат частиц разной природы. В этом случае возможны три разные критические концентрации, две из которых отвечают порогам коагуляции каждого из золей, находящихся в смеси, а третья — образованию агрегатов из неодинаковых частиц. [c.286]

Известно, что в отсутствие солей в данной области pH в процессе полимеризации мономера при таких концентрациях в течение нескольких минут образуются частицы с диаметром 2 нм. Однако в присутствии раствора ацетата натрия с концентрацией 0,3 п., что выше критической концентрации коагуляции для частиц 810г с размером 2 нм, подобные частицы агрегируют. [c.373]

Чтобы зарядить поверхность кремнезема в концентрированных золях, состоящих из очень небольших частиц, требуется относительно высокое количественное отношение натрия к кремнезему, при этом концентрация ионов натрия может оказаться настолько высокой, что достигает значения критической концентрации коагуляции при данном р1 , и поэтому такой золь будет неустойчивым. Это накладывает другое ограничение на концентрацию электролита для золей подобного типа. (Концентрированные золи, содержащие очень малые по размеру частицы и стабилизированные в области отношений 5102 Na20 [c.490]

Аллен и Матиевич [249—251] исследовали коагуляцию коллоидного кремнезема в области pH 6—11 и нащли, что механизм в данном случае иной, чем для лиофобных коллоидов. Критические концентрации коагулянта для различных солей не коррелируют с изменениями электрофоретической подвижности или с изменением электрокинетического потенциала. Хардинг [237] провел аналогичные наблюдения, хотя и сообщил, что кремнеземные частицы большего размера, т. е. диаметром 50 мм (вместо 12 нм), ведут себя в соответствии с теорией двойного электрического слоя. Поведение же небольших частиц кремнезема вследствие сказанного не может быть объяснено общепринятой теорией. Аллен и Матиевич [249] обнаружили, что катион коагулирующей соли вступает в обмен с протоном силанольной группы на поверхности. Коагулирующий эффект, вызываемый целым рядом катионов, определяется скорее числом ион-эквивалентов вступающих в обмен ионов, чем валентностью иона. Авторы предположили, что после адсорбции очередного катиона поверхность кремнезема теряет одну силанольную группу, способную образовывать водородную связь с водой, [c.510]

Депассе и Уотиллон [242] предполагают, что прямое связывание частиц между собой , а не дегидратация поверхности может рассматриваться как механизм коагуляции кремнезема. Они высказывают мнение, что при pH 7—11, а также выще некоторых значений критических концентраций солей всех щелочных металлов происходит коагуляция, поскольку вначале частицы соединяются в первую очередь кислотноосновными связями, но не связями 51—О—51 и поскольку свежеобразованный коагулят пептизируют при понижении значения pH [c.511]

Вероятно, что коагуляция кремнезема под действием мономерных или одиночных катионов, поликатионов или положительно заряженных коллоидных частиц происходит посредством мостикового механизма, понимаемого в том смысле, что указанные положительно заряженные единичные образования служат как для нейтрализации отрицательных зарядов на кремнеземных частицах в точках их контакта, так и для образования осадка. Однако относительная эффективность многозарядных катионов зависит от того, какая доля этих агентов коагуляции адсорбируется на,,частицах кремнезема при критической концентрации коагуляции в растворе. Поскольку чем больше коагулянт по своему размеру и по числу положительных зарядов, тем выше при равновесии его адсорбированная доля, и оказывается, что полимерные разновидности проявляют гораздо большую эффективность по сравнению с мономерными. Так, О Мелиа и Стамм [257] отметили, что полимерные гидро-ксокомплексы железа(И1) адсорбируются значительно сильнее, чем мономерный трехзарядный ион металла. Такие комплексы действуют в качестве коагулянтов при гораздо более низкой суммарной критической концентрации коагуляции (к. к. к.), чем это имеет место для простых ионов Ре +, поскольку комплексы большей частью находятся в адсорбированном состоянии на кремнеземных частицах и лишь очень незначительная их доля остается в растворе. В случае же ионов Ре + только часть их адсорбируется на кремнеземе в точке к. к. к. Когда большая часть сложного коагулянта в рассматриваемой системе адсорбирована на частицах кремнезема, то соотношенпе между точкой к. к. к. и суммарной величиной поверхности кремнезема в системе становится более очевидным. Авторы пришли к заключению, что адсорбированные разновидности поликатионов железа (П1) вызывают агрегацию частиц кремнезема посредством формирования мостиков. [c.517]

При тщательном контролировании условий эксперимента большие по размеру частицы кремнезема могут быть скоагули-рованы и отделены от меньших частиц. Необходимое для коагуляции критическое число ионов кальция определяется как количество таких ионов, адсорбированных на одном квадратном нанометре поверхности кремнезема независимо от размеров его частиц но чтобы достичь такой величины адсорбции в том случае, когда частицы становятся меньшими по размеру, в растворе должна поддерживаться более высокая концентрация ионов кальция. На поверхности кремнезема, которая уже несет отрицательные заряды, каждый адсорбированный ион кальция освобождает только один ион водорода, образуя при этом один дополнительный отрицательный заряд на кремнеземной поверхности. Таким образом, каждый адсорбированный ион кальция сохраняет за собой один единичный положительный заряд (см. также [255]). Для частиц меньших размеров вследствие их более сильно искривленной поверхности каждый ион кальция, адсорбированный на внешней стороне поверхности частицы, будет отталкиваться от своих соседей по поверхности, причем результирующая сила будет направлена от поверхности кремнезема, поэтому для поддержания критической концентрации коагуляции адсорбированных ионов кальция требуется их более высокая концентрация в растворе. Коагуляция, вероятно, обусловлена силами притяжения между поверхностями частиц кремнезема, несущими на себе мозаично расположенные положительно и отрицательно заряженные участки. [c.523]

Полиэтиленимин (ПЭИ) сильно адсорбируется на поверхности кремнезема. Линдквист и Стреттон [323] изучали флокуляцию, используя полимеры в области молекулярных масс от 1760 до 18400. Для исследования был выбран кремнезем марки людокс-АМ—золь кремнезема, модифицированный алюминатом и способный сохранять отрицательный заряд в пределах pH 3— 10. Почти во всей области указанных значений pH ПЭЛ полностью и необратимо адсорбируется на частицах кремнезема. Критическая концентрация флокуляции (к.к.ф.) выше pH 9 и в отсутствие каких-либо солей зависела от молекулярной массы полимера. В точке к.к.ф. частицы кремнезема еще несут на поверхности отрицательный заряд. По-видимому, коагуляция выше рн 9 обусловлена мостиковыми связями между частицами, образуемыми полимером, который при таком значении pH имеет низкий заряд. Между величинами логарифмов (к.к.ф.) и катионного заряда, находящегося на ПЭИ, наблюдается линейное соотношение с отрицательным наклоном прямой. [c.539]

В соответствии с этой формулой и приведенными выше качественными суждениями вероятность преодоления барьера растет при уменьшении толщины ДЭС (1/х). Влияние размера частиц а менее однозначно, поскольку он входит также и в величину барьера Л[/. Очевидно, однако, что при АС/ = О и типичном для суспензий значении ха 1 формула дает значение IV = 2ха, которое ни с каких точек зрения не может считаться разумным. Искать же пркгаину этого несоответствия в рамках теории тепловой коагуляции не имеет смысла, поскольку это явление не характерно для грубодисперсных систем. В этом можно убедиться, анализируя поведение частиц при критической концентрации электролита. [c.630]

Скорость коагуляции золей. Измерение сил взаимодействия частиц в золях и расстояний, сохраняющихся между поверхностями исходных микрообъектов в агрегатах, связано с очень большими экспериментальными трудностями. Поэтому процесс коагуляции обычно характеризуют уменьшением счетной концентрации твердой фазы во времени. Изменение числа частиц N в единице объема определяют электронно- или ультрамикро-скопическими способами [82]. Иногда размер агрегатов находят из данных изучения светорассеяния [83, 84]. Некоторые исследователи получают количественную информацию о процессе слипания частиц из сопоставления концентраций различных ионов, вызывающих одинаковые превращения золя в течение некоторого фиксированного промежутка времени. При обработке результатов измерений строят кривые, откладывая на оси ординат либо скорость коагуляции йМ1(И, либо фактор устойчивости W, а на оси абсцисс — содержание электролита в дисперсионной среде (рис. 18 и 19). Фактор устойчивости представляет собой отношение скорости коагуляции при концентрации электролита с к скорости коагуляции при критической концентрации Сс данного электролита. На приведенных зависимостях переход от медленной к быстрой коагуляции выражен более или менее резко. [c.52]

Обе составляющие суммарной энергии взаимодействия прямо пропорциональны радиусу, т. е. критическая концентрация коагуляции не. должна зависеть от величины а. Экспериментальные результаты не позволяют окончательно решить этот вопрос. Вестгрин [91] не нашел для золя золота С радиусом частиц 490, 770 и 1200 А различия в скоростях коагуляции. К такому же выводу пришли Шульц и Тезак [92], изучая дисперсии иодида серебра. Напротив, Оттевиль и ГПоу при исследовании монодисперсных полистироловых латексов обнаружили заметное изменение критической концентрации коагуляции по мере увеличения радиуса частиц [93] [c.53]

Проверка соотношения Z = onst, а также изучение влияния потенциала поверхности на критическую концентрацию коагуляции проведены Ватанабе и Готохом [147]. Применяемая ими экспериментальная установка (рис. 40) состояла из [c.77]

При больших потенциалах, как можно было ожидать на основании уравнения (60), концентрация коагуляции не зависела от поляризации электродов. Откладывая на оси ординат величину логарифма критической концентрации, а на оси абсцисс— логарифм валентности противоионов, Ватанабе и Готох получили прямую с тангенсом угла наклона, равным 6 (рис. [c.78]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология