Седиментация и концентрация

Если в сравнительно небольшом объеме жидкости находится в суспендированном состоянии не одна, а большое число частичек, то к нормальному осаждению добавляется еш е дополнительное действие осаждающихся частичек друг на друга. Если в начале седиментации концентрация частичек равномерна по всей суспензии, то (при тщательном исключении тепловой конвекции и других нарушающих влияний) постепенно большое число частичек станет концентрироваться в нижних слоях жидкости, в то время как верхние будут почти свободны от них. Частички, концентрирующиеся у дна, будут действовать друг на друга таким же образом, как молекулы жидкости, вызывающие броуновское движение. Другими словами, частичка, попадающая в область высокой концентрации, будет получать значительно больше толчков снизу, чем сверху, так как под нею находится большее число частичек. Это явление противодействует силе тяжести, вызывающей осаждение. В результате устанавливается некоторый градиент концентрации по вертикали. [c.111]

На фиг. 35 показано изменение распределения концентрации в ячейке с течением времени в опыте по установлению седиментационного равновесия. Как показывают графики, в результате седиментации концентрация растворенного вещества около мениска уменьшается, а у дна ячейки — увеличивается. Однако в отличие от метода скорости седиментации ни в одной из частей ячейки концентрация растворенного вещества не равна нулю, а на кривой для градиента концентрации отсутствует максимум. В идеале при установлении седиментационного равновесия концентрация у мениска должна быть равна половине, а у дна — двойной величине первоначальной концентрации. Из кривых на фиг. 35 видно, что на определенном расстоянии от [c.191]

Так как число молекул при этом не изменилось, концентрация соответственно должна уменьшиться в той же пропорции. Следовательно, в момент i после начала седиментации концентрация равна [c.59]

Экспериментальные данные из восьми различных источников по седиментации и псевдоожижению твердых частиц в интервале объемных концентраций от О до 0,6 и значений критерия Рейнольдса от 1 до 3420 вместе с экспериментальными данными для Ке < 1 бьши графически представлены авторами [41] в координатах (Ке /С ) / [c.77]

Методика седиментационного анализа на весах Фигуровского и торзионных следующая. Исследуемую пробу нефтяной эмульсии обратного типа перед анализом разбавляют керосином, чтобы концентрация эмульсии не превышала 2,5%, и после перемешивания напивают в цилиндр диаметром 40—45 мм и высотой 200 мм для седиментации. В эмульсию погружают стеклянную чашечку весов диаметром 20—25 мм, подвешенную на тонкой стеклянной нити к кварцевому коромыслу длиной 250 мм. Высота осаждения 90—110 мм (от мениска эмульсии до дна чашечки). За опусканием конца кварцевого коромысла наблюдают при помощи отсчетного микроскопа. Через определенные промежутки времени измеряют величину прогиба кварцевого коромысла, которая зависит от количества осевших на чашечку диспергированных частиц воды. Первое измерение положения кварцевого коромысла производят после погружения чашечки и прекращения колебания, вызванного погружением, а последующие измерения — через определенные промежутки времени, за которые конец коромысла переместился на одно или несколько делений отсчетной шкалы микроскопа. [c.25]

С целью определения эффективности разделения водно-топливных эмульсий от воздействия только электростатического поля целесообразно проводить предварительное отстаивание их в поле сил тяжести. Установлено, что процесс разделения смесей водно-топливных эмульсий с топливами (Т-1, ТС-1, Т-2) при отстаивании начинается практически сразу после выключения механической мешалки. Процесс разделения идет тем интенсивнее, чем больше концентрация воды в исходной эмульсии. В эмульсиях с более вязкими топливами процесс разделения идет менее интенсивно. Так, водно-топливная эмульсия (сх-1 = 15 %) после 30 с отстаивания содержала всего 3,7 % воды, остальная вода коагулировала из коллоидного раствора. Наиболее интенсивно процесс седиментации под действием сил тяжести идет в начальный период времени. [c.20]

Увеличение производительности электродегидраторов без их модернизации за счет улучшения не условий коалесценции, а условий седиментации, т. е. условий осаждения капель — обезвоживания нефти, приводящих к увеличению концентрации капель и, следовательно, к уменьшению расстояния между этими каплями и вследствие этого интенсификации процесса их коалесценции в электрическом поле. [c.44]

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]

Достаточно широко используется пипеточный метод дисперсионного анализа. Этот метод основан иа отборе проб фракций пи--яь петкой из градуированного цилиндра с определенной высоты слоя суспензии через установленные промежутки времени (рис. ГУ.3). Отобранные пробы фракций высушивают и взвешивают. По результатам анализа строят кривую седиментации. При аккуратной работе можно достигнуть неплохой точности анализа. Большое преимущество метода состоит в том, что можио работать с разбавленными суспензиями, например при концентрации до 0,5%, Одиако этот метод сравнительно трудоемок, главным образом, из-за необходимости сушки проб и их взвешивания. [c.200]

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]

При осаждении частиц ультрамикрогетерогенных систем создается градиент концентраций, который является движущей силой диффузии частиц в направлении, обратном седиментации. При равенстве диффузионного и седиментационного потоков устанавливается так называемое диффузионно-седиментационное равновесие, характеризующее термодинамическую седиментационную устойчивость таких систем. Частичная концентрация на высоте к равна [c.77]

Мерой термодинамической устойчивости к седиментации является высота Л,., на протяжении которой концентрация дисперсной фазы изменяется в е раз [c.77]

Участие частиц дисперсной фазы в броуновском движении может отражаться на седиментации. При оседании частиц в гравитационном поле увеличивается их концентрация в нижних слоях, в результате чего возникает диффузионный поток, направленный противоположно потоку седиментации. Через определенное время может наступить диф-фузионно-седиментационное равновесие. Распределение частнц при равновесии в монодисперсной системе описывается гипсометрическим законом, который для частиц сферической формы радиусом г имеет вид [c.79]

Особый интерес представляет седиментация плотной суспензии, у которой с самого начала по всей высоте имеет место критическая концентрация твердой фазы. [c.127]

Такие условия наблюдаются во время непрерывной седиментации в отстойниках (рис. П-35). Исходная суспензия, введенная по центральной трубе, дает только плотный осадок. На его поверхности будет наблюдаться критическая концентрация. с р и соответствующая ей критическая скорость осаждения а>кр. [c.127]

Рис. 103. Влияние концентрации сульфоната кальция на седиментацию сажи в трансформаторном масле при 50°.

Задача. Определить константу седиментации при бесконечном разбавлении для растворов триацетата целлюлозы в диметилсульфоксиде, если известны концентрации растворов и соответствующие константы седиментации [c.47]

С е д и м е н т а ц и о н н ы й м е т о д определения молекулярного веса полимера основан на установлении седимента ционного равновесия в растворах полимера. Раствор полимера фракционируют в ультрацентрифуге и одновременно определяют молекулярный вес каждой фракции полимера, т. е. из каждого слоя раствора после его расслаивания. Для этого определяют скорость седиментации каждой фракции исследуемого полимера (в растворах с известными концентрациями). Измерение скорости седиментации основано на наблюдении за передвижением границы раздела между раствором и растворителем в ячейке центрифуги. По данным наблюдений строят график изменения скорости седиментации при различной концентрации и определяют по этому графику константу седиментации 5 данного полимера при бес конечном разбавлении его раствора. Одновременно определяют константу диффузии полимера при бесконечном разбавлении. Молекулярный вес каждой фракции вычисляют по следующему уравнению [c.80]

Лучшие свойства обеспечиваются при получении частичек менее 1 мкм, что соответствует истинно коллоидному раствору. Последний отличается от суспензии сравнительно меньшей скоростью седиментации, что связано с броуновским движением, присущим частичкам в коллоидных растворах. Не являясь истинными растворами, частички малых размеров при определенных концентрациях по закону энтропии стремятся к равномерному распределению в объеме. Этому препятствует коагуляция. Согласно теоретическим и экспериментальным данным устойчивость коллоидных растворов повышается с уменьшением размеров частичек. Это связано, в частности, с тем, что чем крупнее частичка, тем выше вероятность ее превращения в центр коагуляции. [c.364]

Если и — скорость седиментации, ас— концентрация дисперсной системы, то величина = ис называется седиментационным потоком. Для обычной седиментации (3.21) находим [c.60]

Оптические методы исследования распределения концентраций в процессе седиментации или в состоянии седиментационного равновесия довольно сложны. Обычно используется зависимость показателя преломления раствора от его концентрации. Этот способ регистрации используется и в других исследованиях — при определении коэффициента диффузии или в случае электрофореза по методу Тизелиуса, при обсуждении которых он и будет рассмотрен более подробно. [c.64]

Ультрацентрифугирование используется для исследования процесса седиментации или седиментационного равновесия. В последнем случае требуется меньшая величина ускорения (скорость вращения порядка 10 об/с). Равновесное распределение концентраций описывается уравнением (3.30). Если в нем произвести замену [c.64]

Важным дополнением к этим теориям являются работы Дерягина и Духина, опубликованные в 1959 г. Эти авторы учли сопутствующий электрокинетическим явлениям эффект диффузии ионов. Он оказался особенно существенным для жидких поверхностей, например для эффекта Дорна при обратной седиментации (всплывании) пузырьков газа. При движении твердой сферической частицы в растворе электролита также возникают разность концентраций между ее полюсами по направлению движения и соответствующий диффузионный потенциал. Поправка, связанная с этим потенциалом, может оказаться того же порядка, что и сам потенциал перемещения частицы. Формулы, которые получаются при уточнении теории с учетом диффузии, а также закона сохранения анионов и катионов в отдельности, приобретают классическую форму только при равенстве коэффициентов диффузии анионов и катионов. Если учесть диффузию, то, исходя из требования симметрии кинетических коэффициентов в теории Онзагера, можно прийти к выводу, что наличие разности концентраций по обе стороны капилляра или пористой перегородки обязательно должно вызывать течение в растворе (капиллярный осмос), а частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в растворе, в котором существует градиент концентрации, должны двигаться (диффузиофорез). Краткость изложения не позволяет нам приводить здесь конкретные выводы и формулы. [c.143]

Частицы дисперсной фазы в гравитационном поле оседают, если их плотность больше плотности дисперсионной среды, или всплывают, если их плотность меньше плотности дисперсионной среды. Следствием процесса седиментации является возникновение градиента концентрации частиц по высоте сосуда, приводящего к диффузии, направленной в сторону меньшей концентрации. [c.90]

Уравнения (У.8) и (У.17) справедливы лишь для твердых сферических частиц, движуш,ихся равномерно с небольшой скоростью в среде, которую можно считать безграничной по отношению к падающей частице. Расстояние между падающими частицами должно быть вели о, чтобы не было взаимодействия между ними и падение одних частиц не отражалось на скорости других поэтому анализ ведут обычно в суспензиях с концентрацией не выше 1% (мае.). Суспензия должна быть агрегативно устойчивой, т. е. частицы не должны коагулировать за время седиментации. [c.93]

Рассчитать молекулярную массу полиамида в крезоле, пользуясь зависимостью константы седиментации 5 от концентрации раствора с, полученной методом центрифугирования [c.134]

Если в системе силы тяжести полностью уравновешены силами диффузии, наступает так называемое седиментационное равновесие, которое характеризуется равенством скоростей седиментации и диффузии. При этом через единицу поверхности сечения в единицу времени проходит вниз столько же оседающих частиц, сколько их проходит вверх с диффузионным потоком. Седиментационное равновесие наблюдается не только в коллоидных растворах, но и в молекулярно-дисперсных системах. Это равновесие характеризуется постепенным уменьшением концентрации частиц в направлении от нижних слоев к верхним. Распределение частиц в зависимости от высоты столба жидкости подчиняется гипсометрическому (или барометрическому) закону Лапласа в применении к золям при [c.307]

По данным Шульца и Мейерхоффа второй осмотический вириальный коэффициент можно вычислить по тангенсу угла наклона прямых, построенных в координатах коэффициент диффузии — концентрация и обратная константа седиментации — концентрация, используя уравнение [c.130]

Задача 3.2. Определить ПДВ фтороводорода (в граммах в секунду), обеспечивающий концентрацию его в приземном слое атмосферы в районе суперфосфатного завода не выию ПДК 0,05 мг/м , при высоте дымовой трубы 100 м и ее диаметре 0,7 м. Объем газового выброса равен 0,6 м /с. Коэфф1щиент рассеивания в воздухе равен 160, а коэффициент седиментации— 1. Средн я скорость газа па выходе пз трубы — 0,4 м/с. Температура выходящего газа 40 "С, а атмосферы — 23°С. [c.36]

При оценке остаточного сырья наряду с указанной классификацией следует учитывать, к какой дисперсной системе относится нефтяной остаток. Например, по классификаций [14] сьфье технологических процессов переработки остатков может быть отнесено к неструктурированной (яенаполненной) или структурированной (наполненной) дисперсной системе. Для выявления этого следует знать концентрации наиболее склонных к структурированию компонентов, а также показатели, влияющие на структурно-механические свойства остатков (вязкость, термическая устойчивость, устойчивость против расслоения, седиментация и пр.). [c.12]

Лабораторные исследования отстаивания водно-топливных эмульсий показали, что независимо от заданной первоначальной концентрации водной фазы по высоте объема, как правило, образуются три характерных слоя 1-чистое топливо 2 - эмульгированное топливо, содержащее воду в виде дисперсной фазы 3 — чистая вода. Очевидно, что задачей очистки топлива от воды является разделение эмульгированной части объема, представляющей собой устойчивый коллоидный раствор с малым (меньше 5 %) содержанием водной фазы. При этом за эталон устойчивой эмульсии принимают эмульсию, полное время разделения которой составляет около 4 ч. Содержание воды около 4 % в эмульгированной части следует считать предельным для реактивных топлив, так как при больщей концентрации воды происходит седиментация раствора и удаление излищней воды из топливных систем не представляет больших технических трудностей. [c.21]

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]

Для частиц золей наблюдается более резкая зависимость кои-центрацип по высоте, чем для молекул газов. Например, для газов концентрация снижается в два раза на расстоянии приблизительно в 5—5,5 км, для растворов полимеров (М 40 000, р = 1,3 г/см ) — tiB 20 м, для золей золота (d = 1,86 им) —в 2,15 м, а для суспензий гуммигута (d = 230 нм) —30 мкм. Из этого примера следует, что для растворов полимеров, находящихся в небольших сосудах, нельзя заметить ощутимого изменения концентрации по высоте. Чтобы определить эту зависимость, увеличивают седиментацию с помощью ультрацентрифуги. Установленные зависимости концеитрацпи макромолекул от высоты слоя раствора дают воз-мол<ность получить функции распределения молекул полимеров по молекулярным массам. [c.215]

Разница седиментационных объемов агрегативно устойчивых и неустойчивых систем наиболее четко проявляется, если частицы имеют средние размеры. Крупные частицы неустойчивых систем благодаря заметной силе тяжести образуют более плотный осадок, а очень мелкие частицы в устойчивых системах оседают настолько медленно, что наблюдать за осал<дением не представляется возможным. Причиной рыхлости осадков является анизометрия образующихся первичных агрегатов или флокул. Исследования показывают, что наиболее вероятны цепочечные и спиральные первоначальные образования, из которых затем получаются осадки с большим седиментационным объемом. Осадки того или иного качества получают прн осаждении и фильтрации суспензий в различных производствах. Их свойства обычно регулируют путем изменения pH, добавления поверхностно-активных веществ. Увеличение концентрации дисперсной фазы способствует образованию объемной структуры в агрегативно неустойчивых системах. Этот факт широко используется для предотвращения седиментации, в частности, при получении пластичных материалов и изделий из них. [c.344]

Высота отстойника подбирается с таким расчетом, чтобы продолжительность осаждения была достаточной для получения сгущения У1. Это время Т1 можно определить из опытных данных по периодической седиментации при начальной критической концентрации, Количество твердого вещества в отстойнике составляет5т1. На поверхности осадка имеет место критическая концентрация с,-р, а иа дне С, соответствующая У . Из этих данных можно определить среднюю концентрацию с, а также объем осадка в отстойнике. [c.128]

Парциальный удельный объем сополимера акрилонитрила и винилхлорида (40 60) в ацетоне при 25 °С равен 0,75 см -г . Вычислить скорость вращения ротора ультрацентрифуги (мин" ), необходимую для седиментации сополимера с Мц,= 3-10 , чтобы его концентрация на дне кюветвы (гз = = 6,5 см) была в 6 раз больше концентрации сополимера в области мениска (г) = 6,2 см) при условии достижения седиментационного равновесия. [c.73]

В разбавленном растворе полимера в хорошем растворителе гибкие макромолекулы находятся в виде рыхлых клубков, внутри которых заключен растворитель. При оседании молекул полимера растворитель увлекается вместе с ними, и количество свободного растворителя, заполняющего межмолекулярные пространства, соответственно уменьшается. Вследствие этого скорость седиментации частиц со временем уменьшается. Чем больше молекулярный вес, тем резче снинсается скорость седиментации в результате уменьше ния количества свободного растворителя, что особенно заметно прп повышении концентрации полимера в растворе (рис. 40). Поэтому определение скорости седиментации проводят в разбавленных растворах полимера в шлохом растворителе. [c.81]

Рмс. 4(). Заиисимость iiopu in седиментации лолнстнрола различного молекулярного песа от концентрации его раствора в хлороформе. Молекулярный пес /—1100 00С 2—550 00U 3— 70 ООО —75 000 i—30 ( 0. [c.81]

В то же время (что весьма существенно), если исходить из системы с равномерно распределенной дисперсной фазой, то вначале всегда преобладает процесс седиментации, так как при этом градиент d ldx = 0. С течением времени процесс седиментации приводит к нарушению равномерного распределения d ldx, а следовательно, и t ) приобретают конечные, нарастающие со временем значения. Эти изменения происходят до тех пор, пока, наконец, i не сравняется по величине с s. Тогда процесс переноса вещества прекращается и наступает равновесие. Таким образом, условием равновесия является /s + о = 0. Исходя из него, можно вычислить равновесное распределение концентрации, которое устанавливается в данной системе под действием гравитационного поля Земли или центробежного поля. В первом случае, заменяя dx на dh (так как концентрация изменяется в зависимости от высоты), имеем [c.61]

Диффузия противодействует седиментации, стремясь выравнять концентрацию дисперсных частиц в системе. В результате одновременного действия седиментации и диффузии в системе устанавливается седиментационное равновесие. Для него характерно неравномерноё распределение частиц дисперсной фазы по высоте системы — концентрация частиц дисперсной фазы уменьшается по мере увеличения высоты (рис. VI.4) и происходит высветление системы в ее верхних слоях. [c.274]

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 /г, пройденный ею за некоторое время т. Этот метод позволяет определять электрофоретическую скорость частиц в грубодисперсиых системах, для которых макрометод неприменим из-за быстрой седиментации частиц, а также определять размер и форму частиц и проводить измерения в широком интервале концентрации электролита, причем свойства дисперсионной среды не изменяются во время опыта. Однако рассчитанная из этих измерений скорость движения частицы и представляет собой в отсутствие конвективных потоков жидкости алгебраическую сумму электрофоретической скорости частицы и,fl и электроосмотической скорости жидкости Uo - [c.100]

Из уравнения (111,31) вытекает также, что если рассматривать устойчивость системы, в которой дисперсная фаза равномерно распределена по объему (например, в результате предварительного перемешивания), то в первое время всегда преобладает седиментация, поскольку вначале d jdx = Q. Однако со временем равномерное распределение вещества в системе нарушается и производная d jdx приобретает все возрастающие значения. Массопе-ренос будет продолжаться до тех пор, пока поток не станет равным с, т. е. пока не будет соблюдено условие ijin = 1 и в системе установится равновесие. Учитывая, что градиент концентрации изменяется по высоте, и заменяя х на h, можно написать уравнение (111,31) в виде [c.70]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология