Коагуляция потенциальный минимум

Из рис. 118 видно, что на определенном расстоянии /"о существует своеобразный барьер отталкивания S, который препятствует сближению частиц. Этот барьер устраним ири высокой концентрации электролита-коагулятора. Вследствие преобладания сил притяжения коллоидные частицы могут сблизиться при коагуляции до расстояния Г2. Однако теоретические расчеты и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при больших расстояниях между коллоидными частицами Г (порядка нескольких толщин двойно-то электрического слоя) на потенциальной кривой хорошо наблюдается второй неглубокий минимум М, который незначителен для обычных гидрофобных коллоидов 1И более глубок для золей, имеющих крупные асимметрические частицы. Для таких золей энергия взаимодействия в точке М может быть в несколько раз больше энер [c.379]

Агрегативная устойчивость. На первый взгляд кажется, что если обеспечены устойчивости дисперсного состава и фазовая, то причин для неустойчивости не остается. В действительности остается еще третий вид неустойчивости или устойчивости - агрегативная устойчивость. Этот вид устойчивости наиболее характерен для коллоидных систем. Он обусловлен тем, что для дисперсных частиц силы взаимодействия имеют радиус действия, существенно больший, чем между парами молекул, и могут иначе зависеть от расстояния. При этом на кривой зависимости энергии взаимодействия пары частиц от расстояния могут находиться один или два потенциальных минимума. В результате возможно образование агрегатов из двух, трех и более частиц. Процесс такого агрегирования называется коагуляцией и обычно идет со скоростью, гораздо большей, чем процесс старения под влиянием неодинаковой растворимости частиц разного размера и в сильнейшей степени зависит от состава дисперсионной среды. Поэтому теория агрегативной устойчивости привлекла давно основное внимание и под названием "теории устойчивости коллоидов заняла центральное место в учении о коллоидах. Опираясь на изучение сил [c.19]

Рассмотрим гидродинамическую модель образования дисперсии ПВХ в пластификаторе в зависимости от размера частиц. Известно, что смешение порошков с жидкостью в смесителях осуществляется за счет потоков жидкости, профиль которых зависит от конструкции смесителя и формы мешалки [86]. Известно также, [67], что разделяющая частицы порошка гидродинамическая сила пропорциональна квадрату радиуса частиц, а молекулярные силы притяжения частиц пропорциональны первой степени их радиуса. Из этого следует, что существует такой диаметр частиц, для которого гидродинамическая сила, возникающая при диспергировании, больше силы притяжения. Однако с увеличением размера частиц появляется возможность их коагуляции на дальнем расстоянии, которая обусловлена наличием вторичного потенциального минимума на потенциальной кривой взаимодействия двух частиц и качественно отлична от коагуляции частиц в глубоком первичном потенциальном минимуме [67]. Вероятно поэтому легкая диспергируемость пастообразующих марок ПВХ обусловлена возможностью образования периодических коллоидных структур [36] во внешнем силовом гидродинамическом поле по следующему механизму [c.262]

Коагуляционные структуры возникают за счет ван-дер-ваальсовых сил притяжения частиц и образуются в результате коагуляции их на расстояниях, отвечающих вторичному минимуму на потенциальной кривой, когда между частицами дисперсной фазы имеются прослойки среды. Наличие таких прослоек в местах контакта между частицами обусловливает относительно небольшую прочность и ярко выраженные пластические свойства структур. Для коагуляционных структур характерны такие специфические свойства, как тиксотропия и реопексия. Тиксотропия — способность структурированной системы восстанавливать во времени свои прочностные свойства после ее механического разрушения. Реопексия — явление, обратное тиксотропии — возникновение и упрочнение структуры в результате механического воздействия. [c.187]

Если потенциальный барьер подавлен электролитом или если он очень высок, а коагуляция происходит в дальнем потенциальном минимуме, то фактор замедления И = 1 и частоты столкновений ац определяются выражениями Смолуховского [6]. Для броуновской коагуляции они слабо зависят от г и/, как ( ДЛ + что позволяет считать все ац — [c.157]

Элементарный акт коагуляции в дисперсной системе происходит вследствие взаимодействия частиц в ближнем или дальнем минимуме потенциальной энергии, в которых силы межмолекулярного притяжения преобладают над силами электростатического отталкивания (см. рис. 1П.1). [c.71]

Концентрационная коагуляция, наблюдаемая у золей с сильно заряженными частицами, согласно теории ДЛФО, происходит вследствие электростатического эффекта сжатия двойного электрического слоя в результате увеличения концентрации индифферентного электролита в системе — толщина ионных атмосфер уменьшается. При этом наблюдается увеличение глубины вторичного потенциального минимума, что обусловливает возрастание вероятности дальней агрегации, а также изменяется форма потенциальных кривых парного взаимодействия частиц (рис. 7.2, в). На основании теоретических р с-четов Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау установили, что энергетический барьер исчезает на диаграмме энергия — расстояние между частицами золя , когда [c.612]

Анализ многообразных свойств структур в дисперсных системах позволил П. А. Ребиндеру разделить их на два основных класса, различающихся по видам взаимодействия частиц дисперсной фазы. Исходя из того, что коагуляция соответствует первичному и вторичному минимуму потенциальной кривой взаимодействия частиц, он предложил различать конденсаци-онно-кристаллизационные и коагуляционные структуры. Конденсационно-кристаллизационное структурообразование, отвечающее коагуляции в первичном потенциальном минимуме, осуществляется путем непосредственного химического взаимо- [c.417]

По мере повышения концентрации дисперсной фазы структурная вязкость Г) и прочность Рт дисперсной системы возрастают как вследствие увеличения числа контактов между частицами в единице объема, так и в результате повышения вероятности фиксации частиц в положении ближнего потенциального минимума (ближняя коагуляция в дисперсиях с жидкой маловязкой средой) с соответствующим ростом прочности контактов. Соответственно возрастает структурная устойчивость дисперсных систем к внешним механическим воздействиям, вместе с тем скорость тиксотропного восстановления разрушенной структуры увеличивается. Седиментационная устойчивость дисперсной системы обеспечивается фиксацией частиц в структурной сетке, но при разрушении структуры такая система теряет кинетическую устойчивость. [c.18]

Наблюдения за устойчивостью и коагуляцией дисперсии алмаза в щелочной области (pH = 9) проводились непрерывно в течение 6—7 ч и далее через 24 ч. Исходная дисперсия алмаза при pH = 9 без добавления K I и при его концентрации 5-10 моль/л является агрегативно устойчивой. Из расчета энергии взаимодействия по теории ДЛФО следует, что устойчивость дисперсии алмаза при концентрации K l lO М обусловлена наличием высокого энергетического барьера ( 160 кТ) и очень малой глубиной дальнего минимума. При концентрации КС1 I-IO моль/л в системе уже наблюдается заметная агрегация степень агрегации составляет 2,7. При дальнейшем росте концентрации КС1 увеличивается скорость и степень агрегации, достигнутая к определенному времени наблюдения. Это связано с постепенным уменьшением вклада ионно-электростатической составляющей и реализацией более глубокой потенциальной ямы . Обратимый характер агрегации в случае средних концентраций (10 , 10 моль/л), возможно, связан с влиянием структурной составляющей энергии взаимодействия, что приводит к ограниченности глубины ямы . Однако в целом агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсии алмаза при pH = 9, в отличие от рассмотренных выше случаев, может быть объяснена теорией ДЛФО в ее классическом варианте. [c.184]

Дипольные силы являются дальнодействующими и поэтому на потенциальной кривой взаимодействия частиц в электрическом поле на больших расстояниях всегда имеется потенциальная яма. Ее глубина зависит от напряженности поля и увеличивается с ростом Е. При достаточной глубине энергетического минимума происходит коагуляция частиц, имеющая обратимый характер при снятии электрического поля система восстанавливает первоначальную устойчивость. Энергия дипольного взаимодействия может стать больше потенциального барьера. В этом случае в системе наблюдается необратимая коагуляция. [c.157]

В глинистых минералах различные поверхности отличаются по свойствам. Боковые ребра глин имеют амфотерный. характер и в широком интервале pH могут нести положительный заряд. Плоские же грани глинистых минералов всегда заряжены отрицательно. Поэтому глинистые частицы в суспензиях могут притягиваться и при отсутствии потенциальных минимумов, характерных для частиц с развитыми адсорбционно-гидратными слоями. В результате этих взаимодействий возникает так называемая реброграниая коагуляция глин. [c.72]

Анализ многообразных свойств структур в дисперсных системах позволил П. А. Ребиндеру разделить их на два основных класса, различающихся по видам взаимодействия частиц дисперсной фазы. Исходя из того, что коагуляция соответствует первичному п вторичному минимуму потенциальной кривой взаимодействия частиц, он предложил различать конденсационно-кристаллизационные и коагуляционные структуры. Конденсациоиио-кри-сталлизацпонное структурообразование, отвечающее коагуляции в первичной потенциальной яме, происходит путем непосредственного химического взаимодействия между частицами и их срастания с образованием жесткой объемной структуры. Если частицы аморфные, то структуры, образующиеся в дисперсных системах, принято называть конденсационными, если часпщы кристаллические, то структуры являются кристаллизационными. При непосредственном срастании частиц механические свойства структур соответствуют свойствам самих частиц. Конденсационно-кристаллизаци-онные структуры типичны для связнодисперсных систем, т. е. систем с твердой дисперсионной средой. Такие структуры придают телам прочность, хрупкость и не восстанавливаются после разрушения. [c.365]

Теоретический расчет показывает, что если величина потенциального барьера (участок б на кривой 3) мала и глубина дальнего минимума (участок в на кривой 3) невелика, то частицы под воздействием кинетической энергии и далее под влиянием сил притяжения (участок а) приближаются до наиболее близкого расстояния и происходит коагуляция под влиянием ближнего взаимодействия частиц. Такие системы неустойчивы, и коагуляция в таких случаях необратима. Если высота [c.417]

Многие золи, например гидроокиси А1, 81, Ре, Мп, характери-зуются большим развитием и упрочнением гидратных оболочек и для них дистанции сближения, отвечающие первой потенциальной яме, оказываются, по-видимому, вообще запрещенными коагуляция происходит во втором минимуме, с образованием рыхлых структурированных агрегатов. [c.249]

Определяя Ua, можно вычислить скорость коагуляции, а также, пользуясь уравнением Ван-дер-Ваальса, оценить границы области, в которой частицы золя находятся в равновесии с агрегатами даже в отсутствие сил отталкивания — дезагрегация идет за счет энтропии смешения. Такие системы оказываются агрегативно-равновесными даже в присутствии большого избытка электролита. В этом случае потенциальный барьер исчезает и два минимума сливаются в один, причем глубина его в реальных условиях (с учетом того, что 2/г ф 0) может быть небольшой. Согласно расчетам Мартынова и Муллера, область нечувствительности гидрофобных коллоидов достаточно широка, увеличиваясь с уменьшением константы Гамакера А, концентрации частиц V, их радиуса, а также с увеличением толщины прослойки Я. [c.254]

Поскольку силы взаимодействия поляризованных частиц загрязнений пропорциональны Е , предполагалось, что при вытянутой форме ассоциатов и близких расстояниях между ними характер сближения будет диполь-ным. Однако, как видно из приведенных выще данных, зффективность разделения в переменном поле оказалась намного ниже, чем в постоянном. Это связано с тем, что в постоянном электрическом поле возможно злектрофоретическое концентрирование частиц и капель, после чего поляризационная коагуляция может протекать как в первичном, так и во вторичном потенциальном минимуме. [c.95]

Коагуляцию коллоидных систем в ультразвуковом поле наблюдал еше Дарсинг (1908 г.). В дальнейшем было установлено, что в докавитационной области облучение ультразвуком способствует коагуляции, однако с увеличением мощности поля начинает уже преобладать его диспергирующее действие. В ультразвуковых полях малой мощности малые частицы следуют за средой, в то время как крупные, обладающие большой инерцией, почти не увлекаются жидкостью. Таким образом, малые частицы как бы прошивают среду и оказываются в поле действия молекулярных сил больших частиц, что приводит к коагуляции. Д. С. Лычников и Г. А. Мартынов установили, что преодоление энергетического барьера и коагуляция возможны лишь, когда амплитуда колебания частиц соизмерима с расстоянием между частицами. Ультразвуковое поле как бы перебрасывает мелкие частицы из вторичного потенциального минимума в первичный. Если частицы нахо- [c.309]

Теория ДЛФО объяснила все главные закономерности коагуляции гидрозолей электролит 1ми и объединила на общей количественной основе имевшиеся ранее представления (преимущественно качественные), относившиеся к различным частным случаям и нередко казавшиеся противоречивыми. В последние годы наметились также пути дальнейшего развития этой теории, связанные с представлениями о возможности протекания обратимого агрегирования частиц. Действительно, при очень малых расстояниях между частицами, помимо сил межмолекулярного притяжения, электростатического отталкивания и т. д., отражающих дальнодействие частиц, необходимо также учитывать и иные факторы, проявляющиеся при непосредственном соприкосновении частиц. Сюда относятся, например, своеобразное структурирование вблизи твердой поверхности гидратных оболочек и особенно силы упругости, обусловливающие борновское отталкивание поверхностных атомов в точке соприкосновения частиц или отталкивание адсорбированных на пове рхности частиц молекул ПАВ в области контакта. Это означает, что ближний потенциальный минимум, будучи более или менее глубоким, остается конечным. [c.316]

Следовательно в зависимости от дисперсности б, концентрации nIN, температуры граница лиофильности как некоторое критическое значение межфазной энергии а , соответствующее условию агрегативной устойчивости дисперсной системы, может лежать в очень широком интервале значений о (10 ч- ЮмДж/м ), что удается выразить численно и сопоставить с экспериментальными данными, В этой развиваемой нами системе представлений лиофильность (и как альтернатива — лиофобность) не есть свойство поверхности как таковой (и не есть, как правило, характеристика поведения отдельной частицы),— это понятие выступает как свойство системы, как одно из проявлений универсальной физико-химической закономерности — конкуренции потенциальной энергии сцепления частиц дисперсной фазы и кинетической энергии, связанной с их участием в тепловом движении. Вместе с тем, в основе развиваемой схемы лежит оценка глубины первичного (ближнего) потенциального минимума для индивидуального контакта, прежде всего, по отношению к величине кТ, и их сопоставление в широком интервале варьирования родственности среды и дисперсной фазы. При этом обнаруживается весь непрерывный спектр от лиофильности (самопроизвольного диспергирования, пептизации коагулята), когда щ составляет малые доли кТ, например, для гидро-фобизованных частиц диаметром 6=1- 10 м в жидком углеводороде, до совершенной лиофобности (коагуляции, с прочным закрепле- [c.44]

Необходимо отметить, что термодинамическую устойчивость дисперсных систем относят к двум состояниям, соответствуюпхнм двум минимумам потенциальной энергии взаимодействия частиц. Состояние устойчивости лиофильных систем, как систем симопроизвольно образующихся, отвечает первому глубоком потенциальному минимуму, который характеризует слияние, непосредственный контакт частиц с образованием сплошной структуры тела. Термодинамическая устойчивость к коагуляции лиофобных систем относится к неглубокому потенциальному минимуму, отвечающему коагуляции на дальних расстояниях между частица.ми при их взаимодействии через прослойки среды. Как уже упоминалось, в таких системах возможна изотермическая перегонка, так как онн неустойчивы по отношению к первому минимуму. [c.332]

При составлении книги встретились трудности, в частности связанные с применением терминов, не имеющих достаточно точного определения как в отечественной, так и в иностранной литературе. Так, фиксация микрообъектов во вторичном потенциальном минимуме, т. е. взаимная их фиксация на далеком друг от друга расстоянии, не имеет специального термина. Одни исследователи называют этот процесс коагуляцией во вторичном минимуме, другие — дальней коагуляцией, третьи — предлагают применять в этом случае термин флокуляция. Автор считает, что указанный процесс рационально назвать дальней агрегацией, оставляя за термином коагуляция обозначение непосредственного слипания дисперсных частиц или фиксации в первичном минимуме (ближняя агрегация). Под флокуляцией чаще всего понимают местное (локальное) структурообразо-вание, независимо от того, происходит ли оно в результате коагуляции или дальней агрегации. Такая неопределенность делает этот термин мало пригодным для точного описания процесса агрегации возможно его применение будет уместным при образовании между коллоидными частицами [c.5]

И. Ф. Ефремовым [13] развито представление о том, что при желатинировании многих золей и суспензий возникновение пространственной сетки обязано силам притяжения между частицами, действующим при сохранении разделяющего их потенциального барьера. При достаточно высоком потенщ1але поверхности и малой толщине двойных ионных слоев, что соответствует сравнительно большой концентрации электролита в дисперсной системе, на результирующей кривой энергетического взаимодействия появляется яма, отвечающая дальним расстояниям. Если глубина такого минимума велика по сравнению с энергией теплового движения, то частица может зафиксироваться в нем, и наступит коагуляция, называемая в отличие от случая непосредственного контакта поверхностей коагуляцией во вторичном миниму.ме (рис. 1.1). [c.13]

Какие составляющие расклинивающего давления рассматривает теория устойчивости ДЛФО Приведите примеры потенциальных кривых взаимодействия между частицами для дисиерсных систем с различной степенью устойчивости. Каковы особенности коагуляции частиц в первом и вторичном энергетических минимумах в соответствии с теорией ДЛФО [c.179]

Необходимо отметить, что термодинамическую устойчивость, так же как п самопроизвольное дпспергпроваиие, можно отнести к определенному состоянию системы, соответствующему тому или другому минимуму потенциальной энергии взаимодействия частиц. Для дисперсных систем характерен неглубокий минимум, отвечающий коагуляции иа дальних расстояниях между частицами при их взаимодействии через прослойки среды. По отношению к этому минимуму очень многие стабилизированные золи можно считать термодинамически устойчивыми к коагуляции. В таких системах существует равиовесие, которое предполагает равенство скоростей двух противоположных процессов — коагуляции и пептизации. Подобно химическому равновесию его можно характеризовать константой равновесия, равной отношению констант скоростей коагуляции и пептизации [c.287]

Если константа скорости пептизации значительно больше константы скорости коагуляции (энергия активации пептизации значительно меньше, чем при коагуляции), то в системе будут преобладать мелкие первичные частицы. С увеличением константы скорости коагуляции (уменьшением ее потенциального барьера) число двойных, тройных и т. д. частиц в равновесной системе возрастает. Если коагуляция вызвана взаимодействием между частицами через прослойки среды, то энергия притяжения незначительна, и минимум энергии состемы характеризуется малым отрицательным значением. Поэтому небольшие изменения в системе (колебания pH, ко1щентрацпи электролита), вызывающие увеличение силы отталкивания частиц (уменьшение силы нх притяжения), приводят к пептизации системы иод действием броуновского движения. К системам, способным к подобным превращениям, относится большинство лиозолей (гидрозолей), стабилизированных различными способами, в том числе с помощью электролитов, ПАВ и ВМС. В этом отношении интересны гидрозоли оксида кремния, которые [c.287]

Кривая 2 указывает на наличие достаточно высокого потенциального барьера и вторичного минимума. В системе, находяш,ейся в таком состоянии, происходит быстрая флокуляция частиц иа рас" стояниях, соответствующих вторичному минимуму. Благодаря наличию потенциального барьера частицы во флокулах не имеют непосредственного контакта и разделены прослойками средьь Очевидно, что такое состояние отвечает обратимости коагуляции, Пептизация возможна после устранения вторичного минимума или его уменьшения до значения меньше кТ. [c.331]

Рис. 65. Потенциальные кривые взаимодействия частиц а — агрегативио устойчивая система б —коагуляция во вторичном энергетическом минимуме в — коагуляция в первичном энергетическом минимуме

Взаимодействие в ближнем минимуме возможно при небольших значениях потенциального барьера и малой глубине дальней потенциальной ямы . Так как значение потенциальной энергии в ближнем минимуме обычно много больше значепия кинетической энергии частиц, то коагуляция в данном случае носит необратимый характер и сопровождается уменьшением дисперсности и удельной поверхности. [c.71]

Концентрационная коагуляция происходит при увеличении содержания индифферентного электролита в дис[1ерсной системе. Как уже отмечалос1з ири рассмотрении двойного электрического слоя, с ростом концентрацни электролита в дисперсионной среде происходит сжатие диффузной части ДЭС и снижение величины потенциального барьера. Одновременно в результате сжатия диффузного слоя увеличивается также глубина второго минимума, что приводит к возрастанию вероятности дальней агрегации. Порог концентрационной коагуляции зависит от валентности г и в случае шдрофобных поверхностей для одно-, двух- и трехзарядных противоионов относится как 1 64 729. [c.73]

Энергия молекулярного и электростатического взаимодействий частиц одинакового размера, как следует из уравнений (VI.34) — (VI.35), прямо пропорциональна радиусу частиц. Поэтому увеличе1ше размера частиц влечет за собой увеличение потенциального барьера н глубины вторичного минимума. Основываясь на этом следствии из теории ДЛФО, можно заключить, что высокодисперсные системы (а 0,1 мкм) более склонны к ближней коагуляции (с преодолением потенциального барьера), а грубодисперсные (суспензии, эмульсии)—к дальней (во вторичном минимуме). [c.153]

Следует заметить, что взаимодействие частиц на больших расстояни 1х, характеризуемое наличием на потенциальной кривой неглубокого отрицательного минимума, до сих пор не имеет специального названия. Ученые называют это взаимодействие по разному дальней коагуляцией, коагуляцией во вторичном минимуме, дальней агрегацией, флокуляцией. В дальнейшем мы будем пользоваться всеми этими терминами за исключением флокуляции, поскольку термии флокуляция имеет чйсто описательный характер (образование хлопьев, фло-кул) и не зависит от того, происходит ли она в результате истинной коагуляции или дальйей агрегации. Термином коагуляция будем обозначать все виды агрегации частиц, начиная от коалесценции и непосредственного слипания частиц и кончая дальней агрегацией. Наконец, под истинной коагуляцией будем пбнимать непосредственный физический контакт между частицами. [c.279]

Такие системы неустойчивы и коагуляция идет в большинстве случаев необратимо, поскольку глубина первого минимума обычно много больше кТ. Снижение высоты барьера, согласно (XIII. 16), может быть вызвано либо увеличением сих, либо уменьшением i 3i в результате специфической адсорбции . Поэтому можно говорить о двух видах коагуляции — концентрационной и адсорбционной. Влияние X и tl)i на потенциальные кривые показано на рис. XIII. 6. Отметим, что глубина второго минимума увеличивается с ростом с. [c.243]

В отличие от коагуляции, стимулируемой введением флокулянтов, при электрокоагуляции исключительно важную роль играет размер частиц (см. раздел XIII. 9). Даже в слабых полях глубина дальнего минимума на потенциальной кривой для достаточно крупных частиц может составить несколько /гТ (так как, например, для сферических частиц дипольный момент возрастает пропорционально третьей степени радиуса). Если, кроме того, учесть, что электрокоагуляция не сопряжена с преодолением барьера, можно заключить, что она практически всегда реализуема для достаточно крупных частиц. Поэтому воздействие электрическим полем может быть более эффективным, чем введение флокулянтов, в особенности для дисперсий, защищенных адсорбционными слоями ПАВ или полимеров. Если адсорбция полиэлектролита на поверхности частиц резко повышает устойчивость дисперсий в отношении электролитной коагуляции, то в отношении электрокоагуляции можно ожидать прямо противоположного эффекта, так как при этом возрастает Ks, дипольные моменты и следовательно, энергия поляризационного взаимодействия частиц. [c.346]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология