Поверхностные явления и дисперсные системы

Скачать в pdf «Поверхностные явления и дисперсные системы»


3.1.2. Устойчивость коллоидных систем


Устойчивость дисперсных систем характеризуется постоянством во времени распределения частиц дисперсной фазы по объему системы, а также по их величине (постоянство дисперсности) и связана с осаждением (седиментацией) частиц и их укрупнением (агрегацией). Различают седи-ментационную и агрегативную устойчивость дисперсной системы. Первая характеризует способность системы сохранять равномерное распределение частиц по объему дисперсионной среды, а вторая — способность сохранять неизменный размер частиц дисперсной фазы.


Седиментационная устойчивость. Во-первых, частицы дисперсной фазы участвуют в броуновском движении молекул и ионов дисперсионной среды, что приводит к диффузии коллоидных частиц — выравниванию их концентрации в объеме. Во-вторых, на них действует сила тяжести (PфVg), направленная вниз, и сила Архимеда (PcpVg), направленная вверх, где V — объем частицы, — ускорение свободного падения. Результирующая сила, вызывающая направленное движение частиц, 1с = (рф — рcp)Vg. Частицы будут двигаться вниз, если плотность частицы (рф) будет больше, чем плотность дисперсионной среды (рср) — седиментация, или всплывать в случае рф < рср -обратная    седиментация    (рис.    3.3).


В результате действия этих двух разнонаправленных факторов устанавливается седиментационно-диффузионное равновесие. Высокодисперсные системы достаточно длительное время могут находиться во взвешенном состоянии.


В грубодисперсных системах (суспензии, аэрозоли, эмульсии) диффузионная составляющая невелика, частицы оседают на дно, образуя осадок, или всплывают, образуя слой частиц на поверхности дисперсионной среды. Скорость осаждения частиц (v) в свободнодисперсных системах в гравитационном поле прямо пропорциональна радиусу частиц (r) в квадрате, разности плотно-


2


стей частиц (рф) и среды (рср) и обратно пропорционально вязкости среды (n): v = —


2g (Рф — Рср )r



Осаждение частиц под действием центробежной силы происходит с большей скоростью. При скорости вращения центрифуги ~ 103104 об/мин центробежное ускорение значительно превышает ускорение свободного падения.

Скачать в pdf «Поверхностные явления и дисперсные системы»