Суспензии

В настоящее время преимущественно использует пентагидроксохлорид алюминия А12(ОН)5С1, так он имеет меньшую кислотность, интенсифицирует хлопьеобразование, дает малое остаточное содержание алюминия, его растворы не требуют использования нержавеющих сталей и противокоррозийной защиты аппаратов и оборудования.

Эффективным методом понижения агрегативной устойчивости суспензий является сенсибили

зация. Для этого обычно используются флокулянты – линейные полимеры с длиной цепочки до 1 мк, несущие полярные группы на обоих концах цепи. Длинная молекула полимера присоединяется двумя концами к двум разным частицам дисперсной фазы, скрепляя их углеводородным мостиком. Образуются флокулы — рыхлый хлопьевидный осадок.

Частицы различного происхождения имеют различу распределение зарядов, гидрофильных и гидрофобных областей на поверхности. Вследствие этого не представляется возможным применение некоего универсального полимерного флокулянта, необходим набор флокулянтов.

Полиакриламид, ПВО, ПДМДА являются наиболее широко применяемыми флокулянтами, выпускаемыми отечественной промышленностью. Из зарубежных флокулянтов, имеющих доступ на российский рынок, высокими флокулирующими свойствами обладают японские санфлоки

N-520p, AH-70p, AS-310p, Al-310p, Al-110p, CH-799p

Необходимая концентрация флокулянта. в суспензии зависит от концентрации в ней взвешенных частиц. Количество флокулянта должно составлять 0,01 - 2% от 1 массы твердой фазы. В противном случае может быть достигнут обратный эффект - произойдет коллоидная защита взвешенных частиц.

Способ внесения полимера существенно сказывается на результатах коагуляции суспензии. Установлено, что лучше всегофлокулянт добавлять дробно в виде двойной добавки, т.е. вся доза флокулянта первоначально добавляется к половине объема суспензии, а через некоторое время этот раствор сливают со второй половиной исходной суспензии.

Электрические методы разрушения суспензий используются в тех случаях, когда частицы в суспензиях имеют заряд, т. е. стабилизированы ионогенными веществами. В разрушаемой суспензии создается разность потенциалов, приводящая к направленному движению заряженных частиц и осаждению их на соответствующем электроде. Эти методы требуют больших энергетических затрат и специального оборудования и обычно не используются для разрушения больших объёмов суспензий.

Мокрый способ ситового анализа используют в случаях необходимости очень точного определения гранулометрического состава порошков, растрескивающихся при температурах ниже 105○С, также слипающихся или содержащих большое количество мелкой фракции. Мельчайшие частицы отмывают слабой струёй воды до тех пор, пока слив не станет прозрачным. Остаток на сите высушивают, взвешивают и по разности масс находят количество отмытого шлама.

Фракции частиц обозначают номерами сит. Например, если фракция получена последовательным просеиванием материала на ситах № 2 и № 1, фракцию обозначают следующим образом: 2-1 мм. Результаты ситового анализа представляют графически в виде так называемых кривых распределения. Последние подразделяют на дифференциальные (показывающие процентное содержание отдельных фракций) и интегральные (отражающее суммарное процентное содержание всех фракций меньше или больше данного размера).

Зная распределение частиц по их размерам, можно ответить на основные вопросы дисперсионного анализа:

• каковы размеры самой малой и самой большой частицы;

• частиц какого размера больше всего;

• каков фракционный состав системы, т. е. каково процентное содержание данной фракции в системе.

Под фракцией понимается та часть порошка, размер частиц в которой отвечает выбранному интервалу размеров.

Пример. В данном порошке самая маленькая частица имеет r = 2,0 · 10-5 м, а самая большая – r = 3,5 ¸ 10-5 м. Примем, что частицы радиусы которых не отличаются больше, чем на 0,3 ¸ 10-5 м, образуют одну фракцию. Тогда:

• 1-я фракция – все частицы с радиусом (2,0 ¸ 2,3) - 10-5 м;

• 2-я фракция – все частицы с радиусом (2,3 ¸ 2,6) - 10-5 м;

• 3-я фракция – все частицы с радиусом (2,6 ¸ 2,9) - 10-5 м;

• 4-я фракция – все частицы с радиусом (2,9 ¸ 3,2) - 10-5 м;

• 5-я фракция – все частицы с радиусом (3,2 ¸ 3,5) - 10-5 м.

Свойства суспензии, а также рассматриваемых порошков в значительной степени определяются размерами частиц дисперсной фазы. Дисперсионный анализ – это совокупность методов измерения размеров частиц. При дисперсионном анализе определяют также дисперсность D и удельную поверхность Sуд.

Методы дисперсионного анализа можно разделить на три группы.

1) Методы измерения параметров отдельных частиц (размеров, массы и т. д.) с последующей статистической обработкой результатов большого числа измерений:

• методы, в которых линейные размеры частиц измеряют с помощью оптического микроскопа, который обеспечивает предел измерений от 1 мкм до нескольких миллиметров, и электронного микроскопа, позволяющего измерять размеры частиц от 1 нм до нескольких микрон;

• методы, основанные на измерении электрического сопротивления при пропускании суспензии порошка через тонкий канал с помощью счётчиков Культера, позволяющие измерять размеры частиц от 0,1 до 100 мкм;

• методы, в которых измеряют изменения светового потока при пропускании суспензии через тонкий канал, вызванные попаданием в этот канал частиц дисперсной фазы. Позволяют измерять размеры частиц от 5 до 500 мкм;

• методы, в которых измеряют интенсивность света, рассеянного единичной частицей, с помощью ультрамикроскопа или поточного ультрамикроскопа Дерягина-Власенко (размеры частиц от 2 до 500 нм).

2) Методы, основанные на механическом разделении дисперсной системы на несколько классов по крупности частиц:

• ситовый анализ (размеры частиц от 0,05 до 10 мм);

• разделение частиц в потоке газа или жидкости (размеры частиц от 0,1 до нескольких миллиметров).

3) Методы, основанные на изучении свойств ансамбля частиц:

• методы седиментационного анализа, основанные на регистрации кинетики накопления осадка. Седиментационный анализ состоит в экспериментальном получении кривой седиментации, т. е. зависимости массы осадка m дисперсной фазы от времени осаждения t. Седиментометр Фигуровского позволяет определить размеры частиц от 1 до 500 мкм. Применение центрифуг позволяет снизить предел измерения до 0,1 мкм, а ультрацентрифуг – до 1-100 нм (в этом случае можно измерять даже размеры крупных молекул);

• методы рассеяния света малыми частицами (нефелометрия и турбодиметрия), методы неупругого рассеяния, а также рассеяния рентгеновских лучей, нейтронов;

• адсорбционные методы, используемые для определения удельной поверхности частиц. Измеряют количество адсорбированного вещества в мономолекулярном слое. Наиболее распространён метод низкотемпературной газовой адсорбции с использованием азота (аргона, криптона) в качестве адсорбата. Удельную поверхность высокодисперсной твёрдой фазы часто определяют методом адсорбции из раствора. Адсорбатом при этом служат красители, ПАВ или другие вещества, малые изменения концентрации которых легко определяются с достаточно высокой точностью. Удельную поверхность частиц можно находить также по теплоте адсорбции (или смачивания). Поточные микрокалориметры позволяют проводить измерения как в газовой, так и в жидкой среде. Разнообразные адсорбционные методы дисперсионного анализа позволяют определять удельные поверхности 10-103 м2 /г, что примерно соответствует размерам частиц от 10 до 1000 нм;

 Скачать реферат