Лекции (17) (1157130)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекция 15. СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ И АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМСедиментационная устойчивостьВажно: в коллоидных системах распределение дисперсной фазы по высоте сосуда былоравномерным. Это предполагает выполнение неравенства (для свободнодисперсных систем)3kT.He Hs4r 3 ( p  l ) g(1)где Hs – высота сосуда, H e - высота, на которой концентрация падает в е раз.Важно: седиментационная устойчивость обеспечивается уменьшением размера частиц.Агрегативная устойчивостьАгрегативная устойчивость лиофобных коллоидов обеспечивается модифицированиемповерхности частиц.

Оценим энергию взаимодействия частиц, прикоторой возможно существование свободнодисперсных коллоидныхсистем. Изменение свободой энергии при распаде1Fa  ZNU a ,2U a  U b .(2)При переходе частиц из агрегата в раствор происходит возрастание энтропииSa  *k B N ,где(3)  ln( na / n p ) , na , n p*частицвагрегированном(в- концентрацииагрегате)ипептизированном состояниях.F  Fa  * Nk BT* k BTПриUa  (10  20)k BT0.5Z*k BTвыгоден распад агрегатов (пептизация), а приUa  (10  20)k BT0.5ZПолное изменение свободной энергии(4)(5)(6)более выгодной является агрегация.Равновесная концентрация частиц в дисперсионной среде определяется при этомравенством (больцмановским фактором)ZU an p  na exp( ).2kT(7)Кинетика коагуляции и фактор замедления коагуляцииРассмотрим систему первичных частиц и их агрегатов.

Будем обозначать через nmконцентрацию агрегатов, содержащихm частиц. Будем рассматривать агрегацию какнеобратимую химическую реакцию. Имеемdnm 1 m1  K 0 ni nmi   K 0 nm n jdt2 i 1j 1Это уравнение коагуляции Смолуховского.коагуляцииK0.(8)Мы рассмотрели частный случай, когда ядроне зависит от числа частиц в агрегате. В этом случае приближено можноположить (для быстрой коагуляции, когда каждое столкновение частиц приводит к ихагрегации)8k BTK0 ,3Важно: ядро не зависит от размера частиц.(9)Точное решение системы уравнений (8) имеет видn0 (t / 0 ) m 1nm ,m 1(1  t / 0 )гдеn0–начальная(10)концентрациямономеров,30   s ,  s - время половинной коагуляции по8n0 kTСмолуховскому. За это время общее число частиц уменьшается вдвое:n0.n  nm (1  t / 0 )m 1Важно: обратная величинавременемnлинейно увеличивается со11 1 t, n n0 n0 0что позволяет найти и n0 и 0.(11)(12)Важно: Эксперимент показывает, что во многих случаях наблюдаются заметныеотклонения от зависимостей, полученных из уравнений быстрой коагуляции.

Такиеотклонения характеризуются фактором замедленияувеличение времени половинной коагуляциикоагуляции30  Wc8n0 kTWс,определяющим.(13)Структура агрегатовПрежде чем говорить о факторах стабилизации, обсудим структуру агрегатов. Она можетбыть плотной, фрактальной или нерегулярной.3Для плотных агрегатов число частиц N  k p ( ra / a ) , a – размер первичных частиц,ra – размер агрегата kp – фактор формы.Для фрактальных агрегатов2равенством rgN  k0 (rg / a)df, rg - радиус инерции, определяется1  2   (ri  r0 ) , r0 - координата центра масс агрегата, d fN iразмерность агрегата.- фрактальнаяФрактальные размерности агрегатов для разных режимов агрегацииМодель агрегацииВероятностьФрактальнаяприлипанияразмерность, d fБроуновское движениекластер-частицаБроуновское движениекластер-кластерБроуновское движениекластер-кластер1d=21,68d=32,4611,441,77p01,552,02Факторы стабилизации коллоидных системГидродинамический фактор.

Он связан с необходимостью вытеснить вязкую жидкость изпрослойки между частицами.При малой толщине прослойки h коэффициент относительной диффузии уменьшается в2h2h  r(14)раз, что связано с необходимостью вытеснения жидкости изпрослойки.2hD(h)  D0r  2hФормальноэтоможнорассматривать как падение подвижности частиц при ихсближении. При наличии силового взаимодействия междучастицами с учетом гидродинамического взаимодействия факторзамедления коагуляции имеет видU pp (h)12h  rWc  2exp()dh ,22hkT0 ( 2r  h)(15)где U pp (h) - потенциал взаимодействия между частицами/Важно: При наличии отталкивания между частицами скорость коагуляции замедляется.При наличии только притяжения может и увеличиться по сравнению с быстрой коагуляцией..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций