Седиментационный анализ дисперсности

Принцип седиментационного метода анализа дисперсности состоит в измерении скорости осаждения частиц обычно в жидкой фазе. Метод позволяет определить распределение частиц по размерам и подсчитать их удельную поверхность. Можно определить дисперсность микрогетерогенных и грубодисперсных систем с размером частиц 10^-5 см – 10^-2 см (10^-2 – 10^-4 м)

По дисперсности системы можно разделить на монодисперсные и полидисперсные. В монодисперсных системах частицы осаждаются с одинаковой скоростью. Если обозначить через – общая масса дисперсной фазы, – первоначальная высота столба суспензии, – скорость осаждения, то ко времени τ масса осевшего осадка составляет:

(6.39)

~ (пропорциональна) – линейная зависимость.

В точке В седиментация заканчивается и масса осевших частиц не изменяется. tg угла наклона прямой α характеризует скорость осаждения дисперсной фазы.

Кривые седиментации монодисперсной (а) и бидисперсной системы (б)

Если частицы имеют сферическую форму и соблюдается закон Стокса, а также зная формулу для определения скорости осаждения сферической частицы:

(6.40)

получим массу осевшего осадка

, (6.41)

отсюда (6.42)

таким образом, получив экспериментально зависимость , можно найти частицы.

Удельная поверхность порошка

или (6.43)

Фракционный анализ.

Фракцией называется часть от общего количество порошка, обычно выраженная в %, отвечающая узкому интервалу радиусов частиц.

Полидисперсные системы.

Система состоит из нескольких фракций – отдельных монодисперсных систем.

Вначале получают зависимость , строят график зависимости – седиментационную кривую, разбивают ее на фракции. Седиментационная кривая представляет собой ломаную линию, разделенную на 5 участков.

-соответствует полному осаждению самой крупной фракции.

- время полного накопления осадка В B, C, D, E, F проводят касательные до пересечения с осью ординат и находят соответствующей фракции. Зная высоту столба жидкости и , , , , и находят радиус частиц фракций по формуле

и рассчитать скорость осаждения частиц

Построение интегральной и дифференциальной кривой распределения

Интегральная (суммарная) кривая распределения.

Начинают построение с самых мелких частиц.

По оси ординат откладывают процентное содержание фракций (F), по оси абсцисс радиус частицы

()

()

()

()

Дифференциальную кривую распределения можно построить путем обработки интегральной кривой распределения или самостоятельно, исходя из экспериментальных данных:

1) обработка интегральной кривой распределения выполняется следующим образом:

через равные интервалы радиусов (чем , тем точнее дифференциальная кривая распределения (8-10 участков)). Например: 2 мкм строят ординаты и находят значение - приращение процентного содержания частиц в выбранном интервале радиусов - , которые равны разнице двух соседних ординат.

- радиус частиц, которых больше всего в данной дисперсной системе – превалирующая фракция. Площадь каждого прямоугольника - содержание фракции в интервале

Средний радиус фракций определяется тем точнее, и ближе к истинному, чем на большее число фракций разделена полидисперсная система.

Результаты анализа полидисперсных систем можно представить в виде кривых распределения частиц по размерам, характеризующих степень полидисперсности системы.

Дифференциальная кривая распределения частиц полидисперсной системы по радиусам.

; - массовая доля

;

На оси абсцисс откладывают радиусы:

- разность радиусов частиц соседних фракций

- приращение массовых долей

На графике строят прямоугольники для каждой фракции (гистограмму). Плавной линией соединяют середины верхних сторон прямоугольников, получают дифференциальную кривую распределения частиц. Фракция, отвечающая максимуму кривой распределения, называется преимущественной функцией. Чем уже интервал радиусов (разница между и ) и чем выше максимум, тем система ближе к монодисперсной (1) и наоборот (2) – система более полидисперсна – максимум ниже и кривая растянута.

6.7. Диффузионно – седиментационное равновесие.

Дата добавления: 2014-01-11