Частиц и их анализ

Потенциальные кривые взаимодействия дисперсных

Устойчивость дисперсных систем или скорость коагуляции зависят от знака и значения общей потенциальной энергии взаимодействия частиц. Положительная энергия отталкивания с увеличением расстояния уменьшается по экспоненциальному закону, а отрицательная энергия притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Рис. 9.2. Зависимость электростатического отталкивания и _э, энергии молекулярного притяжения и_м и суммарной энергии взаимодействия частиц (пластин) от расстояния

Из рисунка видно, что на малых расстояниях (при ) и больших расстояниях (exp – а убывает быстрее чем степенная функция) между частицами преобладает энергия притяжения, а на средних – энергия электростатического отталкивания. I – минимум отвечает слипанию частиц, а II – их притяжению через прослойку среды. Max на средних расстояниях характеризует потенциальный барьер, препятствующий слипанию частиц. Силы взаимодействия распространяются на расстояние до сотен нм, max значения энергии достигает 10^-2 Дж/м².

Увеличению потенциального барьера способствует рост потенциала . Уже при » 20 мВ возникает потенциальный барьер, обеспечивающий агрегативную устойчивость дисперсной системы. Потенциальный барьер увеличивается с уменьшением константы Гамакера .

Различают три наиболее характерных вида потенциальных кривых

Рис. 9.3. Потенциальные кривые для дисперсных систем с разной степенью и характером устойчивости.

Кривая 1 – при любом расстоянии между частицами в дисперсной системе энергия притяжения преобладает над энергией отталкивания. При таком состоянии дисперсной системы наблюдается быстрая коагуляция с образованием агрегатов.

Кривая 2 – большой потенциальный барьер и вторичный минимум. В такой дисперсной системе происходит быстрая флокуляция частиц на расстояниях, соответствующих вторичному min. Благодаря наличию потенциального барьера частицы во флоккулах не имеют непосредственного контакта и разделены прослойками среды. Такое состояние отвечает обратимости коагуляции. Пептизация осадка возможна после устранения вторичного min или уменьшения его до значения меньше kТ – энергии теплового движения.

Кривая 3 – система с высоким потенциальным барьером. Вероятность образования агрегатов частиц в таких условиях очень мала – большая агрегативная устойчивость.

Теория ДЛФО не учитывает размеры и форму частиц ДС. Уравнение зависимости и (h) для сферических частиц показывает, что . Устойчивость к коагуляции повышается с увеличением размера частиц. Высота потенциального барьера ~ радиусу частиц. Увеличение r приводит и к увеличению вторичного min. Процессы дальней агрегации характерны для грубодисперсных систем (пасты, цементы).

Дата добавления: 2014-01-11