Устойчивость и коагуляция коллоидно-дисперсных систем

Коагуляция – разделение на среду и коагулят.

Рис. 6. Оседание коагулята

Различают два вида устойчивости – кинетическую и агрегативную.

Кинетическая – равновесие между диффузией и седиментацией.

Агрегативная – сопротивление слипанию и укрупнению частиц.

Различают также скрытую и явную коагуляцию. При скрытой коагуляции идет слипание частиц, но еще не начинается седиментация. Внешний вид системы не изменяется. Явная коагуляция проявляется в изменении окраски коллоидного раствора, помутнении и возникновении седиментации.

Факторы устойчивости – электростатическое отталкивание заряженных гранул и расклинивающее давление среды.

Факторы, вызывающие коагуляцию – повышение температуры, механические воздействия, изменение состава среды (добавление органических жидкостей к воде), облучение, добавление электролитов.

Механизм действия коагулирующих факторов это снижение электрокинетического потенциала. Сжатие двойного электрического слоя. Обычно коагуляция начинается при понижении электрокинетического потенциала до 30 мВ.

Правило Шульце-Гарди. Коагулирующая способность электролита зависит от знака и величины заряда. Коагулирующее действие производят ионы с противоположным зарядом относительно гранулы. Пороговые концентрации находятся в следующих пределах:

Х⁺ – 25 – 150 ммоль/л

Х²⁺ – 0,5 – 2 ммоль/л

Х³⁺ – 0,01 – 0,1 ммоль/л

Теоретически вычисленное отношение пороговых концентраций коагулирующих ионов

Порог коагуляции Шульце (1882), Гарди (1900)

У органических ионов коагулирующее действие возрастает вместе с адсорбционной способностью. У неорганических возрастает с уменьшением гидратации.

Коагулирующая способность выражается обратной величиной пороговой концентрации

	Li^+	Na^+	K^+	Ca^2+	Al^3+
с порог				0,65	0,098
1/ с порог	0,017	0,2	0,2	1,5

Теория была разработана независимо советскими и английскими учеными, и называется теорией ДЛФО (Дерягин-Ландау-Фервей-Овербек).

Пептизация – переход осажденной дисперсной фазы в коллоидный раствор. Различают адсорбционную и химическую пептизацию.

Гранулы гидроксида железа адсорбируют избыток ионов Fe³⁺,, и благодаря увеличению положительного заряда переходят в коллоидный раствор. Если же к осадку Fe(OH)= добавляют соляную кислоту, то часть осадка вступает в реакцию, а остаток заряжается и переходит в коллоидный раствор. Результат одинаковый.

Коллоидная защита. ПАВ и ВМВ лиофилизируют частицы дисперсной фазы; уменьшается поверхностное натяжение и образуется сольватный слой. Поверхность частицы приобретает свойства вещества-стабилизатора. Коллоидная защита зависит от прочности закрепления защищающего вещества на поверхности частицы.

Золотое число (Р. Зигмонди) – Минимальная масса стабилизатора (в мг), которая предотвращает коагуляцию 10 мл золя золота (переход окраски из пурпурной в синюю) при добавлении 1мл 10%-го раствора хлорида натрия.

Желатина – 0,01

Гуммиарабик – 0,05

Крахмал – 20

Способность адсорбироваться

SO₄^2– < Cl^– < Br^– < NO₃^– < I ^– < SCN^– …< OH^–

Na⁺ < K⁺ < Mg²⁺ < Ca²⁺ < Ba²⁺ < Al³⁺ < Fe³⁺ < H⁺

Отношение пороговых концентраций 1-2-3-4-зарядных ионов

Дата добавления: 2013-12-13