Коагуляция

Содержание

Введение

1 Аналитический обзор

1. Коагуляция
2. Коагулирующая способность
3. Стадии коагуляции и действие электролита
4. Физико-химические факторы влияющие на процесс коагуляции
5. Золи
6. Правило Шульце-Гарди

1. Экспериментальная часть

1. Получение золя гидроокиси Fe3+ методом гидролиза
2. Получение золей берлинской лазури с разными зарядами
3. Получение золя двуокиси марганца

3Безопасность жизнедеятельности. Экология

Заключение

Литература

Введение

1.Аналитический обзор

1.1. .Коагуляция (от лат. coagulatio- свертывание, сгущение) - объединение частиц дисперсной фазы в агрегаты вследствие сцепления (адгезии) частиц при их соударениях. Соударения происходят в результате броуновского движения, а также седиментации, перемещения частиц в электрическом поле (электрокоагуляция), механического воздействия на систему (перемешивания, вибрации) и другие.  Характерные признаки коагуляции - увеличение мутности (интенсивности рассеиваемого света), появление хлопьевидных образований - флокул (отсюда термин флокуляция, часто используемый как синоним коагуляции), расслоение исходно устойчивой к седиментации системы (золя) с выделением дисперсной фазы в виде коагулята (осадка, сливок). При высоком содержании частиц дисперсной фазы коагуляция может приводить к отверждению всего объема системы вследствие образования пространств, сетки коагуляционной  структуры (Структурообразование). В относительно грубодисперсных системах (суспензиях) при отсутствии броуновского движения первичных частиц о коагуляции можно судить по изменению седиментации - от оседания независимых первичных частиц с постепенным накоплением осадка (бесструктурная седиментация) к оседанию агрегатов сплошным слоем; при достаточно высокой концентрации частиц в системе такой слой образует четкую границу (структурная седиментация). Кроме того, коагуляция приводит к увеличению конечного объема осадка. коагуляция сама по себе (не осложненная изотермической перегонкой или коалесценцией) не приводит к изменению размера и формы первичных частиц .

Коагуляция наиболее  характерна для дисперсий твердых веществ (золей, суспензий), в которых, в отличие от эмульсий и пен, коалесценция невозможна даже при непосредственном контакте частиц после прорыва разделяющих их пленок жидкости. Процесс, обратный коагуляции, -распад агрегатов до первичных частиц, называется пептизацией. Между -коагуляцией и пептизацией может устанавливаться динамическое равновесие, которое для систем с броуновским движением частиц отвечает условию: где Е - энергия связи частиц в контакте, z – координационное  число частицы в пространстве, структуре коагулята, v3 - объем, приходящийся на одну частицу в золе (при концентрации частиц nv3=1/n), vк - эффективный объем, в котором происходят смещения частицы относительно положения равновесия в пространстве, коагуляционной  структуре, k постоянная Больцмана, Т-абсолютная температура. В лиофильных дисперсных системах, характеризующихся низкими значениями удельной межфазной энергии и соответствии энергии связи Е, могут реализоваться условия, когда 1/2zE. [1]

1.2 Коагулирующая способность – свойство электролита образовывать коагуляты (создавать коагуляцию), а коагулирующая сила – физическая величина (параметр электролита), имеющий электрическую природу и количественно характеризующий коагулирующую способность электролита. Коагулирующая способность электролита выражается объемом золя, коагулируемым одним молем электролита: , и измеряется в мл/моль. Коагулирующее действие электролитов в основном подчиняется правилу Шульце-Гарди: коагулирующее действие оказывает противоион (ион, противоположный по знаку заряду частицы), и коагулирующая способность возрастает пропорционально некоторой высокой степени его заряда. Коагулирующие способности одно-, двух- и трехвалентных ионов соотносятся так: в общем случае как единицы к десяткам и к сотням. Эмпирическое правило Шульце-Гарди было с успехом обосновано теорией устойчивости дисперсных систем Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека или теорией ДЛФО, согласно расчетам которой коагулирующая способность пропорциональна 6 степени заряда иона.Количественной мерой коагуляции является скорость – изменение числа частиц дисперсной фазы в единицу времени. Кинетика быстрой коагуляции была разработана Смолуховским (1916) на основе теорий броуновского движения и диффузии частиц. В случае быстрой коагуляции все соударения частиц эффективны, то есть приводят к их объединению. Основное уравнение теории Смолуховского для подсчета общего числа частиц в системе ν имеет вид: , где νо – начальное число частиц в системе,1/дм3; t – время, в течение которого происходит коагуляция, с; k – константа коагуляции, л/с. Константа коагуляции связана с коэффициентом диффузии частиц следующей формулой: k = 4πDl, где D – коэффициент диффузии частиц, м2/с; l – расстояние.