Эффективность флокуляции характеризуется по меньшей мере тремя параметрами (рис. 5.1) — глубиной минимума на кривых устойчивость — концентрация полимера (она свидетельствует о степени осветления дисперсии за данный период), минимальной концентрацией ВМС Ст,п, вызывающей максимальную флокуляцию, и протяженностью области дестабилизации (чем больше интервал С„, в котором происходит интенсивная флокуляция, тем легче управлять этим процессом и тем меньше опасность ухудшения агрегации частиц при незначительном отклонении от оптимальной дозы реагента). Иногда локулирующую способность полимера характеризуют отношением Ф = у/Стт, где V — скорость осветления суспензии, Стт — минимально необходимая для этого концентрация ВМС. Поэтому хорошими флокулянтами следует считать полимеры, обеспечивающие максимальную очистку системы от дисперсных частиц при минимальном расходе реагента и достаточно большой протяженности области флокуляции.[ ...]
Природа флокулянта. Флокулянтами дисперсий могут служить ВМС, которые обладают достаточно высокой молекулярной массой, хорошо адсорбируются частицами и при этом растворяются в дисперсионной среде. Показано, что линейные полимеры или полимеры со слегка изогнутой цепью — лучшие флокулянты, чем клубкообразные макромолекулы. Этим, в частности, объясняют усиление флокулирующего действия полиакриламида в результате его частичного (30 %-ного) щелочного гидролиза: появления при этом заряда вдоль макроцепи вследствие диссоциации карбоксильных групп. В то же время известно, что хорошими флокулянтами являются как неионный гибкоцепной (клубкообразный) полиэтилен-оксид с длиной сегмента Куна /5 = 0,8 нм, так и жесткоцепные полисахариды (например, соли карбоксиметилцеллюлозы) со значением /5 порядка 30—35 нм. Это говорит о том, что флокулирующее действие ВМС зависит не столько от жесткости макромолекулярного клубка, сколько от его размеров в растворе, которые определяются как природой полимера, так и его молекулярной массой и зарядом.[ ...]
Доза флокулянта. Процессы стабилизации и флокуляции дисперсий высокомолекулярными веществами взаимосвязаны. Обычно по мере возрастания содержания полимера в системе ее устойчивость сначала снижается (флокуляция), а затем возрастает (стабилизация). Ширина зон флокуляции и стабилизации зависит от химической природы и молекулярной массы реагента, концентрации дисперсной фазы, содержания в системе электролитов и др. Рассмотрим примеры влияния ВМС на устойчивость.[ ...]
Числитель дроби показывает степень замещения гидроксильных групп в молекуле карбоксиметиль-ными, знаменатель — степень полимеризации.[ ...]
Молекулярная масса. Флокулирующая способность неионных полимеров и одноименно заряженных полиэлектролитов, как правило, возрастает с увеличением степени их полимеризации, что приводит к уменьшению оптимальной флокулирующей дозы реагента [126—128, 130—133]. Такой эффект был обнаружен, например, при добавлении к полистирольному латексу и золю Agi полиэтиленоксидов [131, 133], к суспензиям СаСОз и каолина — полиакриламида [126, 127] и др.[ ...]
Концентрация дисперсной фазы. В разбавленных дисперсиях между концентрацией твердой фазы и количеством полимера, вызывающим максимальную флокуляцию, существует прямо пропорциональная зависимость. Такая зависимость наблюдалась, например, при флокуляции золей Au добавками ПЭО в интервале концентраций твердой фазы от 0,24 до 48 мг/дм3 [130], при седиментации суспензий карбонатного шлама с содержанием твердой фазы до 100 г/дм3 этим же полимером [133] и др. Подобная зависимость служит косвенным свидетельством поглощения частицами всего введенного в дисперсию ВМС в тех его концентрациях, которые соответствуют области флокуляции. Для некоторых систем это доказано независимыми адсорбционными измерениями и является подтверждением вывода о наступлении флокуляции приблизительно при одной и той же степени покрытия поверхности полимером.[ ...]
Способ внесения полимера. Флокулирующее действие ВМС зависит не только от его концентрации в дисперсии, но и от способов его внесения. Имеющиеся об этом данные свидетельствуют об улучшении флокулирую-щего действия полимера при его добавлении в две стадии и практически равными порциями [2, 125, 133]. Вероятно, это связано с тем, что флокулы, образовавшиеся после первоначального прибавления полимера, флоку-лируются макромолекулами, внесенными со второй добавкой; полученные вторичные флокулы по размерам превосходят первичные и оседают с большей скоростью.[ ...]
Концентрация электролита. Добавки электролитов обычно улучшают флокулирующее действие как заряженных, так и незаряженных полимеров [2, 125, 127, 129, 130]. При этом уменьшается доза реагента, которая необходима для достижения определенной степени флокуляции, одновременно с этим расширяется зона флокуляции. Это объясняется, с одной стороны, дополнительным уменьшением агрегативной устойчивости дисперсии вследствие сжатия двойного слоя и снижения (для многозарядных ионов) заряда и потенциала частиц, а с другой — тем, что вследствие уменьшения адсорбции неионных полимеров с ростом ионной силы раствора увеличивается концентрация ВМС, отвечающая стабилизации системы.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Зависимость фактора замедления коагуляции № золя РеО(ОН) от содержания в нем КМЦ 156/250 (/), КМЦ 86/800 (2) и КМЦ 82/327 (3). |
 |
| Зависимость флокулирующей концентрации ПМВП Сф от содержания дисперсной фазы в латексе полистирола ¿д.ф. Молекулярная масса полиэлектролита 1,4-105 (/), 4,3-105 (2) и 9,3-105 (3). |
 |