Агрегативно устойчивые дисперсные системы могут коагулировать, если в результате физических или химических воз-1ействий изменяется заряд или свойства поверхности частиц, свой-:тва стабилизатора системы (защитных коллоидов) или в случае швода этих стабилизаторов из системы.[ ...]
Агрегативная устойчивость гидрофильных золей объясняется тем, что поверхность их частиц обусловливает образование вокруг них молекулярных гид-ратных слоев при участии ван-дер-ваальсовых, водородных и комплексных связей, вне зависимости от действия небольших концентраций электролитов. Поэтому очищенные золи кремниевой кислоты и гидроксида алюминия могут сохраняться в растворе даже при уменьшении значения -потенциала почти до нуля.[ ...]
Агрегативную устойчивость растворов ВМВ следует, по-види-мому, рассматривать, как устойчивость гомогенных растворов. Но вследствие больших размеров молекул и их способности образовывать ассоциаты устойчивость ВМВ может быть обусловлена также двойным электрическим слоем или сольватными оболочками. Потеря электрического заряда, по данным Воюцкого [1, стр. 465], лишь незначительно сказывается на степени устойчивости ВМВ, что говорит об их лиофильности.[ ...]
Агрегативная устойчивость дисперсных систем весьма различна. Одни системы могут существовать секунды после их образования, другие очень долговечны. Наиболее неустойчивыми по своей природе являются гидрофобные коллоидные системы, для которых характерно слабое взаимодействие между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды.[ ...]
Агрегативная устойчивость — это способность системы сохранять степень дисперсности своих частиц. Она объясняется наличием вокруг частиц двойного электрического слоя ионов и сольватных оболочек и будет рассмотрена ниже.[ ...]
Агрегативная устойчивость частиц устраняется лишь после химической обработки воды, т. е. коагулирования. Поэтому на медленных фильтрах, куда вода поступает без -предварительного коагулирования, процесс фильтрования происходит после образования тонкопористой пленки на поверхности песчаной загрузки. На скором фильтре формирования пленки не происходит, вода осветляется благодаря прилипанию взвешенных частиц на поверхности зерен в толще загрузки фильтра.[ ...]
По агрегативной устойчивости эмульсии разделяют на две группы; разбавленные и концентрированные. Для специалистов по очистке сточных вод представляют интерес обе группы. Разбавленные эмульсии м/в по свойствам очень близки к обычным гидрозолям. Их устойчивость обусловлена присутствием электролитов и зависит от электрокинетического потенциала и связанной с ним толщины сольватной оболочки. Иногда подобные системы устойчивы и без эмульгаторов Они подчиняются закономерностям современной теории коагуляции коллоидов.[ ...]
Под агрегативной устойчивостью эмульсий понимается способность частиц дисперсной фазы сохранять свои первоначальные размеры. Агрегативная устойчивость тонкодисперсных разбавленных эмульсий обусловлена относительно небольшой концентрацией частиц нефтепродуктов, при которой вероятность их взаимного столкновения и коалесценции невелика. В эмульсиях с объемной долей нефтепродуктов 10 5—10-6 вероятность столкновения частиц, определяемая квадратом объемной концентрации, составит 10-10—10 12 [30].[ ...]
Кинетическая устойчивость гидрофобных примесей второй группы в воде характеризуется соотношением сил гравитационного поля и броуновского движения, обусловливающих седиментационное равновесие в системе. Агрегативная устойчивость этих дисперсий создается силами отталкивания между частицами, возникающими вследствие электростатического состояния межфазной поверхности и образования диффузных слоев.[ ...]
Во многих случаях агрегативная устойчивость коллоидных систем объясняется не только существованием электростатических сил отталкивания, но и другими факторами [26—28]. Первый из них — сольватация (гидратация) частиц, т. е. образование на их поверхности оболочек из молекул дисперсионной среды.[ ...]
Впервые объяснение агрегативной устойчивости дисперсных систем и их коагуляции с количественным учетом суммарной энергии взаимодействия частиц было дано Дерягиным, а затем более детально Дерягиным и Ландау. Несколько позднее этот же подход к проблемам устойчивости и коагуляции осуществили Фервей и Овербек. Поэтому теория взаимодействия и коагуляции дисперсных частиц получила название теории Дерягина — Ландау—Фервея—Овербека или сокращенно ДЛФО.[ ...]
Двойной электрический слой (ДЭС) частиц при их сближении и возникновении электростатических сил отталкивания увеличивается с ростом электрохимического потенциала частиц (толщины ДЭС). Теория ДЛФО позволяет рассчитать энергию взаимодействия частиц, находящихся в ближнем потенциальном минимуме.[ ...]
Данные об уменьшении агрегативной устойчивости гС о 25 50 т н,ка/м суспензий после магнитной обработки хорошо согласуются с данными о росте сил сцепления твердых частиц в конденсированных системах (осадках, грунтах).[ ...]
Сточные воды являются агрегативно устойчивыми системами с высокой кинетической седиментационной устойчивостью.[ ...]
Зависимость прилипания от агрегативной устойчивости коллоидных частиц,была показана JI. Н. Паскуцкой [10] при фильтровании через песок суспензии глины, содержащей различные количества низкомолекулярных электролитов (рис. 111.11). Опыты проводились с малоконцентрированной суспензией и слоем песка небольшой вы- соты в условиях, когда отрывом частиц и разрушением осадка на фильтре можно было пренебречь. Наличие пороговой дозы, зависимость степени осветления от концентрации электролита и валентности катиона указывает на то, что адгезия на зернах песка и коагуляция частиц между собой имеют одну и ту же физическую природу.[ ...]
Из представлений о факторах агрегативной устойчивости дисперсных систем вытекает, что коагуляция может наступить в результате протекания разных физических п химических процессов. Для очистки воды наибольшее практическое значение имеет коагуляция электролитами, когда снижение (исчезновение) энергетического барьера, препятствующего слипанию частиц, происходит за счет повышения концентрации электролитов.[ ...]
Вторым дополнительным фактором агрегативной устойчивости частиц является структурно-механический. Его действие проявляется тогда, когда поверхность частиц покрыта слоем молекул стабилизатора, обладающим структурной вязкостью и механической прочностью. Структурно-механический фактор стабилизации обусловливается, главным образом, адсорбционными слоями ориентированных поверхностно-активных и высокомолекулярных веществ [22, 31, 32]. По мнению некоторых исследователей [33, 34], причиной стабилизирующего действия являются не собственно ПАВ и ВМВ, а наступающая вследствие их адсорбции гид-рофилизация поверхности. Таким образом, действие второго дополнительного фактора стабилизации сводится к действию первого.[ ...]
При введении в воду коагулянтов агрегативная устойчивость системы под действием электролита снижается, ионы сорбируются на поверхности частиц и в результате химической реакции образуется новое малорастворимое соединение, концентрация которого в водной фазе значительно выше его растворимости. Выделение твердой фазы коагулянта из пересыщенного раствора (кристаллизация) протекает в три стадии: инкубационный период; рост частиц твердой фазы; старение твердой фазы. Кристаллизация - основной процесс, определяющий кинетику и эффективность осветления воды с применением коагулянтов.[ ...]
Адсорбционно-сольватный фактор агрегативной устойчивости коллоидных систем связан с образованием на межфазной поверхности слоев из молекул или ионов. Адсорбционно-сольватные слои обладают особыми свойствами. Они имеют высокую прочность, молекулы в них взаимодействуют между собой более энергично и поэтому менее подвижны. В их составе могут быть кристаллические образования. Формирование таких слоев происходит в результате определенного взаимодействия между веществом дисперсной фазы и дисперсионной средой. Определенная ориентация молекул в слоях способствует проявлению особых механических свойств, а именно: повышению вязкости, упругости, сопротивления сдвигу. Развитые адсорбционно-сольватные слои препятствуют сближению коллоидных частиц, т. е. способствуют повышению устойчивости коллоидной системы. Образование прочных адсорбционно-сольватных слоев характерно для гидроксидов таких металлов, как алюминий, железо и др. Согласно теории, разработанной П. А. Ребиндером и его школой, адсорбционно-сольватные слои представляют собой двумерные квазикристаллические структуры. Адсорбционно-сольватные слои могут образовываться и крупными молекулами органических веществ. Эти ориентированные слои не разрушаются при •сближении коллоидных частиц, они создают структурно-механический барьер, препятствующий их агрегации. Соединения, входящие в состав адсорбционно-сольватных слоев, называются стабилизаторами.[ ...]
При введении коагулянтов в воду агрегативная устойчивость системы снижается, что обусловлено воздействием на нее электролита, сорбцией ионов на поверхности частиц и образованием малорастворимого соединения, концентрация которого в водной фазе значительно выше его растворимости.[ ...]
Выбор материала электрода обусловлен агрегативной устойчивостью частиц загрязнений. Так, при невысоком содержании коллоидной фазы и низкой агрегативной устойчивости частиц целесообразно применять нерастворимые электроды. При высокоустойчивых загрязнениях, требующих для удаления значительных доз - коагулянта, лучше использовать растворимые электроды.[ ...]
Гуминовые вещества гидрофильны [95, 961, их агрегативная устойчивость объясняется наличием развитых гидратных оболочек. Наиболее гидрофилен молодой гумус черноземных почв [97]. Действие электролитов на гуминовые вещества сводится к образованию пористых ассоциатов размером от 16 до 50 мкм [75, 86]. Часто образуются комплексные ассоциаты гуминовой кислоты с железом и другими металлами [71, 79, 84, 85]. С ростом концентрации электролитов вероятность ассоциации возрастает.[ ...]
Объективным критерием потери кинетической и агрегативной устойчивости является сжатие двойного электрического слоя, в результате чего происходит снижение поверхностного и электрокинети-ческого потенциалов. При снижении потенциала с 70 до 30 мВ наступает коагуляция. Потеря агрегативной устойчивости дисперсных частиц может произойти под действием перемешивания и нагревания, замораживания и последующего оттаивания, ультрафиолетового и ионизирующего излучений, ультразвукового, электрического и магнитного полей. Хотя перечисленные методы воздействия находят применение при обработке сточных вод, они не имеют самостоятельного значения.[ ...]
Выбор материала электродов может быть увязан с агрегативной устойчивостью частиц загрязнений в сточной жидкости. Материал и геометрические параметры электродов влияют на размер пузырьков газа. Это связано с величиной краевого угла смачивания. Замена пластинчатых электродов на проволочную сетку приводит к уменьшению крупности пузырьков и, следовательно, к повышению эффективности очистки воды. Крупность пузырьков водорода, выделяющихся на проволочном катоде из меди и нержавеющей стали диаметром 0,2—1,5 мм, с увеличением толщины проволоки катода возрастает от 17—62 до 120—140 мкм и более. Увеличение кривизны поверхности электрода обусловливает сужение пределов диаметра образующихся пузырьков.[ ...]
Седиментационной называют устойчивость дисперсии по отношению к силе тяжести. Под агрегативной устойчивостью понимают, таким образом, способность противостоять слипанию частиц, т. е. способность системы сохранять степень дисперсности. Тонкодисперсные коллоидные растворы (золи, микроэмульсии) отличаются от грубодисперсных суспензий (взвесей) именно высокой агрегативной устойчивостью, тем, что броуновское движение обеспечивает практически их неограниченную кинетическую устойчивость. При этом энергия контактной связи не имеет существенного значения: важно лишь, чтобы она превысила значение Ш , в противном случае тепловое движение будет разрушать связь.[ ...]
Выше отмечалось, что магнитная обработка воды и суспензий понижает агрегативную устойчивость дисперсных систем и ускоряет осаждение взвешенных частиц в 1,3— 2,0 раза.[ ...]
Одним из важнейших факторов, определяющих потерю се-диментационной устойчивости, является потеря агрегативной устойчивости, приводящая к объединению частиц и коагуляции дисперсной фазы. Агрегативная устойчивость может быть следствием существования на поверхности частиц двойного электрического слоя. Агрегативно устойчивы частицы, на поверхности которых находится развитый гидратный слой, возникающий при наличии поверхностных гидрофильных функциональных групп. Наконец, агрегативная устойчивость может быть вызвана образованием адсорбционной оболочки, обладающей высокой структурной вязкостью. В разбавленных водных золях и суспензиях наибольший вклад в агрегативную устойчивость системы вносят силы электрического отталкивания, способные обеспечить практически полную их устойчивость.[ ...]
Разбавленные (меньше 1%) и концентрированные (больше 1%) эмульсии различаются по природе агрегативной устойчивости. В стабилизации первых главную роль играют электрокинетический потенциал и связанная с ним толщина сольватной оболочки. Заряженные одноименно капельки отталкиваются и не сливаются вместе. Но свойствам разбавленные эмульсии приближаются к лио-фобпым коллоидным системам. В концентрированных эмульсиях устойчивость определяется прочностью межфазной поверхностной пленки, не разрушающейся при столкновении капель. Пленки и заряд капель обусловливает эмульгатор. П. Л. Ребиндер и его последователи на основании обширного экспериментального материала доказали, что лучшее стабилизирующее действие оказывают пленки веществ, способных образовывать гелеобразную структуру на поверхности капли. Пленка может быть в толщину молекулы (моно-молекулярная) или состоять из нескольких молекул (полимолеку-лярная).[ ...]
Разбавленные (меньше 1%) и концентрированные (больше 1%) эмульсии различаются по природе агрегативной устойчивости. В стабилизации первых главную роль играют электрокинетический потенциал и связанная с ним толщина сольватной оболочки. Заряженные одноименно капельки отталкиваются и не сливаются вместе. Но свойствам разбавленные эмульсии приближаются к лио-фобпым коллоидным системам. В концентрированных эмульсиях устойчивость определяется прочностью межфазной поверхностной пленки, не разрушающейся при столкновении капель. Пленки и заряд капель обусловливает эмульгатор. П. Л. Ребиндер и его последователи на основании обширного экспериментального материала доказали, что лучшее стабилизирующее действие оказывают пленки веществ, способных образовывать гелеобразную структуру на поверхности капли. Пленка может быть в толщину молекулы (моно-молекулярная) или состоять из нескольких молекул (полимолеку-лярная).[ ...]
Нельзя, однако, забывать о том, что ДП и потенциал плоскости наибольшего приближения (<рх) — понятия не тождественные (см. гл. К тому же, как показали расчеты [17], приблизительное постоянство значения, отвечающего потере частицей агрегативной устойчивости, должно сохраняться не для потенциала <р1? а для произведения его критической величины на валентность коагулирующего иона.[ ...]
Методы механической очистки позволяют выделять из воды частицы нефтепродуктов размерами, как правило, от 10 мкм и более. Оставшиеся в воде чрезвычайно малые по размерам дисперсные примеси образуют весьма устойчивую коллоидную (эмульсионную) систему. Агрегативная устойчивость такой дисперсной системы определяется степенью дисперсности, поверхностными и электрокинетическими свойствами частиц, а также наличием других примесей (электролитов, поверхностно-активных и иных веществ). Одним из распространенных методов нарушения агрегатипной устойчивости таких систем является коагуляция, под которой понимается процесс образопания в системе из мелких частиц более крупных агрегатов, легко удаляемых из воды механическими методами.[ ...]
Для гетерофазных примесей воды определенное значение имеет размер частиц нерастворимых веществ, что указывает на ориентировочные пределы максимального развития удельной поверхности. Если размер частиц превышает 10 5 см, то они постепенно теряют кинетическую устойчивость и образуют суспензии или эмульсии. Интервал 10-5— 10 в см соответствует области существования коллоидно-дисперсных систем со специфичной кинетической и агрегативной устойчивостью. При более высокой степени дисперсности утрачивается физическая поверхность раздела. В связи с наличием у частиц свободной поверхностной энергии, гетерогенные системы являются термодинамически неустойчивыми.[ ...]
Адсорбция катионных полиэлектролитов приводит к снижению £-потен-циала клеток E. coli. Для хорошо сорбирующихся поли-ДЭАЭМА изо-электрическая точка клеток наблюдается при концентрации флокулянта 10 мг/дм3, т. е. такой, при которой происходит максимальное снижение агрегативной устойчивости системы. На этом основании можно предположить, что наиболее вероятным механизмом флокуляции в данном случае является нейтрализация поверхностных зарядов клеток. В то же время изоэлектрическая точка E. coli достигается при концентрации хитозана или его производных, в 2,2—3,0 раза превышающей величину Сэф полимера. По-видимому, для жесткоцепных флокулянтов более вероятным механизмом агрегации является образование мостичных связей между клетками через адсорбированный полимер.[ ...]
Под воздействием различных факторов коллоидные растворы способны разрушаться. Разрушение может сопровождаться слипанием отдельных частиц с образованием крупных агрегатов. Такой процесс разрушения коллоидного раствора называется коагуляцией. Коагуляция нарушает агрегативную устойчивость коллоидного раствора, крупные агрегаты Частиц легко седиментируют под действием гравитационных сил.[ ...]
Резкое повышение эмульгирующих свойств фракций (рис. 3) (кривая /), наступающее при отношении С/Н, равном 7,5—8, хорошо коррелирует с изменением поверхностно-активных свойств и коллоидного состояния асфальтенов в растворе: снижении поверхностной активности (Сср)—кривая 3, коллоидной растворимости и агрегативной устойчивости растворов фракций при центрифугировании (кривая 2) и увеличением светорассеяния (кривая 4).[ ...]
Так как эмульгирующая способность большинства исследуемых нефтей резко снижается в результате удаления из них асфальтенов, то, очевидно, этот вид коллоидных стабилизаторов в данном случае является основным и определяет наибольший интерес для исследования. Следовательно, не только количественное содержание асфальтена определяет устойчивость нефтяных эмульсий, но и, вероятно, состояние, в котором асфальтены находятся в нефти, играет немаловажную роль в их способности стабилизировать эмульсии типа В/М.[ ...]
С увеличением скорости потока вязкость систем, содержащих анизодиаметрические частицы, уменьшается, так как последние ориентируются вдоль потока и их вращение затрудняется. Связь между логарифмом вязкости и температурой среды в простейшем случае близка к линейной, но часто нарушается из-за влияния температуры на агрегативную устойчивость частиц. С увеличением концентрации дисперсной фазы вязкость системы возрастает и уже не может быть описана уравнением (1.5). Причины этого заключаются как в изменении гидродинамических условий, так и в проявлении сил притяжения или отталкивания между частицами.[ ...]
Изучение природы остаточной мутности воды после проведения коагуляции и отделения в осадок хлопьев в отстойниках или на фильтрах привело некоторых исследователей к выводам, что остаточная мутность обусловлена «некоагулируемостью» отдельных видов загрязнений вследствие их специфических свойств. К таким свойствам относят высокую агрегативную устойчивость частиц и их малую массу, не позволяющую частицам при столкновениях войти в достаточно прочный контакт друг с другом или с продуктами гидролиза коагулянта [61]. Однако, как можно проследить по многочисленным производственным данным, почти всегда между количеством выносимых с очистных сооружений механических примесей и остаточным содержанием алюминия или железа наблюдается пропорция, близкая к соотношению исходных количеств этих компонентов на входе потока в водоочистное устройство. Поэтому правильнее предположить, что остаточная мутность является следствием разрушения хлопьев коагулированной взвеси.[ ...]
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.[ ...]
Коагуляция — это процесс укрупнения коллоидных частиц жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. При первоначальном размере частиц 0,001 -0,1 мкм после коагуляции их величина достигает 10 мкм и более, т.е. тех размеров, при которых они могут быть выделены механическими методами. Коагуляция не только приводит к слипанию частиц, но и нарушает агрегативную устойчивость полидисперсной системы, в результате чего происходит разделение твердой и жидкой фаз. Как и при очистке природных вод, наибольшее распространение получили алюмо- и железосодержащие коагулянты.[ ...]
Теоретические аспекты процессов коагуляции и флокуляции рассмотрены нами в «Технологиях...». Здесь отметим лишь, что эти процессы, в целом характерные для коллоидных систем, распространены, в частности, в сточных водах. Будучи в большинстве случаев лио-фильными коллоидными системами суспензионного и эмульсионного типов, вредные примеси стоков могут быть достаточно кинетически и агрегативно устойчивыми и не осаждаться в течение неопределенно долгого времени. Для нарушения их устойчивости используют реагент-ные и безреагентные методы, общим свойством которых является снятие тем или иным способом заряда с поверхности коллоидной примеси. Развивающаяся при этом потеря агрегативной устойчивости (слияние частиц) ведет к их оседанию, т.е. к очистке стоков.[ ...]
В Ленинградских инженерно-строительном институте (ЛИСИ) и технологическом институте (ЛТИ) им. Ленсовета выполнены большие исследования по электрообработке питьевых и сточных вод. Наибольший эффект очистки воды достигается при комплексе электрических воздействий (КЭВ), под которым понимается сочетание действия электрических разрядов и полей. Этот комплексный метод обработки воды вызывает резкое снижение агрегативной устойчивости примесей воды, приводит к их коагуляции и флокуляции, позволяет резко улучшить качество очищенной воды.[ ...]
Современные конструкции сооружений по отстаиванию являются, как правило, проточными и осаждение взвесей в них происходит при непрерывном движении воды от входа к выходу. Скорости движения воды при этом должны быть малы, а поток почти полностью лишен, так называемой, транспортирующей способности. Осаждение взвеси в таком потоке подчиняется с известным приближением законам осаждения в неподвижном объеме жидкости. Эти законы хорошо изучены только применительно к осаждению зернистой агрегативно устойчивой взвеси.[ ...]
Ими исследовано применение магнитной обработки в содовом производстве перед вакуум-выпаркой. Обработке подвергали раствор кальцинированной соды при; 70—85°С. Известковую кашицу, приготовленную на дистиллированной воде, подвергнутой магнитной обработке, нагревали до той же температуры и заливали в каус-тификатор вслед за раствором соды при непрерывном перемешивании. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности развития исследований по применению магнитной обработки в производстве соды [12, с. 201—202]. Недавно В. А. Присяжнюк отметил улучшение процессов гашения извести и отстаивания рассолов.[ ...]
В больших количествах органические отложения образуются при хранении нефтей в различных резервуарах. Нефть, являясь дисперсной системой, обладает большой удельной поверхностью раздела фаз и большой свободной энергией, поэтому является термодинамически неравновесной системой и стремится к равновесному состоянию, отвечающему разделению системы на две сплошные фазы с минимальной межфазной поверхностью. В нефтях, для которых характерны полидисперсность твердой фазы и высокая вязкость дисперсионной среды, полное равновесие практически никогда не достигается. Удаленность от равновесного состояния определяет агрегативную неустойчивость (или устойчивость) нефти, т.е. ее способность сохранять свою дисперсность. Агрегирование дисперсных частиц, как правило, приводит к повышению агрегативной устойчивости нефти, т.к. при этом межфазная поверхность хотя бы частично исчезает и, таким образом, уменьшается свободная энергия системы. Как известно /34/, для уменьшения свободной энергии системы непосредственный поверхностный контакт твердых частиц не обязателен, она может уменьшаться и при сближении частиц на некоторое расстояние, позволяющее им взаимодействовать через слой, разделяющий их среды. Такое положение можно продемонстрировать путем следующих рассуждений.[ ...]