Система високодисперсна - довідник хіміка 21
Хімія і хімічна технологія
Метод опису ФХС, який буде викладено в цьому розділі, є в певному сенсі протилежним тому формального підходу, який обговорювався вище. Тут вихідним моментом рішення задачі служить внутрішня структура системи. Поведінка ФХС представляється як наслідок її внутрішніх фізико-хімічних процесів і явищ, для опису яких залучаються фундаментальні закони термодинаміки і механіки суцільного середовища. У розділі будуть розглянуті характерні схеми реалізації цього підходу на прикладах складних фізико-хімічних систем, побудова адекватних математичних описів яких зазвичай викликає труднощі. Зокрема, будуть сформульовані принципи побудови математичної моделі хімічних, теплових і дифузійних процесів. протікають в полідисперсних ФХС (на прикладі гетерофазной полімеризації) буде викладено метод побудови кінетичної моделі псев-доожіженного (киплячого) шару буде розглянуто один з підходів до розрахунку поля швидкостей руху суміші газу з твердими частинками в апараті фонтанує шару складної конфігурації на основі моделі взаимопроникающих континуумов буде досліджено процес змішування високодисперсних матеріалів з в'язкими рідинами в відцентрових (ротаційних) змішувачах. [C.134]
Однак вивчаючи ці закони, ми повинні пам'ятати, що головну роль відіграють вони в тих системах, де поверхневі шари домініруют- в системах високодисперсних. Тому, відволікаючись повністю від дисперсних систем в теоретичних обґрунтуваннях. ми будемо завжди бачити їх в якості головного об'єкта застосування теорії. [C.50]
Найбільшого поширення в практиці спектроскопічного вивчення адсорбції отримав спосіб зйомки спектрів поглинання на просвіт. У цьому випадку для отримання істинної кривої поглинання речовини необхідно виключити розсіювання і власне випромінювання зразка. Останнє незначно, так як в зв'язку з низькою потужністю використовуваних джерел випромінювання температура зразка в пучку зазвичай не перевищує 70-80 ° С. Основні втрати світлової потужності пов'язані з дифузним розсіюванням. Величина цього ефекту залежить від довжини хвилі і інтенсивності використовуваного випромінювання і з іншого боку - від дисперсності і оптичних властивостей досліджуваної системи (високодисперсні порошки). [C.283]
Структури з безпосередніми атомними контактами в двофазних (Т-Г) сипучих системах - високодисперсних порошках [c.24]
Як було показано в гл. VII реалізація такого роду гетерогенних процесів стає принципово можливою шляхом їх здійснення в віброкиплячому шарі, створюваному в високодисперсних двофазних системах - високодисперсних порошках. Настільки ж ефективний віброкиплячого шар в процесах сушіння та випалу дисперсних систем [156, 170-173]. [C.301]
Відповідно до теорії молекулярних взаємодій конденсованих фаз сила зчеплення частинок в першому випадку, по крайней мере, в два рази менше, ніж у другому, тому дрібні фракції налипають на поверхні великих часток. Хоча ефективна стабілізація системи за допомогою ПАР дозволяє, в принципі, знизити до мінімуму роль присутності в-системі високодисперсною фракції, слід мати на увазі, чта реалізація оптимального гранулометричного складу для сі [c.152]
VI.25, максимальне напруження зсуву трифазних дисперсних систем у міру зростання щільності, природно, різко зростає Однак при вібраційному ущільненні значення Ро на 30-70% вище в порівнянні з досягається міцністю при статичному пресуванні при однакових щільності систем Характерно, що в міру зростання щільності різниця в значенні Ро збільшується. На значення Ро істотний вплив роблять параметри вібрації (див. Рис. VI 25) Крім того, міцність одержуваної структури залежить від дисперсності частинок грубодисперсной твердої фази зі збільшенням дисперсності, а також змісту в системі високодисперсних частинок сполучного вона зростає. [C.242]
Ліофобні колоїди є гетерогенними високодисперсними колоїдними системами. До них належать переважно системи з неорганічних речовин у водному дисперсійному середовищі. які і становлять найбільший інтерес для нашого курсу. Характерно ліофобні колоїди при виділенні дисперсної фази утворюють опади, порошкоподібні за структурою і не містять значних кількостей дисперсійного середовища. Втім, поряд з типово ліофобні колоїди існують і такі ліофобні в загальному колоїди, які мають вже деякою, і іноді досить значною, Ліофільні. До них належать, наприклад, гідрозолі кремнезему (точніше - крем'яних кислот), гідроксиду алюмінію і ін. В таких колоїдах частки дисперсної фази пов'язують великі кількості води і можуть в певних умовах утримувати значну частину її ири виділення з розчину, утворюючи при цьому студнеобразниє продукти. У певних умовах такі золі здатні навіть застудневающіе (желатініроваться), не виділяючи води, т. Е. Повністю утримуючи (і пов'язуючи) її. [C.507]
Промислові каталізатори. як правило, являють собою системи, за багатьма параметрами далекі від термодинамічної рівноваги. Це обумовлено розвиненою поверхнею і наявністю мікроіскаженій решітки кристалів. При низьких температурах нерівноважний стан високодисперсною структури може зберігатися досить тривалий час. З підвищенням температури збільшується рухливість елементів структури твердого тіла, і система прагне перейти в більш стійкий стан. Тому практично всі промислові каталізатори в процесі експлуатації (особливо на стадії регенерації) поступово зазнають структурні зміни. У більшості випадків зменшується питома поверхня. відбувається перерозподіл обсягу пір по радіусах, і найчастіше розмір пір зростає, загальна пористість каталізаторів зменшується. Необхідно відзначити, що для складних каталізаторів крім зміни структури в обсязі гранул можлива зміна співвідношення площ поверхні (дисперсності) різних фаз [1]. [C.53]
Промислові каталізатори гідрування являють собою високодисперсні метали, зазвичай нанесені на пористі носії. Високої гидрируются активністю відрізняються метали УП1 і I груп періодичної системи елементів (нікель, кобальт, платина, паладій, родій, мідь і ін.). В якості носіїв цих металів найбільш часто використовуються окису алюмінію, кремнію, цинку, хрому, активне вугілля. діатоміти. Знаходять застосування в промисловості і сплавні каталізатори [46, 55]. Готують каталізатори просоченням носія розчинами легкоразлагающіхся з'єднань активного металу або ж методом їх спільного осадження з носієм [56]. Як правило, перед використанням в процесі каталізатори попередньо відновлюють. [C.411]
У високодисперсною колоїдної системі внаслідок конкуренції процесів седиментації та дифузії встановлюється [c.103]
У колоїдних системах до цього додається ще ефект розсіювання світла колоїдними частинками. найзначніший для променів г ріьігрй л.пінпй нплни. т. е. для синіх і фіолетових променів. Цей фактор діє значно слабше, ніж виборче поглинання коливань з певною довжиною хвилі. проте вплив його все ж помітно проявляється. Внаслідок цього в відбитому (точніше кажучи, в розсіяному) світлі більшість безбарвних колоїдних розчинів має синюватий відтінок, а в світлі, що проходить, відповідно, - помаранчевий або червонуватий, так як проходить світло частково позбавляється синіх і фіолетових променів. Якщо сама речовина дисперсною фази колоїду забарвлене, то колоїдний розчин набуває інтенсивне забарвлення. Такі, наприклад, помаранчеві золі сірчистого миш'яку або темно-коричневі золі гідроксиду заліза. При цьому в деяких випадках на колір розчину впливає і ступінь дисперсності. Так, високодисперсні золі золота пофарбовані в яскраво-червоний колір при зменшенні ступеня дисперсності колір їх змінюється і стає темно-синім при коагуляції. [C.536]
Теоретичною основою для створення вітчизняного виробництва колоїдно-графітових препаратів з'явилися дослідження І. А. Ребіндера по фізико-хімії суспензій твердих речовин [26]. Як уже зазначалося, колл-Видно-графітові препарати представляють собою складні комлозіціі, властивості яких визначаються видом застосовуваного графіту, розміром і формою частинок. використовуваними ПАР. Випускається понад 10 видів препаратів. Залежно від рідкого середовища колоїдно-графітові препарати можна розділити на три групи водні. масляні і сухі. Водні колоїдні системи високодисперсного графіту стабілізувати різними ПАР (концентрати сульфітно-спиртової барди. Кар-боксіметплцеллюлоза, сульфонол. Декстрини, рідке скло і т. П.). Всі водні препарати замерзають при тем1пературе мінус 2-4 ° С. [C.127]
На техніко-економічні показники ЕЛОУ впливають також -1нтенсівность і тривалість перемішування емульсійної нафти з розчином деемульгатора. Так, для деемульгатора з малою поверхневою активністю. особливо коли вони погано розчиняються в нафті, потрібно більш інтенсивне і тривале переме - Шивані, але не настільки, щоб утворилася високодисперсна система, яка погано осідає. Зазвичай перемішування нафти з деемульгатора здійснюють в сировинному центробежном насосі. Однак краще мати спеціальні змішувальні пристрої. такі, як діафрагми, клапани, що обертаються ротори і т.д. Целесооб- [c.152]
Піни - це дисперсія газу в рідині (Ж1 - Г2), причому в пенах рідина вироджується до тонких плівок. розділяють окремі бульбашки 1аза. Емульсіями називають дисперсні системи. в яких одна рідина роздроблена в інший, нерас-тЕоряющей се рідини (Ж1 - Жа). Іізкодісперсние системи твердих частинок в рідинах (Ж) - ТГ) називають суспензіями, або металевий порошок, а гранично-високодисперсні к о л-лоіднимі розчинами, або золями, часто ліозолямн, щоб підкреслити, що дисперсійним середовищем є рідина (від грец. ЛИОС - рідина ). Якщо дисперсійним середовищем є [c.308]
Еслн і тій чи іншій системі величина поверхні ие може змінюватися, то мимовільне спадання твори о5 здійснюється шляхом зменшення сг на кордоні розділу фаз. Це є причиною адсорбційних процесів (див. 109), які перебувають в зміні концентрації і складу речовин на межі поділу фаз. Загальна спрямованість мимовільних процесів до уме1і> щенію вільної поверхневої енергії не тільки є причиною лабільності високодисперсних систем, але і [c.311]
Ліофільні емульсії утворюються мимовільно це - термодинамічно стійкі системи. Ліофобні емульсин (велика частина емульсій) виникають при механічному, акустичному або електричному впливі на смеп1іваемие рідини або при виділенні нової крапельно-рідкої фази з пересичених розчинів. Це термодинамічно нестійкі системи, які можуть тривалий час існувати без механічного впливу тільки в присутності емульгаторів. Ліофільні емульсин - високодисперсні (колоїдні) системи, розмір їх крапель не перевищує Ю мм. Ліофобні емульсії - Грубодисперсні системи. розмір крапель яких лежить в межах 10 -10 "мм схильні до осадження, що приводить до поділу рідин па окремі шари. Розмір крапель емульсії залежить від умов її отримання та фізичних властивостей емульгаторів. [c.144]
Чи не залежать від вибору еталонної рідини методи. засновані на вимірі теплового розширення води, заполняюшей тонкі пори [33]. Для досліджень брали високодисперсні порошки білої сажі і рутилу з низьким коефіцієнтом теплового розширення. Порошок запресовуються для отримання щільної упаковки і малих пір під тиском близько 10 Па в посудину з инвара - сплаву також з дуже низьким коефіцієнтом теплового розширення (- 10 град). Пористість упакованого порошку становила близько 0,5, що відповідало середньому радіусу пор г = 5 нм. Порошок заповнювали під вакуумом попередньо обезгаженной водою. Контроль за відсутністю залишкового повітря в порошку проводили шляхом перевірки стисливості системи. [C.12]
Деякі гелі мають здатність оборотно розріджувати ири механічних впливах на них (струшуванні, перемішуванні, вібруванні і ін.), Т. Е. При струшуванні такий гель розріджується і перетворюється в золь, який в спокійному стані знову переходить в гель. Подібні перетворення можуть бути повторені послідовно багато разів. Це явище, що отримало назву тиксотропії, вперше досліджували (1923) Палив-вари і Шалек в лабораторії Фрейндліха. Воно використовується в процесах вібрування бетону при його твердінні. Їм пояснюється спостережуване іноді розрідження мулистих грунтів, знаходячи-ц іхся йод вібруючою навантаженням. Явище тиксотропії спостерігається не тільки в гелях, але і в високодисперсних суспензіях, наприклад в суспензіях бентонітових глин. Пластинчаста або витягнута форма частинок і високий ступінь дисперсності сприяють придбанню системою тіксотроіних властивостей. [C.527]
Емульсії відносяться до мікрогетерогенних системам. частинки яких видно в звичайний оптичний мікроскоп. а колоїдні розчини належать до ультрамікрогетерогенним системам. їх частки не видно в звичайний мікроскоп. Хоча за своєю природою ці системи близькі, але фізико-хімічні їх властивості різні і залежать в значній мірі від дисперсності. При утворенні емульсії утворюється величезна поверхню дисперсною фази. Так, кількість глобул води в одному літрі 1% -ної високодисперсною емульсії обчислюється трильйонами, а загальна межфазная площа поверхні - десятками квадратних метрів. На такій величезній міжфазної поверхні може адсорбуватися велика кількість речовин. стабілізуючих емульсію. В процесі утворення емульсії на хщспергірованіе рідини витрачається певна робота і на поверхні розділу фаз концентрується вільна поверхнева енергія - надлишок енергії, що міститься в поверхневому шарі (на кордоні двох дотичних фаз). Енергія, витрачена на освіту одиниці міжфазної поверхні. називається міжфазним поверхневий натяг. Питома поверхнева енергія вимірюється роботою ізотермічного і оборотного процесу освіти одиниці поверхні поверхневого шару і позначається а. [C.15]
В процесі коагуляції високодисперсного золю гідроксиду заліза утворюються порівняно невеликі за розмірами седиментаційно ус1011чівие агрегати. Тому дослідження коагуляції частинок Ре (ОН) з найзручніше проводити за допомогою турбидиметричним методу (див. Роботу 17). Застосування цього методу грунтується на сильній залежності інтенсивності світлорозсіювання від розмірів частинок. При коагуляції частинок вона підвищується, відповідно збільшується оптично я щільність золю. Оскільки при проходженні світлового потоку через пофарбовані золі частина світла розсіюється, а частина поглинається, то при вивченні коагуляції в таких системах методом турбідиметрії необхідно виключити поглинання світла. Для золю Ре (ОН) з цього можна досягти, проводячи вимірювання при червоному світлофільтрі, т. Е. При довжині хвилі падаючого світла = 620-625 нм. [C.164]
Давно відомо, що ефективно стабілізують емульсії проти коалесцепціі певні високодисперсні порошки. Хімічна природа цих частинок є менш важливою, ніж їх поверхневі властивості. Основні вимоги до них 1) розмір часток повинен бути дуже малим в порівнянні з розміром краплі 2) частки повинні мати певний кут змочування в системі масло - вода - тверде. Тверді, сильно гідрофільні частинки (наприклад, двоокис кремнію в середовищі з pH = 10) легко переходять у водне фазу навпаки, сильно гідрофобні частинки. зокрема, тверді частинки з дуже довгими вуглеводневими ланцюгами) переходять в масло. Емульгування відбувається частинками з відповідним балансом гидрофильности і гідрофобності, причому безперервна фаза утворює з поверхнею розділу гострий кут. Наприклад, окис алюмінію (глинозем) сприяє утворенню емульсій М / В, а газова сажа - В / М. Така залежність від змочування вивчена Шульманом і Лєєм (1954) і Такакува і Такаморі (1963). [C.113]
Курс колоїдної хімії (1984) - [c.8]