дс тогтворжилт 14

2,213 views

Published on

0 Comments
6 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,213
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
320
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
6
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

дс тогтворжилт 14

  1. 1. Хичээлийн сэдэв: Дисперс системийн тогтворжилтДисперс системийн төлөв байдлыг илэрхийлдэг үндсэн параметрүүдийг өөрчлөхчиглэлээр явагддаг элдэв төрлийн процесст саад тотгор үзүүлэн эсэргүүцэхчадварыг дисперс системийн тогтворжилт гэнэ. Төлөв байдлын үндсэнпараметрийн тоонд дисперс фазын жижиг хэсгийн диспержилтийн зэрэг болондисперс орчинд коллоид жижиг хэсгүүд тархаж түгсэн зүй тогтол зэрэг хэмжигдэхүүнбагтана. Дисперс систем тогтвортой байна гэдэг бол түүний дисперс фазын жижиглэлтийнзэрэг болон дисперс жижиг хэсгүүд орчиндоо түгж тархсан байдлаа, тодорхойхугацаанд, хэвээр хадгалж өөрчлөгдөхгүй байна гэсэн хэрэг юм.Тогтворжилтыг хоѐр төрөлд хувааж үзэх саналыг 1920 онд Н.П.Песков дэвшүүлжээ.Үүнд 1. Дисперс фазын жижиг хэсгүүд хүндийн хүчний үйлчлэлийн дор тунадасжин потенциал энергиэ багасгах процессыг эсэргүүцэж чадах чадварыг кинетик /седиментаци/ тогтворжилт гэж нэрлэсэн байна. 2. Дисперс фаз, дисперс орчин хоѐрын нийлсэн гадаргуугийн зааг дээрх чөлөөт энергийн хэмжээг багасгах хандлагатай төрөл бүрийн процессыг эсэргүүцэх чадварыг агрегат тогтворжилт гэнэ. Агрегат тогтворжилт нь дисперс системийн доторх жижиг хэсгүүд нийлж томрох процессыг эсэргүүцэх чадвартай холбоотой ойлголт юм. Чөлөөт дисперс системийн тогтворжилтыг голлож кинетик /седиментаци/ тогтворжилтоор илэрхийлэх нь зүйтэй байдаг. Кинетик тогтворжилтын их багын хэмжээг седиментаци-диффузийн тэнцвэрт процессын зүй тогтлоор илэрхийлж болно. Чөлөөт дисперс системийн жижиг хэсгүүдийн концентраци- е- дахин буурах өндрөөр кинетик тогтворжилтын их багын хэмжээг илэрхийлнэ.к- Больцманы тогтмол Т- абсолют температурυ-жижиг хэсгийн эзэлхүүн g-газрын татах хүчний хурдатгалP, -дисперс фаз ба дисперс орчны нягт -өндөр хичнээн их байвал дисперс системийн кинетик тогтворжилт төдиичинээсайн байдаг. Мөн жижиг хэсгийн радиус болон (р-р0) ялгавар багасах тутам уулсистемийн кинетик тогтворжилт ихэснэ. Температур ихсэхэд жижиг хэсгүүдийнброуны хөдөлгөөн нэмэгдэж кинетик тогтворжилт сайжрах боловч мөргөлдөж буйжижиг хэсгүүд хоорондоо илүү хүчтэй мөргөлдөх учир агрегат тогтворжилт суларчжижиг хэсгүүд уусаж том хэсгүүд улам томорч, систем тогтворжилтоо алдаж болно. 1
  2. 2. Том ширхэгт дисперс систем кинетик тогтворжилтгүй систем байдаг бөгөөд эдгээрсистемийн жижжг хэсгүүд дорхноо тунадасжина (хэрэв сталилизатор хэрэглээгүйбол). Харин молекулан, ионон дисперс систем тогтворжилтын (аэрозоль, лиозоль)байдлаараа дээр өгүүлсэн хоѐр төрлийн системийг бодвол завсрын шинж чанартайбайдаг.Фазуудын нийлсэн гадаргуугийн зааг дээрх чөлөөт энергийг багасгаж дисперссистемийн тогтвортой байдлыг алдагдуулдаг гурван процесс байдаг. 1. Изотерм нэрэлт /бага диаметртэй хэсгүүд уусаж том хэмжээтэй хэсгүүд улам томрох/ 2. Коагуляцийн процесс /жижиг хэсгүүд хоорондоо наалдах/ 3. Коалесценцийн процесс /жижиг хэсгүүд нийлж томрох/ Полидисперс системийн доторх янз бүрийн диаметртэй жижиг хэсгүүдийн химийнпотенциал тэнцүү биш байдаг бөгөөд үүний ачаар харьцангуй бага диаметртэйхэсгүүд орчиндоо уусаж “алга болох”, харин арай том хэсгүүдийн гадаргууд хэтханасан уусмалаас бодис талстжих процесс явагдана. Үүний үр дүнд жижиг хэсгийндисперсжилт болон гадаргуугийн энерги багасна. Изотерм нэрэлтийн үзэгдэлКельвиний (Томсоны) хуулийн дагуу явагдана. Коалесценцийн процессын үест гадаргуугийн чөлөөт энерги багасах үзэгдэл,голлож, фазуудын нийлсэн гадаргуугийн талбай багасгах явдалтай холбоотой байдагажээ. Харин фазуудын нийлсэн зааг дээрх гадаргуугийн таталцал буюу хувийнчөлөөт гадаргуугийн энерги өөрчлөгддөггүй байна. (коалесценцийн явцад)Иймд ∆гэсэн харьцаагаар коалесценцийн процессын чөлөөт энергийн өөрчлөлтийгилэрхийлж болно.Коагуляцийн процессын явцад жижиг хэсгүүд хоорондоо дисперс орчны нимгэнхальсаар тусгаарлагдсан хэвээр байх учир фазуудын нийлсэн гадаргуугийн талбайогт өөрчлөгдөнө. Иимд гадаргуугийн чөлөөт энергийн өөрчлөгдөх ганц боломж болфазуудын нийлсэн зааг дээрх гадаргуугийн таталцал ( ) багасах зам юм. Иймдкоагуляцийн процессын энергетикийн өөрчлөлтийг:гэж илэрхийлж болно. S1- молекулын үйлчлэлцийн хүчийг нэмж компенсацлахпроцесс явагдаж байгаа талбай ( фазуудын нийлсэн гадаргуу дээр) болно. Дисперс орчны агрегат төлөв байдлаас шалтгаалан дисперс системийн тогтвортойбайдлыг алдагдуулж чаддаг коагуляци, коалесценци, изотерм нэрэлтийн процессынгүйцэтгэх үүрэг, илрэх байдал янз бүр байдаг. Шингэн ба хийн төлөв байдалтай 2
  3. 3. дисперс орчин бүхий л системд голдуу коагуляци буюу коалесценцийн үзэгдэлявагдана. Хий, шингэн, хатуу агрегат төлөвт орших дисперс орчин бүхий, бүхий лтөрлийн дисперс системд изотерм нэрэлтийн процесс явагдаж болно. Кинетик тогтворжилттой чөлөөт дисперс системийн доторх коагуляцийн процессынүр дүнд уг систем эвдэрч дисперс фаз савын ѐроолд тунадасжих (р<р0) эсвэл шингэнфазын гадаргууд цугларах (р>р0) үзэгдэл ажиглагдана. Гэвч коагуляцийн процессынүр дүнд дисперс фаз тунадасжин ялгарахгүй байж болно. Коагуляцалж томорсонжижиг хэсгүүд хоорондоо молекулын ба бусад төрлийн хүчээр холбогдож, системийннийт эзэлхүүнийг хамарч чадсан торлог бүтэцтэй дисперс структур шинээр үүсэжхолбоот дисперс систем буюу гель үүсгэдэг байна.Холбоот дисперс системийн доторх жижиг хэсгүүдийг-дисперс орчны нимгэн хальсанүе тусгаарлаж байдаг. Дисперс фазын концентраци ихтэй системийн тухайд чиймэрхүү структур үүссэн байдаг. Энэ нимгэн үе эвдрэхэд хатуу биетийн жижигхэсгүүд хоорондоо шууд контакталж эхэлнэ, шингэний (мөн хийн цэврүү) дуслууднийлж том дусал үүсгэнэ. Иймд дисперс системийн эвдрэх хурд энэ нимгэн хальсныбат бэхийн хэмжээнээс, өөрөөр хэлбэл дисперс фазын жижиг хэсгүүдийн завсартбайгаа дисперс орчныг шахаж түрэх хүчний эсрэг уг систем хэр зэрэг эсэргүүцэлүзүүлж чадах чадвартай болохоос шалтгаална. Дисперс орчны (шингэн) нимгэндавхарганы эсэргүүцэх чадвар, бат бэхийн хэмжээнд гадаргуугийн идэвхт бодисхүчтэй нөлөө үзүүлнэ. Коллоид систем гадаргуугийн энерги ихтэй, термодинамикийн хувьд тогтворгүйсистем юм. Коллоид систем тогтворгүй байдаг шалтгаан нь фазуудын хоорондынгадаргуу их байдагтай холбоотой. Үүнээс болж коллоид-дисперс систем илүүдэл нөөцгадаргуугийн энергитэи (Гиббсын) байдаг. Иймээс коллоид уусмалуудад гадаргуугаабагасгадаг агрегацын процессууд аяндаа явагдаж байдаг. Дисперсийн системийн тогтвор нь тодорхой хугацааны туршид тухайн диперсийнсистемийн төлөв байдал ба шинж чанараа өөрчлөхгүйгээр хадгалах чадвар юм. 1925 онд Зөвлөлтийн (хуучин нэрээр) гарамгай физик-химич М.П.Песков (1880-1940) дисперс системийн хөдлөл зүйг ойлгохын тулд кинетик седиментацын) баагрегат гэсэн хоѐр янзын тогтвор байдгийг тогтоожээ: Кинетик тогтвор нь дисперсийн фазын хэсгүүд тунадасжин буухгүй төлөвт байхчадвар юм. Кинетик тогтвор алдагдахад дисперсийн орчноос дисперсийн фаз ялгарах процессявагдана. Кинетик тогтвор нь кинетик идэвхтэй хэсгүүдийн хэмжээгээр, өөрөөр хэлбэлдисперслэлтийн зэргээр тодорхойлогдоно. Хэрэв дисперсийн фазын хэсгийн хэмжээ1мкм-ээс бага байвал энэ систем кинетикийн тогтвор өндөр байна. 3
  4. 4. Коллоидын хэсгүүдийн тунадасжин буухгүй тогтвортой байдал нь тэдгээрийнхэмжээ бага, хүндийн хүч нь дулааны хөдөлгөөний энергитэй ойролцоо жишихүйцбайдгаас жижиг хэсгүүд эрчимтэй броуны хөдөлгөөнд оролцдогоор тайлбарлагдана. Дисперсийн системийн агрегат тогтвор нь дисперсийн фазын хэсгүүд агрегацболохгүй байх чадвар юм. Дисперсийн системийн фазууд ижил ионууд ба сольват бүрхүүлийн ачаар нийлэннэгдэж томрохгүй байж чаддаг байна. Агрегат тогтвор алдагдахад (19.1-р зураг)дисперсийн фазын хэсгүүд ионуудын болон сольват бүрхүүлээр бие биенээсээтусгаарлагдсан анхны хэсгүүдээс тогтсон агрегатад нэгддэг. Агрегат тогтвор алдагдахад дисперсжилтийн зэргийн хэмжүүр болсон хувийнгадаргууд практикийн хувьд бараг өөрчлөгдөхгүй үлддэг. Энэ үед дисперслэлтийн зэрэг(<3=1/а) багасна. 1968 онд зевлелтийн физик-химич В.П.Мишин (1906-1983) дисперсийн :/!стемийнеер нэгэн хэлбэр болох конденсацын тогтворыг нээжээ. Конденсацын тогтвор нь тодорхой хугацааны туршид хувийн гадаргуугааеерчлехгуй хадгалах дисперсийн системийн чадвар юм. Аэрозоль Хийн буюу агааран дисперс орчинтой дисперс системийг аэрозоль гэдэг.Аэрозолийн дисперс фаз нь шингэн биет байвал түүнийг манак, дисперс фазынжижиг хэсгүүд нь хатуу төлөв байдалтай бодис байвал утаа (өндөр дисперсжилттэйбайхад) эсвэл тоос ба нунтаг бодис гэж (том ширхэгтэй байх тохиолдолд) тус тусөөрөөр нэрлэдэг байна. Хатуу байдалтай жижиг хэсгийн гадаргуу дээр чийгконденсацелсан <холимог> төрлийн аэрозолийг <смог> гэж нэрлэдэг бөгөөд иймхэлбэрийн аэрозоль томоохон үйлдвэрийн хотуудын агаарт их хэмжээгээр оршдог.Байгалийн янз бүрийн үзэгдэл ба техникт аэрозоль чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Дэлхийн ус цаг уурын систем болон сансар огторгуйн элдэв үзэгдлийн мөнчанар төрөл бүрийн аэрозолийн үзүүлэх шинж чанартай ихээхэн холбоотой байдаг.Ургамлын үр тоос, бактер , хөгцний спор тархахад агаарын урсгал биологийн чухалүүрэг гүйцэтгэдэг. Агаарын болон бусад зарим төрлийн тээвэрт манан үүсэх явдалихээхэн садаа болдог билээ. Хөдөө аж ахуйд бордоо болон ургамлын хортон шавьж,хорхойг устгах зэрэг үйлст аэрозоль өргөн хэрэглэгддэг. Янз бүрийн үйлдвэрийнутааг цэвэрлэх асуудал байгаль орчныг хамгаалах явдалд чухал рольтой зүйл юм.Уулын чулуулгыг нунтаглах, түлш шатаах явцад үүсдэг хийн золийг цэвэрлэх,тоосролтыг багасгах явдал техникийн чухал зорилт байдаг. Зарим аэрозольмэргэжлийн өвчин (силикоз) үүсэх эх үүсвэр болдог аюултай. Иймд аэрозоль гаргажавах, тэднийг хэрэглэх асуудал чухал байдаг боловч аэрозоль үүсэх явдлыг багасгах, 4
  5. 5. тэдний тогтворжилтыг эвдэх асуудал илүү чухал байх тохиолдол цөөнгүй байдагажээ. ХөөсХөөс бол x1 III2 төрлийн дисперс систем юм. Дисперс фазын үүргийг голдуу агааргүйцэтгэнэ. Хөөс жинхэнэ лиофоб дисперс системийн шинж чанар үзүүлнэ.Шингэрүүлсэн ба өтгөрүүлсэн хөөс гэж хоѐр анги болгон авч үзэх арга ихээхэндэлгэрчээ. Шингэрүүлсэн ба өтгөрүүлсэн хөөс гэж 2 анги болгон авч үзэх аргаихээхэн дэлгэрчээ. Шингэрүүлсэн хөөс нь шингэрүүлсэн эмульстэй тун ойролцооструктуртай байдаг. Эднийг хийн эмульс гэж нэрлэх ѐс бий. Жинхэнэ хөөс гэжнэрлэдэг дисперс системийн эзэлхүүний 70 гаруй хувийг хийн бодис эзэлдэг. Үлдсэнхувийг шингэн байдалтай дисперс орчин эзэлнэ. Хамгийн онцлог нь хөөсний дисперсшингэн орчин маш нимгэн хальс байдалтай оршдог явдал юм. Иймд өтгөрүүлсэнхөөс нь хийн цэврүүнүүд шингэн орчний нимгэн хальсаар тусгаарлагдсан байдалтайсистем юм. Хөөсний концентрацийг хөөсний гарц гэдэг хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэгарга практик өргөн ашиглагдана. Хөөсний эзэлхүүнийг түүнд зарцуулагдсан шингэнфазын эзэлхүүнд хуваахад гарсан тоог хөөсний гарц гэдэг: ) хөөсний эзэлхүүн, - шингэн фазын эзэлхүүн Бөөрөнхий хэлбэртэй хийн цэврүүнүүдээс тогтсон <нойтон> хөөсний < 10байдаг (хальс нь зузаан), харин маш нимгэн хальсаар тусгаарлагдсан бөгөөд хийнцэврүү нь битүү полиэдр хэлбэртэй үүл үүсгэж байвал -ийн хэмжээ хэдэн зуугаас1000 хүртэл утгатай байдаг. Ийм хөөсийг <хуурай> хөөс гэж нэрлэдэг. 90 (1) дугаарзурагт хөөсний ганц ширхэг үүр болон хөөсний нэгэн огтлолыг дүрслэн үзүүлэв.<Идеал> байдалтай хөөсний үүр пентагональ додекаэдр хэлбэртэй байдаг ажээ (12талт, 1 талт нь 5 өнцөг). Ийм олон талт өнцөг нь 30 ирмэг, 20 оройтой байдаг.Хөөсний үүрийн ирмэг нь дисперс орчний нимгэн хальс мөн бөгөөд үүнийг Гиббс-Платогийн суваг гэж нэрлэнэ. Нэг оройтой 3 тал нь хоорондоо 120 0 өнцөг үүсдэг 5
  6. 6. болохыг Плато тодорхойлжээ. Өндөр гарцтай хөөсний суваг цлиндр хэлбэртэйбайдаг. Нэг оройтой 4 суваг холбогдсон байна. Хөөсний үүрийн ийм байгуулалттайбайдгаас шалтгаалж хөөс бол орон зай эзэлсэн торлог структур үүсгэсэн байдаг.Суваг, оройнуудыг дамжин дисперс орчин шилжиж байх бололцоотой ажээ. =100 1000 байх тохиолдолд дисперс орчны ихэнх хэсэг нь сувагны доторагуулагдаж байх ба багаахан хэсэг нь хальс үүсгэсэн байна. Бодит хөөс бол полидисперс систем байдаг. Үүнээс болж хөөсний үүрнийхэлбэр өөрчлөгдөнө. Гэвч 3 тал нийлж суваг үүсгэдэг, 4 суваг нийлж орой үүсгэдэгзүй тогтол ямар ч өтгөрүүлсэн хөөсний структурт ажиглагдана. Хөөсний байгуулалтыгилэрхийлдэг үндсэн параметр ганц биш олон байдаг ажээ. Хөөсний хальсны зузаан(h), хөөсний үүрний дундаж эквпвалент радиус (r),дундаж гарц ( ), хөөсний өндөр(Hm) зэрэг хэмжигдэхүүнүүд нь хөөсний шинж чанарыг тодорхойлогч үндсэнпараметр юм. Техникт хөөс ба хөөсөрхөг хальсыг өргөн дэлгэр ашигладаг. Гал унтраах чухалзэвсгийн нэг бол хөөс юм. Мөн ашигт малтмалыг флотацийн аргаар баяжуулахадхөөс голлох үүрэг гүйцэтгэнэ. Талх, чихэр, боов үйлдвэрлэх технологид төрөл бүрийнбоов ашигладаг билээ. Мөн төрөл бүрийн барилгын материал үйлдвэрлэхэд хөөсчухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хөөсийг голлож диспергацийн аргаар гарган авна. Ямар нэгэн ГИБ уусгасаншингэний дундуур агаараар үлээхэд хөөс амархан үүсдэг. Мөн хутгах, сэгсрэх аргыгхэрэглэж болно. Дисперс орчин нь яваандаа хатуурдаг хөөсөрхөг материал, биетийггаргаж авах явцад хөөс конденсацийн аргаар үүснэ. Үүнд, химийн буюу биохимипроцессын үр дүнд ямар нэгэн хийн бодис үүсгэж яваандаа хийн цэврүү үүсгэдэгбайна, өөрөөр хэлбэл шинэ дисперс фаз үүсэж бий болно. Жишээ нь , хөөст бетонүйлдвэрлэхэд дараах химийн урвал ашигладаг: Al + Ca(OH)2 + 2H2O CaHAlO3 + 3H2Хөөс нь шингэн ба хатуу дисперс орчинтой байж болно. Шингэн дисперс орчинтойхөөсний тогтворжилж ба эвдрэх механизмыг судлах явдал практикт чухал ачхолбогдолтой асуудал байдаг. Хөөсийг тогтворжуулахад термодинамик ба кинетикхүчин зүйл чухал рольтой. Аяндаа өөрөө диспергацлах замаар хэзээ ч хөөс үүсдэггүйучир хөөс агрегат тогтворжилт муутай систем юм. Иймд хөөсрүүлэгч буюутогтворжуулагч бодис заавал нэмж өгч байж тогтворжилт сайтай хөөс гаргаж авдагонцлогтой. Төрөл бүрийн молекулт ба том молекулт гадаргуугийн идэвхт бодис хөөстогтворжуулагчын үүргийг гүйцэтгэдэг. Хөөс эвдрэх явцад хөөсний төрх байдлыг илэрхийлдэг үндсэн параметрүүд 6
  7. 7. өөрчлөгдөх ( ) бөгөөд хальс нимгэрэх, хагарах, изотерм нэрэлт явагдах(хий жижиг цэврүүнээс том цэврүүнд диффузлэх замаар) дисперс орчин сувгаардамжин зангилгаанд цугларах (синерезис) зэрэг үзэгдлүүд явагдана. Зарим үйлдвэрлэлийн процессын явцад хөөс үүсэх явдлыг багасгах эсвэл<унтраах> шаардлага гарна. Өөрөөр хэлбэл технологийн процессыг зохихшаардлагын дагуу явуулахад хөөс саад тотгор учруулдаг ажээ. Жишээ нь угаалгынмашины ажиллагаанд арвин их хөөс үүсэх явдал саадтай байдаг учир угаалгыннунтаг бодис нь ионоген биш ГИБ-ыг харьцангуй их хэмжээгээр агуулсан байдаг.Ионоген биш хөөсрүүлэгчид нь алкилсульфатын төрлийн ионоген хөөсрүүлэгчдээсбага хөөсөрдөг билээ. Хөөсийг эвдэх олон арга байдаг. Хэт халаасан уур, ультрабуюу хөөс унтраагч бодисыг ашиглан хөөсийг эвдэж болно. Органик спирт бацахиур–органик нэгдлүүдийг хөөс унтраагч бодис болгон ашиглаж болно. ЭмульсНэг шингэн бодис нөгөө шингэний дотор жижиглэгдэн түгсэн дисперс системийгэмульс гэнэ ( ). Иймд эмульсийн хоѐр фаз хоѐулаа шингэн төлөвт оршино.Ямар тогтворжуулагч бодис ашиглан хөөсний тогтворжилтыг сайжруулж болохболовч хөөсний лиофоб шинж чанарыг хэзээ ч өөрчилж чаддаггүй байна. Гэтэллиофоб эмульсийг лиофиль шинж чанартай болгож болдог. Ерөөс лиофоб балиофиль эмульсийг ялгаж ангилахад ихээхэн бэрхшээлтэй байдаг. Лиофиль критикэмульс термодинамикийн үүднээс тогтвортой систем юм. Энэ зүйлд зөвхөн лиофобэмульсийн онцлог шинж чанарын тухай авч үзсэн болно. Эмульсийн өөр нэг онцлогшинж чанар бол тогтворжуулагч бодисын мөн чанар болон системийн нөхцөлбайдлаас шалтгаалан хоѐр төрлийн эмульс үүсгэдэг явдал юм. Хоѐр шингэнбодисын туйлжилт илүүтэй шингэн бодис дисперс орчны үүрэг байвал түүнийг шуудэмульс, харин туйлжилт ихтэй шингэн бодис дисперс фазын үүрэг гүйцэтгэж байвалтүүнийг урвуу эмульс гэж тус тус нэрлэнэ. Дисперс системийн нөхцөл өөрчлөгдөхөд(Т, нэмэлт бодис, фазуудын эзэлхүүний харьцааг өөрчлөх г.м) эмульсийн төрөлэсрэгээр өөрчлөгдөж болно. Үүнийг <эмульсийн фаз эргэх> процесс гэж нэрлэдэг.Аливаа эмульсийн төрлийг туршлагаар амархан тогтоож болно. Усан дисперсорчинтой шууд эмульсийн цахилгаан дамжуулах чанар урвуу эмульсийн цахилгаандамжуулалтыг бодвол хэдэн арав дахин их байдаг ажээ. Мөн туйлжсан батуйлжаагүй шингэнд эмульсийн уусалтыг хэмжих замаар эмульсийн төрлийнтогтоодог. Элдэв төрлийн будагч бодис (эозин г.м) ашиглаж эмульсийн төрлиыгтодорхойлж болно. Эмульсийн дисперс фазын концентрацыг харгалзаншингэрүүлсэн (10-с доош хувь), өтгөрүүлсэн , асар өтгөн (дисперс фазын эзлэх хувь70%-с дээш хэмжээтэй байгаа) эмульс гэж ангилан үздэг байна. Өтгөн эмульсийн 7
  8. 8. байгуулалт өтгөрүүлсэн хөөстэй тун төстэй байдаг. Байгальд тохиолддог урвууэмульсийн тодорхой жишээ бол түүхий нефть юм. Нефтьний 50-60%-г давсажсан усэзэлнэ. Нефтийг боловсруулах хамгийн анхны шат бол нефтийн эмульсийг эвдэхмаш төвөгтэй ажил байдаг. Цөцгийн тос, сүү, цөцгий, майонез, маргарин , өндөгнийшар уураг, каучукийн шүүс, латекс, битум зэрэг нь бүгд эмульс мөн. Амьд биемахбодийн доторх өөх тос, липиод зэрэг бодис эмульсийн байдалтай оршдог. Эмийнүйлдвэрт олон тооны эмийн бодисыг эмульсийн хэлбэрээр үйлдвэрлэдэг бөгөөддотуур хэрэглэгддэг эмульс голдуу шууд төрлийн эмульс байдаг ба түрхлэг болгонхэрэглэдэг эмульс нь урвуу төрлийн эмульс байдаг. Лиофоб эмульсийг голдуу диспергацийн аргаар гаргаж авна. ГИБ агуулсанямар нэгэн шингэнд нөгөө шингэнийг дисдергацлах үест лиофоб эмульс үүснэ.Эмульсийг тогтворжуулагч ГИБ-ыг эмульгатор гэж нэрлэдэг. Шингэрүүлсэнэмульсийг гаргаж авахад конденсацын аргыг хэрэглэж болно. Эмульс гаргахзориулалттай янз бүрийн төхөөрөмж байдаг. Аяндаа үүсэх эмульсээс бусадтохиолдолд эмульсийг гаргаж авахын тулд хутгах , сэгсрэх, ультра дуугаар үйлчлэх,вибрацлах зэрэг олон аргыг ашиглаж болно. Лиофиль коллоид систем үүсэх нөхцөл бүрдэж хоѐр шингэн фазын нийлсэнзааг дээрх гадаргуугийн таталцал асар бага хэмжээтэй болж чадсан байвал (ГИБ-ннөлөөгөөр) эмульс өөрөө аяндаа үүсэж болно. Механик аргаар эмульс гаргах явцад үүсэх эмульсийн төрөл хоѐр шингэнийэзэлхүүний их багын харьцаанаас шалтгаална. Их хэмжээтэй (эзэлхүүнтэй) шингэнбодис нь дисперс орчны үүргийг гүйцэтгэнэ. Хэрэв хоѐр шингэн бодисын эзэлхүүнтэнцүү байвал эхлээд шууд ба урвуу хэлбэрийн эмульс хоѐулаа нэгэн зэрэг үүсдэгбөгөөд дараа нь аль төрлийн эмульс илүү тогтворжилттой байна, тэр нь үлддэг гэжП.А Ребиндер тогтоосон байна. Ийм тохиолдолд нэмж өгсөн эмульгаторын мөнчанар шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэнэ. Богинохон радикалтай (R-) спирт , тосны хүчилзэрэг бодис (нүүрстөрөгч атомын тоо 8-с бага) эмульгаторын үүргийг гүйцэтгэжчаддаггүй байна. Хамгийн сайн эмульгатор бодисын радикалд байх нүүрстөрөгчийнатомын тоо 12-18-н хооронд байдаг ажээ. Нүүрс –устөрөгчийн гинжний урт үүнээс ихболж ирэхэд тогтворжуулах чадвар нь дахиад буурдаг байна. Иймд ГИБтогтворжуулагчын үүргийг гүйцэтгэх явдалд ГИБ-н молекул дахь гидрофиль балипофиль (гидрофоб) бүлгүүдийн шинж чанар ттодорхой оптималь харьцаатай байхшаардлагатай байдаг ажээ. Хүчтэй тогтворжуулагч бодисын (эмульгатор) молекулууд фазуудын нийлсэнзааг дээр абсорбцлогдон гель маягийн структуржсан давхарга үүсгэх явдал олонтааажигладдаг байна. Ийм тохиолдолд эмульсийн тогтворжилтонд структур–механик 8
  9. 9. саад тотгор чухал үүрэг гүйцэтгэдэг байна. Эмульсийг нунтаг байдалтай бодис нэмжөгөх аргаар тогтворжуулж болдог үзэгдэл, структур–механик саад тотгор бол дисперссистемийг тогтворжуулдаг хүчтэй хүчин зүйл мөн гэдгийг нотолж өгнө. Үүнтэйойролцоо механизмаар микроэмульсийн жижиг хэсгүүд томоохон дуслуудыгтогтворжуулдаг байна. Шууд эмульсийг сайн тогтворжуулдаг бодисын тоонджелатин, уургийн бодис, сахаридын төрлийн бодисууд зэрэг байгалийн гаралтай томмолекулт бодисууд багтана. Эмульгаторын нөлөөгөөр дисперс системийн агрегат ба кинетик тогтворжилталь аль нь дээшилдэг онцлогтой. Учир нь эмульгатор фазуудын нийлсэн зааг дээрхгадаргуугын таталцлыг ( ) бууруулахаас гадна диспержилтийг өндөржүүлдэгбилээ. Эмульсийн эвдрэх процессын механизм хөөсний эвдрэлтэй адилавтаршингэрүүлсэн эмульсийн доторх жижиг хэсгүүд седиментацалдаг. Үүнд дисперсфазын нягт ( )дисперс орчны ( ) нягтаас бага байвал дуслууд уусмалын гадаргуудцугларана, харин > байвал савын ѐроолд дисперс фазын дуслууд хуримтлагдана.Седиментацийн хурдыг багасгая гэвэл дисперс фазын жижиг дуслуудын диаметрийгбагасгаж өгөх хэрэгтэй. Эмульсийн тогтворжилтыг алдагдуулдаг гол процесс болфлокуляцлах ба коалесценцлэх явдал юм. Эмульсийн дуслууд хоорондоо нийлжтом агрегат үүсгэн седиментацлах үзэгдлийг флокуляцлах процесс гэжнэрлэдэг. Флокуляцлах процесс нь гидрофоб золийн коагуляцлах зүй тогтлыгтайлбарлаж өгсөн ДЛФО-н онолыг зүй тогтлын дагуу явагдана. Шингэрүүлсэнэмульсийн (өндөр дисперсжилттэй) дотор явагдаж буй флокуляцлах процесс эргэхчанартай байдгыг сүүлийн үеийн судалгааны ажил харуулж өгсөн байна.Өтгөрүүлсэн эмульс тогтвортой байдлаа алдах үзэгдэл коалесценцлэх процесс ньмеханизмаар голдуу явагддаг ажээ. Полидисперс эмульсийн дотор изотерм нэрэлтявагдаж системийн тогтворжилтыг алдагдуулах явдалд нэмэрлэх тал ажиглагдана.Коалесценцийн үр дүнд макрофазууд ялгарна. Механик үйлчилгээ зарим тохиолдолдэмульсийг эвдэх нөлөө үзүүлж болно. Эмульсийн тогтвортой байдлыг алдагдуулах буюу эвдэх явдал заримтохиолдолд техникт чухал ач холбогдолтой байдаг. Эмульгаторын үүрэг гүйцэтгэгчГИБ-оос илүү гадаргуугийн идэвхтэй өөр ямар нэгэн ГИБ-ыг нэмж өгөхөд түрүүчийнэмульгаторыг түрж гаргадаг үзэгдэл дээр тулгуурлан эмульсийг эвдэж болно. Гагцхүүхоѐрдогч ГИБ нь структуржсан адсорбцон үе үүсгэх чадварын хувьд анхныэмульгатораас муу байх шаардлагатай. Түүнээс гадна электролит бодис нэмж өгөх,хөлдөөх, электрофорезийн аргаар дисперс фазыг ялгах зэрэг замаар эмульсийгэвдэж болно. 9
  10. 10. СуспензиШингэн дисперс орчинтой, хатуу дисперс фазтай системийг хоѐр бүлэгт хуваажболно. 1) Дисперс фазын бодис коллоид дисперсжилтийн мужид байвал тийм системийг золь гэдэг. 2) Дисперс фазын бодис том ширхэгт дисперсжилтийн мужид байвал түүнийг сустензи гэж нэрлэдэг. Ялангуяа үйлдвэрлэлийн процесст сустензийг ашиглаж янз бүрийн материал үйлдвэрлэх явдал өргөн тохиолддог. Химийн бордоо, катализатор, тосон будаг, барилгын материал, керамик хүнсний бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлд төрөл бүрийн сустензийг ашиглах ба боловсруулах асуудал онцгой ач холбогдолтой байдаг. Суспензийг диспергацийн ба конденсацийн аргаар гаргаж авч болно. Гэвч практикт голдуу диспергацийн аргыг ашиглаж сустензийг гаргана. Үүнд: хатуу биет муу уусдаг орчинд нь шууд нунтаглах аргаар буюу эсвэл урьд өмнө нь нунтагласан бодисоо шингэн орчинд хийж хольж хутгах замаар сустензийг үүсгэж болно. Суспензийг гаргаж авахын тулд хатуу биетийг зохих дисперсжилттэй болтол нь нунтаглаж , энэ хатуу биетийг муу уусгадаг дисперс орчинд хийж хольж хутгаж өгөх ерөнхий арга ажиллагаанаас гадна дараах хоѐр нөхцлийг хангаж өгөх шаардлагатай. Үүнд: 1) Дисперс фазын бодисыг тухайн шингэн бодис норгож чаддаг байх хэрэгтэй. 2) Тогтворжуулагч бодис нэмж өгөх хэрэгтэй. Суспензийн дисперс орчин нь ус байвал гидросуспензи, харин органик бодисбайвал органосуспензи гэж нэрлэдэг. Суспензийн жижиг хэсгүүдийн радиус болонфракциудын хувиарлалтыг седиментацийн анализийн аргаар тодорхойлж болно.Суспензийн шинж чанар нь дисперсжилтийн зэрэг, жижиг хэсгийн хэлбэр дүрс диперсфазын концентраци зэрэг параметраас хамаарна. Суспензийн дисперсжилтхарьцангуй бага байдаг учир кинетик тогтворжилт муутай систем юм. Иимээс чсуспензийн тухайд броуны хөдөлгөөн болон осмос даралт, диффүзлэх үзэгдэлажиглагддаггүй. Том ширхэг дисперс системд гэрэл сарних тухай Релейн хуулийгашиглаж болдоггүй. Суспенз туссан гэрлийг ойлгох чанартай байдаг учирбулингартах үзэгдэл ажиглагдана. Өтгөн суспенз нь фазуудын нийлсэн гадаргуу ихдээ систем учир элдэвбодисыг сайн адсоррбцлох шинж чанартай байдаг. Энэ шинж чанарыг ашиглансуспензийг тогтворжуулж болно. Лиофоб зольтой нэгэн адил механизмаар суспензын жижиг хэсгүүдийн 10
  11. 11. гадаргуугын ойр орчинд давхар цахилгаан үе үүснэ. Электролит бодис нэмж өгөхөдсуспензийн жижиг хэсгүүд хоорондоо наалдаж агрегат үүсгэн коагуляцална.Суспензийн реологын шинж чанар (урсгалт, зууралдлага) уул системын концентраци,жижиг хэсгийн хэлбэр дүрс, сольфатан үеийн бүтэц зэрэг параметрээс шалтгаална. Суспензийн тогтворжуулах гол арга бол ГИБ ба том молекулт бодисийг багахэмжээгээр нэмж өгөх замаар хатуу жижиг хэсгүүдийн гадаргуу дээр адсорбцолсонба сольфатан давхарга үүсгэх явдал байдаг. ГИБ ашиглан шингэрүүлсэн баөтгөрүүлсэн суспензийн доторх жижиг хэсгүүд хоорондоо нийлж наалдах процессийгбүр мөсөн зогсоож болно. Өтгөн суспензийн тогтворжилтыг сайжруулахаас гаднатэдний хөдлөх, гулсан чадварыг сайжруулагч бодисыг пластификатор гэж нэрлэдэг. ГИБ ба том молекулт зарим нэгдлийг өтгөрүүлсэн суспензид нэмж өгөхөдхэрэв жижиг хэсгийн гадаргуу дээр адсорбцлогдсон бодисуудын молекулууд гельмаягын, механик бат бэх зайтай, структуржсан, 2 хэмжээст давхарга үүсгэж байвалорон зай эзэлсэн, торлог бүтэцтэй гель үүсдэг байна. (П.А.Ребиндер). Ийм системднилээд хэмжээний дисперс орчин хамрагдсан байх боловч удаан хугацаандялгарахгүй байж чаддаг байна. Хатуу дисперс орчинтой системийн тухай Хатуу агрегат төлөвт орших дисперс орчинтой коллойд системыг хатуу зольгэдэг. Байгаль ертөнц ба техникт хатуу золь ихэд дэлгэрсэн систем байдаг боловчлиозоль, аэрозоль мэтийн системийг бодвол тун бага судлагдсан систем юм. Хатуудисперс орчинтой коллойд ба микро гетероген систем нь лиозолийн нэгэн адил хий,шингэн, хатуу дисперс фазтай байж болно. Хийн дисперс фазтай, хатуу дисперс орчинтой дисперс системийг ( )хатуу хөөс гэж нэрлэдэг. Байгалд элбэг тохиолддог хатуу хөөс бол пемз юм. Пемзбол галт уулын дэлбэрэлтээр үүссэн хөнгөн чанартай сүвэрхэг уулын чулуулаг билээ.Пензийг буталж жижиглээд цементтэй хольж усаар зуурах замаар пенз петонүйлдвэрлэдэг. Мөн зохиомол аргаар гаргаж авдаг хөөс петон, хөөст хуванцар зэрэгхатуу золийг барилгад дулаан тусгаарлагч материал болгон ашигладаг. Шингэн дисперс фазтай хатуу дисперс орчинтой системийг хатуу эмульс гэжнэрлэж болно. ( ) ийм дисперс систем маш ховор тохиолддог. Хайлмалфосфорт метал мөнгөн усыг диспергацалсан системийг хар фосфор гэж нэрлэдэгбөгөөд энэ бол хатуу эмульсийн жишээ мөн. Дисперс фазын үүрэг гүйцэтгэж байгаа ямар нэгэн хатуу бодис өөр хатуубиетийн дотор түгж тархсан систем ( ) олонтаа тохиолдоно. Ийм төрөлдбагтах хатуу золийн тоонд байгалийн өнгөтэй эрднэсийн чулуу, паалан, өнгөт шил,эрдэс чулуу, уулын чулуулаг, зарим хайлш багтана. Эрднэсийн ба хагас эрднэсийн 11
  12. 12. чулуу дисперс систем байдаг бөгөөд голдуу хөнгөн цагааны оксид эсвэл кварцийндотор элдэв металийн оксидуудын жижиг хэсгүүд түгж тархсан систем ажээ. Өнгөтшилийг аль эрт дээр цагаас хүн төрөлхтөн гарган авч чаддаг байжээ. Бадмаараг шилгаргах рецебтийг М.В.Ломоносов боловсруулжээ. Бадмаараг шил бол ердийн шилэндисперс орчинд өндөр коллоид дисперсжилттэй алтны жижиг хэсгүүдийг агуулсансистем юм. Бадмаараг шилний өнгө алтны концентраци ба жижиг хэсгийн радиусаасшалтгаалж янз бүр байдаг. Хэрэв алтны концентраци 0,01% байвал ягаан өнгөтэй 0,1% алттай байвал гал улаан өнгөтэй бадмаараг шил үүсгэнэ. Алтны жижигхэсгийн диаметр 4-3нм байдаг. Алтны оронд мөнгө, селен, зэсийг ашигдаж болно. Ернь хөх, шар, ногоон гэх мэтийн янз бүрийн өнгөтэй шил гаргаж болно. , ,кальцийн фосфат мэтийн оксид болон давсны төрлийн бодисыг хайлмал цахиурыншилэнд уусгаад керамик эсвэл металл гадаргууд түрхэх замаар паалан гарган авчболно. төрлийн хатуу зольд зарим металлын хайлш багтдаг. Жишээ ньморренсит гэж нэрлэгддэг гангийн хайлш бол коллоид дисперсжилттэй цементэд( ) агуулсан дисперс систем юм. Моренсит гангийн диперс орчин нь төмөр (Fe)юм. Ширэм бол нүүрстөрөгчийн дисперс фазтай систем мөн. Тунгалаг дисперс орчинтой хатуу золь гэрэл сарниулах шинж чанартай байдаг.Хатуу золийн дисперс орчний зууралддага асар их байдаг тул ердийн нөхцөлдкоагудяцийн процесс явагдахгүй. Харин маш урт хугацааны дотор изотерм нэрэлтявагддаг байж болно. Ийм замаар жижиг хэсгийн хэмжээ томрох процесс өндөртемпературт удаан халааж өгөхөд явагддаг болохыг бадмаараг шилэн дээр туршижажигласан байна. Хатуу золийг хайлмаг биетэд явагдах конденсацийн процессийг ашиглангарган авч болно. Зарим тохиолдолд диспергацын аргаар ч хатуу золийг гарган авчболно. Байгальд оршдог цэнхэр чулуун давс бол тун өвөрмөц байдалтай хатуу зольболохыг эрдэмтэд тогтоожээ. Чулуун давс цэнхэр өнгөтэй байдгийн учир нь натрийнхлоридийн талст дотор коллоид дисперсжилттэй өчүүхэн хэмжээний металл натрийнжижиг хэсгүүд (0,0001%) тархсан байдаг явдалтай холбоотой ажээ. 12

×