2. Методы
ДИСПЕРГАЦИОННЫЕ
• тонко измельчают
(диспергируют) твердые и
жидкие вещества в
соответствующей
дисперсионной среде
• в основе – ДРОБЛЕНИЕ
грубодисперсных систем
КОНДЕНСАЦИОННЫЕ
• вызывают образование
частиц дисперсной фазы
из отдельных молекул или
ионов
• в основе - АССОЦИАЦИЯ
молекул или ионов
истинных растворов
3. Диспергационные методы
механическое измельчение
Шаровые мельницы
– полые вращающиеся
цилиндры, в которые
загружают
измельчаемый
материал и стальные
или керамические
шары
– Процесс - дробление
– Размер частиц от 2 – 3
до 50 – 70 мкм
4. Диспергационные методы
механическое измельчение
Коллоидные мельницы
– принцип действия
которых основан на
развитии разрывающих
усилий в суспензии или
эмульсии под действием
центробежной силы в
узком зазоре между
вращающимся с большой
скоростью ротором и
неподвижной частью
устройства – статором
• Процессы -
• трение
• удар
5. Диспергационные методы
ультразвуковое измельчение
Основано
– на возникновении в жидкости или твердом теле
локальных сжатий или растяжений при
прохождении волны высокой энергии,
– а также вследствие образования и «схлопывания»
полостей, заполняемых растворенными в жидкости
газами (эффект кавитации)
– за короткие промежутки времени возникают
огромные локальные изменения давления!
7. Примеры дисперсных систем,
получаемых диспергационным методом
МЕХАНИЧЕСКИЙ
• стройматериалы (цемент,
бетонную крошку, сухие
краски, шпатлевки и иные
строительные смеси в
виде сухих порошков и
суспензий)
• лекарственные средства
(порошки, мази, пасты,
эмульсии)
• пищевые продукты
(пряности, молотый кофе).
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ
• коллоидные растворы
серы, гипса, графита,
лекарственных веществ,
полимеров
8. Конденсационные методы
• получение дисперсных систем из
гомогенных пересыщенных сред
– пересыщение - создание концентраций,
превышающих равновесные
9. Способы создания пересыщенных сред
ФИЗИЧЕСКИЕ
• основаны на конденсации
пересыщенного пара
– аэрозоли
ХИМИЧЕСКИЕ
• любая химическая
реакция, идущая с
образованием новой
фазы, может быть
источником получения
коллоидной системы
• восстановление
(металлов)
– пример:
2НАuСl4 + ЗН2О2 —> 2Аu + 8НСl +
ЗО2
• гидролиз
12. Классификация дисперсных систем
по характеру взаимодействия
между частицами дисперсной фазы и дисперсионной средой
ЛИОФИЛЬНЫЕ
• сильное взаимодействие
• термодинамически
устойчивы к слипанию
(агрегации) частиц
• образуются
самопроизвольно
• примеры:
– растворы ПАВ
– растворы некоторых ВМС
(яичного белка, крахмала
или желатина)
ЛИОФОБНЫЕ
• слабое взаимодействие
• термодинамически неустойчивы
• могут быть получены путем
принудительного
диспергирования или
конденсации
– необходимо присутствие
стабилизатора (электролиты, ПАВ,
белковые соединения), который
адсорбируется на межфазной
поверхности и понижает общую
энергию системы, а также образует
оболочки, физически
препятствующие агрегации частиц
• примеры: водные суспензии и
золи твердых частиц, эмульсии
слабо взаимодействующих
жидкостей
13. Термодинамический фактор стабильности
лиофильных систем
• ΔG = ΔH – TΔS; ΔG < 0
• ΔH = затраты энергии на разрыв
межмолекулярных связей + выигрыш
энергии в результате сольватации
образовавшейся поверхности
• ΔS > 0
• самопроизвольное диспергирование становится возможным, если
возрастание свободной энергии, связанное с увеличением
поверхности при диспергировании, компенсируется энергией
сольватации поверхности и повышением энтропии системы за счет
включения частиц в тепловое движение
14. Устойчивость лиофобных
дисперсных систем -
• их способность препятствовать протеканию
процессов, ведущих к изменению
– дисперсности
– характера распределения частиц по размерам
– характера распределения частиц в объеме
дисперсионной среды
15. 1. Термодинамическая (агрегативная) устойчивость
КОАЛЕСЦЕНЦИЯ
укрупнение дисперсных
(жидких или
газообразных) частиц,
приводящее к
увеличению их
размера (при условии
σ = const)
КОАГУЛЯЦИЯ
образование агрегатов из многих
дисперсных (твердых) частиц,
разделенных тонкими
прослойками дисперсионной
среды (при условии
постоянства дисперсности)
19. Факторы агрегативной
устойчивости
• Адсорбционно-сольватный фактор проявляет
себя при наличии на поверхности частиц
достаточно развитых толстых сольватных слоев
молекул дисперсионной среды
• Структурно-механический фактор возникает при
адсорбции на поверхности частиц таких молекул,
которые способны к образованию
структурированного адсорбционного слоя
22. Коагуляция электролитами
• коагулирующим действием ион
электролита, заряд которого
противоположен заряду гранулы
• минимальная концентрация электролита
для начала процесса - порог коагуляции
• коагулирующее действие иона тем
сильнее, чем больше его заряд
правило Шульце – Гарди: с увеличением заряда иона на
единицу его коагулирующая способность возрастает в 10 и
более раз
23. 2. Седиментационная устойчивость
ОСЕДАНИЕ частиц ДФ
плотность дисперсной
фазы выше плотности
дисперсионной среды
ВСПЛЫВАНИЕ частиц ДФ
плотность дисперсной
фазы ниже плотности
дисперсионной среды
26. Молекулярная составляющая
расклинивающего давления
• обусловлена межмолекулярными силами
притяжения фаз
• обычно отрицательна
• способствует сближению частиц и нарушению
агрегативной устойчивости дисперсных систем
• убывает с расстоянием по степенному закону
27. Ионно-электростатическая составляющая
расклинивающего давления
• обусловлена взаимным
отталкиванием при
перекрывании диффузных
слоев ДЭС
• препятствует утончению
межфазной пленки
• способствует сохранению
агрегативной устойчивости
• убывает с расстоянием по
экспоненциальному
закону
28. Энергетическая диаграмма
Зависимости
• (1) - энергии
электростатического
отталкивания Ue
• (2) - энергии молекулярного
притяжения Um
• (3) - суммарной энергии
взаимодействия частиц U
от расстояния х
