SlideShare a Scribd company logo
Дисперсные системы.

 Доц. к.т.н. Петрова Елена Александровна
Московский Государственный Строительный
                Университет
Основные вопросы


1. Классификация дисперсных систем. Виды коллоидных систем. Особенности и
   свойства коллоидных систем.
2. Устойчивость, коагуляция и стабилизация коллоидных систем. Строение частиц
   дисперсной фазы (мицелл).
3. Седиментация.
4. Использование закономерностей коагуляции при обработке природных вод.
Основные понятия
3. Дисперсные системы.

                              Дисперсные системы

Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде
очень мелких частиц равномерно распределено в объёме другого.


                         Компонеты дисперсных систем



               Дисперсионная среда        Дисперсионная фаза


             Выполняет роль              Выполняет роль
             растворителя                растворимого вещества
Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям фаз

Распределенное           Среда             Условное            Пример
   вещество                               обозначение
      газ                 газ                 Г+Г            Смесь газов
   жидкость               газ                Ж+Г                туман
Твердое вещество          газ                 Т+Г                дым
      Газ              жидкость              Г+Ж           Кислород в воде,
                                                                пены
   Жидкость            жидкость              Ж+Ж             Спирт в воде
Твердое вещество       жидкость              Т+Ж              Соль в воде
      газ          Твердое вещество           Г+Т         Раствор водорода в
                                                               палладии
   жидкость        Твердое вещество          Ж+Т          Жемчуг
                                                          (мельчайшие капли
                                                          воды распылены в
                                                          массе карбоната
                                                          кальция)

Твердое вещество   Твердое вещество           Т+Т               сплавы
Классификация дисперсных систем по степени раздробленности (дисперсности)


Размер частиц               название                     Устойчивость
    > 10-5 м            грубодисперсные         Эти системы неустойчивы, т.к.
                                                размер частиц велик по
                                                сравнению с размерами
                                                молекул. Распределенное
                                                вещество быстро оседает или
                                                поднимается вверх. Такие
                                                малоустойчивые системы
                                                называются взвесями.

от 10-5 до 10-7 м       тонкодисперсные         Устойчивые коллоидные
                      (микрогетерогенные)       растворы (золи).
от 10-7 до 10-9м           Коллоидные           Очень устойчивые системы, не
                    (ультрамикрогетерогенные)   разделяются при долгом
                                                стоянии. Называются
                                                молекулярными или истинными
                                                растворами.
                                                Например: газированная или
                                                морская вода
В зависимости от агрегатного состояния распределенного
  вещества взвеси подразделяются на:
                               взвеси
Суспензии                         Эмульсии
Образуются при распределении      Состоит из двух несмачивающихся
твердых частиц в жидкости         жидкостей (растительное масло в воде,

Например:                         Например:
краски, пасты, золи, латексы      молоко, нефть, сливочное масло,
                                  маргарин
Коллоидные системы – системы, размер частиц дисперсной фазы в которых
составляет 10-7 – 10-9 м.

Коллоидные системы характеризуются гетерогенностью, т.е. наличием поверхностей
раздела фаз и очень большим значением удельной поверхности дисперсной фазы.

                                  Коллоидные системы



         Лиофобные коллоидные                      Лиофильные коллоидные
               растворы                                  растворы

К лиофобным коллоидам относятся системы, в   растворы высокомолекулярных соединений
которых частицы дисперсной фазы слабо        (ВМС)
взаимодействуют с дисперсионной средой;
                                             Растворы ВМС образуются самопроизвольно
эти системы могут быть получены только с     благодаря сильному взаимодействию частиц
затратой энергии и устойчивы лишь в          дисперсной фазы с дисперсионной средой и
присутствии стабилизаторов.                  способны сохранять устойчивость без
                                             стабилизаторов.
Структурная единица - сложный
многокомпонентный агрегат переменного
состава – мицелла                            Структурная единица - макромолекула
Методы получения лиофобных коллоидов




  Дисперсионные
     методы                      Методы              Метод пептизации
                               конденсации
основаны на
раздроблении                                        процесс
                            Основаны на
твердых тел до                                      расщепления
                            понижении
частиц коллоидного                                  коагулировавшего
                            растворимости
размера                                             золя на первичные
                            компонентов
                                                    частицы –
                                                    процесс, противопол
                            Метод замены
                                                    ожный коагуляции.
                            растворителя

                            Методы
                            химической
                            конденсации
Метод замены растворителя
Сущность метода:

Вещество, находящееся в молекулярно-дисперсном состоянии, можно перевести в
коллоидное состояние при замене одного растворителя другим.

В качестве примера можно привести получение золя канифоли, которая не
растворяется в воде, но хорошо растворима в этаноле.

При постепенном добавлении спиртового раствора канифоли к воде происходит
резкое понижение растворимости канифоли, в результате чего образуется
коллоидный раствор канифоли в воде.
Метод химической конденсации
Сущность метода:
Метод основан на проведении химических реакций, сопровождающихся
образованием нерастворимых или малорастворимых веществ.

Для этой цели используются различные типы реакций –
разложения, гидролиза, окислительно-восстановительные и т.д.

Так, красный золь золота получают восстановлением натриевой соли золотой
кислоты формальдегидом:



Золи могут быть получены результате реакций ионного обмена, в результате которых
выделяется нерастворимая соль.
 Например, золь иодида серебра
Процесс гидролиза различных солей может приводить к
образованию коллоидных растворов нерастворимых
гидроксидов или кислот;
например, золь гидроксида железа(III)
Реакция:
1) FeCl3+ HOH = FeOHCl2 + HCl
2) FeOHCl2 + HOH = Fe(OH)2Cl+ HCl
3) Fe(OH)2Cl + HOH = Fe(OH)3 + HCl




                   По реакции гидролиза
                          солей
Строение мицелл коллоидных растворов и
            способы их образования
Мицеллой называется коллоидная частица с прилегающим к ней слоем ионов.
Мицелла в целом электронейтральна, а коллоидная частица заряжена.

                        Механизм образования мицелл


   за счет избирательной адсорбции             за счет ионизации
   избыточных ионов
                                                  Когда между молекулами малорастворимого вещества и
                                           растворителем существует хорошее взаимодействие,
Мицелла образуется засчет адсорбции из     коллоидные частицы могут образовываться за счет ионизации
                                           этих молекул. Так, при образовании коллоидного раствора
раствора и удерживании на поверхности      кремниевой кислоты молекулы воды взаимодействуют с
                                           молекулами кремниевой кислоты, при этом один ион водорода
избыточных ионов, одноименных с            переходит от кремниевой кислоты к молекуле воды:
ионами, входящими в состав ядра.                  H2SiO3 + H2O = HSiO3─ + H3O+,
                                                  или в упрощенном виде H2SiO3 = H+ + HSiO3─
                                                  Ядром мицеллы в этом случае будут нерастворимые
                                           молекулы кремниевой кислоты, потенциалопределяющими
Здесь справедливо правило Панета-Фаянса.   ионами – гидросиликат-ионы, оставшиеся после того, как ионы
                                           водорода переместились к молекулам воды. Противоионами
                                           будут ионы водорода.
                                                  [mH2SiO3∙nHSiO3─∙(n-x)H+]─x xH+
Образование коллоидной мицеллы за счет избирательной
адсорбции избыточных ионов

Рассмотрим строение коллоидной частицы (мицеллы) и
образование в ней двойного электрического слоя на примере
золя иодида серебра AgI. Этот золь можно получить при
взаимодействии иодида калия KI с нитратом серебра AgNO3:

AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3.

Здесь возможны 2 случая:

1) [AgNO3] > [KI]. В избытке нитрат серебра
2) [AgNO3] < [KI]. В избытке йодид калия
Правило Панета - Фаянса


Потенциалопределяющий ион
должен отвечать двум
требованиям:

  находиться в избытке
  должен входить в состав ядра.
1. [AgNO3] > [KI]. В избытке нитрат серебра
 AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3                                            Ag+ - потенциалоопределяющий ион




                           -         -
                  -                              -                    Диффузный слой
                                -    -
          -            -       + +       +
                                             -       -                противоионов
                                  -
          -           - + AgI +
                          +     +
                                  -                                  Адсорбционный слой
              -          - + + -                     -
                                                                     противоионов
                            - -
                       -          -
                              -
                                                                    ядро



 { [AgI]m         nAgI+ (n-x)NO3- }х+ хNO3-                                Гранула заряжена положительно.
   Ядро               Адсорбционный слой                 Диффузный слой
                                                                           В целом мицелла электронейтральна

                      Гранула
1. [AgNO3] < [KI]. В избытке йодид калия
 AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3                              I– - потенциалоопределяющий ион



                   +        +
               +                +                     Диффузный слой
                        + +
         +         +-   -  +-       +                 противоионов
                            +
         +      + - AgI -
                   -     -
                             +                        Адсорбционный слой
         +        + - - +           +
                                                      противоионов
                     + +
                 +           +
                       +
                                                     ядро


{[AgI]m nI- (n-x)K+ }х- . хK+                               Гранула заряжена отрицательно.
  Ядро       Адсорбционный слой     Диффузный слой
                                                            В целом мицелла электронейтральна

             Гранула
Между "+" заряженной гранулой и диффузионным слоем возникает двойной
электрический слой - разность потенциалов, названная электрокинетическим
потенциалом или дзета-потенциалом ζ.

Это составная часть термодинамического потенциала ε - разности потенциалов между
зарядом потенциалопределяющих ионов и всех противоионов адсорбционного и
диффузионного слоев.
ζ<ε.



К - const, зависящая от формы частиц (для сферических равна 6, для цилиндрических - 4);
η - вязкость среды;
D - диэлектрическая const среды;
Е - градиент электрического поля;
u - средняя скорость частиц под действием электрического тока.

Если гранула не имеет заряда, ζ = 0. Такое состояние коллоидной системы называется
изоэлектрическим.

Значение ζ зависит от количественного распределения противоионов между вторым
адсорбционным слоем и диффузионным слоем.

Чем меньше противоионов в адсорбционном слое, тем больше ζ и тем ближе он становится по
значению к ε.
Напишите формулу мицеллы золя, если в избытке
 хлорид железа.
 FeCl3 + 3NaOH                  Fe(OH)3 + 3NaCl
  Потенциалоопределяющий ион        Fe3+
  Противоионы адсорбционного слоя      Cl-
  Противоионы диффузного слоя          Cl-

По правилу Панета-Фаянса адсорбироваться на поверхности Fe(OH)3 будут
ионы Fe3+ - это потенциалопределяющие ионы.

       Формула мицеллы:

         m Fe(OH)3 Fe3+3 (n-x)Cl-            +3x3xCl-
Напишите мицеллу золя. В избытке HJ

  Pb(NO3)2 +2HJ = PbJ2↓+2HNO3

 Потенциалоопределяющий ион         J-
 Противоионы адсорбционного слоя         H+
 Противоионы диффузного слоя слоя        H+

По правилу Фаянса-Панета адсорбироваться на поверхности PbJ2 будут
ионы H + - это потенциалопределяющие ионы.

       Формула мицеллы:

         mPbJ2nJ-(n-x) H+ -xH+
Напишите формулу мицеллы золя, если в избытке
 Cu(NO3)2.
 Cu(NO3)2 + 2NaOH             Cu(OH)2 + 2NaNO3
 Потенциалоопределяющий ион         Cu 2+
 Противоионы адсорбционного слоя       NO3-
 Противоионы диффузного слоя слоя       NO3-

По правилу Фаянса-Панета адсорбироваться на поверхности Cu(OH)2 будут
ионы Cu 2+ - это потенциалопределяющие ионы.

       Формула мицеллы:

       {m   Cu(OH)2 nCu2+2(n-x)NO3-             2+2xNO -
                                                      3
Золь кремниевой кислоты был получен при
 взаимодействии растворов K2SiO3 и HCl. В избытке
 HCl
 K2SiO3 + 2HCl         H2SiO3 + 2KCl
 Потенциалоопределяющий ион         H+
 Противоионы адсорбционного слоя         Cl-
 Противоионы диффузного слоя слоя        Cl-

По правилу Фаянса-Панета адсорбироваться на поверхности H2SiO3 будут
ионы H + - это потенциалопределяющие ионы.

       Формула мицеллы:

         m H2SiO3 nH+(n-x) Cl-                 +xnCl-
Свойства коллоидных растворов

Коллоидные растворы благодаря особому строению коллоидных частиц имеют
особые оптические и электрические свойства.
Оптические свойства коллоидных растворов
Электрические свойства коллоидных растворов

Коллоидные частицы заряжены, поэтому в электрическом поле наблюдаются особые
электрокинетические явления: электрофорез и электроосмос.

Если в коллоидный раствор погрузить два
электрода и подключить их к источнику
постоянного тока, то коллоидные частицы
начнут перемещаться к электроду, имеющему
заряд, противоположный заряду коллоидной
частицы.




Явление перемещения коллоидных частиц в
электрическом поле к одному из
электродов называется электрофорезом.

Явление переноса дисперсионной среды
через капиллярно-пористую мембрану под
действием постоянного электрического
тока называется электроосмосом.
Электрофорез
Электрофорез – явление перемещения частиц дисперсной фазы относительно
дисперсионной среды под действием внешнего электрического поля.
Электрокинетический потенциал связан со скоростью электрофореза уравнением
Гельмгольца – Смолуховского:




ζ - величина электрокинетического потенциала, В;

η - вязкость среды, Н·с/м2;

ε - диэлектрическая проницаемость среды, для водной среды равная 81
(безразмерная величина);

ε0 - электрическая константа (диэлектрическая проницаемость вакуума), равная
ε0 = 8,85·10-12 Ф/м;

U – линейная скорость движения границы золь – боковая жидкость, м/с;

H – напряженность электрического поля, В/м.
Линейную скорость движения границы золь – боковая жидкость рассчитывают
как отношение смещения границы раздела за время электрофореза:




где:
 h – смещение границы золь - боковая жидкость за время электрофореза, м;
t – время электрофореза, с.
Электроосмос
Электроосмос – явление перемещения дисперсионной среды относительно
неподвижной дисперсной фазы (пористой диафрагмы) под действием внешнего
электрического поля.

Расчет электрокинетического потенциала при электроосмосе ведут по уравнению:
Потенциал течения – явление возникновения разности потенциалов между
электродами при продавливании через пористую диафрагму жидкости под
действием внешней силы (давления).
Очистка коллоидных систем


                    Методы очистки коллоидных систем




         диализ              электродиализ             ультрафильтрация




Основаны на свойствах полупроницаемых мембран пропускать частицы малых
размеров и задерживать коллоидные частицы.
Электродиализ воды   в среднюю часть, отделенную от двух других
                     полупроницаемыми мембранами, за которыми
                     помещены электроды, наливается золь.




                                      При подключении к
                                      электродам разности
                                      потенциалов катионы
                                      содержащихся в золе
                                      электролитов
                                      диффундируют через
                                      мембрану к катоду, анионы -
                                      к аноду.




                                       удаляет даже следов
                                       электролитов
Ультрафильтрация воды

Ультрафильтрация – отделение дисперсной фазы от дисперсионной среды
путем фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны.
Коллоидные частицы остаются на мембране.
Устойчивость коллоидных растворов.


                      Устойчивость коллоидных растворов



                                                  Кинетическая
         агрегативная
                                               (седиментационная)
определяется способностью
                                          определяется способностью частиц
дисперсной системы в течение
                                          противостоять действию силы
некоторого времени сохранять свою
                                          тяжести.
первоначальную степень
дисперсности.
                                          Небольшой размер коллоидных
Это способность частиц не слипаться в
                                          частиц и их высокая скорость
более крупные агрегаты. В коллоидных
                                          движения за счет диффузии
растворах все частицы одинаково
                                          определяют высокую кинетическую
заряжены, поэтому отталкиваются
                                          устойчивость коллоидных растворов.
друг от друга.

Все это обеспечивает высокую
агрегативную устойчивость
коллоидных растворов.
Часто на практике требуется разрушить
коллоидный раствор, например, удалить из воды
коллоидные загрязнения.

Для этого надо создать условия для снижения
заряда коллоидных частиц. В этом случае
частицы начнут слипаться, увеличатся в
размерах и под действием силы тяжести
образуют осадок



                                                Слипание коллоидных частиц в
                                                более крупные агрегаты
                                                называется коагуляцией
1 стадия – скрытая коагуляция

На этой стадии частицы укрупняются, но еще не теряют своей
седиментационной устойчивости.

2 стадия - явная коагуляция

На этой стадии частицы теряют свою седиментационную
устойчивость. Если плотность частиц больше плотности
дисперсионной среды, образуется осадок.
Устойчивость золей определяется скоростью коагуляции, которая определяется
константой скорости коагуляции:




где kб – константа скорости быстрой коагуляции;
 P – стерический множитель, учитывающий благоприятные пространственные
расположения частиц при столкновении;
ΔЕ - потенциальный барьер;
kБ – константа Больцмана;
 η- вязкость дисперсионной среды.

 Время коагуляции                Время половинной коагуляции
                             время уменьшения числа агрегатов вдвое




n0 - исходная концентрация системы
Причины коагуляции
1.Изменение температуры.

При сильном нагревании или, наоборот, замораживании коллоидных
растворов толщина диффузного слоя становится тоньше, величина
электрокинетического потенциала – меньше, частицы начинают слипаться –
происходит коагуляция.
2.Механическое воздействие

•встряхивание,
•перемешивание.

При интенсивном механическом воздействии усиливается диффузия, что
также приводит к истончению диффузного слоя и к коагуляции.
3. Добавление раствора электролита




            Наименьшая концентрация
            электролита, при которой происходит
            коагуляция, называется порогом
4.Сливание коллоидных растворов с противоположно
заряженными частицами.
Если соединить два коллоидных раствора с противоположно заряженными
частицами, то разноименные частицы будут притягиваться, укрупняться, в результате
произойдет коагуляция.
Правила электролитной
     коагуляции
1. Все сильные электролиты, добавленные к золю в
достаточном количестве, вызывают его коагуляцию.

Минимальная концентрация электролита, при которой
начинается коагуляция, называется порогом коагуляции Ck.

Иногда вместо порога коагуляции используют величину
VK, называемую коагулирующей способностью. Это объем
золя, который коагулирует под действием 1 моля электролита:


т.е. чем меньше порог коагуляции, тем больше коагулирующая
способность электролита.


                Первое правило коагуляции
2. Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а
только тот ион, заряд которого совпадает по знаку с зарядом
противоиона мицеллы лиофобного золя.
Этот ион называют ионом–коагулянтом.
3. Коагулирующая способность иона–коагулянта тем больше,
чем больше заряд иона.

Правило устанавливает, что коагулирующие силы иона тем больше, чем больше его
валентность.
Коагулирующая способность иона при одинаковом заряде тем больше, чем больше
его кристаллический радиус.
Для однозарядных неорганических катионов коагулирующая способность убывает в
следующем порядке:


                                                  Лиотропный ряд


       Второе и третье правила коагуляции
      (объединены в правило Шульце-Гарди)
Расчет порогов
  коагуляции
Характеристики электролита
Задача
Механизмы дестабилизации
коллоидной взвеси сточных вод
1. Нейтрализация заряда
Положительно заряженные
коагулянты нейтрализуют
отрицательный заряд, окружающий
коллоидные частицы.

Когда заряд вокруг каждой
частицы нейтрализован, они
постепенно
сближаются, становятся в конце
концов неустойчивыми и могут
сталкиваться друг с другом.


При столкновении частицы укрупняются за счет водородных связей
или, например, сил Ван дер Ваальса.

Энергия перемешивания, применяемая в процессе очистки, увеличивает
количество и частоту этих столкновений частиц, усиливая агломерацию
твердого вещества и способствуя образованию хлопьев.
2. Химическое связывание
Образованию хлопьев способствует полимерная природа коагулянтов.

Их длинные молекулярные цепочки подхватывают агломерированные
частицы, образуют мостики от одной поверхности к другой, связывая вместе
отдельные хлопья в крупные, легко удаляемые массы.




Из двух механизмов, участвующих в процессе коагуляции, нейтрализация заряда
играет гораздо более важную роль, чем химическое связывание.
Современные коагулянты для водоподготовки


Раствор алюмината натрия (NaAlO2), SAX-18
Сульфат алюминия гранулированный
Полиоксихлорид алюминия, PAC (PAX-PS)
Полиалюминий хлорид (хлорид алюминия), PAX-18
Гранулированый cульфат железа 3 -х валентного, FERIX-3
Водный раствор сульфат железа 3 -х валентного, FERIX-3
Хлорид железа (раствор), PIX-111
Флокуляция
Цель флокуляции – сформировать агрегаты или хлопья из тонко диспергированных и
коллоидно устойчивых частиц.

Флокуляция – транспортный этап, приводящий к столкновению между устойчивыми
частицами, стремящимися к образованию крупных частиц (агрегатов), которые могут
быть легко удалены из обрабатываемых сточных вод при помощи
отстаивания, фильтрации или флотации.




  Флокуляция получила широкое практическое распространение в технологиях
  водоочистки в 30-е годы. В настоящее время флокуляция широко используется в
  технологии очистки сточных вод промышленного и бытового происхождения.
Механизм действия флокулянтов           Флокуляция - процесс, при котором
                                        происходит адсорбционное
основан на:                             взаимодействие частицы загрязнений
1. явлении адсорбции молекул            сточных вод с высокомолекулярными
   флокулянта на поверхности            веществами (флокулянтами).
   коллоидных частиц;
2. образование сетчатой структуры
   молекул флокулянта;
3. слипании коллоидных частиц за счет
   сил Ван-дер-Ваальса.

При действии флокулянтов между
коллоидными частицами образуются
трехмерные структуры, способные к более
быстрому и полному отделению жидкой
фазы.

Причиной возникновения таких структур
является адсорбция макромолекул
флокулянта на нескольких частицах с
образованием между ними полимерных
мостиков.
Процесс адсорбции происходит в две стадии:

1. сначала каждая макромолекула прикрепляется несколькими сегментами к
   одной частице (первичная адсорбция),
2. затем свободные сегменты закрепляются на поверхности других
   частиц, связывая их полимерными мостиками (вторичная адсорбция).
Флокулянты



   природные         Синтетические

крахмал, декстрин,
                     полиакриламид
эфиры целлюлозы,
альгинат натрия и
гуаровые смолы
                             неорганические    органические

                          кремниевая кислота         ВМС
ция
(седиментационная
устойчивость золей)
ция — оседание или всплывание частиц дисперсной фазы в жидкости или
газе под действием гравитационного поля или центробежных сил.

Скорость седиментации
За меру термодинамической устойчивости принимают гипсометрическую высоту Н

Гипсометрическую высоту для сферических частиц определяют по формуле:
Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация
Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация

More Related Content

What's hot

Лабараторно практичні
Лабараторно практичніЛабараторно практичні
Лабараторно практичні
marunasorokina
 
Лекція 1. Поверхневі явища+
Лекція 1. Поверхневі явища+Лекція 1. Поверхневі явища+
Лекція 1. Поверхневі явища+
Bothi1827
 
Підручник Математика 6 клас В. Кравчук, Г. Янченко 2023
Підручник Математика 6 клас В. Кравчук, Г. Янченко 2023 Підручник Математика 6 клас В. Кравчук, Г. Янченко 2023
Підручник Математика 6 клас В. Кравчук, Г. Янченко 2023
12Балів ГДЗ
 
Презентація 10 клас Урок 5.pptx
Презентація 10 клас Урок 5.pptxПрезентація 10 клас Урок 5.pptx
Презентація 10 клас Урок 5.pptx
DanMan40
 
Лекція 3. Електрокінетика
Лекція 3. ЕлектрокінетикаЛекція 3. Електрокінетика
Лекція 3. Електрокінетика
Bothi1827
 
поверхневі явища
поверхневі явищаповерхневі явища
поверхневі явища
kassy2003
 
พื้นที่ผิวของปริซึมและทรงกระบอก
พื้นที่ผิวของปริซึมและทรงกระบอกพื้นที่ผิวของปริซึมและทรงกระบอก
พื้นที่ผิวของปริซึมและทรงกระบอก
Nat Basri
 
лекція 2. дисперсні системи. класиф я, вл-ті
лекція 2. дисперсні системи. класиф я, вл-тілекція 2. дисперсні системи. класиф я, вл-ті
лекція 2. дисперсні системи. класиф я, вл-ті
Bothi1827
 
Interfacial phenomena 2555
Interfacial phenomena 2555Interfacial phenomena 2555
Interfacial phenomena 2555adriamycin
 
Урок 6 для 10-11 класу (Модуль "Інформаційна безпека") - Об'єкти захисту. Вид...
Урок 6 для 10-11 класу (Модуль "Інформаційна безпека") - Об'єкти захисту. Вид...Урок 6 для 10-11 класу (Модуль "Інформаційна безпека") - Об'єкти захисту. Вид...
Урок 6 для 10-11 класу (Модуль "Інформаційна безпека") - Об'єкти захисту. Вид...
VsimPPT
 
Сциентизм и антисциентизм
Сциентизм и антисциентизмСциентизм и антисциентизм
Сциентизм и антисциентизмAntonina Anatol'evna
 
Презентація до уроку фізики "Момент сили. Умова рівноваги важеля"
Презентація до уроку фізики "Момент сили. Умова рівноваги важеля"Презентація до уроку фізики "Момент сили. Умова рівноваги важеля"
Презентація до уроку фізики "Момент сили. Умова рівноваги важеля"
Людмила Добряк
 
Geogebra
GeogebraGeogebra
Geogebra
Gromko Ludmyla
 
Урок 13.13. Рівняння теплового балансу. Розв'язування задач
Урок 13.13. Рівняння теплового балансу. Розв'язування задачУрок 13.13. Рівняння теплового балансу. Розв'язування задач
Урок 13.13. Рівняння теплового балансу. Розв'язування задач
Александр Волошен
 
Спектроскопія та її можливості
Спектроскопія та її можливостіСпектроскопія та її можливості
Спектроскопія та її можливості
Oleksii Voronkin
 
3 клас урок 11 що таке комп'ютерна мережа
3 клас урок 11 що таке комп'ютерна мережа3 клас урок 11 що таке комп'ютерна мережа
3 клас урок 11 що таке комп'ютерна мережа
Сокальська ЗШ І-ІІІ ступенів №2
 
Розв'язування тригонометричних рівнянь
Розв'язування тригонометричних рівняньРозв'язування тригонометричних рівнянь
Розв'язування тригонометричних рівняньFormula.co.ua
 
лекція 13 (pdf.io)
лекція 13 (pdf.io)лекція 13 (pdf.io)
лекція 13 (pdf.io)
cit-cit
 
Альдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоныАльдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоны
Аркадий Захаров
 

What's hot (20)

Лабараторно практичні
Лабараторно практичніЛабараторно практичні
Лабараторно практичні
 
Лекція 1. Поверхневі явища+
Лекція 1. Поверхневі явища+Лекція 1. Поверхневі явища+
Лекція 1. Поверхневі явища+
 
Підручник Математика 6 клас В. Кравчук, Г. Янченко 2023
Підручник Математика 6 клас В. Кравчук, Г. Янченко 2023 Підручник Математика 6 клас В. Кравчук, Г. Янченко 2023
Підручник Математика 6 клас В. Кравчук, Г. Янченко 2023
 
Презентація 10 клас Урок 5.pptx
Презентація 10 клас Урок 5.pptxПрезентація 10 клас Урок 5.pptx
Презентація 10 клас Урок 5.pptx
 
Лекція 3. Електрокінетика
Лекція 3. ЕлектрокінетикаЛекція 3. Електрокінетика
Лекція 3. Електрокінетика
 
поверхневі явища
поверхневі явищаповерхневі явища
поверхневі явища
 
พื้นที่ผิวของปริซึมและทรงกระบอก
พื้นที่ผิวของปริซึมและทรงกระบอกพื้นที่ผิวของปริซึมและทรงกระบอก
พื้นที่ผิวของปริซึมและทรงกระบอก
 
лекція 2. дисперсні системи. класиф я, вл-ті
лекція 2. дисперсні системи. класиф я, вл-тілекція 2. дисперсні системи. класиф я, вл-ті
лекція 2. дисперсні системи. класиф я, вл-ті
 
Interfacial phenomena 2555
Interfacial phenomena 2555Interfacial phenomena 2555
Interfacial phenomena 2555
 
Урок 6 для 10-11 класу (Модуль "Інформаційна безпека") - Об'єкти захисту. Вид...
Урок 6 для 10-11 класу (Модуль "Інформаційна безпека") - Об'єкти захисту. Вид...Урок 6 для 10-11 класу (Модуль "Інформаційна безпека") - Об'єкти захисту. Вид...
Урок 6 для 10-11 класу (Модуль "Інформаційна безпека") - Об'єкти захисту. Вид...
 
Сциентизм и антисциентизм
Сциентизм и антисциентизмСциентизм и антисциентизм
Сциентизм и антисциентизм
 
Презентація до уроку фізики "Момент сили. Умова рівноваги важеля"
Презентація до уроку фізики "Момент сили. Умова рівноваги важеля"Презентація до уроку фізики "Момент сили. Умова рівноваги важеля"
Презентація до уроку фізики "Момент сили. Умова рівноваги важеля"
 
Geogebra
GeogebraGeogebra
Geogebra
 
Урок 13.13. Рівняння теплового балансу. Розв'язування задач
Урок 13.13. Рівняння теплового балансу. Розв'язування задачУрок 13.13. Рівняння теплового балансу. Розв'язування задач
Урок 13.13. Рівняння теплового балансу. Розв'язування задач
 
Спектроскопія та її можливості
Спектроскопія та її можливостіСпектроскопія та її можливості
Спектроскопія та її можливості
 
39 ฟังก์ชันชี้กำลังและฟังก์ชันลอการิทึม ตอนที่2_ฟังก์ชันชี้กำลังและฟังก์ชันลอ...
39 ฟังก์ชันชี้กำลังและฟังก์ชันลอการิทึม ตอนที่2_ฟังก์ชันชี้กำลังและฟังก์ชันลอ...39 ฟังก์ชันชี้กำลังและฟังก์ชันลอการิทึม ตอนที่2_ฟังก์ชันชี้กำลังและฟังก์ชันลอ...
39 ฟังก์ชันชี้กำลังและฟังก์ชันลอการิทึม ตอนที่2_ฟังก์ชันชี้กำลังและฟังก์ชันลอ...
 
3 клас урок 11 що таке комп'ютерна мережа
3 клас урок 11 що таке комп'ютерна мережа3 клас урок 11 що таке комп'ютерна мережа
3 клас урок 11 що таке комп'ютерна мережа
 
Розв'язування тригонометричних рівнянь
Розв'язування тригонометричних рівняньРозв'язування тригонометричних рівнянь
Розв'язування тригонометричних рівнянь
 
лекція 13 (pdf.io)
лекція 13 (pdf.io)лекція 13 (pdf.io)
лекція 13 (pdf.io)
 
Альдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоныАльдегиды и кетоны
Альдегиды и кетоны
 

Similar to Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация

Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединения
Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединенияЛекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединения
Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединенияПетрова Елена Александровна
 
Коллоидная химия
Коллоидная химияКоллоидная химия
Коллоидная химияNickEliot
 
физическая химия дисперсных систем лекция 4 получение, устойчивость и разруше...
физическая химия дисперсных систем лекция 4 получение, устойчивость и разруше...физическая химия дисперсных систем лекция 4 получение, устойчивость и разруше...
физическая химия дисперсных систем лекция 4 получение, устойчивость и разруше...olegkozaderov
 
02.ppt
02.ppt02.ppt
растворы вмс
растворы вмсрастворы вмс
растворы вмс
ssuser7d5b0a
 
994агрегатные состояния вещества
994агрегатные состояния вещества994агрегатные состояния вещества
994агрегатные состояния вещества
Kirrrr123
 
изменение вещества1
изменение вещества1изменение вещества1
изменение вещества1
jelenamahtra
 
Седиментация
СедиментацияСедиментация
Седиментация
doramchik.online
 
7 Молекулярные основы.ppt
7 Молекулярные основы.ppt7 Молекулярные основы.ppt
7 Молекулярные основы.ppt
Cristian Cayo
 

Similar to Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация (14)

Дисперсные системы
Дисперсные системыДисперсные системы
Дисперсные системы
 
Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединения
Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединенияЛекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединения
Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединения
 
Коллоидная химия
Коллоидная химияКоллоидная химия
Коллоидная химия
 
физическая химия дисперсных систем лекция 4 получение, устойчивость и разруше...
физическая химия дисперсных систем лекция 4 получение, устойчивость и разруше...физическая химия дисперсных систем лекция 4 получение, устойчивость и разруше...
физическая химия дисперсных систем лекция 4 получение, устойчивость и разруше...
 
02.ppt
02.ppt02.ppt
02.ppt
 
Поверхностные явления
Поверхностные явленияПоверхностные явления
Поверхностные явления
 
лек. 13 растворы
лек. 13 растворылек. 13 растворы
лек. 13 растворы
 
растворы вмс
растворы вмсрастворы вмс
растворы вмс
 
994агрегатные состояния вещества
994агрегатные состояния вещества994агрегатные состояния вещества
994агрегатные состояния вещества
 
раздел3
раздел3раздел3
раздел3
 
изменение вещества1
изменение вещества1изменение вещества1
изменение вещества1
 
Лекция № 3. Растворы
Лекция № 3. РастворыЛекция № 3. Растворы
Лекция № 3. Растворы
 
Седиментация
СедиментацияСедиментация
Седиментация
 
7 Молекулярные основы.ppt
7 Молекулярные основы.ppt7 Молекулярные основы.ppt
7 Молекулярные основы.ppt
 

More from Петрова Елена Александровна

карбонильные соединения
карбонильные соединениякарбонильные соединения
карбонильные соединения
Петрова Елена Александровна
 
Ароматические углеводороды
Ароматические углеводородыАроматические углеводороды
Ароматические углеводороды
Петрова Елена Александровна
 
Углеводороды
УглеводородыУглеводороды
Основные положения органической химии
Основные положения органической химииОсновные положения органической химии
Основные положения органической химии
Петрова Елена Александровна
 
Химические показатели качества природных вод
Химические показатели качества природных водХимические показатели качества природных вод
Химические показатели качества природных вод
Петрова Елена Александровна
 
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.Петрова Елена Александровна
 
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалыЛекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалыПетрова Елена Александровна
 
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...Петрова Елена Александровна
 
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакцийЛекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакцийПетрова Елена Александровна
 
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)Петрова Елена Александровна
 

More from Петрова Елена Александровна (20)

карбонильные соединения
карбонильные соединениякарбонильные соединения
карбонильные соединения
 
Ароматические углеводороды
Ароматические углеводородыАроматические углеводороды
Ароматические углеводороды
 
Углеводороды
УглеводородыУглеводороды
Углеводороды
 
Основные положения органической химии
Основные положения органической химииОсновные положения органической химии
Основные положения органической химии
 
Адсорбция
АдсорбцияАдсорбция
Адсорбция
 
Основы химического анализв
Основы химического анализвОсновы химического анализв
Основы химического анализв
 
Химические показатели качества природных вод
Химические показатели качества природных водХимические показатели качества природных вод
Химические показатели качества природных вод
 
Показатели качества природных вод
Показатели качества природных водПоказатели качества природных вод
Показатели качества природных вод
 
Характеристика и классификации природных вод
Характеристика и классификации природных водХарактеристика и классификации природных вод
Характеристика и классификации природных вод
 
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
 
Строение вещества
Строение веществаСтроение вещества
Строение вещества
 
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалыЛекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
 
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
 
Лекция № 5. Основы электрохимии
Лекция № 5. Основы электрохимииЛекция № 5. Основы электрохимии
Лекция № 5. Основы электрохимии
 
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакцийЛекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
 
Лекция № 9. Карбоновые кислоты
Лекция № 9. Карбоновые кислотыЛекция № 9. Карбоновые кислоты
Лекция № 9. Карбоновые кислоты
 
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
 
Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)
Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)
Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)
 
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородов
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородовЛекция №6. Галогенопроизводные углеводородов
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородов
 
Лекция № 4. Ароматические углеводороды.
Лекция № 4. Ароматические углеводороды.Лекция № 4. Ароматические углеводороды.
Лекция № 4. Ароматические углеводороды.
 

Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация

  • 1. Дисперсные системы. Доц. к.т.н. Петрова Елена Александровна Московский Государственный Строительный Университет
  • 2. Основные вопросы 1. Классификация дисперсных систем. Виды коллоидных систем. Особенности и свойства коллоидных систем. 2. Устойчивость, коагуляция и стабилизация коллоидных систем. Строение частиц дисперсной фазы (мицелл). 3. Седиментация. 4. Использование закономерностей коагуляции при обработке природных вод.
  • 3. Основные понятия 3. Дисперсные системы. Дисперсные системы Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объёме другого. Компонеты дисперсных систем Дисперсионная среда Дисперсионная фаза Выполняет роль Выполняет роль растворителя растворимого вещества
  • 4. Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям фаз Распределенное Среда Условное Пример вещество обозначение газ газ Г+Г Смесь газов жидкость газ Ж+Г туман Твердое вещество газ Т+Г дым Газ жидкость Г+Ж Кислород в воде, пены Жидкость жидкость Ж+Ж Спирт в воде Твердое вещество жидкость Т+Ж Соль в воде газ Твердое вещество Г+Т Раствор водорода в палладии жидкость Твердое вещество Ж+Т Жемчуг (мельчайшие капли воды распылены в массе карбоната кальция) Твердое вещество Твердое вещество Т+Т сплавы
  • 5. Классификация дисперсных систем по степени раздробленности (дисперсности) Размер частиц название Устойчивость > 10-5 м грубодисперсные Эти системы неустойчивы, т.к. размер частиц велик по сравнению с размерами молекул. Распределенное вещество быстро оседает или поднимается вверх. Такие малоустойчивые системы называются взвесями. от 10-5 до 10-7 м тонкодисперсные Устойчивые коллоидные (микрогетерогенные) растворы (золи). от 10-7 до 10-9м Коллоидные Очень устойчивые системы, не (ультрамикрогетерогенные) разделяются при долгом стоянии. Называются молекулярными или истинными растворами. Например: газированная или морская вода
  • 6. В зависимости от агрегатного состояния распределенного вещества взвеси подразделяются на: взвеси Суспензии Эмульсии Образуются при распределении Состоит из двух несмачивающихся твердых частиц в жидкости жидкостей (растительное масло в воде, Например: Например: краски, пасты, золи, латексы молоко, нефть, сливочное масло, маргарин
  • 7. Коллоидные системы – системы, размер частиц дисперсной фазы в которых составляет 10-7 – 10-9 м. Коллоидные системы характеризуются гетерогенностью, т.е. наличием поверхностей раздела фаз и очень большим значением удельной поверхности дисперсной фазы. Коллоидные системы Лиофобные коллоидные Лиофильные коллоидные растворы растворы К лиофобным коллоидам относятся системы, в растворы высокомолекулярных соединений которых частицы дисперсной фазы слабо (ВМС) взаимодействуют с дисперсионной средой; Растворы ВМС образуются самопроизвольно эти системы могут быть получены только с благодаря сильному взаимодействию частиц затратой энергии и устойчивы лишь в дисперсной фазы с дисперсионной средой и присутствии стабилизаторов. способны сохранять устойчивость без стабилизаторов. Структурная единица - сложный многокомпонентный агрегат переменного состава – мицелла Структурная единица - макромолекула
  • 8. Методы получения лиофобных коллоидов Дисперсионные методы Методы Метод пептизации конденсации основаны на раздроблении процесс Основаны на твердых тел до расщепления понижении частиц коллоидного коагулировавшего растворимости размера золя на первичные компонентов частицы – процесс, противопол Метод замены ожный коагуляции. растворителя Методы химической конденсации
  • 9. Метод замены растворителя Сущность метода: Вещество, находящееся в молекулярно-дисперсном состоянии, можно перевести в коллоидное состояние при замене одного растворителя другим. В качестве примера можно привести получение золя канифоли, которая не растворяется в воде, но хорошо растворима в этаноле. При постепенном добавлении спиртового раствора канифоли к воде происходит резкое понижение растворимости канифоли, в результате чего образуется коллоидный раствор канифоли в воде.
  • 10. Метод химической конденсации Сущность метода: Метод основан на проведении химических реакций, сопровождающихся образованием нерастворимых или малорастворимых веществ. Для этой цели используются различные типы реакций – разложения, гидролиза, окислительно-восстановительные и т.д. Так, красный золь золота получают восстановлением натриевой соли золотой кислоты формальдегидом: Золи могут быть получены результате реакций ионного обмена, в результате которых выделяется нерастворимая соль. Например, золь иодида серебра
  • 11. Процесс гидролиза различных солей может приводить к образованию коллоидных растворов нерастворимых гидроксидов или кислот; например, золь гидроксида железа(III) Реакция: 1) FeCl3+ HOH = FeOHCl2 + HCl 2) FeOHCl2 + HOH = Fe(OH)2Cl+ HCl 3) Fe(OH)2Cl + HOH = Fe(OH)3 + HCl По реакции гидролиза солей
  • 12. Строение мицелл коллоидных растворов и способы их образования Мицеллой называется коллоидная частица с прилегающим к ней слоем ионов. Мицелла в целом электронейтральна, а коллоидная частица заряжена. Механизм образования мицелл за счет избирательной адсорбции за счет ионизации избыточных ионов Когда между молекулами малорастворимого вещества и растворителем существует хорошее взаимодействие, Мицелла образуется засчет адсорбции из коллоидные частицы могут образовываться за счет ионизации этих молекул. Так, при образовании коллоидного раствора раствора и удерживании на поверхности кремниевой кислоты молекулы воды взаимодействуют с молекулами кремниевой кислоты, при этом один ион водорода избыточных ионов, одноименных с переходит от кремниевой кислоты к молекуле воды: ионами, входящими в состав ядра. H2SiO3 + H2O = HSiO3─ + H3O+, или в упрощенном виде H2SiO3 = H+ + HSiO3─ Ядром мицеллы в этом случае будут нерастворимые молекулы кремниевой кислоты, потенциалопределяющими Здесь справедливо правило Панета-Фаянса. ионами – гидросиликат-ионы, оставшиеся после того, как ионы водорода переместились к молекулам воды. Противоионами будут ионы водорода. [mH2SiO3∙nHSiO3─∙(n-x)H+]─x xH+
  • 13. Образование коллоидной мицеллы за счет избирательной адсорбции избыточных ионов Рассмотрим строение коллоидной частицы (мицеллы) и образование в ней двойного электрического слоя на примере золя иодида серебра AgI. Этот золь можно получить при взаимодействии иодида калия KI с нитратом серебра AgNO3: AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3. Здесь возможны 2 случая: 1) [AgNO3] > [KI]. В избытке нитрат серебра 2) [AgNO3] < [KI]. В избытке йодид калия
  • 14. Правило Панета - Фаянса Потенциалопределяющий ион должен отвечать двум требованиям: находиться в избытке должен входить в состав ядра.
  • 15. 1. [AgNO3] > [KI]. В избытке нитрат серебра AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3 Ag+ - потенциалоопределяющий ион - - - - Диффузный слой - - - - + + + - - противоионов - - - + AgI + + + - Адсорбционный слой - - + + - - противоионов - - - - - ядро { [AgI]m nAgI+ (n-x)NO3- }х+ хNO3- Гранула заряжена положительно. Ядро Адсорбционный слой Диффузный слой В целом мицелла электронейтральна Гранула
  • 16. 1. [AgNO3] < [KI]. В избытке йодид калия AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3 I– - потенциалоопределяющий ион + + + + Диффузный слой + + + +- - +- + противоионов + + + - AgI - - - + Адсорбционный слой + + - - + + противоионов + + + + + ядро {[AgI]m nI- (n-x)K+ }х- . хK+ Гранула заряжена отрицательно. Ядро Адсорбционный слой Диффузный слой В целом мицелла электронейтральна Гранула
  • 17.
  • 18. Между "+" заряженной гранулой и диффузионным слоем возникает двойной электрический слой - разность потенциалов, названная электрокинетическим потенциалом или дзета-потенциалом ζ. Это составная часть термодинамического потенциала ε - разности потенциалов между зарядом потенциалопределяющих ионов и всех противоионов адсорбционного и диффузионного слоев. ζ<ε. К - const, зависящая от формы частиц (для сферических равна 6, для цилиндрических - 4); η - вязкость среды; D - диэлектрическая const среды; Е - градиент электрического поля; u - средняя скорость частиц под действием электрического тока. Если гранула не имеет заряда, ζ = 0. Такое состояние коллоидной системы называется изоэлектрическим. Значение ζ зависит от количественного распределения противоионов между вторым адсорбционным слоем и диффузионным слоем. Чем меньше противоионов в адсорбционном слое, тем больше ζ и тем ближе он становится по значению к ε.
  • 19. Напишите формулу мицеллы золя, если в избытке хлорид железа. FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl Потенциалоопределяющий ион Fe3+ Противоионы адсорбционного слоя Cl- Противоионы диффузного слоя Cl- По правилу Панета-Фаянса адсорбироваться на поверхности Fe(OH)3 будут ионы Fe3+ - это потенциалопределяющие ионы. Формула мицеллы: m Fe(OH)3 Fe3+3 (n-x)Cl- +3x3xCl-
  • 20. Напишите мицеллу золя. В избытке HJ Pb(NO3)2 +2HJ = PbJ2↓+2HNO3 Потенциалоопределяющий ион J- Противоионы адсорбционного слоя H+ Противоионы диффузного слоя слоя H+ По правилу Фаянса-Панета адсорбироваться на поверхности PbJ2 будут ионы H + - это потенциалопределяющие ионы. Формула мицеллы: mPbJ2nJ-(n-x) H+ -xH+
  • 21. Напишите формулу мицеллы золя, если в избытке Cu(NO3)2. Cu(NO3)2 + 2NaOH Cu(OH)2 + 2NaNO3 Потенциалоопределяющий ион Cu 2+ Противоионы адсорбционного слоя NO3- Противоионы диффузного слоя слоя NO3- По правилу Фаянса-Панета адсорбироваться на поверхности Cu(OH)2 будут ионы Cu 2+ - это потенциалопределяющие ионы. Формула мицеллы: {m Cu(OH)2 nCu2+2(n-x)NO3- 2+2xNO - 3
  • 22. Золь кремниевой кислоты был получен при взаимодействии растворов K2SiO3 и HCl. В избытке HCl K2SiO3 + 2HCl H2SiO3 + 2KCl Потенциалоопределяющий ион H+ Противоионы адсорбционного слоя Cl- Противоионы диффузного слоя слоя Cl- По правилу Фаянса-Панета адсорбироваться на поверхности H2SiO3 будут ионы H + - это потенциалопределяющие ионы. Формула мицеллы: m H2SiO3 nH+(n-x) Cl- +xnCl-
  • 23. Свойства коллоидных растворов Коллоидные растворы благодаря особому строению коллоидных частиц имеют особые оптические и электрические свойства. Оптические свойства коллоидных растворов
  • 24.
  • 25. Электрические свойства коллоидных растворов Коллоидные частицы заряжены, поэтому в электрическом поле наблюдаются особые электрокинетические явления: электрофорез и электроосмос. Если в коллоидный раствор погрузить два электрода и подключить их к источнику постоянного тока, то коллоидные частицы начнут перемещаться к электроду, имеющему заряд, противоположный заряду коллоидной частицы. Явление перемещения коллоидных частиц в электрическом поле к одному из электродов называется электрофорезом. Явление переноса дисперсионной среды через капиллярно-пористую мембрану под действием постоянного электрического тока называется электроосмосом.
  • 26. Электрофорез Электрофорез – явление перемещения частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды под действием внешнего электрического поля. Электрокинетический потенциал связан со скоростью электрофореза уравнением Гельмгольца – Смолуховского: ζ - величина электрокинетического потенциала, В; η - вязкость среды, Н·с/м2; ε - диэлектрическая проницаемость среды, для водной среды равная 81 (безразмерная величина); ε0 - электрическая константа (диэлектрическая проницаемость вакуума), равная ε0 = 8,85·10-12 Ф/м; U – линейная скорость движения границы золь – боковая жидкость, м/с; H – напряженность электрического поля, В/м.
  • 27. Линейную скорость движения границы золь – боковая жидкость рассчитывают как отношение смещения границы раздела за время электрофореза: где: h – смещение границы золь - боковая жидкость за время электрофореза, м; t – время электрофореза, с.
  • 28.
  • 29. Электроосмос Электроосмос – явление перемещения дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы (пористой диафрагмы) под действием внешнего электрического поля. Расчет электрокинетического потенциала при электроосмосе ведут по уравнению:
  • 30. Потенциал течения – явление возникновения разности потенциалов между электродами при продавливании через пористую диафрагму жидкости под действием внешней силы (давления).
  • 31.
  • 32. Очистка коллоидных систем Методы очистки коллоидных систем диализ электродиализ ультрафильтрация Основаны на свойствах полупроницаемых мембран пропускать частицы малых размеров и задерживать коллоидные частицы.
  • 33. Электродиализ воды в среднюю часть, отделенную от двух других полупроницаемыми мембранами, за которыми помещены электроды, наливается золь. При подключении к электродам разности потенциалов катионы содержащихся в золе электролитов диффундируют через мембрану к катоду, анионы - к аноду. удаляет даже следов электролитов
  • 34. Ультрафильтрация воды Ультрафильтрация – отделение дисперсной фазы от дисперсионной среды путем фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны. Коллоидные частицы остаются на мембране.
  • 35. Устойчивость коллоидных растворов. Устойчивость коллоидных растворов Кинетическая агрегативная (седиментационная) определяется способностью определяется способностью частиц дисперсной системы в течение противостоять действию силы некоторого времени сохранять свою тяжести. первоначальную степень дисперсности. Небольшой размер коллоидных Это способность частиц не слипаться в частиц и их высокая скорость более крупные агрегаты. В коллоидных движения за счет диффузии растворах все частицы одинаково определяют высокую кинетическую заряжены, поэтому отталкиваются устойчивость коллоидных растворов. друг от друга. Все это обеспечивает высокую агрегативную устойчивость коллоидных растворов.
  • 36. Часто на практике требуется разрушить коллоидный раствор, например, удалить из воды коллоидные загрязнения. Для этого надо создать условия для снижения заряда коллоидных частиц. В этом случае частицы начнут слипаться, увеличатся в размерах и под действием силы тяжести образуют осадок Слипание коллоидных частиц в более крупные агрегаты называется коагуляцией
  • 37. 1 стадия – скрытая коагуляция На этой стадии частицы укрупняются, но еще не теряют своей седиментационной устойчивости. 2 стадия - явная коагуляция На этой стадии частицы теряют свою седиментационную устойчивость. Если плотность частиц больше плотности дисперсионной среды, образуется осадок.
  • 38. Устойчивость золей определяется скоростью коагуляции, которая определяется константой скорости коагуляции: где kб – константа скорости быстрой коагуляции; P – стерический множитель, учитывающий благоприятные пространственные расположения частиц при столкновении; ΔЕ - потенциальный барьер; kБ – константа Больцмана; η- вязкость дисперсионной среды. Время коагуляции Время половинной коагуляции время уменьшения числа агрегатов вдвое n0 - исходная концентрация системы
  • 39.
  • 40.
  • 41.
  • 43. 1.Изменение температуры. При сильном нагревании или, наоборот, замораживании коллоидных растворов толщина диффузного слоя становится тоньше, величина электрокинетического потенциала – меньше, частицы начинают слипаться – происходит коагуляция.
  • 44. 2.Механическое воздействие •встряхивание, •перемешивание. При интенсивном механическом воздействии усиливается диффузия, что также приводит к истончению диффузного слоя и к коагуляции.
  • 45. 3. Добавление раствора электролита Наименьшая концентрация электролита, при которой происходит коагуляция, называется порогом
  • 46. 4.Сливание коллоидных растворов с противоположно заряженными частицами. Если соединить два коллоидных раствора с противоположно заряженными частицами, то разноименные частицы будут притягиваться, укрупняться, в результате произойдет коагуляция.
  • 48. 1. Все сильные электролиты, добавленные к золю в достаточном количестве, вызывают его коагуляцию. Минимальная концентрация электролита, при которой начинается коагуляция, называется порогом коагуляции Ck. Иногда вместо порога коагуляции используют величину VK, называемую коагулирующей способностью. Это объем золя, который коагулирует под действием 1 моля электролита: т.е. чем меньше порог коагуляции, тем больше коагулирующая способность электролита. Первое правило коагуляции
  • 49. 2. Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а только тот ион, заряд которого совпадает по знаку с зарядом противоиона мицеллы лиофобного золя. Этот ион называют ионом–коагулянтом. 3. Коагулирующая способность иона–коагулянта тем больше, чем больше заряд иона. Правило устанавливает, что коагулирующие силы иона тем больше, чем больше его валентность. Коагулирующая способность иона при одинаковом заряде тем больше, чем больше его кристаллический радиус. Для однозарядных неорганических катионов коагулирующая способность убывает в следующем порядке: Лиотропный ряд Второе и третье правила коагуляции (объединены в правило Шульце-Гарди)
  • 50. Расчет порогов коагуляции
  • 52.
  • 54.
  • 56. 1. Нейтрализация заряда Положительно заряженные коагулянты нейтрализуют отрицательный заряд, окружающий коллоидные частицы. Когда заряд вокруг каждой частицы нейтрализован, они постепенно сближаются, становятся в конце концов неустойчивыми и могут сталкиваться друг с другом. При столкновении частицы укрупняются за счет водородных связей или, например, сил Ван дер Ваальса. Энергия перемешивания, применяемая в процессе очистки, увеличивает количество и частоту этих столкновений частиц, усиливая агломерацию твердого вещества и способствуя образованию хлопьев.
  • 57. 2. Химическое связывание Образованию хлопьев способствует полимерная природа коагулянтов. Их длинные молекулярные цепочки подхватывают агломерированные частицы, образуют мостики от одной поверхности к другой, связывая вместе отдельные хлопья в крупные, легко удаляемые массы. Из двух механизмов, участвующих в процессе коагуляции, нейтрализация заряда играет гораздо более важную роль, чем химическое связывание.
  • 58. Современные коагулянты для водоподготовки Раствор алюмината натрия (NaAlO2), SAX-18 Сульфат алюминия гранулированный Полиоксихлорид алюминия, PAC (PAX-PS) Полиалюминий хлорид (хлорид алюминия), PAX-18 Гранулированый cульфат железа 3 -х валентного, FERIX-3 Водный раствор сульфат железа 3 -х валентного, FERIX-3 Хлорид железа (раствор), PIX-111
  • 60. Цель флокуляции – сформировать агрегаты или хлопья из тонко диспергированных и коллоидно устойчивых частиц. Флокуляция – транспортный этап, приводящий к столкновению между устойчивыми частицами, стремящимися к образованию крупных частиц (агрегатов), которые могут быть легко удалены из обрабатываемых сточных вод при помощи отстаивания, фильтрации или флотации. Флокуляция получила широкое практическое распространение в технологиях водоочистки в 30-е годы. В настоящее время флокуляция широко используется в технологии очистки сточных вод промышленного и бытового происхождения.
  • 61. Механизм действия флокулянтов Флокуляция - процесс, при котором происходит адсорбционное основан на: взаимодействие частицы загрязнений 1. явлении адсорбции молекул сточных вод с высокомолекулярными флокулянта на поверхности веществами (флокулянтами). коллоидных частиц; 2. образование сетчатой структуры молекул флокулянта; 3. слипании коллоидных частиц за счет сил Ван-дер-Ваальса. При действии флокулянтов между коллоидными частицами образуются трехмерные структуры, способные к более быстрому и полному отделению жидкой фазы. Причиной возникновения таких структур является адсорбция макромолекул флокулянта на нескольких частицах с образованием между ними полимерных мостиков.
  • 62. Процесс адсорбции происходит в две стадии: 1. сначала каждая макромолекула прикрепляется несколькими сегментами к одной частице (первичная адсорбция), 2. затем свободные сегменты закрепляются на поверхности других частиц, связывая их полимерными мостиками (вторичная адсорбция).
  • 63. Флокулянты природные Синтетические крахмал, декстрин, полиакриламид эфиры целлюлозы, альгинат натрия и гуаровые смолы неорганические органические кремниевая кислота ВМС
  • 65. ция — оседание или всплывание частиц дисперсной фазы в жидкости или газе под действием гравитационного поля или центробежных сил. Скорость седиментации
  • 66. За меру термодинамической устойчивости принимают гипсометрическую высоту Н Гипсометрическую высоту для сферических частиц определяют по формуле: