ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коагуляция из "Методы физико-химической кинетики" Имеется ряд физико-химических процессов, скорость которых зависит от числа столкновений диффундирующих частиц. Простейшим примером такого процесса является коагуляция. Взвешенные в жидкостях или газах мелкие частицы, если только они не несут больших одноименных зарядов, благодаря броуновскому движению могут сталкиваться и при столкновениях слипаться, образуя более крупные агрегаты. Этот процесс называется коагуляцией. Основы теории коагуляции были развиты в классических работах Смолуховского [1], который указал также на возможность перенесения методов теории коагуляции на теорию гомогенных реакций в растворах. [c.91] В этой главе мы рассмотрим сначала вкратце основы теории коагуляции Смолуховского и ее дальнейшее развитие, а затем перейдем к использованию методов теорйи коагуляции в химической кинетике и теории рекомбинации ионов. [c.91] В результате фотохимических и радиационно-химических реакций радикалы и ионы часто образуются не равномерно но пространству. Процесс рекомбинации частиц, неравномерно распределенных в пространстве, будет рассмотрен нами в 19. В последних параграфах рассмотрены более сложные процессы, связанные со столкновениями диффундирующих частиц. [c.91] Формула (IV.5) справедлива лишь при временах i ( 1 -Ь + i 2) /( + Ь2)пo лe начала коагуляции, когда /г уже перестанет зависеть от времени и примет стационарное значение. Это время при коагуляции всегда достаточно мало и поэтому уравнение (IV.5) практически во всех экспериментальных условиях правильно описывает процесс коагуляции. [c.92] Аналогичный результат мы получили бы, если бы первоначально рассматривали ноток диффузии частиц 1 к одной из частиц 2 . [c.93] Используя последнее выражение, можно последовательно решить систему уравнений (IV.9). [c.94] Первый член в выражении (IV.16) отражает вклад от частиц, не испытавших ни одного соударения, второй — вклад от частиц, возникших в результате одного соударения, третий — вклад от частиц, возникших в результате двух соударений, и т. д. [c.95] Первый член справа дает скорость увеличения концентрации частиц с массой т за счет слипания более мелких частиц, второй член — скорость убыли этих частиц благодаря их слипанию. Если принять, что коэффициент к х, т) в этом уравнении постоянен, то интегральное уравнение коагуляции мон ет быть просто решено. Однако система уравнений коагуляции (IV.9) и интегральное уравнение коагуляции при предположении о постоянстве к приводят к преувеличенному числу мелких частиц в ходе коагуляции, особенно в случае аэрозолей. Распределение частиц по размерам в коагулирующем золе при учете зависимости коэффициента коагуляции к от размера частиц рассмотрено в ряде работ. Исследуя интегральное уравнение коагуляции с точным значением к [уравнение (IV. )], Тодес [4] пришел к выводу, что скорость коагуляции сильно скоагулирован-ных золей, как и монодисперсных золей, определяется уравнением (IV.10). При этом константа коагуляции приблизительно лишь на 10% превышает ее начальное значение для монодйсиерсного золя. Пшенай-Северин [5] провел приближенное решение интегрального уравнения коагуляции для полидисперсных аэрозолей. [c.95] Теперь возникает важный вопрос, как изменится скорость коагуляции, если первое соударение частиц не обязательно приводит к их слипанию. Смолуховский принимал, что если только некоторая доля столкновений части приводит к их слипанию, то скорость коагуляции также должна измениться на этот множитель. Однако в дальнейшем было показано, что это утверждение несправедливо. [c.95] Из уравнения (1У.20) видно, что для достаточно крупных частиц, когда 1р/Я О, величина / стремится к /о = АяО дЯс при любом конечном 8. Для достаточно малых значений отношения длины релаксации к радиусу частиц выражение для потока диффузии сравнительно малочувствительно к величине е. Для аэрозольных частиц с радиусом 10 см уменьшение е от 1 до 0,6 уменьшает поток диффузии всего на 5%. Для очень мелких частиц, для которых радиус частиц много меньше длины их свободного пробега среди молекул газа, ситуация, однако, меняется. В этом случае поток диффузии оказывается пропорциональным эффективности столкновений е. [c.96] Вернуться к основной статье