ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Введение из "Электрообработка жидкостей" Еще в начале XVIII века были обнаружены интересные явления, вызываемые действием электрического тока на сложные системы, состоящие из твердых и жидких веществ. В дальнейшем изучении эти явления были названы электрокинетическими. Основными из них являются электрофорез и электроосмос, которые нашли промышленное применение. [c.5] Углубленное и более широкое изучение влияния электрического поля на дисперсные системы к настоящему времени позволило обнаружить комплекс новых явлений, таких как поляризация частиц, диполофорез, поэтому при рассмотрении действия электрического поля на жидкие дисперсии удобно для описания его использовать обобщенный термин — электрообработка. [c.5] Эффективность электрообработки зависит не только от параметров электрического поля, но и от физико-химических свойств обрабатываемой дисперсии. Эти свойства весьма разнообразны и ими можно управлять, т. е. придавать дисперсной системе такие параметры, которые позволяют более эффективно влиять на нее электрическим полем. [c.6] Из сказанного следует, что в основе электрообработки лежат сложные физические и химические явления, познание которых еще далеко не совершенно. [c.6] Первой попыткой обобщения материалов по теории и практике воздействия электрических полей на жидкие дисперсные системы является данная книга. В ней излагаются основы электроочистки жидкостей от взвешенных примесей. В случае систем с органической дисперсионной средой электрообработка рассматривается как процесс, связанный с очисткой масел, топлив, растворителей. Электрообработка систем с водной средой проиллюстрирована примерами очистки природных вод и промышленных стоков, т. е. изложена с позиций решения некоторых экологических проблем. [c.6] Дисперсные системы широко распространены в природе и нашли применение в различных областях техники. Они образуются газовыми пузырьками, жидкими каплями и твердыми частицами, распределенными в твердой, жидкой и газообразной средах. [c.7] В соответствии с агрегатным состоянием дисперсной фазы таких систем различают аэрозоли, пены, эмульсии а суспензии. Имеются и более утонченные классификации этих систем [1, 2], однако в данном случае представляют интерес только системы, жмеюш,ие жидкую дисперсионную среду, в дальнейшем называемые нами жидкими дисперсиями или просто жидкостями. Жидкости, с которыми мы обычно встречаемся в природе и технике, из-за наличия в них нерастворимых примесей в виде мельчайших пузырьков газа, капелек инородных жидкостей или твердых частиц, являются типичным дисперсными системами, способными часто к длительному существованию, т. е. они устойчивы. [c.7] Если иметь в виду относительно грубодисперсные системы, не исключая и коллоидные (размер частиц 10 —10 см), то можно утверждать, что между частицами и дисперсионной средой существует геометрическая граница раздела фаз, являющаяся носителем определенного запаса свободной поверхностной энергии. Последняя обусловливает взаимодействие между фазами системы и образование межфазных слоев, которые в виде адсорбционно-сольватной или ионно-сольватной оболочки обволакивают дисперсные частицы и системе в целом придают агрегативную устойчивость — это лиофобные дисперсные системы. Более или менее значительное межмолекуляр-ное взаимодействие веществ фазы и среды всегда имеет место. По степени такого взаимодействия дисперсные системы классифицируются на лиофобные и лиофильные. [c.7] Дисперсии, частицы которых достаточно малы и покрыты мощными межфазными оболочками, что характерно для лиофильных систем, обладают высокой молекулярно-кинетической активностью и долго сохраняются во взвешенном состоянии. Они оказываются седиментационно или кинетически устойчивыми. [c.7] Современная теория устойчивости и коагуляции лио-фобных дисперсных систем Дерягина — Ландау — Фервея — Овер-бека (теория ДЛФО) [4, 5] рассматривает агрегативную устойчивость как результат баланса сил молекулярного (вандерваальсового) притяжения и сил электростатического отталкивания между дисперсными частицами. Силы отталкивания могут преобладать над силами притяжения, предотвращая тем самым слипание сближающихся дисперсных частиц или слияние капелек эмульсионных систем. Между частицами возникает положительное расклинивающее давление, препятствующее агрегированию частиц. [c.8] Очевидно, в зависимости от баланса энергий отталкивания и притяжения, т. е. энергетического барьера взаимодействия частиц и их числа в объеме системы, агрегирование более или менее вероятно. Количественной мерой процесса агрегирования — коагуляции — принято считать скорость коагуляции V, под которой подразумевают изменение числа частиц п во времени и = —йШсИ. [c.8] Если энергетический барьер снижен настолько, что все частицы легко его преодолевают, то, очевидно, все соударения частиц будут эффективны, приведут к слипанию и система окажется в состоянии быстрой коагуляции. Теория быстрой коагуляции, предложенная М. Смолуховским, получила подтверждение в многочисленных экспериментальных исследованиях [6]. [c.8] Большая удельная поверхность и, соответственно, значительный запас свободной энергии обусловливают большее или меньшее взаимодействие дисперсной фазы и дисперсионной среды в гетерогенных системах. Практически такое взаимодействие, по-видимому, нельзя отвергать не только в лиофильных, но и в лиофобных системах. Результатом его является образование межфазной, окружающей дисперсные частицы, прослойки конденсированной среды, физические и физико-химические свойства которой аномальны, не сходны с соответствующими свойствами фазы и среды. Если в систему ввести поверхностно-активное вещество (ПАВ), т. е. вещество, молекулы которого могут адсорбироваться на межфазной границе и понижать поверхностное натяжение и запас свободной энергии, то образуется адсорбционно-сольватный слой. Толщина такого слоя может быть весьма значительной, особенно, если адсорбировались длинноцепочечные молекулы ПАВ или макромолекулы высокомолекулярных соединений (ВМС). Адсорбционно-сольватные слои лиофилизуют дисперсную систему, увеличивая ее устойчивость. [c.9] Физико-химические свойства адсорбционно-сольватных слоев остаются еще недостаточно изученными, чтобы можно было количественно трактовать их роль в стабилизации дисперсий. [c.9] Пограничные слои по структуре следует рассматривать ка1 двухмерные квазикристаллические прослойки и в случае образования слоев из молекул ВМС их можно отнести к пленочным студням. Для таких прослоек характерны высокая вязкость, большое сопротивление к деформации, в частности к сдвигу. Именно эти свойства препятствуют взаимному контакту дисперсных частиц и обусловливают наличие структурно-механического барьера. [c.9] Вещества, способные создавать такие защитные слои, называют стабилизаторами дисперсных систем. В случае эмульсионных систем их именуют эмульгаторами или пенообразователями в системах газ, — жидкость. [c.9] Так называемый стерический фактор стабилизации дисперсных систем, обусловленный адсорбционно-сольватными слоями ПАВ и полимеров, имеет весьма важное значение как при стабилизации, так и в процессах разрушения дисперсных систем. [c.9] На границе раздела фаз дисперсных систем с полярной дисперсионной средой возникает двойной электрический слой (ДЭС), образование которого обусловлено либо избирательной адсорбцией одного из ионов, присутствующего в среде электролита, либо поверхностной ионизацией вещества дисперсной фазы. [c.10] Слой ионов, примыкающих к поверхности частиц дисперсной фазы и определяющий знак и величину поверхностного заряда, нейтрализуется противоионами, которые, в отличие от первых, распределяются диффузно у поверхности и подвижно с ней связаны. Строение второго слоя и, прежде всего, распределение противоионов около заряженной поверхности зависят от концентрации ионов электролита в окружающей среде, их валентности, температуры системы и других факторов. [c.10] Вернуться к основной статье