Седиментационная устойчивость
Седиментационная устойчивость – это способность дисперсных систем сохранять неизменным во времени распределение частиц по объему системы, то есть способность системы противодействовать оседанию частиц (силе тяжести).
Противодействие силе тяжести зависит от размеров частиц и для крупных (средне- и грубодисперсных) частиц проявляется в силе трения, а для мелких (высокодисперсных) – в броуновском (тепловом) движении.
На частицу действуют силы:
1) гравитационная сила 
,
Где 
– объем частицы; 
, 
– плотность частицы и дисперсионной среды;
– ускорение свободного падения.
Для сферической частицы 
, тогда
, (51)
где 
, 
– радиус и диаметр частиц дисперсной фазы.
2) сила трения при оседании частицы 
пропорциональна скорости 
оседания частиц:
,
где 
– коэффициент трения.
Сила трения пропорциональна вязкости дисперсионной среды: 
.
3) броуновское (тепловое) движение, следствием которого является диффузия, которая стремится выровнять концентрацию частиц по всему объему:
.
При седиментации устанавливается стационарный режим, в соответствии с которым 
и частица оседает с постоянной скоростью, равной
. (52)
В результате оседания концентрация частиц в нижележащих слоях дисперсной системы увеличивается, а в верхних слоях – уменьшается. Возникает разность концентраций, которая является движущей силой диффузии, направленной обратно седиментации. При равенстве диффузионного и седиментационного потоков создается седиментационно-диффузионное равновесие, которое обусловливает седиментационную устойчивость дисперсных систем. Подобный процесс характерен лишь для высокодисперсных систем. Средне- и грубодисперные системы седиментационно неустойчивы.
|
|
|
Факторы, повышающие седиментационную устойчивость дисперсных систем:
1) снижение силы тяжести путем уменьшения размера частиц с помощью устройств для дробления дисперсной фазы – диспергаторов (уменьшение диаметра частиц в 2 раза приводит к снижению силы тяжести в 8 раз (уравнение (51)));
2) повышение вязкости среды: достигается при введении различных добавок, повышающих вязкость (сахар, желатин);
3) обеспечение хранения дисперсной системы при температуре, не ниже установленной нормы, так как при снижении температуры уменьшается броуновское движение, а, следовательно, и седиментационная устойчивость (например, если поставить вино в холодильник, может образоваться осадок).
Для нарушения седиментационной устойчивости необходимо наоборот увеличить силу тяжести, для чего применяется центробежное поле (сепарирование, центрифугирование). Например, при сепарировании молока эмульсия разрушается и выделяется молочный жир, капельки которого являются дисперсной фазой системы.
|
|
|
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!