Хімічний каталог коагуляція
КОАГУЛЯЦІЯ
КОАГУЛЯЦІЯ (від латинського coagulatio- згортання, згущення), об'єднання часток дисперсної фази в агрегати внаслідок зчеплення (адгезії) частинок при їх зіткненнях. Зіткнення відбуваються в результаті броунівського руху, а також седиментації, переміщення частинок в електричні. поле (електрокоагуляція), механічні дії на систему (перемішування, вібрації) і ін. Характерні ознаки КОАГУЛЯЦІЯ - збільшення каламутності (інтенсивності розсіюється світла), поява хлопьевідний утворень - флокул (звідси термін флокуляция, часто використовуваний як синонім КОАГУЛЯЦІЯ), розшарування початково стійкою до седиментации системи (золю) з виділенням дисперсної фази в вигляді коагулята (осаду, вершків). При високому вмісті частинок дисперсної фази КОАГУЛЯЦІЯ може призводити до отверждению всього обсягу системи внаслідок утворення просторів, сітки коагуляції. структури (див. Гелі, Структуроутворення). В щодо грубодисперсних системах (суспензіях) при відсутності броунівського руху первинних частинок про КОАГУЛЯЦІЯ можна судити по зміні седиментації - від осідання незалежних первинних частинок з поступовим накопиченням осаду (бесструктурная седиментация) до осідання агрегатів суцільним шаром; при досить високій концентрації частинок в системі такий шар утворює чітку межу (структурна седиментация). Крім того, КОАГУЛЯЦІЯ призводить до збільшення кінцевого обсягу осаду. КОАГУЛЯЦІЯ сама по собі (не ускладнена ізотермодінаміческі перегонкою або коалесценції) не призводить до зміни розміру і форми первинних частинок (див. Дисперсні системи). КОАГУЛЯЦІЯ найбільш характерна для дисперсій твердих речовин (золів, суспензій), в яких, на відміну від емульсій і пен, коалесценція неможлива навіть при безпосередній. контакті частинок після прориву розділяють їх плівок рідини. Процес, зворотний КОАГУЛЯЦІЯ, розпад агрегатів до первинних частинок, називають пептизацією. Між -К. і пептизацією може встановлюватися динамічний. рівновагу, яке для систем з броунівським рухом частинок відповідає умові: де Е - енергія зв'язку частинок в контакті, z - координац. число частки в просторів, структурі коагулята, v3 - обсяг, що припадає на одну частинку в золі (при концентрації частинок nv3 = 1 / n), Vк - ефективний обсяг, в якому відбуваються зміщення частинки відносно положення рівноваги в просторів, коагуляції. структурі, k постійна Больцмана, Т-абс. температура. У ліофільних дисперсних системах, що характеризуються низькими значеннями питома межфазной енергії і відповідно енергії зв'язку Е, можуть реалізуватися умови, коли 1/2 zE
де h - в'язкість середовища, n0 - початкова концентрація частинок, a - так званої коефіцієнт уповільнення КОАГУЛЯЦІЯ При безбар'єрного ( "швидкої") КОАГУЛЯЦІЯ, коли швидкість КОАГУЛЯЦІЯ дорівнює числу зіткнень частинок в одиницю часу, a = 1; при наявності енергетичних. бар'єру a <1 ("медленная" КОАГУЛЯЦИЯ). Коагулянты - вещества, способные вызывать или ускорять КОАГУЛЯЦИЯ Введение в систему коагулянтов широко используют для облегчения процессов, связанных с необходимостью отделения вещества дисперсной фазы от дисперсионной среды (осаждение взвешенных частиц при водоочистке, обогащение минер, сырья, улучшение фильтрац. характеристик осадков и др.). Концентрация Сn коагулянта, при которой наступает быстрая КОАГУЛЯЦИЯ, называют порогом КОАГУЛЯЦИЯ наиболее изучена и важна в практическое отношении КОАГУЛЯЦИЯ электростатически стабилизир. гидрофобных коллоидов (гидрозолей различные металлов и неметаллов, латексов и др.), вызываемая коагулянтами - электролитами. Коагулирующее действие электролитов объясняется в теории ДЛФО снижением энергетич. барьера вследствие экранирования поверхностного заряда частиц при высоких концентрациях электролита (концентрационная КОАГУЛЯЦИЯ) или вследствие специфический адсорбции ионов на частицах (нейтрализационная КОАГУЛЯЦИЯ). Эффективность коагулирующего действия электролитов возрастает, как правило, с увеличением зарядового числа zi коагулирующего i-го иона; так, для многих систем соблюдается правило Шульце-Гарди: Сn
1 / z 6 i. Широко поширені полімерні коагулянти - різні розчинні високомолекулярні. з'єднання, зокрема поліелектроліти, полікремнієві кислоти. Макромолекули полімерного ПАР закріплюються окремими ділянками ланцюга одночасно на двох частках і таким чином пов'язують частки в міцні флокули, стійкі до механічні руйнування при перемішуванні або фільтрації (полімерна флокуляция). Полімерна флокуляция використовується в процесах збагачення руд, при водоочищення, в технології виробництва паперу, отримання связнодісперсних матеріалів і ін. Можливі й ін. Механізми дії полімерних коагулянтів; наприклад, не адсорбуються на частинках поліетиленоксиди викликають КОАГУЛЯЦІЯ дисперсних систем, стабілізованих полімерами, внаслідок осмотіч. ефектів. Для термодинамічно стійких ліофільних золів коагулянтами служать речовини, які адсорбуються на частинках і збільшують енергію зв'язку в контактах. Так, для водних дисперсій гідрофільних часток ефективними коагулянтами є речовини, гідрофобізующіе поверхню частинок і зумовлюють гідрофобна взаємодія; в разі дисперсій кремнезему, глин і ін. гідрофільних речовин з отрицат. зарядом поверхні це катіоноактивні ПАР. Особливий випадок КОАГУЛЯЦІЯ представляє гетерокоагуляція, при якій дві дисперсні системи взаємно коагулюють один одного в результаті прилипання частинок однієї дисперсної фази до частинкам інший. Гетерокоагуляція настає, наприклад, при змішуванні двох агрегативно стійких золів з разноименно зарядженими поверхнями частинок, між якими у відповідності з теорією ДЛФО іонно-електростатіч. сили призводять до тяжінню частинок, а не до їх відштовхування. Гетерокоагуляція - один з можливих механізмів коагулюючої дії солей багатовалентних металів, які гідролізуються з утворенням колоїдного гідроксиду. Використання дисперсій золи, вапна та ін. Матеріалів для гетерокоагуляціі замість застосування більш дорогих коагулянтів (наприклад, полімерних) часто більш ефективно і економічно доцільно. Гетерокоагуляція поряд з флотацією або екстракцією може застосовуватися для поділу компонентів складних дисперсних композицій; так, деякі мікроорганізми служать в якості коагулянтів, що дозволяють селективно концентрувати благородні метали в колоїдно-дисперсному стані. Стабілізатори - речовини, що використовуються для запобігання небажаної КОАГУЛЯЦІЯ, яка може призводити до розшарування реакційний сумішей при гетерог. процесах (наприклад, латексів при полімеризації), харчова, фармацевтичних. лакофарбових і ін. композицій, погіршення умов експлуатації гідротранспортних суспензій і пульп і т. п. В якості стабілізаторів застосовують добавки різні ПАР (йоногенних і неіоногенних), к-римі може бути як природні речовини (наприклад, желатину), так і синтетичні (наприклад , полівініловий спирт). Причинами стабілізації можливе утворення на частинках адсорбционного верств, що "бар'єрне" дія, або ослаблення адгезії частинок в контакті внаслідок викликається адсорбцією ПАВ зниження питома межфазной енергії. В останньому випадку можливий прояв не тільки стабілізуючого, але і пептізірующего дії ПАР, т. Е. Полегшення диспергування коагулята (мимовільного або, наприклад, при перемішуванні). Вплив на дисперсну систему того чи іншого фізичних-хімічний фактора (зміни складу середовища, рН, температури та ін.) Є специфічним. Так, одні й ті ж полімерні ПАР в залежності від природи речовини дисперсної фази і дисперсійного середовища, концентрації та ін. Умов може бути коагулянтами або стабілізаторами. Літ. Зонтаг Г. Штренген КОАГУЛЯЦІЯ, Коагуляція і стійкість дисперсних систем, пров. з нім. Л. 1973; Коагуляційні контакти в дисперсних системах, М. 1982; Дерягин Б. В. Теорія стійкості колоїдів і тонких плівок, М. 1986; За польськи і А. КОАГУЛЯЦІЯ, Баран А. А. Коагулянти і флокулянти в процесах очищення води, Л. 1987. В. В. Ямінський.
Хімічна енциклопедія. Том 2 >> До списку статей
Книга відомих англійських вчених розкриває основні принципи хімії навколишнього середовища та їх дія в локальних і глобальних масштабах. Важливий аспект книги полягає в розкритті механізму дії природних геохімічних процесів в різних масштабах часу і впливу на них людської діяльності. Показуються хімічний склад, походження і еволюція земної кори, океанів і атмосфери. Детально розглядаються процеси вивітрювання та їх вплив на хімічний склад осадових утворень, грунтів і поверхневих вод на континентах. Для студентів і викладачів факультетів біології, географії та хімії університетів і викладачів середніх шкіл, а також для широкого кола Новомосковсктелей.