Коагуляція - хімічна енциклопедія
КОАГУЛЯЦІЯ (від лат. 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), хутро. впливу на систему (перемішування. вібрації) і ін. Характерні ознаки коагуляції - збільшення каламутності (інтенсивності розсіюється світла), поява хлопьевідний утворень - флокул (звідси термін флокуляция. часто використовуваний як синонім коагуляції), розшарування початково стійкою до седиментації 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 коагуляції 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 изотермич. перегонкою або коалесценції) не призводить до зміни розміру і форми первинних частинок (див. Дисперсні системи). Коагуляція наиб. характерна для дисперсій твердих в-в (золів. суспензій), в яких брало, на відміну від емульсій і пен. коалесценція неможлива навіть при безпосередній. контакті частинок після прориву розділяють їх плівок рідини. Процес, зворотний коагуляції, розпад агрегатів до первинних частинок, наз. пептизацією. Між -коагуляціей і пептизацією може встановлюватися динамічний. рівновагу. доорої 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 к-ром відбуваються зміщення частинки відносно положення рівноваги в просторів, коагуляції. структурі, k постійна Больцмана. Т-абс. т-ра. У ліофільних дисперсних системах. характеризуються низькими значеннями уд. межфазной енергії і соотв. енергії зв'язку Е, можуть реалізуватися умови, коли 1/2 zE
де h - в'язкість середовища, n0 - початкова концентрація частинок, a - т. зв. коеф. уповільнення коагуляції. При безбар'єрного ( "швидкої") коагуляції, коли швидкість коагуляції дорівнює числу зіткнень частинок в одиницю часу, a = 1; при наявності енергетичних. бар'єру a <1 ("медленная" коагуляция). Коагулянты - в-ва, способные вызывать или ускорять коагуляцию. Введение в систему коагулянтов широко используют для облегчения процессов, связанных с необходимостью отделения в-ва дисперсной фазы от дисперсионной среды (осаждение взвешенных частиц при водоочистке. обогащение минер, сырья, улучшение фильтрац. характеристик осадков и др.). Концентрация Сn коагулянта. при к-рой наступает быстрая коагуляция, наз. порогом коагуляции наиб. изучена и важна в практич. отношении коагуляция электростатически стабилизир. гидрофобных коллоидов (гидрозолей разл. 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 специфич. 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 - разл. розчинні високомолекулярні. соед. зокрема поліелектроліти. полікремнієві к-ти. Макромолекули полімерного ПАР закріплюються окремими ділянками ланцюга одночасно на двох частках і таким чином пов'язують частки в міцні флокули, стійкі до хутро. руйнування при перемішуванні або фільтрації (полімерна флокуляция). Полімерна флокуляция використовується в процесах збагачення руд. при водоочищення. в технології вироб-ва папери. отримання связнодісперсних матеріалів і ін. Можливі й ін. механізми дії полімерних коагулянтів; напр. НЕ адсорбуватися на частинках поліетиленоксиди викликають коагуляцію дисперсних систем. стабілізованих полімерами. внаслідок осмотіч. ефектів. Для термодинамічно стійких ліофільних золів коагулянтами служать в-ва, к-які адсорбуються на частинках і збільшують енергію зв'язку в контактах. Так, для водних дисперсій гідрофільних часток ефективними коагулянтами є в-ва, гідрофобізующіе пов-сть частинок і зумовлюють гідрофобна взаємодія; в разі дисперсій кремнезему. глин і ін. гідрофільних в-в з отрицат. зарядом пов-сті це катіоноактивні ПАР. Особливий випадок коагуляції представляє гетерокоагуляція. при якій дві дисперсні системи взаємно коагулюють один одного в результаті прилипання частинок однієї дисперсної фази до частинкам інший. Гетерокоагуляція настає, напр. при змішуванні двох агрегативно стійких золів з разноименно зарядженими пов-ня 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. к-які гідролізуються з утворенням колоїдного гідроксиду. Використання дисперсій золи, вапна та ін. Матеріалів для гетерокоагуляціі замість застосування більш дорогих коагулянтів (напр. Полімерних) часто більш ефективно і економічно доцільно. Гетерокоагуляція поряд з флотацією або екстракцією може застосовуватися для поділу компонентів складних дисперсних композицій; так, нек-риє мікроорганізми служать в якості коагулянтів. дозволяють селективно концентрувати благородні метали в колоїдно-дисперсному стані. Стабілізатори - речовини, що використовуються для запобігання небажаної коагуляції, к-раю може призводити до розшарування реакц. сумішей при гетерог. процесах (напр. латексів при полімеризації), харч. фармацевтичних. лакофарбових і ін. композицій, погіршення умов експлуатації гідротранспортних суспензій і пульп і т. п. В якості стабілізаторів застосовують добавки разл. ПАР (йоногенних і неіоногенних), к-римі м.б. як прир. в-ва (напр. желатину), так і синтетичні (напр. полівініловий спирт). Причинами стабілізації м. Б. освіту на частинках адсорбції. верств, що "бар'єрне" дія, або ослаблення адгезії частинок в контакті внаслідок викликається адсорбцією ПАВ зниження уд. межфазной енергії. В останньому випадку можливий прояв не тільки стабілізуючого, але і пептізірующего дії ПАР, т. Е. Полегшення диспергування коагулята (мимовільного або, напр. При перемішуванні). Вплив на дисперсну систему того чи іншого фіз.-хім. фактора (зміни складу середовища, рН, т-ри та ін.) є специфічним. Так, одні й ті ж полімерні ПАР в залежності від природи в-ва дисперсної фази і дисперсійного середовища. концентрації та ін. умов м.б. коагулянтами або стабілізаторами. Літ. Зонтаг Г. Штренген К. Коагуляція і стійкість дисперсних систем. пер. 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. К. Баран А. А. Коагулянти і флокулянти в процесах очищення води. Л. 1987. В. В. Ямінський.
===
Ісп. література для статті «КОАГУЛЯЦІЯ». немає даних
