Устойчивость дисперсных систем

Устойчивостью дисперсных систем называют неизменность во времени ее основных характеристик - дисперсности и равномерного распределения частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде. Иногда требуется сохранить устойчивость (например, в процессе получения покрытий), в других случаях нарушить устойчивость (очистка сточных вод).

Устойчивость дисперсных систем разделяют на два вида

- седиментационную (устойчивость частиц дисперсной фазы к оседанию).

- агрегативную (устойчивость частиц дисперсной фазы объединению в агрегаты). Слипание частиц дисперсной фазы, их объединение в агрегаты называется коагуляцией. Она приводит к выпадению осадка (коагулянта), т.е. к разрушению дисперсной системы.

Лиофобные коллоиды термодинамически неустойчивы. Основными факторами, определяющими агрегативную устойчивость дисперсных систем являются:

– электростатическое отталкивание между гранулами,

– наличие адсорбционных и сольватных слоев на поверхности частиц дисперсной фазы.

Для лиофобных коллоидов преобладает электростатический фактор.

Коагуляция лиофобных коллоидов может быть вызвана различными причинами, которые способствуют разрушению электростатического барьера между частицами (нагрев, действие электромагнитных полей, добавка электролита). При этом наблюдаются следующие закономерности:

1) Все сильные электролиты при увеличении их концентрации в растворе до определенного значения вызывает коагуляцию. Эта концентрация С_к называется порогом коагуляции, или концентрацией коагуляции. Величина, обратная С_к, называется коагулирующей способностью электролита (V_к).

V_к = 1/C_к [л/моль]

Эта величина соответствует объему коллоидного раствора, коагуляция которого вызвана действием 1 моль ионов электролита.

2) Коагуляция обусловлена действием того иона электролита, заряд которого противоположен собственному заряду коллоидной частицы (гранулы). В случае Fe(OH)₃ заряд гранулы +3х. Коагуляцию будут вызывать отрицательно заряженные ионы (SO₄^2-, Cl^-, NO₃ ^- и т.д).

3) Коагулирующее действие электролита тем сильнее, чем выше заряд иона, вызывающего коагуляцию (правило Шульце -Гарди): Порог коагуляции обратно пропорционален заряду иона, вызывающего коагуляцию, взятому в шестой степени.

С_к = B/Z⁶

Расчет коагулирующей способности (V_к = 1/C_к) для одно-, двух-, трехзарядных ионов дает соотношение: 1: 64: 799. Таким образом, наиболее интенсивно коагуляция вызывается многозарядными ионами, противоположными по знаку собственному заряду коллоидных частиц.