LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Редиспергування порошків карбонатів металів та структурні особливості їх седиментаційних осадів

середовищах оцінювали за їхніми седиментаційними об'ємами. Експериментальні результати обробляли загаль-ноприйнятими статистичними методами і за кінцевий результат приймали середнє значення не менше як з трьох паралельних дослідів.

Третій розділ присвя-чений аналізу результатів комплексних досліджень редиспергування основних карбонатів купруму та ніколу і карбонатів мангану та кобальту у рідинах різної хімічної природи. Проведено аналіз топологічної структури седиментаційних осадів суспензій карбонатів металів та встановлено зв'язок між редиспергуванням, агрегативною стійкістю та формуванням просторової структури дисперсних систем.

Для оцінки впливу дисперсійного середовища на колоїдно-хімічні властивості суспензій основних карбонатів купруму та ніколу і карбонатів мангану та кобальту ми провели дослідження суспензій, в яких дисперсійним середовищем були: бідистильована вода, ізопропіловий спирт, 1,4-діоксан та ізобутиловий спирт.

Стан частинок у вихідному порошку щодо їхньої агрегованості оцінювали, розраховуючи коефіцієнт агрегованості частинок, на основі якого визначали розмірні межі, в яких первинні дисперсні частинки перебувають у складі агрегатів.

Прийнявши для карбонатів металів на повітрі константу Гамакера AH = 2,23∙10-20Дж, рівноважну відстань між частинками, яка зумовлена їхньою молекулярною шороховатістю, H0 = 0,2 нм і температуру 293 K теоретично розраховані межі перебування первинних частинок в агрегованому стані, а саме: мінімальний d1 та максимальний d2 діаметри первинних частинок (табл. 1).

Таблиця 1

Теоретично розраховані межі

агрегованого стану первинних частинок на повітрі: мінімальний d1 і максимальний d2 діаметри та діаметр первинних частинок, знайдений електронномікроскопічно de

Порошки

Діаметри первинних частинок, в межах яких вони можуть утворювати агрегати на повітрі, мкм

Експериментально

знайдений діаметр первинних частинок, мкм



мінімальний

d1

максимальний

d2

de


(CuOH)2CO3

0,0009

9,9

5,2


MnCO3

0,0009

10,8

3,2


(NiOH)2CO3

0,0009

10,3

0,4


CoCO3

0,0009

9,8

0,2



Як видно із табл. 1, електронномікроскопічно знайдений діаметр первинних частинок de для всіх досліджуваних порошків є більший за мінімальний d1 та менший за максимальний d2 діаметри. Ці результати підтверджують, що дисперсні частинки досліджуваних порошків на повітрі можуть знаходитись в агрегованому стані і під час приготування суспензій відбувається руйнування їхніх агрегатів, тобто редиспергування (повторне диспергування) порошків.

Під час редиспергування досліджуваних порошків на ступінь їхнього редиспергування впливають два послідовні процеси, які зумовлюють два протилежні ефекти, а саме:

• перший – розтікання рідини по поверхні частинок шляхом проникнення у відкриті полідисперсні пори – сприяє зменшенню ступеня редиспергування в ряду рідин: ізобутиловий спирт→ізопропіловий спирт→1,4-діоксан→вода;

• другий – проникнення рідини в області замкненого повітря – сприяє збільшенню ступеня редиспергування в ряду рідин: ізопропіловий спирт→ізобутиловий спирт→1,4-діоксан→вода.

Проведений аналіз показує, що сукупна дія цих двох чинників зумовлює кінцевий ступінь редиспергування порошків.

Експериментально редиспергувальну здатність середовища різної хімічної природи оцінювали за показником кількості первинних частинок в агрегатах Pn. Цей показник, вперше запропонований нами, дозволяє, виходячи із експериментально знайденої початкової оптичної густини суспензій, оцінити зміну кількості первинних частинок в агрегатах після редиспергування:

,

де Dl – оптична густина дисперсійного середовища над осадом суспензій, Ds – початкова оптична густина суспензій, ρ – густина речовини досліджуваних порошків, С – масово-об'ємна концентрація суспензій, h – товщина шару суспензій, k3, k4 – константи, які залежать тільки від хімічної природи порошків, n – кількість первинних частинок в агрегатах, V0 – об'єм первинної частинки. Оскільки для порошків однієї природи константи k3 та k4 та об'єм первинних частинок V0, які знаходяться в правій частині рівняння, є постійними, то кількість первинних частинок n в їхніх агрегатах однозначно залежить від величини Pn.

Чим більшою є величина Pn для порошків однієї природи, тим менше первинних частинок знаходиться в агрегатах і тим більшою є редиспергувальна здатність середовища. На рис. 2 наведені залежності величини Pn для досліджуваних порошків від природи дисперсійного середовища.

Оскільки у ряду рідин: вода → 1,4-діоксан → ізобутиловий спирт → ізопропіловий спирт два чинники мають протилежний вплив на редиспергування порошків, то слід очікувати, що у цьому ряді редиспергу-вальна здатність Pn про-ходитиме через максимум. Одержані експериментально результати добре узгод-жуються з теоретичними висновками, бо для порошків (NiOH)2CO3, MnCO3, CoCO3 максимум редиспергувальної здатності Pn спостерігають для 1,4-діоксану, який є у середині встановленого ряду середовищ. Для (СuOH)2CO3 найкращу редиспергувальну здатність має вода, але це не суперечить зробленим теоретичним висновкам, оскільки кінцевий ступінь редиспергування залежить від абсолютної величини ефектів розтікання рідини по поверхні порошків та проникнення в області замкненого повітря, а для (СuOH)2CO3 спостерігають найменший серед досліджуваних рідин ступінь проникнення рідини в області замкненого повітря.

Редиспергувальну здатність середовища відображають також результати седиментаційного аналізу дисперсності. Очевидно, чим менший діаметр агрегатів частинок, знайдений седиментаційним методом, тим вищу редиспергувальну здатність має середовище. Але це твердження є справедливим тільки за умови високої агрегативної стабільності одержаних суспензій. Якщо агрегативна стійкість суспензій є невисокою, то під час седиментаційного аналізу відбуваються повторні агрегативні процеси, які змінюють розміри агрегатів частинок, що одержані на стадії редиспергування. Про вплив повторних агрегативних процесів на дисперсність суспензій може свідчити залежність розмірів агрегатів частинок від концентрації суспензій (рис. 3).

У тих середовищах, де спостерігають збільшення розмірів агрегатів частинок із збільшенням концентрації твердої фази, одержані суспензії є агрегативно нестабільними. Агрегативні процеси розвиваються найшвидше в тих