LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

суспензіях, у яких розміри агрегатів частинок є найменшими, тобто у тих середовищах, де редиспергувальна здатність є найбільша, а саме: у воді для порошку (СuOH)2CO3 і у 1,4-діоксані для трьох інших порошків: MnCO3, (NiOH)2CO3 і СoCO3. Для інших дисперсійних середовищ залежність розмірів агрегатів частинок від концентрації твердої фази є значно меншою, але і для них відмічається той факт, що знайдені діаметри агрегатів частинок є більшими для тих середовищ, в яких є краще редиспергування.

У четвертому розділі обговорені результати дослідження, які присвячені вивченню властивостей водних суспензій карбонатів металів у присутності неіонної ПАР TRITON X-100, катіонної Hyamine 1622 та аніонної ATLAS G 3300, оскільки адсорбція ПАР на межі розділу фаз призводить до зміни міжчастинкової взаємодії та агрегативної стійкості колоїдних систем.

Вплив ПАР на редиспергувальну здатність середовища на обох стадіях редиспергування: переміщення рідини у відкритих порах та її проникнення в області замкненого повітря – залежить від дисперсності порошків (розмірів пор, які існують у них); для грубодисперсних порошків (CuOH)2CO3 та MnCO3 сукупний вплив ПАР на ступінь редиспергування є значно суттєвішим порівняно з тонкодисперсними порошками (NiOH)2CO3 та CoCO3.

Редиспергувальну та стабілізуючу дію ПАР порівняно з водними суспензіями оцінювали за співвідношенням кількості первинних частинок у агрегатах у воді nw та у розчині ПАР ns ( рис. 4.). Якщо співвідношення nw/ns є більшим від 1, ПАР сприяє редиспергуванню порошків та стабілізації частинок у суспензіях, оскільки ns < nw. Якщо співвідношення nw/ns є меншим від 1, то ПАР не сприяє редиспергуванню, оскільки ns > nw.

Редиспергувальну та стабілізувальну дію ПАР відображають також розміри агрегатів частинок, знайдені седиментаційним методом (рис. 5). Якщо ПАР сприяє редиспергуванню порошків та стабілізації суспензій, то результати, одержані двома незалежними методами за коефіцієнтом кількості первинних частинок в агрегатах Pn та за діаметром агрегатів частинок d, добре узгоджуються між собою, а саме зменшення діаметру агрегатів d у розчинах ПАР відповідає збільшенню співвідношення nw/ns, тобто кількість первинних частинок у агрегатах у розчинах ПАР зменшується порівняно з водними суспензіями. Якщо адсорбція молекул ПАР на дисперсних частинках викликає флокуляцію суспензій та призводить до нижчого ступеня редиспергування частинок порівняно з водою, то коефіцієнт кількості первинних частинок у агрегатах Pn та діаметр агрегатів частинок d для низьких концентрацій іонних ПАР ATLAS G-3300 та HYAMINE 1622 для порошків (NiOH)2CO3 та CoCO3 та для ATLAS G-3300 та TRITON X-100 для порошку MnCO3 добре узгоджуються між собою, а саме: із збільшенням діаметру агрегатів частинок зменшується співвідношення nw/ns у розчинах ПАР порівняно з водою.

П'ятий розділ присвячений вивченню впливу рН середовища на редиспергування порошків карбонатів металів. Дослідження проводили у слабокислій та лужній областях, оскільки в кислій області карбонати розкладаються. Встановлено, що зміна рН середовища у межах від 5,7 до 11,0 не впливає на редиспергувальну здатність води, але суттєво змінює агрегативну стабільність досліджуваних суспензій основних карбонатів купруму та ніколу і карбонатів мангану та кобальту. Агрегативна стійкість суспензій MnCO3 та (СuOH)2CO3 із збільшенням рН середовища погіршується, оскільки діаметри агрегатів частинок в них зростають, а агрегативна стійкість суспензій (NiOH)2CO3 та CoCO3 в залежності від рН середовища проходить через максимум, оскільки діаметри агрегатів частинок спочатку зменшуються і, досягнувши мінімуму, починають зростати.

Оскільки суспензії карбонатів широко використовуються для синтезу функціональної кераміки, то для формування властивостей цих матеріалів важливо знати топологічну структуру осадів суспензій та встановити зв'язок між редиспергуванням, агрегативною стійкістю та формуванням просторової структури дисперсних систем.

У шостому розділі проаналізовано вплив об'ємного наповнення на агрегативні процеси в концентрованих системах і встановлено, що об'ємне наповнення, понад яке агрегативні процеси прискорюються, залежить тільки від константи Гамакера та температури, а не від розмірів частинок (табл. 2). Аналіз балансу далекосяжних поверхневих сил та сил тяжіння показав, що зі зменшенням розмірів первинних частинок значно зростає їхня кількість у рівноважних агрегатах, а ефективний радіус цих агрегатів, теоретично розрахований із сумарного об'єму частинок, які входять в агрегати, коливається в межах від 3 до 7,5 мкм.

Таблиця 2

Залежність об'ємного наповнення φk,

понад яке агрегативні процеси прискорюються, від константи Гамакера

Константа Гамакера, kT

4

12

24

36

40


Об'ємне наповне-ння

0,330

0,150

0,065

0,033

0,027



Проведено фізичне моде-лювання випадкової просто-рової укладки одиночних сферичних частинок трьох роз-мірів: r1=6,000,07 мм; r2=3,27 0,04 мм; r3=0,860,02 мм. Одержані експериментальні результати для трьох спів-відношень радіусів частинок r1/r2=1,8; r2/r3=3,8 і r1/r3=7,0 для різних співвідношень їхньої кількості в межах від 0 до 1 зображені на рис. 6. Як видно з цього рисунку, однакові сферичні частинки формують структури з щільністю укладання близько 0,620,02 незалежно від розмірів частинок. Ці результати добре узгоджуються з експериментальними даними і теоретичним положенням, що щільність укладання однакових частинок не залежить від їхніх розмірів.

Щільність структури, сформованої з одиночних сферичних кульок двох розмірів, залежить як від співвідношення цих розмірів, так і від співвідношення кількості кульок. Максимальна щільність укладання простежується для співвідношення кількості частинок у межах 0,4 – 0,6. Зі збільшенням співвідношення радіусів частинок максимальна щільність укладання зростає від 0,660,02 для r1/r2=1,8 до 0,720,02 для r1/r3=7,0.

Досліджуючи координаційне число випадкових просторових структур, виявили, що у випадку частинок одного розміру в околі вибраної частинки перебувають в середньому 10,80,6 частинок, з них 5,90,3 мають безпо-середній контакт, а 4,90,3 розділені прошарком повітря товщиною біля однієї десятої частки радіуса частинок, тобто є частинки, які мають безпосередній контакт і частинки, які хоча і є близько, на відстані однієї десятої радіуса, але не перебувають безпосередньому контакті.

Виходячи із балансу далекосяжних поверхневих сил та сил тяжіння розраховано кількість контактів між