Найти эксперта
Свойства дисперсных систем
Дисперсная система – это гетерогенная система, которая состоит из двух и более фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними.
Свойства дисперсных систем обусловлены наличием достаточно большой межфазной поверхностью и маленьким размером частиц. Поэтому определяющими являются свойства поверхности, а не частиц. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем обусловлены хаотическим перемещением молекул дисперсионной среды. Это движение складывается из:
- Вращательного движения молекул.
- Поступательного движения молекул.
- Колебательного движения молекул.
Дисперсионная среда – это непрерывное тело (фаза), в котором распределена дисперсная фаза в виде каплей жидкости, пузырьков газа или мелких твердых частиц.
Молекулы жидкой или газовой дисперсионной среды всегда находятся в движении и сталкиваются с друг другом. Расстояние, которое проходит молекула до столкновения с другой называют длиной свободного падения. Каждая молекула обладает различной кинетической энергией. Кинетическая энергия для жидкой дисперсной системы вычисляется по следующей формуле:
$E = {(m • v)}^2 / 2 = 3 / 2 • k • T$
А для газообразной системы формула выглядит следующим образом:
$E = {(M • v)}^2 / 2 = 3 / 2 • R • T $
где, m – масса одной молекулы; М – масса одного моля; v – скорость движения молекул; k – константа Больцмана; R – универсальная газовая постоянна; Т – температура.
Оптические свойства дисперсных систем зависят от взаимодействия электромагнитного излучения, которое обладает энергией, с частицами дисперсной фазы. Особенности оптических свойств дисперсных систем зависят от природы частиц, их размера, а также длиной волны электромагнитного излучения. Основными оптическим свойством дисперсных систем является светорассеяние.
Найти эксперта
Методы получения дисперсных систем
Мероприятия по получению дисперсных систем направлены на решение двух задач. Первая задача заключается в получении дисперсных частиц нужных размеров и форм, а вторая в стабилизации дисперсной системы (сохранение размера частиц в течении определенного времени). Способы получения дисперсных систем делятся на:
- Диспергационные.
- Конденсационные.
- Метод пептизации.
Диспергационные методы заключаются в измельчении крупных образцов вещества до размеров частиц дисперсной системы. В этом случае обычно агрегатное состояние вещества не меняется. Эти методы применяются для получения частиц размером от 1мкм и больше. Конденсационные методы получения дисперсных систем основываются на ассоциации молекул в агрегаты из истинных растворов. С помощью этих методов получают в основном высокодисперсные системы. Метод пептизации основан на переводе в коллоидный раствор осадков, которые уже имеют размеры высокодисперсных систем.
Способы регулирования свойств дисперсных систем
Основными способами регулирования свойств дисперсных систем в промышленности являются: изменение соотношения между содержанием дисперсионной среды и активной твердой фазы (к таким методам относятся концентрация, разбавление и т.п.), диспергация твердой фазы в растворе, увеличение содержания твердой фазы (утяжеление), аэрация, введение инертных наполнителей.
Первые два способа используются для регулирования фильтрационных и структурно-механический свойств дисперсной системы, третий и четвертый способ для регулирования плотности системы, пятый способ для регулирования закупоривающих свойств системы.
Нормальная концентрация дисперсной фазы обусловлена требованиями к ее свойствам, зависящих от ее содержания и дисперсности. Увеличение концентрации способствует росту плотности и структурно-механических свойств системы, а также понижению фильтрации. Для увеличения концентрации дисперсной системы в процессе бурения скважин достигается с помощью приготовления более концентрированного раствора и перемешивания его в циркуляционной системе скважины. Естественное увеличение концентрации достигается за счет поступления в промывочную жидкость мелких частиц разбуриваемых горных пород, выступающих в этом случае в роли активного компонента.
Процесс диспергации представляет собой измельчение твердых тел для получения эмульсий, порошков, суспензии и т.п. Для этого на промышленных предприятиях используют специальные мельницы, гомогенизаторы и высокоскоростные мешалки. К методам диспергации также относятся экструзия, размол, мокрая химия, вальцевание, плазменное распыление, ударное сжатие и т.п.
Для увеличения плотности дисперсной системы, обычно увеличивают содержание твердой фазы. Но, этот процесс способствует росту структурно-механических свойств, что нежелательно. Процесс утяжеления осуществляют с помощью добавления специальных инертных материалов с высокой плотностью – утяжелителей. Такие утяжелители обладают высоким статическим напряжением сдвига, а также увеличивают реологические свойства системы. Способ аэрации систем позволяет уменьшать плотность дисперсных систем в широких пределах.
Для придания системе способности закупоривать трещины и поры в нее вводятся специальные наполнители. Эффективность закупоривания определяется формой и размером частиц, фракционным составом наполнителя, его концентрацией. К физическим методам воздействия на свойства дисперсных систем относятся: обработка электрическим током, вибровоздействие, обработка магнитным полем.
Найти эксперта
