Химия скачать реферат

[ книги ] [ рефераты ] [ тесты ] [ ридеры ] [ регистрация ] [ вход ]
[ новинки книг ] [ категории книг ] [ правила ]

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОТЕНЦИАЛА ВОДЫ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ скачать реферат

Дисперсные системы относятся к гетерогенным системам и состоят из двух и более фаз 1. Одна из фаз является сплошной и называется дисперсионной средой. Другие фазы раздроблены и распределены в первой; они называются дисперсными фазами. Дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является вода, широко распространены в природе и играют важную роль в технике (кровь живых организмов, грязевые потоки, суспензии в производстве керамики и т.д.). Реологические свойства этих дисперсных систем в значитель-ной степени зависят от свойств межфазной границы «вода - дисперсная фаза». Поэтому ис-следование этих зависимостей весьма актуально при решении ряда задач по регулированию свойств дисперсных систем.
При погружении частиц дисперсной фазы в водную среду происходит специфическая адсорбция всегда присутствующих в воде ионов Н3О+ и OH- на поверхность. Величины ад-сорбции ионов Н3О+ и OH- обусловлены особенностям химического состава, кристаллической структуры и состояния поверхности частиц дисперсной фазы. Свойства межфазных границ «вода – дисперсная фаза» зависят также от поверхностного потенциала воды. Известно, что в нейтральной среде поверхность воды имеет отрицательный потенциал -450 мВ, несмотря на то, что концентрация ионов Н3О+ равна концентрации ионов OH- 2. Ионы OH- по своему строению сильнее отличаются от строения молекул воды, чем ионы Н3О+, что и объясняет их повышенную поверхностную активность (рис.1). Поэтому, как правило, поверхность частиц в дисперсных системах заряжается отрицательно, что способствует снижению вязкости дис-персных систем благодаря уменьшению сил межчастичного трения в результате действия кулоновских сил взаимного отталкивания между частицами.

Рис.1. Схема строения иона Н3О+ , молекулы воды и иона OH-

Соотношение ионов Н3О+ и OH-, адсорбирующихся на поверхности воды, и, следова-тельно, потенциал поверхности воды, зависят от исходного соотношения ионов Н3О+ и OH- в воде, т.е. от кислотности (рН) водной среды. Это подтверждается данными, приведенными на рис.2. Потенциал поверхности дистиллированной воды определяли по методике, описанной в работе 2. Для изменения рН использовались водные растворы HCl и NaOH. Увеличение рН (щелочная среда) вызывает увеличение доли адсорбированных ионов OH- и, соответственно усиливает отрицательный заряд на поверхности воды. В кислой среде происходит снижение и последующая инверсия поверхностного потенциала. Величину рН, соответствующую нуле-вому потенциалу поверхности воды (5,4), назовем точкой нулевого заряда (ТНЗ).
В технике часто приходится решать задачу получения стабильных концентрированных дисперсных систем (суспензий, шликеров) с низкой вязкостью. Это важно при операциях транспортировки дисперсных систем по трубопроводам, измельчения, сушки, формования и т.д. При этом необходимо предотвратить налипание дисперсных систем на стенки трубопро-водов, реакторов и рабочие поверхности технологического оборудования. Похожие задачи встречаются и в медицине, например, снижения вязкости крови при высоком содержании эритроцитов и предотвращения формирования атеросклеротических бляшек на стенках кро-веносных сосудов.
Известно, что кровь человека и других живых организмов имеет щелочную реакцию. Отрицательный поверхностный потенциал поверхности воды обеспечивает формирование отрицательного потенциала на стенках кровеносных сосудов и поверхности эритроцитов. В результате снижается вязкость крови и вероятность формирования атеросклеротических бляшек на стенках кровеносных сосудов из-за возрастания кулоновских сил отталкивания между отрицательно заряженными поверхностями. Аналогичные явления наблюдаются и в суспензиях керамических порошков. Как видно из данных, приведенных на рис.3, налипание суспензий Fe2O3 на поверхности пластин стали и оргстекла происходит в кислой и нейтраль-ной средах. В основной среде налипания не происходит, а имеет место даже “растворение” налипшей массы и очистка пластин. В щелочной среде повышается седиментационная устой-чивость суспензии и снижается вязкость.
Концентрация адсорбированных ионов зависит от кривизны поверхности. Вблизи по-верхности частицы равновесная концентрация адсорбированных ионов H3O+ повышена по сравнению с плоской поверхностью на величину [3]:
,
где С0 - концентрация адсорбированных ионов на плоской поверхности; Vр – равновесный объем иона; R – универсальная газовая постоянная; T – температура;  - понижение поверх-ностной энергии при адсорбции; r – радиус частиц.
Следовательно, потенциал поверхности частиц дисперсной фазы изменяется быстрее потенциала поверхности пластины. Поэтому в кислой среде, как правило, поверхность частиц имеет положительный потенциал, а на поверхности пластины еще сохраняется отрицатель-ный потенциал, что служит причиной значительного возрастания налипания частиц к поверх-ности пластины.
Известно, что значительную роль в стабилизации свойств крови играют белковые ве-щества, являющиеся полиэлектролитами (альбумин, гепарин) и другие полиэлектролиты (на-пример, цитрат натрия предотвращает сворачивание крови при хранении на воздухе) [4]. В технике также используются полиэлектролиты для стабилизации и снижения вязкости вод-ных суспензий и шликеров [3]. Эффективность полиэлектролитов объясняется формировани-ем двойного электрического слоя на поверхности частиц дисперсной фазы в результате ад-сорбции полиионов.
Использование полиэлектролитов для снижения вязкости суспензий может значитель-но влиять на процессы налипания. В частности, аммонийные соли поликислот (цитрат аммо-ния, полиакрилат аммония и т.д.) неустойчивы и могут разлагаться с выделением аммиака [3]. В результате в суспензиях формируется кислая среда, значительно ускоряющая процессы на-липания. Поэтому в керамическом производстве предпочтительнее использование устойчи-вых солей поликислот (например, триэтаноламиновые соли, натриевые и т.д.). Причем, со-держание щелочи должно несколько превышать стехиометрический состав с целью формиро-вания основной среды и уменьшения налипания. В случае использования солей полиоснова-ний (полиэтилениминацетат, поливиниламин хлорид и т.д.) для формирования основной сре-ды количество вводимой кислоты должно быть меньше стехиометрического состава.
В заключении следует отметить важную роль полученных результатов при разработке лекарственных средств для снижения вязкости крови и предотвращения формирования атеро-склеротических бляшек. Эффективные препараты можно создать с использованием полиэлек-тролитов, обеспечивающие стабильность рН крови вблизи 7,36 благодаря большой буферной емкости.

Рис.2. Влияние рН на потенциал поверхности воды

Рис.3. Зависимость массы налипшего слоя на поверхности пластин из стали (1) и оргстек-ла (2) при их погружении в суспензию частиц оксида железа с содержанием твердой фазы 70% масс. и средним размером часмтиц 1 мкм от рН среды

Литература
1. Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем. - Л.: Издание Ленинградского универси-тета, 1981. - 172с.
2. Colacicco G. Electrical potential of the water surface // Chewm. Scripta. 1988. V.28, N.2. p.141-144.
3. Анциферов В.Н., Гончар А.В., Андреев В.Г., Летюк Л.М., Салдугей А.М., Рябов И.Ф. Водорастворимые связующие вещества в технологии порошковых феррито-вых материалов.- Пермь: Изд-во ПГТУ, 1996.-189с.
4. Маркосян А.А. Нормальная физиология.- М.: Медгиз, 1955. -392 с.

Добавлен: 08.01.2012, 22:09 [ Скачать с сервера (102.5Kb) ]
Категория: Химия | Добавил: Lakomka
Просмотров: 1027 | Загрузок: 124
Рейтинг: 0.0/0

форма входа

Логин:
Пароль:

объявления

Чем ближе к цели, тем трудней становится идти. И тем чаще приходится выбирать, как поступить, чем или даже кем пожертвовать. Оправдывает ли цель эти жертвы и что делать, когда выясняется, что жертвовать надо уже самим собой? Кто тебе друг, кто враг, а кто временный попутчик? Новая жизнь и новый мир продолжают подкидывать проблемы и задавать вопросы...
Инопланетное вторжение удалось. Космическая армада Чужих в считаные часы разгромила земные армии, сожгла авиацию, уничтожила ПВО, утопила ВМФ, нейтрализовала ядерное оружие. Пришельцы захватили Землю. Но, на свою беду, их угораздило высадиться не только в Америке и Европе, а еще и в России, где ненависть к любым захватчикам в крови, в генах, в насл...
«Пара слов о Пиаре» – первый в России видеоблог о технологиях и премудростях Public Relations в условиях российских реалий.
Вашему вниманию – короткие, концентрированные и остроактуальные ролики о премудростях пиара. Этим искусствам мастера учат своих подмастерьев в ходе практики, не желая озвучивать на публику внутрицеховые секреты. «Так по...
Его готовили совершить невозможное. Он это сделал. Ему обещали многое: богатство, славу, сверхъестественные возможности, любовь самых красивых женщин. И обманули…

Орды нелюдей, инквизиция со своими подвалами, убийцы, интриганы и даже верный пернатый друг – всем им от него что-то надо. При чем лишь попугай более-менее умерен в своих жел...

объявления

Гимнастика дыхательная

[Физкультура и Спорт] - скачать

ЗАДАЧА РАВНОВЕСИЯ

[Физика] - скачать

ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

[Физика] - скачать

Системы электроснабжения электрифицированных железных дорог

[Физика] - скачать

Рекреационный туризм.

[Физкультура и Спорт] - скачать