Причины устойчивости коллоидных систем

Установлено, что коллоидные частицы природной воды – коллоиды гумусовых веществ (цветность), коллоиды Fe, Al, Si, очень мелкодисперсные частицы ила, глины, песка, пыли – являются агрегативно устойчивыми и не осаждаются и не отфильтровываются.

Как правило, коллоидные частицы находящиеся в природных водах являются амфолитами, т.е. веществами, обладающими амфотерными свойствами.

А это значит, что отдельные молекулы этих веществ, в зависимости от рН среды, способны диссоциировать в воде как кислоты, или как щёлочи, и, соответственно, в воде будут появляться частицы, имеющие либо «+» либо «-».

Некоторые характеристики взвешенных и коллоидных веществ природных вод

Взвешенные в-ва	Размеры частиц, мм	Гидравлич. круп., мм/сек	Время осаждения на глубину 1 м
Колл. частицы	10-4-10-6	7∙10-6	4 года
Тонкая глина	10-3-10-4	~7∙10-4	0,5-2 месяца
Глина	27∙10-4	~5∙10-3	2 суток
Мелкий ил	10-2-10-3	~7∙10-2	4-18 часов
Ил	5∙10-2	1,7-0,5	10-30 минут
Песок мелкий	0,1	7	2,5 минуты
Песок крупный	1,0	100	10 секунд

Т.о. экспериментально установлено, что коллоидные частицы природной воды являются агрегативно устойчивыми и не осаждаются и не отфильтровываются.

Установлено, что для каждого амфолита существует такое значение рН среды, при котором молекула этого амфолита не диссоциирует на ионы и заряд его частицы = 0.

Такое состояние коллоидной системы называется изо-электрическим, а соответствующее значение рН этому состоянию, называется рН изо-электрической точки коллоидной системы.

И если рН_Н2О > рН_изоэл т.е. в растворе имеется некоторый избыток ОН^- ионов, которые, естественно будут способствовать диссоциации амфолита как кислоты (с отрывом «+» частиц и связывающих с ОН^-) и поэтому амф. коллоидные частицы будут иметь «-» заряд. И, наоборот, если рН_Н2О < рН_изоэл, то в избытке Н⁺ ионы, которые будут способствовать диссоциации по типу щёлочи с отрывом «-» частиц → Н⁺_изб и в результате амф. коллоидная частица будет иметь «+» заряд.

Причем, чем больше разность между рН_Н2О - рН_изоэл, тем больше величина заряда его частицы, тем выше устойчивость коллоидной системы (всл-е ДЭС).

Далее установлено, что изо-электрическая точка большинства коллоидных частиц находится в слабокислых, областях:

Так, для частиц глины рН_изоэл = 5

для коллоидов гуминовых веществ рН = 4

А рН большинства поверхностных вод находится в пределах рН=6-8. Следовательно эти вещества находясь в природных водах диссоциируют как кислоты и имеют ОН^- в избытке отр. «+» → «-» поверхностный заряд, т.к. рН_Н2О > рН_изоэл.

Однако установлено, что не все частицы могут обладать заметным электрическим зарядом. Так, в этой связи следует отметить, что …