Седиментация монодисперсных суспензий

Монодисперсная суспензия состоит из одинаковых по размеру частиц. Поскольку скорость оседания таких частиц одинакова, то монодисперс­ная суспензия будет отстаиваться равномерно ("тучей"). Образующаяся при этом четкая граница раздела суспензии и осветлившейся среды сместится на некоторое расстояние Н, пропорциональное времени осе­дания . В данном случае скорость оседания суспензии можно выразить как

,

а радиус частиц , (2.25)

где .

Иногда вместо константы К используется так называемая константа Стокса С_ст, являющаяся коэффициентом пропорциональности между скоростью оседания частицы и квадратом ее радиуса. Тогда уравнение (2.25) преобразуется в уравнение u = С_ст r² . Очевидно, что С _cт= 1/К².

Седиментация полимерных суспензий

Полидисперсная система состоит из различных по размеру частиц, радиусы которых могут иметь любое значение в определенном пределе. Для характеристики полидисперсных систем применяют так называемые интегральные и дифференциальные функции распределения.

Интегральная функция распределе­ния (r) показывает массовое содержание в суспензии частиц данного и большего r. Описывающая эту функцию интегральная кри­вая (рис.2.5) позволяет быстро находить в данной дисперсной системе массовое содержание частиц любой фракции. Например, если требует­ся определить массовое содержание в системе частиц радиусом от r_а до r_в , то на интегральной кривой находят точки с абсциссами r_а и r_в и вычисляют разность ординат (А - В) этих точек, кото­рая и выражает массовое содержание фракции.

Рис.2.5. Интегральная Рис.2.6. Дифференциальные кривые

кривая распределения распределения: 1-суспензия, близкая

к монодисперсной; 2-полидисперная

суспензия

Более наглядное представление о фракционном составе суспензий дает дифференциальная функция распреде­ления F(r)=d(r)/dr. Соответствующая этой функции кривая (рис. 2.6) характеризует плотность распределения вероятности по массе частиц различных радиусов. Чем ужe интервал радиусов на дифференциальной кривой распределения и чем выше ее максимум, тем ближе суспензия к монодисперсной (кривая 1); наоборот, чем более растянута кривая и чем ни­же ее максимум, тем суспензия более полидисперсна (кривая 2). Важнейшее свойство дифференциальной кривой распределения состоит в следующем: массовое содержание в суспензии частиц радиусом от r₁ до r₂ , т.е. вероятность нахождения в суспензии частиц с этими радиусами, равно площади, ограниченной кривой, осью абсцисс и двумя ординатами, проведен­ными в точках r₁ и r₂ (см. кривую 2). Используя дифференциальную кривую распределения, можно непосредственно определить наиболее веро­ятный радиус частиц, соответствующий максимуму этой функции, а также вычислять и другие характеристики полидисперсности, например cpeдневесовой радиус и удельную поверхность суспензии.

Седиментационный анализ, в котором не осуществляется непосредст­венное разделение дисперсной системы на отдельные фракции, можно про­водить, наблюдая за изменением одной из следующих величин: 1) объема осадка, 2) концентрации суспензии, 3) плотности суспензии, 4) гидро­статического давления столба и 5) массы осадка (весовой метод).